一、什么是水錘效應(yīng)？

水錘效應(yīng)是指在液體流動(dòng)系統(tǒng)中，由于流體的慣性和突然變化的流速而引起的壓力波動(dòng)現(xiàn)象。當(dāng)液體流速突然改變時(shí)，流體的慣性會(huì)導(dǎo)致壓力波在管道中傳播，形成水錘效應(yīng)。這種現(xiàn)象通常發(fā)生在突然停電或閥門關(guān)閉過快時(shí)，導(dǎo)致管道內(nèi)的流速急劇變化。

水錘效應(yīng)產(chǎn)生的原因包括電動(dòng)水泵全電壓起動(dòng)時(shí)流速的急劇變化以及閥門關(guān)閉過快。這種突然的流速變化會(huì)引起管道內(nèi)的壓力過高或過低，甚至造成空化現(xiàn)象。這種壓力沖擊會(huì)使管壁受力并產(chǎn)生噪音，猶如錘子敲擊管道一般。



水錘效應(yīng)并不僅限于液體系統(tǒng)，夾帶有固體的多相流體中也可能發(fā)生，例如在砂漿或紙漿中。關(guān)鍵在于水作為管道系統(tǒng)中的主要運(yùn)輸介質(zhì)，能夠有效地傳導(dǎo)沖擊波。相比之下，氣體或油基介質(zhì)由于具有一定的壓縮性，發(fā)生水錘的概率相對(duì)較低。

二、水錘效應(yīng)帶來的危害

1、管道破裂和癟塌：正水錘可能導(dǎo)致管道的破裂，而負(fù)水錘則會(huì)引起管道的癟塌，這對(duì)液體輸送管道的完整性造成極大威脅。

2、設(shè)備損壞：水錘效應(yīng)會(huì)損壞管道中的閥門和固定件，同時(shí)可能引起管道內(nèi)的壓力過高或過低，導(dǎo)致閥門的損壞，影響管道系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3、壓力波動(dòng)帶來的振動(dòng)：水錘引起的壓力波動(dòng)會(huì)導(dǎo)致管道強(qiáng)烈振動(dòng)，甚至導(dǎo)致管道接頭斷開，增加了管道系統(tǒng)的維護(hù)和修復(fù)成本。

4、供水管網(wǎng)受影響：嚴(yán)重的水錘效應(yīng)可能導(dǎo)致管道爆裂，進(jìn)而造成供水管網(wǎng)的壓力降低，影響到供水系統(tǒng)的正常運(yùn)行和用戶的生活。

5、水泵和泵房設(shè)備的損壞：水錘效應(yīng)在泵水系統(tǒng)停機(jī)時(shí)會(huì)引起壓力的劇烈沖擊，可能導(dǎo)致水泵反轉(zhuǎn)，損壞泵房內(nèi)的設(shè)備或管道，甚至造成泵房事故，引發(fā)人身傷亡等嚴(yán)重后果，對(duì)生產(chǎn)和生活帶來嚴(yán)重影響。

三、水錘效應(yīng)的防護(hù)措施

1、降低流速：通過降低輸水管線的流速來減輕水錘壓力。這可以通過增加管道直徑或布置方式來實(shí)現(xiàn)，但可能會(huì)增加工程投資。在布置管線時(shí)，應(yīng)避免出現(xiàn)駝峰或坡度劇變，以減少水流速突變所帶來的沖擊。

2、設(shè)置水錘消除裝置：

· 采用恒壓控制技術(shù)：通過自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)水泵進(jìn)行變頻調(diào)速控制，使供水管網(wǎng)的壓力保持穩(wěn)定，減少壓力波動(dòng)。

· 安裝水錘消除器：安裝在水泵出口管道附近的水錘消除器可以在壓力降低時(shí)自動(dòng)放水泄壓，以平衡管道壓力，防止水錘對(duì)設(shè)備和管道的損壞。

3、安裝緩閉止回閥和單向調(diào)壓塔：在泵站附近或管道適當(dāng)位置設(shè)置緩閉止回閥和單向調(diào)壓塔，以降低管道內(nèi)壓力突變所帶來的水錘效應(yīng)。

4、控制閥門開閉速度：緩慢開閉閥門可以減少壓力波動(dòng)，降低水錘的發(fā)生概率。在停泵后，應(yīng)待止回閥關(guān)閉后管道充滿水再啟動(dòng)水泵，并在啟泵時(shí)逐漸打開出口閥門，避免產(chǎn)生大的水沖擊。

5、增加管徑和設(shè)置旁通管：在工業(yè)管道中，增加管徑和設(shè)置旁通管可以減緩水流速度，減少水錘的產(chǎn)生。

四、在設(shè)計(jì)管道系統(tǒng)時(shí)，需要特別注意以下幾點(diǎn)以減輕或消除水錘效應(yīng)帶來的影響：

1、選擇合適的水錘消除器：專業(yè)的水錘消除器可以降低水錘引起的壓力尖峰和噪聲。這些組件類似于減震器，有效地減少了水錘所造成的影響。正確尺寸和安裝位置的水錘消除器是解決水錘問題的有效解決方案。

