建筑给水中的水锤防护技术.doc

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1、建筑给水中的水锤防护技术　　在给水系统中，水锤在小区给水泵房和二次加压泵站常有发生，给整个给水管网带来危害，轻则引起管道振动，水压波动，流量迅间波动较大，影响正常使用，产生水锤噪音，传播到整个管道系统，配件松动，重则爆管漏水，造成供水中断事故，还有带来损坏设备，伤及操作人员等次生灾害。特别是在高层建筑中，由于管网压力较高，危害更大。因而水锤的防护是整个给水管网正常运行的关键因素，也越来越被人们所重视。　　水锤是由于水泵启动、停止和阀门等的突然关闭，使水管中流速突然变化，导致压力下降或升高所引起的水力撞击。当压力降低到管中水的气化压力时，就会引起水柱分

2、离(断流)现象，出现断流空腔，并在空腔弥合时产生强烈的撞击升压，这就是断流弥合水锤，它所形成的高压约为常压的4～6倍，并且传递很快。事实已证明，这种正负压均具有破坏性的水锤，对水泵和整个管网系统具有很大的破坏性，并且产生很大的水流噪声。　　根据阀门等关闭／开启时间Ts与水锤波相长t的差异，水锤表现为直接水锤和间接水锤两种形式：当Ts〈T时，在阀门关闭过程中，反射回来的负水锤波未到达阀门时，阀门已关闭。关阀水锤所产生的总压强增高值无负水锤波的干扰作用，这种水锤称为直接水锤，当Ts〉T时，在阀门关闭过程中，反射回来的负水锤波到达阀门时，阀门常未完全关闭，

3、负水锤波导致压强增值受到了干扰(即降低)，水锤峰值被削减，这种水锤称为间接水锤。在同一条件下，直接水锤比间接水锤的危害性要大得多，危害最大的是断流弥合水锤。　　1、水锤的增压值的理论计算　　给水系统关闭水锤压力峰值P为给水管网工作压力P1和关闭水锤压力增值的迭加值即：P＝P1＋Δp　(1)　　1.1直接水锤压力增值　　按儒可夫斯基公式可以计算供水系统中发生关阀直接水锤时的压力增值Δp为：　　ΔP＝［γC(V0-V)］／(1000g)　(2)　　式中：ΔP-关闭直接水锤的压力增加值，　KPa；　　V0-水锤产生前管道中的平均流速，m／s；　　V-水锤产

4、生后管道中的平均流速，m／s；　　γ-水的重度，取9.8KN／立方米；　　g-重力加速度，m／s2；　　C-水锤波的波速，m／s；　　C＝C0　／［(1＋K／E)★(D／δ)］　？　(3)　　式中：C0-为在密度为ρ，弹性模量为K时的无边界液体介质中声音的传递速度，C0＝K／ρ，对于水C0＝1425m／s；　　K-水的弹性模量，取2.04x105N／平方厘米；　　E-管壁材料的弹性模量，N／平方厘米；钢管时，E＝2.04x107N／平方米；D-供水管的直径，m　m；　　δ-供水管的管壁厚度，m　m；　　从式(2)中可以看出，当管道材料及所输送的介质确

5、定以后，直接水锤的压力增值ΔP主要随着流速V0的增大而增大。因而适当降低流速即增大管径来降低水锤的危害。　　1.2间接水锤压力增值ΔP＼　　间接水锤的压力增值可近似由(4)式进行计算　　ΔP＼＝T／T　s　ΔP　(4)　　由于发生间接水锤时T　s　〉　T，由式(4)可知，ΔP＼〈ΔP，即同样条件下间接水锤直接水锤的水锤压力峰值要小。从上式可以看出，T／T　s的比值越小，间接水锤的压力增值ΔP＼越小，即阀门关闭时间越长，ΔP＼越小。但如果关闭时间太长容易引起压力管道中的水大量倒流。使水泵反转速度超过允许值，或者造成压力管道中的水柱被快速拉断，部分管段出

6、现真空，甚至产生断流弥合水锤。在工程实际中，当管网直径大于800mm时，一般以T　s　＝(1.3～1.5)T为宜。当管道直径较小、管道不长时，T　s可以适当加大，T　s可以是T的2-10倍，把实际水锤压力P限定在安全范围内。　　2、防护措施　　2.1采用恒压控制技术：　　对水泵机组进行变频调速控制，对整个供水泵系统操作实行自动控制。供水管网压力随着工况的变化而不断变化，机泵工频运行时经常出现低压或超压现象，容易产生水锤，导致对管道和设备的破坏，采用PLC自动控制系统，通过对管网压力的检测，反馈控制水泵的开、停和转速调节，控制流量，进而使压力维持一定水

7、平，可以通过控制微机设定机泵供水压力，保持恒压供水，避免了过大的压力波动，使产生水锤的概率减小。　　2.2采用泄压保护技术：　　2.2.1气压罐：　　它利用气体体积与压力的特定定律工作。随着管路中的压力变化气压罐向管道补水或吸收管路中的过高压力。　　2.2.2水锤消除器：该设备主要防止停泵水锤，一般安装在水泵出口管道附近，利用管道本身的压力为动力来实现低压自动动作，即当管道中的压力低于设定保护值时，排水口会自动打开放水泄压，以平衡局部管道的压力，防止水锤对设备和管道的冲击，消除器一般可分为机械式和液压式两种，机械式消除器动作后由人工恢复，液压式消除器

8、可自动复位。　　2.2.3泄压保护阀：该设备安装在管道的任何位置，和水锤消除器工作原理一样，只是设定的动作压