水錘現(xiàn)象

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在有壓力管路中，由于某種外界原因（如閥門突然關(guān)閉、水泵機組突然停車）使水的流速突然發(fā)生變化，從而引起壓強急劇升高和降低的交替變化，這種水力現(xiàn)象稱為水擊或水錘。因開泵、停泵、開關(guān)閘閥過于快速，使水的速度發(fā)生急劇變化，特別是突然停泵引起水錘，可以破壞管道、水泵、閥門、并引起水泵反轉(zhuǎn)，管網(wǎng)壓力降低等，所以，預(yù)防水錘發(fā)生極為重要，平時預(yù)防水錘發(fā)生的措施主要有以下幾個方法：   

  a.開關(guān)閥門過快引起的水錘：  

 （1） 延長開閥和關(guān)閥時間。    

（2） 離心泵和混凝泵應(yīng)在閥門半閉15%-30%時而不是全關(guān)時停泵。  

 b.泵引起的水錘  

  （1） 排除管道內(nèi)的空氣，使管道內(nèi)充滿水后再開啟水泵，凡是長距離輸水管道的高起部位都應(yīng)設(shè)自動排氣閥。

（2） 停泵水錘主要因出水管止回閥關(guān)閉過快引起，因此，取消止回閥可以消除停水泵水錘的危害，并且可以減少水頭損失，節(jié)約電耗；目前經(jīng)過一些大城市的實驗，認(rèn)為一級泵房可以取消，二級泵房不易取消；取消止回閥時應(yīng)進行停水錘壓力計算，為減少和消除水錘，目前常在大口徑管道上安裝微阻緩閉止回閥。采用緩沖止回閥、微閉蝶閥安裝在大口徑的水泵出水管上，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。緊靠止回閥并在其下游安裝水錘消除器。  

水錘效應(yīng)的危害  

 水錘效應(yīng)有極大的破壞性：由于水錘的產(chǎn)生，使得管道中壓力急劇增大至超過正常壓力的幾倍甚至十幾倍，其危害很大，會引起管道的破裂，影響生產(chǎn)和生活。壓強過高，將引起管子的破裂，反之，壓強過低又會導(dǎo)致管子的癟塌，還會損壞閥門和固定件。水錘又稱水擊。水（或其他液體）輸送過程中，由于閥門突然開啟或關(guān)閉、水泵突然停止、驟然啟閉導(dǎo)葉等原因，使流速發(fā)生突然變化，同時壓強產(chǎn)生大幅度波動的現(xiàn)象。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥,電動球閥,氣動球閥,電動閘閥,氣動閘閥,電動調(diào)節(jié)閥,氣動調(diào)節(jié)閥，減壓閥。水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。
水錘效應(yīng)是一種形象的說法.它是指給水泵在起動和停止時，水流沖擊管道，產(chǎn)生的一種嚴(yán)重水擊。由于在水管內(nèi)部，管內(nèi)壁是光滑的，水流動自如。當(dāng)打開的閥門突然關(guān)閉或給水泵停止，水流對閥門及管壁，主要是閥門或泵會產(chǎn)生一個壓力。由于管壁光滑，后續(xù)水流在慣性的作用下，水力迅速達(dá)到zui大，并產(chǎn)生破壞作用，這就是水力學(xué)當(dāng)中的“水錘效應(yīng)"，也就是正水錘。相反，關(guān)閉的閥門在突然打開或給水泵啟動后，也會產(chǎn)生水錘，叫負(fù)水錘，但沒有前者大。
由水錘產(chǎn)生的瞬時壓強可達(dá)管道中正常工作壓強的幾十倍甚至于數(shù)百倍。這種大幅度壓強波動，可導(dǎo)致管道系統(tǒng)產(chǎn)生強烈振動或噪聲，并可能破壞閥門接頭。對管道系統(tǒng)有很大的破壞作用。為防止水錘需正確設(shè)計管道系統(tǒng)，防止流速過高，一般設(shè)計管子流速應(yīng)小于3m/s，并需控制閥開、閉速度。
因開泵、停泵、開關(guān)閥門過于快速,使水的速度發(fā)生急劇變化,特別是突然停泵引起的水錘,可以破壞管道、水泵、閥門,并引起水泵反轉(zhuǎn),管網(wǎng)壓力降低等。水錘效應(yīng)有極大的破壞性：壓強過高，將引起管子的破裂，反之，壓強過低又會導(dǎo)致管子的癟塌，還會損壞閥門和固定件。在極短的時間里，水的流量從零猛到額定流量。由于流體具有動能和一定程度的壓縮性，因此在極短的時間內(nèi)流量的巨大變化將引起對管道的壓強過高和過低的沖擊。壓力沖擊將使管壁受力而產(chǎn)生噪聲，猶如錘子敲擊管道一樣，故稱為水錘效應(yīng)。