2、垂直管道中安裝止回閥：在垂直管道中安裝旋啟式止回閥、傾斜閥瓣止回閥和雙門止回閥可以有效防止回流。然而，靜音止回閥是唯一可以在垂直管道中有效防止回流的選項(xiàng)。

3、選擇合適的閥門類型和操作方式：使用緩慢關(guān)閉型閥門可以減少水錘的發(fā)生。了解管道內(nèi)的最佳閥門設(shè)計(jì)位置，并考慮特殊的管道設(shè)計(jì)以適應(yīng)高工作壓力系統(tǒng)也是必要的。合理設(shè)計(jì)管道系統(tǒng)可以顯著降低甚至消除水錘現(xiàn)象的發(fā)生。

4、確保閥門關(guān)閉時(shí)間足夠長：在自動(dòng)化系統(tǒng)中，電磁閥的關(guān)閉時(shí)間應(yīng)至少為通過特定公式計(jì)算得出的閥門關(guān)閉時(shí)間的10倍。這可以確保閥門關(guān)閉過程緩慢，減少水錘效應(yīng)的產(chǎn)生。

五、OpenFlows HAMMER 水錘和瞬態(tài)分析軟件 | 高效地識(shí)別、管理和緩解瞬態(tài)風(fēng)險(xiǎn)

OpenFlows HAMMER是一款專業(yè)的工程工具，用于進(jìn)行管道水錘分析計(jì)算。它支持輸配水系統(tǒng)、水電站和壓力管道的瞬態(tài)分析和建模，幫助用戶識(shí)別問題點(diǎn)并確定水錘控制策略。該軟件擁有精確的計(jì)算引擎和簡單易用的界面，能夠高效地管理和降低與瞬變相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。



用于管道水錘分析計(jì)算，具有以下優(yōu)勢(shì)：

1、經(jīng)濟(jì)高效的瞬態(tài)控制方法：

· 可幫助識(shí)別、管理和降低與瞬變相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)，避免管道和設(shè)備的嚴(yán)重?fù)p壞，確保操作人員的安全，防止危險(xiǎn)污染物侵入水系統(tǒng)，以及避免客戶用水中斷。

· 提供最經(jīng)濟(jì)高效的方法來執(zhí)行瞬態(tài)分析，以確定合適的水錘控制策略，保障管網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和減少過早失效的風(fēng)險(xiǎn)。



2、成熟的瞬態(tài)分析算法：

· 采用特征法 (MOC) 水力瞬態(tài)流量分析，能準(zhǔn)確捕捉關(guān)鍵結(jié)果，如管道中段負(fù)壓，避免忽略可能導(dǎo)致問題的細(xì)節(jié)。

3、出色的數(shù)據(jù)互用性：

· 可在多個(gè)平臺(tái)上運(yùn)行，并且與 MicroStation、ArcGIS Pro 或 AutoCAD 兼容，實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)數(shù)據(jù)互用性，提高工作效率。



4、輕松實(shí)現(xiàn)模型構(gòu)建與管理：

· 支持直接導(dǎo)入 OpenFlows WaterGEMS、OpenFlows WaterCAD 或 EPANET 模型文件，無需轉(zhuǎn)換文件格式即可使用。

· 提供多功能建模和負(fù)荷分配工具，可利用元素布局工具、現(xiàn)有地理信息數(shù)據(jù)、CAD 圖紙、數(shù)據(jù)庫以及電子表格，輕松建立管網(wǎng)系統(tǒng)。

5、一系列水力組件：

· 提供多種水錘保護(hù)設(shè)備和轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備（如水泵和渦輪）的精確模擬，用戶可根據(jù)需要選擇最合適的設(shè)備和運(yùn)行方案，制定出最優(yōu)的水錘減輕策略。

6、綜合的方案管理：

· 提供方案管理中心，可在單個(gè)文件內(nèi)進(jìn)行全面控制，對(duì)不限數(shù)量的方案進(jìn)行配置、運(yùn)行、評(píng)估、可視化和對(duì)比，為決策提供有力支持。

7、結(jié)果解釋工具：

· 提供分析和數(shù)據(jù)可視化功能，幫助用戶捕捉瞬態(tài)現(xiàn)象，確定其對(duì)系統(tǒng)的影響，并選擇最合適的水錘保護(hù)設(shè)備。

· 提供專題制圖、交互式動(dòng)畫、等高線圖等多種可視化選項(xiàng)，以及生成報(bào)告的功能，為用戶提供有用的信息和支持。

OpenFlows HAMMER 通過其精確的計(jì)算引擎、簡單易用的界面以及豐富的功能和數(shù)據(jù)互用性，為水務(wù)專業(yè)人員提供了一個(gè)強(qiáng)大的工具，如果您對(duì) OpenFlows HAMMER感興趣，或者有軟件購買/租用需求，歡迎與我們的客服聯(lián)系。