水锤的发生与防护

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(一)水锤发生的原因及危害

开泵、停泵、开阀门、关阀门或采用机械方法调节流量的过程中，特别是在操作迅猛的情况下，都可能发生水锤。其中，事故停泵(如误操作、供电系统故障、雷击等)的危害最大，必须高度重视。发生水锤时，管道水流不出现水柱中断，水锤压力上升值△H不大于水泵额定扬程H_R或水泵工作水头H₀，称正常水锤；若出现水柱中断，水锤压力上升值较高，常大于H_R、H₀，称非常水锤，是引起水锤事故的重要原因。

发生水锤事故轻则影响正常供水，重则造成设备、管道的破坏。

(二)非常水锤压力估算

1．当管道内中断的两水柱再弥合时，如图8－3－1所示，即出现水柱冲击。其压力升高值按下式估算：

图8－3－1 两水柱弥合时运动状态

式中 ⊿见图8－3－1所示，⊿v=v₁－v₂，v₁＞v₂弥合后水柱的运动速度为v₂。α为水锤波速(m／s)。

2．当水泵出口没有止回阀，并在上回阀后水柱再弥合时，如图8－3－2所示，其压力升高按下式估算：

图8－3－2 在止回阀处发生水柱弥合时 1－泵 2－止回阀 3－空穴

式中 v为水柱冲击阀门时的速度(m／s)

(1)当管道水流开始倒流时，止回阀关闭，则v=v₀(管道初始流速)(m／s)；

(2)当管道水流倒流后，止回阀关闭，则v可按下式估算：

式中 H_a——出水池水面到止回阀门处的几何高度(m)

∑⊿hi——出水池水面到止回阀门处管道正常运行时水头损失(m)

(3)最大水锤压力上升值⊿h_max用下式计算：

⊿h_max=⊿H_max／H_R (8－3－5)

式中 H_R——水泵额定扬程(m)

⊿H_max——最大水锤压刀增值(m)

⊿H_max=H_max－H_R(m)

其中H_max为最大水锤压力(m)。

一般H_max应不大于水泵、管道及阀门的试验压力。

(三)水锤防护

1．延长关阀或开阀时间，避免发生直接水锤；

2．注意启泵、停泵操作，排除管道空气，避免发生启泵、停泵水锤；

3．采取防护措施，如在水泵装置止回阀，附近设置空气室，采用气囊式水锤消除器、调压器及其他水锤消除器。