冷水進入

在蒸汽主管上由于輻射散熱的原因，會產(chǎn)生冷凝水。蒸汽在管道內(nèi)高速的流動從而帶動冷凝水一起流動造成了漣漪。通過這種情況，隨著蒸汽的帶動冷凝水在管道內(nèi)慢慢形成了一定的規(guī)模。這個就類似于由于強風(fēng)而形成巨大的浪。
在這種情況下，水錘現(xiàn)象發(fā)生是當(dāng)冷凝水猛烈的撞擊到彎頭或一個關(guān)閉著的閥門。

高速冷凝水碰撞產(chǎn)生水錘
蒸汽冷凝

當(dāng)蒸汽損失了熱量，它會轉(zhuǎn)變?yōu)槔淠潴w積會比蒸汽小1000倍。因此當(dāng)蒸汽進入接觸到低溫的冷凝水從而發(fā)生冷凝，蒸汽的體積立刻發(fā)生巨大的變化。
當(dāng)蒸汽在冷凝過程中，由于體積減小會暫時形成真空狀態(tài)，因此管道內(nèi)的冷凝水會被吸到這個真空的空間。這種情況就會形成水錘，冷凝水在管道內(nèi)形成浪涌互相的撞擊。
簡而言之，管道內(nèi)的低溫冷凝水與蒸汽混合是非常危險的。但這樣的情況又是非常普遍的，像在冷凝水回收系統(tǒng)中或類似的系統(tǒng)，這種是一種非常難以解決的水錘形式。
值得注意的是這種類型的水錘形式不僅僅出現(xiàn)在冷凝水回收系統(tǒng)中，也同樣會發(fā)生在蒸汽配送管道和蒸汽用設(shè)備中。

蒸汽遇冷發(fā)生撞擊產(chǎn)生水錘
以上所提及的兩大類型水錘都會產(chǎn)生巨大的破壞，但相對而言第二種形式的水錘發(fā)生的頻率更高。

曾經(jīng)，普遍認(rèn)為越是低溫的冷凝水越可能造成嚴(yán)重的水錘。然而，實驗卻揭示了一個驚人的事實，實驗表明當(dāng)冷凝水的溫度略低于蒸汽溫度時會對水錘的形成造成zui大的影響。
更確切的講，假設(shè)當(dāng)蒸汽溫度為100℃，冷凝水溫度處于70℃~80℃時產(chǎn)生水錘的幾率要大于冷凝水溫度處于50℃~60℃時。

冷凝水如何影響水錘
事實上，水錘所造成的影響是通過計算得出數(shù)據(jù)的。這個計算結(jié)果可以顯示出水錘的強度與蒸汽冷凝的體積的關(guān)系。（蒸汽塊）
通過三個圖表我們可以看出冷凝水的溫度情況：
左邊的圖表：蒸汽接觸到低溫的冷凝水立刻發(fā)生冷凝現(xiàn)象。如這種情況，當(dāng)有水錘發(fā)生時也只會產(chǎn)生小的蒸汽泡，不會形成大的蒸汽塊，因此只會形成小型的水錘。
中間的圖表是zui大的隱患。由于冷凝水與蒸汽的溫差相對較小，在20-30℃之間。因此冷凝水不會馬上冷凝，但通過逐步的累積，當(dāng)蒸汽到達(dá)冷凝點時，全部的蒸汽會立刻發(fā)生冷凝。由于緩慢的冷凝時間，從而使蒸汽與冷凝水接觸的時間很長，會產(chǎn)生大量的蒸汽泡，形成大型的水錘。
右邊的圖表：蒸汽與冷凝水接觸時的溫度相同。在這種情況下，不會有蒸汽冷凝的情況發(fā)生同時也不會產(chǎn)生水錘。這一情況證明了當(dāng)飽和冷凝水排出疏水閥時的溫度與閃蒸汽的溫度相同時，是不會水錘產(chǎn)生的。

