科普丨水管杀手——水锤效应,加拿大皇家微信公众号文章

夏季正值用水高峰，也是PP-R水管事故的多发季，需要特别注意和防范，因此皇家小编今天特意分享一篇科普文章，重点介绍管路杀手——水锤效应。

1什么是水锤效应

水锤效应（或液压冲击）是由于管内流体流向或速度的陡然变化造成的一种管压瞬时增加现象。过强的压力增长很有可能会造成管道破裂或设备严重损坏，因此水锤效应对供水管网来说是一种很危险的物理现象。

2诱发原理

流体在管内运动时存在两种能量：动能和势能。动能代表流速特性，而势能代表着压力特性。在忽略摩擦力的前提下，动能和势能在管内任意一点应该都是均衡的。通过改变流体速度来改变动能会迫使管压发生变化。当流速下降（动能降低），液压便会上升（势能增加）。水锤效应通常发生在管道阀门快速关闭而引起的流体流动骤然停止的情况下。冲击波会以等同于流体本身声速的速度下在管内进行双向传播（70度水温的水体下，声速为1463米/秒）。向前传播的冲击波直到撞击到下一个固体障碍物（通常是水泵或检查阀）时发生反弹开始向回传播，然后再遇到新障碍物继续向前传播，直到管压达到平衡。

水锤示意图

不仅如此，阀门的突然关闭会让管内的流体液柱给阀门的关闭组件施加一个冲击力。这时会同时发生两个现象：阀门上游方向的压力上升，阀门下游方向压力下降。阀门下游方向的水流会持续尝试流动并制造出一个足以引发管道塌方或爆管的真空。如果管道埋设在一个向下的下坡，那么这样的问题会更加严重。为了阀门的关闭组件周围突然出现压力的陡然变化，排气阀和真空安全阀会安装在阀门的下游方向来维持管内的压力。因此，正确的开关阀门是保证管道安全运营的基础。

3水锤产生条件

1、阀门突然开启或关闭；

2、水泵机组突然停车或开启；

3、单管向高处输水（供水地形高差超过20米）；

4、水泵总扬程（或工作压力）大；

5、输水管道中水流速度过大；

6、输水管道过长，且地形变化大。

7、不规范的施工是给水管道工程存在的隐患。

4水锤效应危害

水锤会引起压强升高，可达管道正常工作压强的几倍，甚至几十倍。这种大幅度的压强波动，造成的危害有管道强烈振动、管道接头断开、破坏阀门、管道爆管导致沿途房屋渍水等。

当启停水泵、快速启闭阀门或改变水泵的转速、叶片角度调节流量时；尤其在迅速操作时，水流速度发生急剧变化情况下会引发水锤效应。

某些情况下，管道内存在空气，或其他原因导致的管道输送水的水柱频繁出现中断，应考虑采取相应的保护措施。