水锤是一个有许多名称的术语,例如流体锤、水力瞬变、流体瞬变或浪涌。它是移动的流体(通常是液体)被迫停止或突然改变其方向时发生的液压冲击的通俗表达方式。这种动量变化,通常发生在管道系统末端的阀门突然关闭并且压力波通过管道传播时。
任何使用阀门控制流量的管道系统都可能发生水锤。水锤现象是压力波动或高压冲击波在管道系统中传播的结果,在管道系统中,流体被迫改变方向或突然停止。冲击波通常也称为液压冲击或液压浪涌。由于巨大的冲击波,闭门关闭后立即听到管道上明显的砰砰声或敲击声。冲击波的速度取决于液体声速、密度和弹性模量、管道弹性模量、壁厚、泊松比和管道约束。
当一个打开的阀门突然关闭并导致水砰砰地进入时,可能会发生水锤。此外,突然关闭泵和回流到泵的反向流动可能会导致这种现象。由于水是不可压缩的,水的撞击会产生冲击波,冲击波以声速在系统中的阀门和相邻弯头之间传播,或在泵后的直管中传播。
水锤引起的原因
当管道系统的下游阀门突然关闭,因大量的水关闭前仍在移动,从而导致高压和冲击波。在家庭管道中,这表现为类似于敲击声的响亮的撞击声。如果压力足够高,水锤会破坏管道。有时,在水系统中安装空气收集器或竖管(顶部开口)作为阻尼器,以吸收流动水产生的潜在有害力。
水锤的其它原因包括泵故障和止回阀受到猛烈冲击而迅速关闭。为了克服这种情况,建议使用非冲击式止回阀,因为它们关闭时不依赖重力或流体流动。在垂直管道的情况下,一些建议包括采用包含气室的新管道设计,以减轻由于水流过大而可能产生的冲击波。
水锤的影响
流体动量变化对阀门产生的冲击力会产生可能超过系统工作压力十倍的压力峰值。这些突然停止的流体运动和冲击波导致的压力增加,可能会对整个管道系统造成相当大的损坏。这可能是由于单次冲击所造成的损坏,也可能是随着时间的推移累积而造成的。
忽视水锤可能最终导致流动系统发生灾难性故障。因此,在水锤的最初迹象出现后,有必要立即采取行动。否则,最终将导致广泛的系统损坏,并可能从流量系统传播到其它部件或基础设施。
水锤的长期后果包括:
1)泵和流体系统损坏,并伴随着振动和噪音的显著增加。
2)泄漏。水锤会损坏管路上附件和接头,导致泄漏。这些泄漏通常是逐渐开始的,随着时间的推移,严重程度会增加。较小的泄漏可能会在一段时间内不被发现,并损坏周围的设备。
3)管道破裂。破裂可能会损坏局部管道,并使整个系统和其它设备失效。
4)外部设备损
离心泵名词术语:水锤