泵站中发生水锤现象的原因是什么

水锤效应能让水管爆裂，它的工作原理到底是什么？虽然打开水龙头时水流力量比较小，但是同样具备破坏能力。其实水锤效应和汽车追尾还是比较相似的。在一些山区，为了更好把水运输到高处，人们常常会建造水锤泵站。而水锤泵站就是利用水锤提水的泵站。

水锤泵站一般可分为直流水锤泵站和交流水锤泵站两种类型。而现在山区大多数的水锤泵站使用的都是直流水锤泵站，它是通过水锤效应原理来工作的。对于水锤效应这个词，很多人可能觉得很陌生，但是他在我们生活中却是经常发生的。常见的就是，我们关闭正在流水的水龙头时，水龙头会出现很大的噪音，同时整个水管还会发生颤抖。而导致水龙头抖动的原因就是水锤效应引起的。

正在流水的水龙头被快速关闭产生的抖动，我们称为正水锤。当我们打开水龙头时，也会发生水锤效应，这被称为覆水锤。当水龙头里的水以较快的速度往外喷涌时。我们突然关闭阀门，前面流出的水已经流出，但后面的水已经来不及刹车了。同样会以高速对前面的物体造成撞击，久而久之水管就很容易发生爆裂了。把这个原理用在单手开屏上，就会让坚固的玻璃瓶变得脆弱无比。

单手开屏最关键的点就是拍击平底的速度要足够快，是水流不断的聚集在平底。水流对平底一次次的冲击，再坚固的瓶子也会破碎掉。由于水锤效应的破坏力极强，特别是在长句里输送热水时。如果发生水锤事故，很有可能会危害我们的生命财产。那么日常生活中该如何消除水锤效应呢？

首先是控制输水管的流速。这样可以一定程度降低水流的压力。但与此同时，也会增加输水管的管境，进而导致输水工程成本的提高。其次就是安装水锤消除器。人们通常会在水锤力量较大的地方增加水锤消除器，使管道中多了一个水流缓冲的位置，这样可以有效消除各类液体在输送时产生水锤效应。有些人还会选择使用不密封的消除器，当水流压力太大时就可以直接排水降压了。

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。 电动水泵合电压起动时，在不到1s的时间内，即可从静止状态加速到额定转速，管道内的流量则从零增加到额定流量。由于流体具有动量和一定程度的可压缩性，所以，流量的急剧变化将在管道内引起压强过压或过低的冲击，以及出现“空化”现象。 压力的冲击将使管壁受力而产生噪声，犹如锤子敲击管子一般，称为“水锤效应”。水锤效应只和水本身的惯性有关系，和水泵没有关系。

水锤效应的危害与消除

危害

水锤效应有极大的破坏性：压强过高，将引起管子的破裂，反之，压强过低又会导致管子的瘪塌，还会损坏阀门和固定件。当切断电源而停机时，泵水系统的势能将克服电动机的惯性而命名系统急剧地停止，这也同样会引起压力的冲击和水锤效应。为了消除水锤效应的严重后果，在管路中需要受到一系列缓冲措施和设备。

水锤消除器

水锤消除器能在无需阻止流体流动的情况下，有效地消除各类流体在传输系统可能产生的水外锤和浪涌发生的不规则水击波震荡，从而达到消除具有破坏性的冲击波，起到保护之目的。水锤消除器的内部有一密闭的容气腔，下端为一活塞，当冲击波传入水锤消除器时，水击波作用于活塞上，活塞将往容气腔方向运动。活塞运动的行程与容气腔内的气体压力、水击波大小有关，活塞在一定压力的气体和不规则水击双重作用下，做上下运动，形成一个动态的平衡，这样就有效地消除了不规则的水击波震荡。

水锤效应的利用

水锤泵站是利用水锤压力提水的泵站，适用于山区小流量高扬程供水，由水锤泵及相应的水工建筑物组成，为山区微型水力提灌泵站的一种新型式，通常也简称它为新式微型水力站或水力站。水锤泵站可分为直流水锤泵站和交流水锤泵站两大类型。目前大多数水锤泵站可归类为直流水锤泵站。直流水锤泵站由微水力源、进水池、动力进水钢管（长管路）、控制阀门、直流水锤泵、扬水管、储用大池等组成。直流水锤泵是一种液压水锤泵，直接采用水锤效应用来开发水的落差进行扬水的水力机械，其最大特点是不需要专门的动力机，不需要燃料和电力，在有适当落差水头的情况下可连续地运转扬水。

