水击压力的计算和防护

1.水锤及其危害
水锤是压力管道中一种重要的不稳定流动。当压力管道中的流量由于外界原因发生急剧变化时，液体内部压力迅速上升和下降，这种交变压力像锤子一样作用在管壁、阀门或其他管道元件上，称为水锤。
水锤引起的压力的增减有时会达到非常大的值。处理不当会导致管道系统强烈振动，造成管道严重变形甚至爆裂。因此，在压力管道引水系统的设计中，有必要对水锤压力进行计算，并研究防止和削弱水锤效应的措施。
2。管道水锤的计算
计算管道水锤时，管道的计算长度是从阀门的起点到其最近的安全阀(稳压罐)的距离，阀门的关闭时间根据操作规程确定。
水锤类型的识别
水锤波在管道中来回传播所需的时间，即水锤相位，可以通过计算管段长度和水锤波速来计算；然后根据阀门的关闭时间和水锤的相位来确定水锤的类型，即直接水锤或间接水锤。当阀门关闭时间等于或小于一个水锤相位时，阀门瞬间关闭产生的水锤为直接水锤，否则为间接水锤。
管道内正常计算的压头加上水锤产生的压头就是管道内的压头值，是用来控制管道液位的重要数据。
3。水锤压力保护措施
为了保证管道的安全运行，除了在设计中仔细考虑外，还应加强管理，制定并遵守严格的操作规程。水锤压力的计算公式表明，影响水锤压力的主要因素是阀门启闭时间、管道长度和管道内流速。因此，在管道工程设计和运行管理中可以采取以下措施来避免和减少水锤危害。
(1)运行时，闸门应缓慢启闭，以延长闸门启闭时间，避免直接水锤，减少间接水锤压力。
(2)由于水锤压力与管道中的流量成正比，所以应控制管道中的流量不超过设计中的流量限值。但有时管道中的流量是恒定的，管径一般由动能经济计算确定。降低流速意味着增加管径。通过降低流量来降低水锤压力往往是不经济的，一般不采用。然而，在某些条件下，例如，当通过适当增加管径可以避免调压井时，采用这种措施可能是合理的。
(3)由于水锤压力与管道长度成正比，设计中可每隔一定距离安装一个带自由水面的调压井或安全阀和进排气阀，以缩短管道的计算长度，降低水锤压力。泄压阀适用于引水管道较长且无调频任务的中小型水电站，较为经济。但由于电站机组负荷增加时减压阀不工作，不能提高电站运行的稳定性，电站负荷变化不大(小于机组额定出力的15%)时减压阀不动作，使机组速动性能变差。一般来说，调压井是用来降低水锤压力的。