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                                水錘現象

                       上海申弘閥門有限公司

在有壓力管路中，由于某種外界原因（如閥門突然關閉、水泵機組突然停車）使水的流速突然發生變化，從而引起壓強急劇升高和降低的交替變化，這種水力現象稱為水擊或水錘。因開泵、停泵、開關閘閥過于快速，使水的速度發生急劇變化，特別是突然停泵引起水錘，可以破壞管道、水泵、閥門、并引起水泵反轉，管網壓力降低等，所以，預防水錘發生極為重要，平時預防水錘發生的措施主要有以下幾個方法：   

  a.開關閥門過快引起的水錘：  

 （1） 延長開閥和關閥時間。    

（2） 離心泵和混凝泵應在閥門半閉15%-30%時而不是全關時停泵。  

 b.泵引起的水錘  

  （1） 排除管道內的空氣，使管道內充滿水后再開啟水泵，凡是長距離輸水管道的高起部位都應設自動排氣閥。

（2） 停泵水錘主要因出水管止回閥關閉過快引起，因此，取消止回閥可以消除停水泵水錘的危害，并且可以減少水頭損失，節約電耗；目前經過一些大城市的實驗，認為一級泵房可以取消，二級泵房不易取消；取消止回閥時應進行停水錘壓力計算，為減少和消除水錘，目前常在大口徑管道上安裝微阻緩閉止回閥。采用緩沖止回閥、微閉蝶閥安裝在大口徑的水泵出水管上，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。緊靠止回閥并在其下游安裝水錘消除器。  

水錘效應的危害  

 水錘效應有極大的破壞性：由于水錘的產生，使得管道中壓力急劇增大至超過正常壓力的幾倍甚至十幾倍，其危害很大，會引起管道的破裂，影響生產和生活。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。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。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：截止閥,電動截止閥,氣動截止閥,電動蝶閥,氣動蝶閥,電動球閥,氣動球閥,電動閘閥,氣動閘閥,電動調節閥,氣動調節閥，減壓閥。水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。
水錘效應是一種形象的說法.它是指給水泵在起動和停止時，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zui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。
由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。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。

冷水進入

在蒸汽主管上由于輻射散熱的原因，會產生冷凝水。蒸汽在管道內高速的流動從而帶動冷凝水一起流動造成了漣漪。通過這種情況，隨著蒸汽的帶動冷凝水在管道內慢慢形成了一定的規模。這個就類似于由于強風而形成巨大的浪。
在這種情況下，水錘現象發生是當冷凝水猛烈的撞擊到彎頭或一個關閉著的閥門。

高速冷凝水碰撞產生水錘
蒸汽冷凝

當蒸汽損失了熱量，它會轉變為冷凝水，其體積會比蒸汽小1000倍。因此當蒸汽進入接觸到低溫的冷凝水從而發生冷凝，蒸汽的體積立刻發生巨大的變化。
當蒸汽在冷凝過程中，由于體積減小會暫時形成真空狀態，因此管道內的冷凝水會被吸到這個真空的空間。這種情況就會形成水錘，冷凝水在管道內形成浪涌互相的撞擊。
簡而言之，管道內的低溫冷凝水與蒸汽混合是非常危險的。但這樣的情況又是非常普遍的，像在冷凝水回收系統中或類似的系統，這種是一種非常難以解決的水錘形式。
值得注意的是這種類型的水錘形式不僅僅出現在冷凝水回收系統中，也同樣會發生在蒸汽配送管道和蒸汽用設備中。

蒸汽遇冷發生撞擊產生水錘
以上所提及的兩大類型水錘都會產生巨大的破壞，但相對而言第二種形式的水錘發生的頻率更高。

曾經，普遍認為越是低溫的冷凝水越可能造成嚴重的水錘。然而，實驗卻揭示了一個驚人的事實，實驗表明當冷凝水的溫度略低于蒸汽溫度時會對水錘的形成造成zui大的影響。
更確切的講，假設當蒸汽溫度為100℃，冷凝水溫度處于70℃~80℃時產生水錘的幾率要大于冷凝水溫度處于50℃~60℃時。

