水錘產(chǎn)生的條件、危害及防護(hù)措施(附視頻)
水錘簡介
水錘又稱水擊。是指水或其他液體輸送過程中,由于閥門突然開關(guān)、水泵驟然啟停等原因,流速突然變化且壓強(qiáng)大幅波動的現(xiàn)象。說的通俗些:突然停電或閥門關(guān)閉太快,由于壓力水流的慣性,產(chǎn)生水流沖擊波,就象錘子敲打一樣,我們稱之為水錘。
供水管道壁光滑,后續(xù)水流在慣性的“幫兇”下,水力迅速達(dá)到最大,所以容易造成破壞作用(如破壞閥門和水泵等),這就是水力學(xué)中的“水錘效應(yīng)”,也叫正水錘;相反,閥門或水泵突然開啟,也會產(chǎn)生水錘效應(yīng),叫負(fù)水錘。這種大幅波動的壓力沖擊波,極易導(dǎo)致管道因局部超壓而破裂、損壞設(shè)備等。所以水錘效應(yīng)防護(hù)是供水管道工程設(shè)計施工中必須要考慮的關(guān)鍵因素。
水錘有多危險?
水錘產(chǎn)生的條件
1、閥門突然開啟或關(guān)閉;
2、水泵機(jī)組突然停車或開啟;
3、單管向高處輸水(供水地形高差超過20米);
4、水泵總揚(yáng)程(或工作壓力)大;
5、輸水管道中水流速度過大;
6、輸水管道過長,且地形變化大。
7、不規(guī)范的施工是給水管道工程存在的隱患
如三通、彎頭、異徑管等節(jié)點的水泥止推墩制作不符合要求。
水錘效應(yīng)的危害
水錘引起的壓強(qiáng)升高,可達(dá)管道正常工作壓強(qiáng)的幾倍,甚至幾十倍。這種大幅度的壓強(qiáng)波動,對管路系統(tǒng)造成的危害主要有:
1、引起管道強(qiáng)烈振動,管道接頭斷開;
消除或減輕水錘的防護(hù)措施
對于水錘的防護(hù)措施很多,但需根據(jù)水錘可能產(chǎn)生的原因,采取不同的措施。
1、降低輸水管線的流速,可在一定程度上降低水錘壓力,但會增大輸水管管徑,增加工程投資。輸水管線布置時應(yīng)考慮盡量避免出現(xiàn)駝峰或坡度劇變
減少輸水管道長度,管線愈長,停泵水錘值愈大。由一個泵站變兩個泵站,用吸水井把兩個泵站銜接起來。
停泵水錘的大小主要與泵房的幾何揚(yáng)程有關(guān),幾何揚(yáng)程愈高,停泵水錘值也愈大。因此,應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙嶋H情況選用合理的水泵揚(yáng)程。
事故停泵后,應(yīng)待止回閥后管道充滿水再啟動水泵。
啟泵時水泵出口閥門不要全開,否則會產(chǎn)生很大的水沖擊。很多泵站的重大水錘事故多在這種情況下產(chǎn)生。
(3)在大口徑的水泵出水管上安裝緩閉止回閥
可有效的消除停泵水錘,但因閥門動作時有一定的水量倒流,吸水井須有溢流管。緩閉止回閥有重錘式和蓄能式兩種。這種閥門可以根據(jù)需要在一定范圍內(nèi)對閥門關(guān)閉時間進(jìn)行調(diào)整(歡迎關(guān)注:泵管家)。一般在停電后3~7 s內(nèi)閥門關(guān)閉70%~80%,剩余20%~30%的關(guān)閉時間則根據(jù)水泵和管路的情況調(diào)節(jié),一般在10~30 s范圍。值得注意的是,當(dāng)管路中存在駝峰而發(fā)生彌合水錘時,緩閉止回閥的作用就十分有限.
(4)設(shè)置單向調(diào)壓塔
在泵站附近或管道的適當(dāng)位置修建,單向調(diào)壓塔的高度低于該處的管道壓力。當(dāng)管道內(nèi)壓力低于塔內(nèi)水位時,調(diào)壓塔向管道補(bǔ)水,防止水柱拉斷,避免彌合水錘。但其對停泵水錘以外的水錘如關(guān)閥水錘的降壓作用有限。此外單向調(diào)壓塔采用的單向閥的性能要絕對可靠,一旦該閥門失靈,可能導(dǎo)致發(fā)生較大的水錘。
(5)在泵站內(nèi)設(shè)置旁通管(閥)
在泵系統(tǒng)正常運(yùn)行時,由于水泵壓水側(cè)水壓高于吸水側(cè)的水壓,止回閥關(guān)閉。當(dāng)事故斷電突然停泵后,水泵站出口處壓力急劇降低,而吸水側(cè)壓力則猛升。在此差壓下,吸水總管中的瞬態(tài)高壓水即推開止回閥閥板流向壓水總管的瞬態(tài)低壓水,并使該處低水壓有所升高;另一方面,使水泵吸水側(cè)的水錘升壓也得到降低。這樣一來,水泵站兩側(cè)的水錘升、降壓都得到控制,從而有效地減少和防止了水錘危害。
(6)設(shè)置多級止回閥
在較長的輸水管路中,增設(shè)一個或多個止回閥,把輸水管劃分成幾段,每段上均設(shè)止回閥。當(dāng)水錘過程中輸水管中水倒流時,各止回閥相繼關(guān)閉把回沖水流分成數(shù)段,由于每段輸水管(或回沖水流段)內(nèi)靜水壓頭相當(dāng)小,從而降低了水錘升壓。此項防護(hù)措施,可有效的用于幾何供水高差很大的情況;但不能消除水柱分離的可能性。其最大的缺點是:正常運(yùn)行時水泵電耗增大、供水成本提高。