一、什么是水錘效應(yīng)？

水錘效應(yīng)是指在液體流動系統(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現(xiàn)象。當(dāng)液體流速突然改變時，流體的慣性會導(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，導(dǎo)致管道內(nèi)的流速急劇變化。

水錘效應(yīng)產(chǎn)生的原因包括電動水泵全電壓起動時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)水錘則會引起管道的癟塌，這對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)會損壞管道中的閥門和固定件，同時可能引起管道內(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、壓力波動帶來的振動：水錘引起的壓力波動會導(dǎo)致管道強(qiáng)烈振動，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)時會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現(xiàn)，但可能會增加工程投資。在布置管線時，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)：通過自動控制系統(tǒng)對水泵進(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。

· 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自動放水泄壓，以平衡管道壓力，防止水錘對設(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，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水泵，并在啟泵時逐漸打開出口閥門，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)計管道系統(tǒng)時，需要特別注意以下幾點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。

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)計位置，并考慮特殊的管道設(shè)計以適應(yīng)高工作壓力系統(tǒng)也是必要的。合理設(shè)計管道系統(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)閉時間足夠長：在自動化系統(tǒng)中，電磁閥的關(guān)閉時間應(yīng)至少為通過特定公式計算得出的閥門關(guān)閉時間的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 | 高效地識別、管理和緩解瞬態(tài)風(fēng)險

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，幫助用戶識別問題點并確定水錘控制策略。該軟件擁有精確的計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。



用于管道水錘分析計算，具有以下優(yōu)勢：

1、經(jīng)濟(jì)高效的瞬態(tài)控制方法：

· 可幫助識別、管理和降低與瞬變相關(guān)的風(fēng)險，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。



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：

· 可在多個平臺上運(yùn)行，并且與 MicroStation、ArcGIS Pro 或 AutoCAD 兼容，實現(xiàn)跨平臺數(shù)據(jù)互用性，提高工作效率。



4、輕松實現(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，可在單個文件內(nèi)進(jìn)行全面控制，對不限數(shù)量的方案進(jìn)行配置、運(yùn)行、評估、可視化和對比，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、交互式動畫、等高線圖等多種可視化選項，以及生成報告的功能，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)人員提供了一個強(qiáng)大的工具，如果您對 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。