水锤消除设备
1.水锤的概念
在压力管道系统中，闸或阀的误操作、泵机组的意外断电、进 出水池水位的大突变等意外事件以及水泵机组的非正常启停等，都会造成管道内流速剧烈变化，从而引起动量交换，致使水体冲量改变，对管壁、水泵以及阀门等附件产生巨大的冲击力，在水体惯性和可压缩性、管壁弹性以及系统阻力作用下，管道内水的压力和密度不断交替变化，直至稳定，工程上称这一水力过渡过程状态为水锤现象。从水锤的振荡消失过程看其实就是能量转换或消耗的过程。
水锤一般有以下几种分类：①按水锤产生的外部条件分为：关 (开 )阀水锤、启泵水锤和停泵水锤；②按产生水锤时管中水流状态分为：正常水锤和非正常水锤；③与开(关)阀时间的关系分为：直接水锤、间接水锤。
2.水锤的危害
在安装有离心泵的水泵房中，因开、停水泵，事故断电或其他原因而突然(开阀)开、停水泵，则在给水管道内首先产生压力波动，随后视流速大小及管道系统情况产生不同程度的压力上升，即水锤。水锤的延续时间虽然短暂，但它会造成严重的工程事故，轻则引起振动，产生巨大的水锤噪声；重则爆管漏水，造成供水中断事故，还有的因水锤事故造成淹没泵房、损坏设备、伤及操作人员等次生灾害。在建筑给水系统中，水锤在小区供水泵房或二次加压泵站常有发生，特别是在高层建筑中，有生活给水、消防给水、空调给水、空调循环水等，由于建筑高度大，水泵扬程高，水泵工作多位自动控制，阀门快开快闭，还有些水泵在出水阀门开启的状态下启动和停车，发生水锤的危害性更大。因此在建筑给水系统中，对水锤的防护应引起高度重视。
3 水锤的防护
水锤防护有两层含义：第一层含义是防止水锤现象的发生；第二层含义是将水锤危害程度降到最低。前者实际上要求运行 管理者使给水系统保持正常工况；后者则要求设计者事先制订水锤防护策略，运行管理者及时采取水锤防护措施。
3．1 常见的几种水锤防护措施
要防止水锤现象的产生：①需要避免猛烈地关闭水龙头、阀门等，同时应该选用开关时间稍长的电动阀门；②需要控制流速，这 在设计管道时就要进行认真的计算。但是，在当今家庭大量地使用单柄水龙头等用水设备的情况下，水锤现象的产生越来越频繁。因此需要在管道系统上加上相应的设备以避免水锤产生。一般采用水锤消除器、液控缓闭蝶阀、缓闭止回阀、安全泄压阀、抗水锤气压罐等形式。
3．1．1 水锤消除器
水锤消除器是一种具有一定泄水能力的安全阀，一般安装在水泵出阀的出水侧。水锤消除器有下开式、自动复位下开式、自闭式、储气式等多种形式，主要用于防护停泵所引起的水锤，工作原理是泄水降压，防止水锤升压过高。适合于水泵扬程较高、输水管路较长、流量不大的含泵装置的管道系统。
3．1．2 液控缓闭蝶阀
液控缓闭蝶阀，在断电时可按预定的时间和角度，分快关、慢关两阶段关闭，能有效地降低管网中压力的波动，消除液体在管网中的水锤危害，控制水泵反转，从而保护水泵和管网系统的安全可靠运行，同时还可将其作为水泵主阀使用，一阀代两阀(闸阀 逆止阀)。在水泵机组事故停机、系统失电或阀系统失压等紧急情况下，蝶阀事故关阀回路可自动接通，使蝶阀在重锤和动水力矩的双重作用下，按预定程序分两阶段关阀，从而避免管道内大量水体倒流，同时防止水泵的反转速度超过水泵的飞逸转速。水力过渡过程计算表明，当蝶阀快关时间延长时，机组的最大倒流流量和最大倒转转速均变大，因此，在蝶阀液压系统允许的范围内应尽量减小事故停泵时蝶阀快关时间。
3．1．3 缓闭止回阀
缓闭止回阀有重锤式和蓄能式两种。这种阀门对于降低停泵水锤有明显效果。使用时可以根据需要在一定范围内对阀门关闭时间进行调整。一般在停电后 3s～7S内阀门关闭70％～ 80％，剩余20％～30％的关闭时间则根据水泵和管路的情况调节，一般在10s-30S范围。可以利用计算机模拟最佳时间，并现场调试确定。值得注意的是，当管路中存在驼峰而发生弥合水锤时，缓闭止回阀的作用就十分有限。
3．1．4 安全泄压阀
安全泄压阀是由主阀、泄压倒阀和外装部件组成，其工作原理是：通过泄压倒阀的启闭来控制主阀板的工作。当管路中压力超过泄压倒阀预先设定的压力值时，泄压倒阀立即打开，主阀膜片上腔压力水顺着控制管经泄压倒阀排空，上腔压力减少，在压力水的作用下，主阀板打开，实现管路泄压的目的；当管路压力低于设定的压力值时，泄压倒阀隔膜下行使其阀杆随着阀板垂直下降，泄压倒阀逐渐关闭，主阀膜片上腔压力逐渐升高，主阀逐渐关小，直至关闭。安全泄压阀能准确且保持不变地安全稳定压力，一旦超压，能充分打开及时泄压；关闭速度可调，能消除压力波动；隔膜传动机构将操作滞后现象减少到最小；它可安装在任何位置，不需改变压力设定值或从管路上拆除就可进行维修和检查。
3．1．5 抗水锤气压罐
抗水锤气压罐用于消减停泵水锤时连接在水泵出水止回阀后的压力供水管上 ，由压力球罐(内含气水分离隔膜)和球罐出口的钻孔止回阀、闸阀组成。它利用气体体积与压力的特定定律工作。随着管路中的压力变化，气压罐向管道补水或吸收管路中的过高压力，抗水锤原理上与双向调压塔类似。相对于其他抗水
锤装置，抗水锤气压罐具有抗水锤效果好、不受地形条件限制、运行安全可靠 、使用方便并易维护等优点。其缺点是价格较高，耗用钢材，且装置密封性要求高。
3．2 水锤防护措施的选择应考虑的因素
（1)所选用 的防护 措施 ，应 与所处泵 站及 管路 系统的规模 、作 用、对安全性的要求及技术(管理)水平等相适应 ，并尽可能地选 用技术安全可行、经济合理 、管理维修方便的防护措施。
（2) 在有可能产生水锤危害的情况下，应早期防治。如在设计 泵房及管路系统时，在选定输水管走向、选用水泵机组和管材，确 定管径及管内流速等方面，都应考虑采取消除或减轻水锤危害的 措施 。 （3) 根据具体情况，尽可能采用综合性防护措施(几种措施同 时采用)，以提高防护功能的安全可靠性。 4)对防护设备的管理维护及操作等方面的要求 ，应给予足够 重视 。 5)防护措施的选择，必须与水锤计算及分析互相配合 ，同时 进行。
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