什么是水锤效应
变频恒压供水设备在正常使用时,一旦遇到停电或跳闸等现象,水泵突然停止转动,此时管网中的液体压力会急剧波动,造成水压力冲击现象,此现象称之为水锤效应。其实离心泵在正常启动和停止时,管网压力都会发生变化,但于变频恒压供水设备的变频调速作用,启动及停止都比较平缓,水锤压力较小,因而不会造成水锤事故。
水锤的危害
如果高层建筑或较大的管网产生水锤时,冲击力是十分巨大的,最高压力可达正常工作压力的两倍甚至更高,足以使得管道及变频恒压供水系统造成损坏,轻则造成“跑水”、停水;严重时,可能造成泵房被淹、设备损坏、电网短路,甚至于造成人员伤亡事故。
发生水锤效应时,在水泵压水管路起伏较大处,还会发生断流水锤,即在管路最高点处产生负压,当压强值小于相应温度下的饱和压力时,在该处发生汽化而形成汽腔,使连续水流中断(水柱分离),当增压波传来时,汽腔被压缩,在汽腔消失的瞬间,两股水流撞击,从而引发断流水锤,其压强值将超过连续水流的水锤压强值,因而危害更大。
二、水锤效应保护措施
1.防止断流水锤(水柱分离)的措施
(1)敷设压水管路时应尽量避免局部突起,以防出现负压过大而引起水柱分离。
(2)在管路可能产生水柱分离处设置充水箱或调压塔,当停泵水锤管内压力降低时及时补水,以防产生水柱分离。
(3)尽可能降低压力管道中流速。
2.避免过高的增压
(1)设置水锤消除器
水锤消除器是具有一定泄水能力的安全阀,一般安装在止回阀下游。水锤消除器有下开式水锤消除器、自闭式水锤消除器、自动复位式水锤消除器等。图1为自动复位下开式水锤消除器,工作原理如下:水泵突然停止后,管线起端的压力下降,水锤消除器缸体2外部的水经阀门9流动管8,缸体中的水经阀3流到管8,此时在重锤5作用下,活塞1下落到虚线所示位置,当最大水锤压力到来时,高压水即经排水管4排出。一部分水经止回阀瓣上的小孔回流到缸体内,直到活塞下的水量慢慢增大,压力加大,使活塞上升,重锤复位,排水管管口封住。缓冲器6用以使重锤平稳复位。
(2)设空气缸
如图2所示,在压力管路上设置空气缸,利用气体体积与压力成反比的原理,当发生水锤时,管道内压力升高,空气被压缩,起气垫的作用;当管道内形成负压,甚至发生水柱分离时,它向管道内补水,可以有效地消减停泵水锤的危害。
(3)设缓闭式止回阀
缓闭式止回阀有止回阀和缓闭机构组成,常用有缓闭式止回阀、液压式缓闭蝶阀等。当突然停泵时,通过缓闭传动机构,使止回阀逐渐关闭,允许部分水通过水泵倒流回水池,从而减弱了水锤强度。在泵站中得到广泛采用。图3为液压式缓冲止回蝶阀。