水锤又称水击。水(或其他液体)输送过程中，由于阀门突然开启或关闭、水泵突然停车、骤然启闭导叶等原因，使流速发生突然变化，同时压强产生大幅度波动的现象。长距离输水工程应进行必要的水锤分析计算，并对管路系统采取水锤综合防护计算，根据管道纵向布置、管径、设计水量、功能要求，确定空气阀的数量、型式、口径。

1 水锤发生的原因与分类

1.1引起水锤过程的原因

(1)启泵、停泵、用启闭阀门或改变水泵转速、叶片角度调节流量时；尤其在迅速操作、使水流速度发生急剧变化的情况。

(2)事故停泵，即运行中的水泵动力突然中断时停泵。较多见的是配电系统故障、误操作、雷击等情况下的突然停泵。

1.2水锤破坏主要的表现形式

(1)水锤压力过高，引起水泵、阀门和管道破坏；或水锤压力过低，管道因失稳而破坏。

(2)水泵反转速过高或与水泵机组的临界转速相重合，以及突然停止反转过程或电动机再启动，从而引起电动机转子的永久变形，水泵机组的剧烈振动和联结轴的断裂。

(3)水泵倒流量过大，引起管网压力下降，水量减小，影响正常供水。

1.3.水锤的分类与判别

(1)按产生水锤的原因可分为：关（开）阀水锤、启泵水锤和停泵水锤；

(2)按产生水锤时管道水流状态可分为：不出现水柱中断与出现水柱中断两类。前者水锤压力上升值△H通常不大于水泵额定扬程HR或水泵工作水头H0称正常水锤；后者当水柱再弥合时，水锤压力上升值较高，常大于HR或H0，是引起水锤事故的重要原因，故称非常水锤。

  所谓水柱中断，就是在水锤过程中，由于管道某处压力低于水的汽化压力而产生。

（3）对于关（开）阀水锤，与关（开）阀时间T有关可分为：

   直接水锤：

Tc＜Tγ                                   （1-1）

   间接水锤：

Tc＞Tγ                                   (1-1)

   式中：Tγ—水锤相（秒）

1.4 水锤计算方法

水锤分析计算可以采用解析法、图解法、特征线法以及有限元法。

解析法和图解法忽略了摩擦阻力的影响，对复杂边界条件的处理也比较粗糙，计算精度较差。

采用有限元法计算机用时并不减少，且边界条件处理不如特征线法方便。

采用特征线法，可较精确地考虑沿程摩阻和局部摩组队水锤计算的影响，能方便地处理各种复杂边界条件，如串联管道、分岔管道、阀门、调压室、机组等处的边界条件，计算精度可以大大提高。

2 停泵水锤，如何防护

由于停泵水锤可能导致泵站和输水系统发生严重事故，因此有必要根据具体情况采取相应的措施来消除停泵水锤或消减水锤压力。目前为止，已经有多种停泵水锤防护措施，大致可以分为：

1、补水（注气）稳压

补水（注气）稳压可防止产生水柱分离或升压过高的断流弥合水锤。属于这种类型的有双向调压室、单向调压室及气压罐。

（1）双向调压塔：在泵站附近或管道的适当位置修建，双向调压塔的水面高度应高于输水管道终点接收水池的水面高度并考虑沿管道的水头损失。调压塔将随着管路中的压力变化向管道补水或泄掉管路中的过高压力，从而有效地避免或降低水锤压力。

（2）单向调压塔：在泵站附近或管道的适当位置修建，单向调压塔的高度低于该处的管道压力。当管道内压力低于塔内水位时，调压塔向管道补水，防止水柱拉断，避免弥合水锤。

（3）气压罐：国内使用经验不多，在国外使用较广泛。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，其作用与双向调压塔类似。

2、泄水降压

泄水降压可避免压力陡升，属于这种类型的有停泵水锤消除器、缓闭止回阀、爆破膜片等。

（1）停泵水锤消除器主要有三种类型，下开式停泵水锤消除器、自闭式停泵水锤消除器、自动复位停泵水锤消除器。它们在工作原理上类似，即当停泵过程中，当出口压力下降到一定值时，消除器开启，当水锤升压波向水泵返回时，由消除器向外排水，从而消除水锤。水锤消除器保护干管的长度，一般不超过800m。

（2）缓闭止回阀是止回阀的一种，它通过缓闭的形式来，消除水锤，形式很多，简易可行，获得了较为普遍的应用。缓闭止回阀有重锤式和蓄能式两种。这种阀门可以根据需要在一定范围内对阀门关闭时间进行调整。一般在停电后3～7s内阀门关闭70%～80%，剩余20%～30%的关闭时间则根据水泵和管路的情况调节，一般在10～30s范围。

（3）爆破膜片类似于电路上安装保险丝，当管路中由于水锤升压超过预定值时，膜片自动破裂，水流外泄，起到泄水降压的消除水锤效果。

3、其他类型

（1）适当增加管道直径、壁厚，降低输水管线的流速，这样可以在一定程度上降低水锤压力。

（2）减少管道长度，由一个泵站变为两个泵站，用吸水井把两个泵站衔接起来。

（3）选用转动惯量较大的水泵机组或加装有足够惯性的飞轮，可在一定程度上降低水锤值。

（4）改变管道纵断面布置形式。在输水管线布置时应尽量避免出现坡度剧变的情况。

防护水锤，注意事项

另外，在选择停泵水锤的防护措施时要注意以下几点：

（1）所选用的防护措施，应与所出泵站及管路系统的规模、作用、对安全性的要求及技术（管理）水平相适应，并尽可能选择技术安全可靠、经济合理、管理维修方便的防护措施。

（2）在有可能产生水锤危害的情况下，应早期防治。如在泵站及管路系统的设计、管材走向的选定、水泵机组和管材的选用以及管内流速的确定等方面，都应考虑采取消除或减轻水锤危害的措施。