水锤是物理原因造成的液体是惯性的和可压缩的。液体的惯性可以使液位保持在原来的运动状态。液体流量的瞬时变化会导致液体压缩或膨胀，造成压力的剧烈变化。同样，液体两边力的变化也会引起流量的变化。原因水管道系统的水锤泵的启动和停止,单位的变化速度,空气的混合泵或管道系统中,阀门的开启和关闭,水的转移或集合线,等等,会导致更严重的水锤效应。

迅速关闭水龙头，随之而来的水流会在惯性的作用下迅速达到最大速度，这就会在管道和阀门上产生水流的冲击波，造成锤击等破坏，有时还会听到很大的噪音。水锤发生的条件已在上面描述，另外还有严重的危害。例如，水管系统中的阀门启闭，水泵的启停，机组的突然停止或开启等，都存在水锤现象。水锤会使管道压力升高，有时比正常管道压力高出几倍甚至几十倍。如此大幅度波动的压力对输水管道系统是非常有害的。它能引起管道颤动、断裂接头、损坏阀门、水泵等，或引起管道爆裂或坍塌。

水锤效应确实是有害的，不能低估。由此可见，水锤现象产生的物理原因是水本身的惯性和压缩性。要消除水锤，可在给水管道系统中采取缓冲措施和安装消除设备。水锤并非没有危害。如山区小流量、高扬程的水锤泵站、直流液压水锤泵等，充分利用水锤效应进行工作。

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主要设备包括潜水排污泵、电动机和管道,是泵站的主要工艺设施辅助设施为主要设备的安装、检修和运行管理提供可靠保证。因此,掌握泵站的设计与管理技术,必须掌握泵站构筑物的设计、水泵的选型、电动机的选型、主机组的布置、机组基础设计、管道直径确定与布置、阀件布置、电气设备的选配及布置。

除此之外,还要掌握对保证主机组安装、运行与维护必需的辅助设施,如:计量、充水、起重、排水、通风、减噪、采光、交通及水锤防治等方面的设施与设备的选型、配套和布置。本章将对上述内容逐一进行阐述。

给水泵站的组成

给水泵站主要由以下几部分组成。

1.进水构筑物

进水构筑物包括前池和吸水井,其作用是为水泵或水泵吸水管道的吸水喇叭口提供良好的进水条件。

泵房是安装水泵、电动机、管道及其辅助设施的构筑物。其主要作用是为主机组的安装、检修和运行管理提供良好的工作条件。

包括水泵和电动机,是泵站中的主要设备。

是指水泵的吸水管道和压水管道,水泵的吸水管道从进水构筑物吸水,经水泵后通过压水管道和管网系统将水送至用户。

5.计量设备

6.充水设备当水泵为吸入式工作时,启动前需用充水设备进行充水。充水设备主要包括真空泵、气水分离器、7.循环水箱。

用以排除泵房内的积水,以保持泵房内环境整洁和运行安全。主要包括排水泵、集水坑、排水沟等。

8.起重设备为水泵、电动机及其他设备的安装、检修而设置的起重设备。起重设备主要有三角架装手动葫芦、单轨悬挂吊车、桥式起重机等。

9.通风采暖设备

指泵房的通风设备和采暖系统。

10.防水锤设备

指防治水锤的有关设备。

11.电气设备

指变电设备、高压配电设备、低压配电设备等。

12.其他设施

主要包括通信、安全、防火、照明等。

a. 钢管中水锤波传播速度α值：

式中 1425—声波在水中的传播速度（m/s）； ε—水的弹性模量，ε=2.1×104（kg/cm2）； E—管壁的弹性模量，E钢=2.1×106（kg/cm2）； D—压力管道的内径（mm）； δ—管壁厚度（mm）。

