建筑工程壓力管道在運(yùn)行時(shí)，由于突然停電或停泵，使管道中的水的流速和動(dòng)量發(fā)生急劇變化，從而發(fā)生水錘（水擊）現(xiàn)象。水錘現(xiàn)象可導(dǎo)致管道系統(tǒng)的劇烈震動(dòng)，對管道系統(tǒng)造成影響或破壞，甚至危及設(shè)備和人身的安全。接下來，小編帶大家詳細(xì)了解一下，建筑工程中的壓力管道水錘現(xiàn)象，及其防范措施。

一、什么是水錘現(xiàn)象？

在壓力管道中，在一定外界因素（如開泵、停泵、開關(guān)閥門過快）作用下，使得液體的流速急劇變化，從而造成管道中的液體壓力顯著、反復(fù)、迅速地變化，由于壓力水流的慣性，產(chǎn)生水流沖擊波，就象鐵錘敲打一樣，這種現(xiàn)象稱為水錘（或叫水擊）。

正常情況下，水管內(nèi)部，水流流動(dòng)自如。當(dāng)打開的閥門突然關(guān)閉，水流對閥門及管壁，主要是閥門會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓力。由于管壁光滑，后續(xù)水流在慣性的作用下，迅速達(dá)到最大，并產(chǎn)生破壞作用，這就是水利學(xué)當(dāng)中的“水錘效應(yīng)”，也就是正水錘。相反，關(guān)閉的閥門在突然打開后，也會(huì)產(chǎn)生水錘，叫負(fù)水錘。負(fù)水錘也有一定的破壞作用，但沒有正水錘引起的破壞作用大。

二、水錘現(xiàn)象的根源

由于液體存在慣性和可壓縮性，管道是又彈性材料，當(dāng)打開的閥門突然關(guān)閉，液體對閥門及管壁，主要是對閥門會(huì)產(chǎn)生一個(gè)壓力。由于管壁光滑，后續(xù)液體在慣性的作用下，不斷的壓縮前方液體，液體把壓力傳遞給閥門和管壁。以上情況即是通常所說的“正水錘”。 相反，關(guān)閉的閥門在突然打開后，也會(huì)產(chǎn)生水錘，叫“負(fù)水錘”。 水錘是流體系統(tǒng)里的一種能量消耗不及時(shí)導(dǎo)致的現(xiàn)象，本質(zhì)是能量波場的不平衡，多余能量無法及時(shí)在流體里消耗，所以傳給管道系統(tǒng)，以震動(dòng)、聲波的方式進(jìn)行消耗，同時(shí)液體粘性作用也消耗能量，使水錘的波動(dòng)幅值逐漸趨于消失。 

三、水錘在管道中的傳播 

水錘在管道中的傳播就形成了水流沖擊波，水流沖擊波在傳播過程中，管道各斷面的流速和壓強(qiáng)均周期性的升高和降低，設(shè)想流速突然變化、波動(dòng)過程無能量損失的水擊模型，上游接水庫，當(dāng)下游閥門突然關(guān)閉時(shí)，靠近閥門的液體流速由正常降低至零，壓強(qiáng)增大。這種減速增壓的增壓波以彈性波速的形式上行傳播，歷時(shí)一段時(shí)間到達(dá)上游末端，以壓強(qiáng)恢復(fù)為原始壓強(qiáng)的減速減壓常壓波向下行傳播，經(jīng)歷同樣的時(shí)間回到閥門。此后再以壓強(qiáng)低于原值的增速減壓波上行傳播，又以增速增壓的常壓波下行回到閥門，從而完成整個(gè)水擊周期 。以后又將不斷地重復(fù)上述波動(dòng)過程。閥門突然開啟時(shí)，水錘現(xiàn)象與上述情況相反。如果不存在水力摩阻，則上述的水錘過程將永遠(yuǎn)地反復(fù)下去，但由于水力摩阻的存在，水錘過程不可能永遠(yuǎn)地振蕩下去，水流沖擊波因摩擦損失而逐漸衰減，在一定時(shí)段內(nèi)逐漸消失。

四、水錘壓強(qiáng) 