冷凝水如何影響水錘
事實上，水錘所造成的影響是通過計算得出數據的。這個計算結果可以顯示出水錘的強度與蒸汽冷凝的體積的關系。（蒸汽塊）
通過三個圖表我們可以看出冷凝水的溫度情況：
左邊的圖表：蒸汽接觸到低溫的冷凝水立刻發生冷凝現象。如這種情況，當有水錘發生時也只會產生小的蒸汽泡，不會形成大的蒸汽塊，因此只會形成小型的水錘。
中間的圖表是zui大的隱患。由于冷凝水與蒸汽的溫差相對較小，在20-30℃之間。因此冷凝水不會馬上冷凝，但通過逐步的累積，當蒸汽到達冷凝點時，全部的蒸汽會立刻發生冷凝。由于緩慢的冷凝時間，從而使蒸汽與冷凝水接觸的時間很長，會產生大量的蒸汽泡，形成大型的水錘。
右邊的圖表：蒸汽與冷凝水接觸時的溫度相同。在這種情況下，不會有蒸汽冷凝的情況發生同時也不會產生水錘。這一情況證明了當飽和冷凝水排出疏水閥時的溫度與閃蒸汽的溫度相同時，是不會水錘產生的。

“水錘效應"是指在水管內部，管內壁光滑，水流動自如。當打開的閥門突然關閉，水流對閥門及管壁，主要是閥門會產生一個壓力。由于管壁光滑，后續水流在慣性的作用下，迅速達到zui大，并產生破壞作用，這就是水利學當中的“水錘效應"，也就是正水錘。在水利管道建設中都要考慮這一因素。相反，關閉的閥門在突然打開后，也會產生水錘，叫負水錘，也有一定的破壞力，但沒有前者大。水錘效應
Water hammereffect
水錘是在突然停電或者在閥門關閉太快時,由于壓力水流的慣性,產生水流沖擊波,就象錘子敲打一樣,所以叫水錘。水流沖擊波來回產生的力，有時會很大，從而破壞閥門和水泵。
電動水泵全電壓起動時，在不到1s的時間內，即可從靜止狀態加速到額定轉速，管道內的流量則從零增加到額定流量。由于流體具有動量和一定程度的可壓縮性，所以，流量的急劇變化將在管道內引起壓強過高或過低的沖擊，以及出現“空化"現象。 壓力的沖擊將使管壁受力而產生噪聲，猶如錘子敲擊管子一般，稱為“水錘效應"。
水錘效應只和水本身的慣性有關系，和水泵沒有關系。

危害
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。
當切斷電源而停機時，泵水系統的勢能將克服電動機的慣性而命令系統急劇地停止，這也同樣會引起壓力的沖擊和水錘效應。
為了消除水錘效應的嚴重后果，在管路中需要受到一系列緩沖措施和設備。
水錘消除器
水錘消除器能在無需阻止流體流動的情況下，有效地消除各類流體在傳輸系統可能產生的水外錘和浪涌發生的不規則水擊波震蕩，從而達到消除具有破壞性的沖擊波，起到保護之目的。
水錘消除器的內部有一密閉的容氣腔，下端為一活塞，當沖擊波傳入水錘消除器時，水擊波作用于活塞上，活塞將往容氣腔方向運動。活塞運動的行程與容氣腔內的氣體壓力、水擊波大小有關，活塞在一定壓力的氣體和不規則水擊雙重作用下，做上下運動，形成一個動態的平衡，這樣就有效地消除了不規則的水擊波震蕩。

水錘泵站是利用水錘壓力提水的泵站，適用于山區小流量高揚程供水，由水錘泵及相應的水工建筑物組成，為山區微型水力提灌泵站的一種新型式，通常也簡稱它為新式微型水力站或水力站。水錘泵站可分為直流水錘泵站和交流水錘泵站兩大類型。目前大多數水錘泵站可歸類為直流水錘泵站。直流水錘泵站由微水力源、進水池、動力進水鋼管（長管路）、控制閥門、直流水錘泵、揚水管、儲用大池等組成。
直流水錘泵是一種液壓水錘泵，直接采用水錘效應用來開發水的落差進行揚水的水力機械，其zui大特點是不需要專門的動力機，不需要燃料和電力，在有適當落差水頭的情況下可連續地運轉揚水。與本文相關的論文有：礦山電動插板閥