水錘的相關知識，希望可以幫助大家！

水錘是什么？先看一個視頻了解下。

壹 / 概念

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閉、水泵突然停止、驟然啟閉導葉等原因，使流速發生突然變化，同時壓強產生大幅度波動的現象。

水錘效應是一種形象的說法.它是指給水泵在啟動和停止時，水流沖擊管道，產生的一種嚴重水擊。由于在水管內部，管內壁是光滑的，水流動自如。當打開的閥門突然關閉或給水泵停止，水流對閥門及管壁，主要是閥門或泵會產生一個壓力。由于管壁光滑，后續水流在慣性的作用下，水力迅速達到最大，并產生破壞作用，這就是水力學當中的“水錘效應”，也就是正水錘。相反，關閉的閥門在突然打開或給水泵啟動后，也會產生水錘，叫負水錘，但沒有前者大。

壓力沖擊將使管壁受力而產生噪聲，猶如錘子敲擊管道一樣，故稱為水錘效應。

貳 / 危害

由于水錘產生的瞬時壓強可達管道中正常工作壓強的幾十倍甚至于數百倍。這種大幅度壓強波動，可導致管道系統產生強烈振動或噪聲，并可能破壞閥門接頭。對管道系統有很大的破壞作用。為防止水錘需正確設計管道系統，防止流速過高，一般設計管子流速應小于3m/s，并需控制閥開、閉速度。

因開泵、停泵、開關閥門過于快速,使水的速度發生急劇變化,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,管網壓力降低等。水錘效應有極大的破壞性：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流量的巨大變化將引起對管道的壓強過高和過低的沖擊。

叁 / 產生

水錘產生的原因有很多，常見的因素如下：

1. 閥門突然開啟或關閉；

2. 水泵機組突然停車或開啟；

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. 不規范的施工是給水管道工程存在的隱患

（1）如三通、彎頭、異徑管等節點的水泥止推墩制作不符合要求

按照《埋地硬聚氯乙烯給水管道工程技術規程》規定：φ≥110mm以上管道的三通、彎頭、異徑管等節點，應設置水泥止推墩，防止管道推移，“止推墩混凝土不宜低于C15級，并現場澆筑在開挖的原狀土地基和槽坡上”。有些施工方對止推墩所發揮的作用，引不起足夠的重視，他們在管道旁釘個木樁或楔個鐵橛充當止推墩，有時水泥墩的體積太小或未澆筑在原狀土上，有的止推墩的強度不夠，結果管道運行中，止推墩無法發揮作用形同虛設，造成三通、彎頭等管件推移錯位后而損壞。　　

舉例說明：假設一條φ500×16.8mm的管線上有一個90°的彎頭，當管道工作壓力0.4MPa時，那么90°彎頭處的推力就是：　　

T=1.57×dn2×Fwd×Sin(a/2) =1.57×46.642×4×Sin(90/2)=9658Kg　　

式中dn :管道內徑cm，Fwd:內水壓力Kg，a:彎頭轉角　　

由此可見，當φ500mm的管線運行壓力0.4Mpa時，那么90°彎頭處就產生9.6T的推力，如果此處水泥止推墩的強度不夠，抗不住9.6T的推力而破碎，此處的彎頭在失去止推墩保護的前提下，也會跟著破損；在給水管道事故中，因止推墩不符合要求而導致管件破損的現象相對較多，對此,施工方應給予高度的重視。

（2）未安裝自動排氣閥或安裝的位置不合理　　

根據水力學的原理，起伏較大的山區或丘陵，在管道的高點，應設計安裝自動排氣閥，即使是地形起伏不大的平原地區，也要在挖槽時，人為的將管線設計出起伏，呈循環上升或下降，坡度不小于1/500，在每公里的最高處設計1-2個排氣閥。　　

因為管道在輸水過程中，管道中氣體會逸出在管道高起部位積累起來，甚至形成氣阻，管道中水的流速發生波動時，隆起部位形成的氣囊將不斷被壓縮、擴張，氣體被壓縮后所產生的壓強要比水被壓縮后產生的壓強大幾十倍甚至上百倍(公眾號:泵管家)，此時，這段存在隱患的管道，可能會導致下列情況的發生：　　

• 管道上游通水后下游滴水不見，這是因為管道內的氣囊阻斷水流，形成水柱分離。　　

• 管道內被壓縮的氣體，壓縮到最大極限，急速膨脹，導致管道破裂。　　

• 當高處水源的水，利用重力流按一定的速度向下游輸送時，急速關閉上游的閥門后，由于落差及流速的慣力，管道內上游的水柱并沒有立即停止，它仍按一定的速度向下游流動，此時管道內因無法及時補氣形成真空，造成管道被負壓吸癟而破損。

   