水流沖擊波在閥門和水庫之間往返一次所需的時(shí)間，稱為一個(gè)相長，如果引起水流速度突然變化發(fā)生的時(shí)間小于一個(gè)相長，此種水流沖擊波為直接水錘，如果引起水流速度突然變化發(fā)生的時(shí)間大于一個(gè)相長，此種水流沖擊波為間接水錘。由于直接水錘破壞性大，故此處只列出水錘壓強(qiáng)最大值的公式，P=ρ.α. V，P為水錘壓強(qiáng)最大值，ρ為液體的密度，α水流沖擊波的傳播速度，V為水擊前管中平均流速，從上式中可以得出結(jié)論：水錘壓強(qiáng)最大值只與水流沖擊波傳播速度和水擊前管中平均流速有關(guān)。故在預(yù)防水錘時(shí)直接水錘為主要預(yù)防對象，并且應(yīng)盡量降低水錘壓強(qiáng)的最大值。 

五、水錘的預(yù)防措施 

在建筑工程各類給水管道設(shè)計(jì)中，可以采取相當(dāng)多的技術(shù)措施，如：盡量縮短管道長度，或保證閥門一定的啟閉時(shí)間；如增大管道直徑以降低管中流速，從而使水錘發(fā)生時(shí)速度的變化量降低，相應(yīng)地減小水錘壓力的數(shù)值；如在管道上裝設(shè)安全閥及抗水錘的專用閥門，當(dāng)管中壓力升高值超過允許數(shù)值時(shí)，安全閥開啟泄壓，使管中壓力不致有過大的升高等一系列防范措施。運(yùn)行時(shí)對于壓力管道發(fā)生水錘時(shí)，也能采取適當(dāng)處理措施控制防范水錘的產(chǎn)生與擴(kuò)大：

5.1 壓力管道內(nèi)留有蒸汽或空氣而發(fā)生水錘時(shí)，可暫將水泵停運(yùn)，停止管道內(nèi)水錘的能量的來源，并同時(shí)開啟管道上的空氣閥，排出空氣，打開低點(diǎn)疏水閥，排盡積水。檢查管道系統(tǒng)的放空閥沒有空氣排出，排水閥無積水排出時(shí)，關(guān)閉排水閥，對水泵出口閥前管道系統(tǒng)進(jìn)行注水，此時(shí)注意放空閥不能關(guān)閉，在注水期間觀察放空閥的空氣排出情況。當(dāng)放空閥排出的水流趨于穩(wěn)定時(shí)，關(guān)閉放空閥，重新啟動(dòng)水泵運(yùn)行，但注意水泵出水閥后的放空閥要處于打開狀態(tài)，待出水流水穩(wěn)定后在關(guān)閉。 

此類水錘一般容易發(fā)生在循環(huán)水管道系統(tǒng)，最易形成水錘的運(yùn)行工況是循環(huán)水泵啟、停，出口蝶閥開、關(guān)過程時(shí)。避免發(fā)生水錘的措施是：水泵出口蝶閥開、關(guān)行程的時(shí)間曲線應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求進(jìn)行調(diào)整，啟泵前應(yīng)設(shè)法向管道系統(tǒng)內(nèi)灌水、排盡空氣，啟泵后再排出剩余的空氣。 

5.2 水泵或出口逆止閥工作不正常而發(fā)生水錘時(shí)，應(yīng)及時(shí)切換為備用泵運(yùn)行，檢查水泵及逆止閥。若是流量不穩(wěn)、波動(dòng)大引起的，則應(yīng)設(shè)法調(diào)整相關(guān)水泵或閥門以保持流量穩(wěn)定。 

5.3 要注意高溫飽和水管道及相關(guān)設(shè)備的調(diào)節(jié)，防止壓力驟然下降，管道內(nèi)飽和水汽化引起沖擊。此類水錘容易發(fā)生在凝結(jié)水管道和中低壓給水管道系統(tǒng)中，因此在這些系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，應(yīng)特別注意閥門開啟和關(guān)閉時(shí)間的調(diào)節(jié)。 

5.4 根據(jù)管道特性調(diào)整各類電動(dòng)閥門啟閉時(shí)間，適當(dāng)延長閥門的啟閉時(shí)間。采用正確的閥門操作方法，管道操作中啟停過程應(yīng)嚴(yán)格按照調(diào)試和運(yùn)行規(guī)程控制閥門的開關(guān)順序及速度。 

總之，水錘在有壓管道中是客觀存在的，在建筑汽（水）壓力管道中也是一個(gè)非常普遍的問題，并且危害非常大。但只要能正確認(rèn)識水錘發(fā)生的原因，在工程中采用合理的預(yù)防措施和操作方法，一定能將水錘的危害降到最低。

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