b. 水锤波在水管中传播来回一次所需时间：

式中 L—压力钢管总长度（m）； α—水锤波传播速度（m/s）。

c. 压力水管特性常数：

式中 ρ、ζ—钢管特性常数；H—水电站的静水头（m）；V—钢管中水流流速 （m/s）；Ts—导叶关闭时间 Ts=5s 。

(3) 经过计算判断得压力钢管内水锤为间接水锤，最大值为极限水锤，水锤压力沿程分布计算成果见表1.3.1。

2.电磁-液动缓闭闸阀(多功能节电阀),效果很好，消除水锤危害.，减少水头损失,节约电耗,

3.加装多功能水泵控制阀及吸纳器

隔膜式多功能水泵控制阀是安装在高层建筑给水系统以及其他给水系统的水泵出口处、防止介质倒流、水锤以及水击现象的智能型阀门。隔膜式多功能水泵控制阀兼具电动阀、逆止阀和水锤消除器三种功能，可有效地提高供水系统的安全可靠性。

吸水井在各种泵站设计中都有，水泵吸水条件好，泵的使用寿命就长。 取水泵站，吸水条件是最差的，吸水井是必须有的：

第一、改善吸水条件；

第二、去除漂浮悬浮杂质对泵体堵塞；

第三、稳定吸水水位，使泵的效率维持在高效段。

扩展资料：

取水泵站的设计注意事项有以下几点：

1、 取水泵站的设计泵房一般采用圆形钢筋混凝土结构，有贵在平面的说法，机组及各辅助设施的布置，应尽可能地充分利用泵房内的面积。

2、 取水泵站的设计在土建结构方面应考虑到河岸的稳定性，在泵房筒体的抗浮、要有比较周全的施工组织计划。

3、在施工过程中，应考虑到争取在河道枯水 位时施工，要抢季节，要有比较周全的施工组织计划。

4、在泵房投产后，在运行管理方面必须很好地使用通风、采光、起重、排水以及水锤防护等设施。

5、取水泵站由于其扩建比较困难，所以在新建给水工程时，应充分认识到它百年大计，一次完成的特点。泵房内机组的配置，可以近远期相结合，对于机组的基础、吸压水管的穿墙嵌管，以及电气容量等都应该考虑到远期扩建的可能性。

取水泵站在给水系统中也称为一级泵站，在地表水水源中， 取水泵站的设计一般由吸水井、泵房及闸阀井（又称闸阀切换井）等三部分主城。

取水泵站的设计一般靠江临水建造，河道的水文、水运、地质以及航道的变化等都会直接影响到取水泵站本身的埋深、结构形式以及工程造价等。由于水位变化很大，在设计枯水时应保证能取到水，而在设计洪水位又不能被淹没，因此泵房高度很大。

取水泵站的设计注意事项有以下几点：

1、 取水泵站的设计泵房一般采用圆形钢筋混凝土结构，有贵在平面的说法，机组及各辅助设施的布置，应尽可能地充分利用泵房内的面积。

2、 取水泵站的设计在土建结构方面应考虑到河岸的稳定性，在泵房筒体的抗浮、要有比较周全的施工组织计划。

3、在施工过程中，应考虑到争取在河道枯水 位时施工，要抢季节，要有比较周全的施工组织计划。

4、在泵房投产后，在运行管理方面必须很好地使用通风、采光、起重、排水以及水锤防护等设施。

5、取水泵站由于其扩建比较困难，所以在新建给水工程时，应充分认识到它百年大计，一次完成的特点。泵房内机组的配置，可以近远期相结合，对于机组的基础、吸压水管的穿墙嵌管，以及电气容量等都应该考虑到远期扩建的可能性。

取水泵站的水泵产品通常有:ISW卧式离心泵,WQ潜水排污泵或者ZX自吸离心泵产品等。

对于采用地下水作为水源的给水系统，因地下水水质良好，一般经消毒处理后水质即可符合生活饮用水卫生标准，取井水的泵站可直接将水送到用户。在工业企业中，有时采用分质供水的方式，即同一泵站内可能安装有将水输送给净水构筑物的泵