离心泵的水锤及其三种防护措施

肖勇

【摘要】离心泵的水锤冲击性的压力突然升高能击毁管路和其他设备，本文对停泵水锤及其危害、防止水锤的措施两方面的问题进行了阐述。

【关键词】离心泵 水锤 危害 措施

一、停泵水锤及其危害

在压力管道中，由于流速的剧烈变化而引起一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象，称为水锤，又叫水击。

（1）在水泵出口处有止回阀的情况阀很快关闭，因而引起很大的压力上升高也大。当管路中倒流水流的速度达到一定程度时，止回而且当水泵惯性小，供水地形高差大时，压力升高也大。

这种带有冲击性的压力突然升高能击毁管路和其他设备。国内外大量的实践证明，停泵水锤的危害主要是因为水泵出口止回阀的突然关闭所引起的。停泵水锤的增压是很大的，有时最高压力几乎达到正常压力的200%。

（2）在水泵出口处无止回阀的情况水泵突然失电时，管路中的水以逐渐增长的速度倒流回水泵。在机组惯性很大的条件下，当反向水流到来时，水流使水泵原来正向的转速很快地降低，最后降到零（即制动工况）。在反向水流继续作用下，水泵的转速由零很快增到最大反转数，水泵处于水轮机工况下工作。

停泵水锤的危害主要表现为：一般的水锤事故造成水泵、阀门、管道的破坏，引起“跑水”、停水;严重的事故造成泵房被淹，有的设备被打坏，伤及操作人员甚至造成人员死亡的事故。如果水泵反转转速过高，当突然终止水泵反转或反转时电动机再起动，就会使电动机转子变形，引起水泵剧烈振动，甚至使联轴器断裂。如果水泵倒流量过大，则使整个管网压力下降，导致不能正常供水。

当满足以下条件时，易产生停泵水锤：

1）单管向高处输水，不少资料认为，当供水地形高差超过20m时，就要注意防止停泵水锤的危害。2）水泵总扬程或工作压力大。3）输水管道内流速过大。4）输水管道过长，且地形变化大。5）在自动化泵站中阀门关闭太快。

二、防止水锤的措施

下面主要介绍防止升压过高的措施：

1.设下开式水锤消除器

如图1所示。水泵在正常工作时，管道内水压作用在阀板3上的向上托力大于重锤l和阀板3向下的压力，阀板与阀体密合，水锤消除器处于关闭状态。突然停泵时，管道内压力下降，作用于阀板的下压力大于上托力，重锤下落，阀板落于分水锥4中（图中虚线所示位置），从而使管道与排水口2相连通。当管道内水流倒流冲闭止回阀致使管道内压力回升时，由排水口泄出一部分水量，从而使水锤压力大大减弱，使管道及配件得到了保护。

此种水锤消除器的优点是：管道中压力降低时动作，能够在水锤升压发生之前打开放水，因而能比较有效地消除水锤的破坏作用。此外，它的动作灵敏，结构简单，加工容易，造价低，工作可靠。其缺点是消除器打开后不能自动复位，且在复位操作时，容易发生误操作。

消除器的复位工作应先关闸阀把重锤从杠杆上拿下来，抬起杠杆，插上横销，再加上重锤。开闸阀复位后，还要拔下横销，下次发生突然停电时，消除器才能再打开;否则，在下次突然停电时，消除器将不动作。另外，如果没有关闸阀就把立杆和阀板3抬起，常常会形成二次水锤。

下开式水锤消除器安装的注意事项：

1）必须安装在止回阀下游，离止回阀越近越好。

2）在排水口上应安装比消除器直径大一号的排水管，排水管上最好没有弯头，如有弯头时，最好用法兰弯头，并必须设置支墩。

3）消除器及其排水管道必须注意防冻。

4）消除器重锤下面必须设置支墩，以托住重锤，支墩上表面覆以厚木板以缓冲重锤向下的冲击力，以免损坏消除器。

2.自动复位下开式水锤消除器

如图2所示。它具有普通下开式消除器的优点，并能自动复位。其工作原理是：突然停电后，管道起端产生压降，水锤消除器缸体外部的水经闸阀10向下流人管道9，缸体内的水经单向阀8也流人管道9。此时，活塞1下部受力减少，在重锤3的作用下，活塞下降到锥体内（图中虚线位置），于是排水管2的管口开启，当最大水锤压力到来时，高压水经消除器排水管流出，一部分水经单向闸閥瓣上的钻孔倒流人锥体内，随着时间的延长，水锤逐渐消失。缸体内活塞下部的水量慢慢增多，压力增大，直至重锤复位。为使重锤平稳，消除器上部设有缓冲器4。活塞上升，排水管口又关闭，这样即自动完成一次水锤消除作用。

这种消除器的优点是：可以自动复位;由于采用了小孔延时方式，有效地消除了二次水锤。

3.设空气缸

它利用气体体积与压力成反比的原理，当发生水锤，管内压力升高时，空气被压缩，起气垫作用;而当管内形成负压，甚至发生水柱分离时，它又可以向管道补水，可以有效地消减停泵水锤的危害。它的缺点是需用钢材，同时空气能部分溶解于水，需要有空气压缩机经常向缸中补气（如在缸内装橡胶气囊，将空气与水隔离开，则可以不用经常补气设备）。目前，在国内外已推广采用带橡胶气囊的空气缸。

空气缸的体积较大，对于直径大、线路长的管道可能大到数百立方米，因此，它只适用于小直径或输水管长度不长的场合。