（3）根据具体情况，尽可能采用综合性防范措施（几种措施同时采用），以提高防护功能的安全可靠性。

（4）对防护措施的管理维护及操作等方面的要求，应给予足够的重视，国内不少重大泵站停泵水锤事故，都是由于对防护设备维修不善或失误操作造成的。

（5）防护措施的选择，必须与停泵水锤精确计算及相互分析相配合，同时进行。

总之，停泵水锤现象及其危害，与任何一种具体的物理现象一样，都是在特定的条件下产生的。因此，大多防范措施是建立在对停泵水锤的早期防护上，在实际工程中，应掌握其实质，综合考虑，灵活应用。

上面是对停泵水锤的防护措施。下面来看看其它水锤以及防护措施。

蒸汽管道的水锤

1）、蒸汽管道中的撞击

在蒸汽配送管道中会发生水锤，通常是第一次提供蒸汽时，缓慢的关闭阀门能够有效的去除由于管道内冷凝水液位过高所形成的水锤，但这种方法对去除由于蒸汽突然冷凝所造成的水锤形式没有太大的效果。

由于冷凝水是引起这两类水锤的关键，所以去除冷凝水是解决这两类水锤发生最有效的解决方案。蒸汽疏水阀的正确安装至关重要，这样可以瞬时连续的排放出蒸汽配送管道内的冷凝水。

2）、管道布置

如果已经按照建议的位置安装了蒸汽疏水阀，但水锤的现在仍然存在。那么最有可能的原因之一是：管道安装的倾斜度不正确。如果管道安装的倾斜度不正确，那么冷凝水就不能正常的流入疏水阀，从而在某些位置形成高液位的冷凝水。

蒸汽管道向上倾斜：水锤发生

蒸汽管道向下倾斜：没有水锤发生

长距离的蒸汽配送管道，只要稍微上升一点就可能导致水锤，当在安装蒸汽管道时，需使用水平仪反复测量管道的倾斜度。

3）、冷凝水积存在分配管线的末端

这只水锤发生的一部分原因，为了真正的消除这个问题，需要对其整套的管道系统进行检测找出确切的原因并且制定适当的对策。

设备附近的撞击

设备中的水锤，就类似于蒸汽配送管道内的水锤，通常是由于高液位的冷凝水积存造成的。它们之间的区别在于这种类型的水锤即使发生了，设备也能正常的工作。

举个例子如管壳式换热器。当设备的负载下降（如：减少加热产品的数量或产品温度的升高），压差也随之降低直到消失，这样冷凝水就会积存在换热器内。这种现象被称之为“滞流”。取决于背压，当设备停车时，冷凝水会充满整个管壳式换热器。

当蒸汽被送入一个具有高液位冷凝水的空间，它会瞬间的冷凝形成水锤。在大多数情况下，像这类小规模的水锤只是暂时的，并不像在蒸汽配管中那么的猛烈。

然而，如果像这类小规模的水锤长时间的或频繁发生时，它会削弱设备的硬度使设备突然发生断裂。这种缺口通常发生在高压力、负载大、设备全开的状态下。快速的排放冷凝水是预防与消除这种情况的关键。

除了滞流，许多其它情况也会导致冷凝水积存在设备内。例如：热交换器的结构或压力平衡管，蒸汽疏水阀与管道安装不恰当，冷凝水回收管线条件，等这类问题。

消除和减轻水锤危害的基本方法

1、如果蒸汽主管有水锤发生，需立刻缓慢的关闭阀门，切断蒸汽流动，水锤就可能停止，等水锤停止了，再慢慢的打开阀门。若关闭阀门了，水锤仍然没有停止，那么就说明是由于蒸汽突然冷凝形成的波浪形水锤。当管道内的冷凝水液位接近管道的80%时就会形成水锤，这种情况首先应该选用合适的疏水阀及时把水排放干净，或者检查管道安装是否正确，或者应该扩大疏水管道。蒸汽管道送汽前要充分暖管，彻底疏水，然后缓慢开启阀门送汽。

2、蒸汽管道末端的水锤，在末端安装疏水阀排水即可解决。

3、如果是冷凝水倒流造成的水锤，加装止回阀即可解决，但止回阀应动作灵活，不应出现忽开忽关现象。

4、如果是换热设备内产生的水锤，可以把设备进汽管道的气动开关类阀门，更换成气动比例调节阀。

5、尽量缩短阀件与容器间的管道长度。

6、管道上装设安全阀、排空阀或蓄能器。

综上所述，选择正确类型和正确型号的疏水阀，正确的管道系统布局，即可解决大部分的水锤。如果某个疏水阀长期遭受水锤的冲击，经常损坏，这肯定是系统布局不合理，必须尽快解决。

常见的两个重要应用就是蒸汽主管和有温控换热器后的疏水:

A、一般来说，蒸汽主管应每隔30~50米设一个疏水点，并配以尺寸合适的集水槽；所有上升管的底部都必须疏水，否则产生水锤。

B、只有在冷凝水能及时排出的情况下，带温度控制的换热器才会高效的工作。无论安装哪一种疏水阀，如果阀后有提升，都可能会发生水锤。

因此管道的正确设计和安装是至关重要的，这将有助于系统在使用寿命内安全运行，并发挥出最佳的热力性能。