（3）溝槽與回填土不符合規定　　

溝槽不合格的情況在山區經常看到，主要是個別地段的石頭較多，溝槽的開挖由人工鑿成或炸藥炸出，槽底嚴重不平并且有鋒利的石頭凸出，遇到這種情況，按有關規定，溝槽底部的石塊應該清除并鋪墊15公分以上的沙土，然后才能鋪設管道，可施工人員不負責任或偷工減料，不鋪墊沙土或者象征性鋪墊點沙土,就直接把管道鋪設在石塊上面,當回填完畢通水運行后，由于管道本身的重量、豎向土壓力、管線上面的車輛荷載,重力疊加,由管道底部一個或幾個鋒利凸起的石塊支撐著,過分的應力集中,管道極有可能會在這個點處硌傷破損并沿著這個點直線開裂,這就是人們常說的“刻痕效應”。　　

常見的回填不合格，一是用較大的磚瓦石塊當回填土直接拋砸在管道上；二是回填后不按《埋地硬聚氯乙烯給水管道工程技術規程》的規定，做夯實處理；

一次數九寒冬的季節在東北某省施工，管道安裝完畢后，由監獄里服刑的犯人進行回填，回填土都是幾十斤重的大凍土塊，甭說回填的密度無法保證，僅這幾十斤重的大凍土塊直接拋砸在管道上，就已經留下不安全因素了，因為PVC-U管道的抗沖擊性能與溫度有關，溫度越高，管材的抗沖擊性能越強，溫度越低，管材的抗沖擊性能越差，所以，《埋地硬聚氯乙烯給水管道工程技術規程》中規定：溫度低于-5℃時禁止施工，這樣的違章施工，無疑為以后的管道安全運行埋下隱患。

肆 / 措施

 對于水錘的防護措施很多，但需根據水錘可能產生的原因，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。輸水管線布置時應考慮盡量避免出現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。 

2. 設置水錘消除裝置

（1）采用恒壓控制技術

采用PLC自動控制系統，對機泵進行變頻調速控制，對整個供水泵房系統操作實行自動控制。由于供水管網壓力隨著工況的變化而不斷變化，系統運行過程中經常出現低壓或超壓現象，容易產生水錘，導致對管道和設備的破壞，采用PLC自動控制系統，通過對管網壓力的檢測，反饋控制水泵的開、停和轉速調節，控制流量，進而使壓力維持一定水平，可以通過控制微機設定機泵供水壓力，保持恒壓供水，避免了過大的壓力波動，使產生水錘的概率減小。

（2）安裝水錘消除器

該設備主要防止停泵水錘，一般安裝在水泵出口管道附近，利用管道本身的壓力為動力來實現低壓自動動作，即當管道中的壓力低于設定保護值時，排水口會自動打開放水泄壓，以平衡局部管道的壓力，防止水錘對設備和管道的沖擊，消除器一般可分為機械式和液壓式兩種，機械式消除器動作后由人工恢復，液壓式消除器可自動復位。

（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。這種閥門可以根據需要在一定范圍內對閥門關閉時間進行調整(歡迎關注:泵管家)。一般在停電后3～7 s內閥門關閉70％～80％，剩余20％～30％的關閉時間則根據水泵和管路的情況調節，一般在10～30 s范圍。值得注意的是，當管路中存在駝峰而發生彌合水錘時，緩閉止回閥的作用就十分有限.

（4）設置單向調壓塔

在泵站附近或管道的適當位置修建，單向調壓塔的高度低于該處的管道壓力。當管道內壓力低于塔內水位時，調壓塔向管道補水，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閥水錘的降壓作用有限。此外單向調壓塔采用的單向閥的性能要絕對可靠，一旦該閥門失靈，可能導致發生較大的水錘。

（5）在泵站內設置旁通管（閥） 

在泵系統正常運行時，由于水泵壓水側水壓高于吸水側的水壓，止回閥關閉。當事故斷電突然停泵后，水泵站出口處壓力急劇降低，而吸水側壓力則猛升。在此差壓下，吸水總管中的瞬態高壓水即推開止回閥閥板流向壓水總管的瞬態低壓水，并使該處低水壓有所升高；另一方面，使水泵吸水側的水錘升壓也得到降低。這樣一來，水泵站兩側的水錘升、降壓都得到控制，從而有效地減少和防止了水錘危害。 

（6）設置多級止回閥 

在較長的輸水管路中，增設一個或多個止回閥，把輸水管劃分成幾段，每段上均設止回閥。當水錘過程中輸水管中水倒流時，各止回閥相繼關閉把回沖水流分成數段，由于每段輸水管（或回沖水流段）內靜水壓頭相當小，從而降低了水錘升壓。此項防護措施，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：正常運行時水泵電耗增大、供水成本提高。