如何防止水锤现象发生,管道吸扁破裂?

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   众所周知:塑胶管道在安装完毕后通常须通水试压,在试压时需要一个重要的步骤:将管道内的空气排放干净,否则通水试压会引起水锤,导致管道破裂。那么什么水锤现象?如何引起及防范呢?

 

1.什么是水锤现象?

   水锤是在突然停电或者在阀门关闭太快时,由于压力水流的惯性,产生水流冲击波,就象锤子敲打一样,所以叫水锤。水流冲击波来回产生的力,有时会很大,从而破坏阀门和水泵。当打开的阀门突然关闭,水流对阀门及管壁,会产生一个压力。由于管壁光滑,后续水流在惯性的作用下,迅速达到最大,并产生破坏作用,这就是流体力学当中的“水锤效应”,也就是正水锤。在供水管道建设中都要考虑这一因素。相反,关闭的阀门在突然打开后,也会产生水锤,叫负水锤,也有一定的破坏力,但没有前者大。电动水泵机组突然停电或启动时,同样也会引起压力的冲击和水锤效应。这种压力的冲击波沿管道传播,极易导致管道局部超压而造成管道破裂、损坏设备等,故水锤效应防护成为供水工程关键性的工艺技术之一。

 

2、水锤效应三问

 

第一问:水锤效应是什么?

水锤所造成的管道破损

    水锤效应指在压力管道中,由于某种外界原因(如阀门突然关闭或开启,水泵机组突然停车或开启等),使水流速突然变化,从而引起压强急剧升高和降低的交替变化现象。迅速关闭阀门,或水泵突然启停时,经常听到“嘭”一声短暂的闷响。这就是典型的水锤效应。这种冲击的能量来自于管道内水流速度突然的改变,从而破坏我们的阀门和水泵。

 

第二问:水锤效应有何危害?

    水锤会引起压强升高,可达管道正常工作压强的几倍,甚至几十倍。这种大幅度的压强波动,造成的危害有管道强烈振动、管道接头断开、破坏阀门、管道爆管导致沿途房屋渍水等。

    当启停水泵、快速启闭阀门或改变水泵的转速、叶片角度调节流量时;尤其在迅速操作时,水流速度发生急剧变化情况下会引发水锤效应。某些情况下,管道内存在空气,或其他原因导致的管道输送水的水柱频繁出现中断,应考虑采取相应的保护措施。

试验模拟水锤:

    试验采用30m长的管道进行了模拟,管道一端接水龙头,另一端安装阀门,中段安装压力表以便观察水锤产生时压力的变化。

     当迅速关闭阀门的瞬间,水流速度急剧下降,其所携带的势能冲击阀门和管壁,造成管道剧烈震颤,观察压力表可以看到指针瞬时达到了压力表的上限。现实管路系统更长、更复杂,所形成的水锤的压力远远大于试验模拟的压力,破坏力更强,严重时引发管道爆裂,防止关(开)阀水锤最有效的办法,是延长关(开)阀时间,以避免发生水锤,正确的选择关(开)阀时间,对长距离的输水管道系统尤为重要。

 

3.发生水锤的原因与防止措施如下

(1)管线内空气未能排出易产生水锤。

    管线有高低起伏之状况,管线较高之位置,容易积存空气,因空气受压后体积会被压缩变小,但内压会大幅度的增加将会产生水锤。防止措施:在管线较高之位置要装设「自动排气阀」,则自动排气阀之上方有浮动球,当水未达满管或没有水时,浮球会自动掉落,空气可由此孔排出,当管内有水,此浮球会浮起,满管时此浮球就会浮上堵塞上方之圆孔,上述功能可排出管内高处遗留的空气,以防止水锤的发生。

(2)通水时制水阀(Valve)打开过大,排气不及亦易产生水锤。

    当管线配管完成要通水,而制水阀打开过速、过大,导致排气不及,空气大量遗留于管内,再加过大的水流冲击,将会产生水锤。防止措施:通水前各排气阀都要打开,以利排气,要通水时,制水阀打开不可过速、过大,使空气能顺利排出为原则。当排气阀有水流出,则表示水已满管始可予关闭。

由上述之水锤防止措施就是管线内空气要彻底的排除,另通水时开关闸门的操作,不宜打开过大、过速为关键之问题。

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