現象解釋
水錘是在突然停電或者在閥門關閉太快時,由於壓力水流的慣性,產生水流衝擊波,就象錘子敲打一樣,所以叫水錘。水流衝擊波來回產生的力,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。由於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衝擊,以及出現“空化”現象。 壓力的衝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係,和水泵沒有關係。
預防水錘的措施
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,使管道內充滿水後再開啟水泵,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,並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,二級泵房不宜取消;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。採用緩衝止回閥、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。緊靠止回閥並在其下游安裝水錘消除器。
危害與消除
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衝擊和水錘效應。
為了消除水錘效應的嚴重後果,在管路中需要受到一系列緩衝措施和設備。
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盪,從而達到消除具有破壞性的衝擊波,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,當衝擊波傳入水錘消除器時,水擊波作用於活塞上,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盪。