“水錘效應(yīng)"是指在水管內(nèi)部，管內(nèi)壁光滑，水流動自如。當(dāng)打開的閥門突然關(guān)閉，水流對閥門及管壁，主要是閥門會產(chǎn)生一個壓力。由于管壁光滑，后續(xù)水流在慣性的作用下，迅速達(dá)到zui大，并產(chǎn)生破壞作用，這就是水利學(xué)當(dāng)中的“水錘效應(yīng)"，也就是正水錘。在水利管道建設(shè)中都要考慮這一因素。相反，關(guān)閉的閥門在突然打開后，也會產(chǎn)生水錘，叫負(fù)水錘，也有一定的破壞力，但沒有前者大。水錘效應(yīng)
Water hammereffect
水錘是在突然停電或者在閥門關(guān)閉太快時,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,所以叫水錘。水流沖擊波來回產(chǎn)生的力，有時會很大，從而破壞閥門和水泵。
電動水泵全電壓起動時，在不到1s的時間內(nèi)，即可從靜止?fàn)顟B(tài)加速到額定轉(zhuǎn)速，管道內(nèi)的流量則從零增加到額定流量。由于流體具有動量和一定程度的可壓縮性，所以，流量的急劇變化將在管道內(nèi)引起壓強過高或過低的沖擊，以及出現(xiàn)“空化"現(xiàn)象。 壓力的沖擊將使管壁受力而產(chǎn)生噪聲，猶如錘子敲擊管子一般，稱為“水錘效應(yīng)"。
水錘效應(yīng)只和水本身的慣性有關(guān)系，和水泵沒有關(guān)系。

危害
水錘效應(yīng)有極大的破壞性：壓強過高，將引起管子的破裂，反之，壓強過低又會導(dǎo)致管子的癟塌，還會損壞閥門和固定件。
當(dāng)切斷電源而停機時，泵水系統(tǒng)的勢能將克服電動機的慣性而命令系統(tǒng)急劇地停止，這也同樣會引起壓力的沖擊和水錘效應(yīng)。
為了消除水錘效應(yīng)的嚴(yán)重后果，在管路中需要受到一系列緩沖措施和設(shè)備。
水錘消除器
水錘消除器能在無需阻止流體流動的情況下，有效地消除各類流體在傳輸系統(tǒng)可能產(chǎn)生的水外錘和浪涌發(fā)生的不規(guī)則水擊波震蕩，從而達(dá)到消除具有破壞性的沖擊波，起到保護之目的。
水錘消除器的內(nèi)部有一密閉的容氣腔，下端為一活塞，當(dāng)沖擊波傳入水錘消除器時，水擊波作用于活塞上，活塞將往容氣腔方向運動。活塞運動的行程與容氣腔內(nèi)的氣體壓力、水擊波大小有關(guān)，活塞在一定壓力的氣體和不規(guī)則水擊雙重作用下，做上下運動，形成一個動態(tài)的平衡，這樣就有效地消除了不規(guī)則的水擊波震蕩。

水錘泵站是利用水錘壓力提水的泵站，適用于山區(qū)小流量高揚程供水，由水錘泵及相應(yīng)的水工建筑物組成，為山區(qū)微型水力提灌泵站的一種新型式，通常也簡稱它為新式微型水力站或水力站。水錘泵站可分為直流水錘泵站和交流水錘泵站兩大類型。目前大多數(shù)水錘泵站可歸類為直流水錘泵站。直流水錘泵站由微水力源、進水池、動力進水鋼管（長管路）、控制閥門、直流水錘泵、揚水管、儲用大池等組成。
直流水錘泵是一種液壓水錘泵，直接采用水錘效應(yīng)用來開發(fā)水的落差進行揚水的水力機械，其zui大特點是不需要專門的動力機，不需要燃料和電力，在有適當(dāng)落差水頭的情況下可連續(xù)地運轉(zhuǎn)揚水。與本文相關(guān)的論文有：礦山電動插板閥