近日流程君在網上看到由於水錘效應，有些供水管道都破裂了。水錘效應是什麼呢？有哪些危害？如何預防？流程君整理了相關圖文供大家學習交流。

水錘效應是什麼？

水錘又稱水擊。是指水或其他液體輸送過程中，由於閥門突然開關、水泵驟然啟停等原因，流速突然變化且壓強大幅波動的現象。說的通俗些：突然停電或閥門關閉太快，由於壓力水流的慣性，產生水流衝擊波，就象錘子敲打一樣，我們稱之為水錘。

供水管道壁光滑，後續水流在慣性的“幫兇”下，水力迅速達到最大，所以容易造成破壞作用（如破壞閥門和水泵等），這就是水力學中的“水錘效應”，也叫正水錘；相反，閥門或水泵突然開啟，也會產生水錘效應，叫負水錘。這種大幅波動的壓力衝擊波，極易導致管道因區域性超壓而破裂、損壞裝置等。所以水錘效應防護是供水管道工程設計施工中必須要考慮的關鍵因素。

水錘有多危險？

水錘產生的條件

1、閥門突然開啟或關閉；

2、水泵機組突然停車或開啟；

3、單管向高處輸水（供水地形高差超過20米）；

4、水泵總揚程（或工作壓力）大；

5、輸水管道中水流速度過大；

6、輸水管道過長，且地形變化大。

7、不規範的施工是給水管道工程存在的隱患

如三通、彎頭、異徑管等節點的水泥止推墩製作不符合要求。

水錘效應的危害

水錘引起的壓強升高，可達管道正常工作壓強的幾倍，甚至幾十倍。這種大幅度的壓強波動，對管路系統造成的危害主要有：

1、引起管道強烈振動，管道接頭斷開；

2、破壞閥門，嚴重的壓強過高造成管道爆管，供水管網壓力降低；

3、反之，壓強過低又會導致管子的癟塌，還會損壞閥門和固定件；

4、引起水泵反轉，破壞泵房內裝置或管道，嚴重的造成泵房淹沒，造成人身傷亡等重大事故，影響生產和生活。

消除或減輕水錘的防護措施

對於水錘的防護措施很多，但需根據水錘可能產生的原因，採取不同的措施。

1、降低輸水管線的流速

可在一定程度上降低水錘壓力，但會增大輸水管管徑，增加工程投資。輸水管線佈置時應考慮儘量避免出現駝峰或坡度劇變

2.減少輸水管道長度

管線愈長，停泵水錘值愈大。由一個泵站變兩個泵站，用吸水井把兩個泵站銜接起來。

3.停泵水錘的大小主要與泵房的幾何揚程有關

幾何揚程愈高，停泵水錘值也愈大。因此，應根據當地實際情況選用合理的水泵揚程。

4.止回閥後管道充滿水再啟動水泵

事故停泵後，應待止回閥後管道充滿水再啟動水泵。

5.啟泵時水泵出口閥門不要全開

啟泵時水泵出口閥門不要全開，否則會產生很大的水衝擊。很多泵站的重大水錘事故多在這種情況下產生。

6.設定水錘消除裝置

（1）採用恆壓控制技術

採用PLC自動控制系統，對機泵進行變頻調速控制，對整個供水泵房系統操作實行自動控制。由於供水管網壓力隨著工況的變化而不斷變化，系統執行過程中經常出現低壓或超壓現象，容易產生水錘，導致對管道和裝置的破壞，採用PLC自動控制系統，透過對管網壓力的檢測，反饋控制水泵的開、停和轉速調節，控制流量，進而使壓力維持一定水平，可以透過控制微機設定機泵供水壓力，保持恆壓供水，避免了過大的壓力波動，使產生水錘的機率減小。

（2）安裝水錘消除器

該裝置主要防止停泵水錘，一般安裝在水泵出口管道附近，利用管道本身的壓力為動力來實現低壓自動動作，即當管道中的壓力低於設定保護值時，排水口會自動開啟放水洩壓，以平衡區域性管道的壓力，防止水錘對裝置和管道的衝擊，消除器一般可分為機械式和液壓式兩種，機械式消除器動作後由人工恢復，液壓式消除器可自動復位。

（3）在大口徑的水泵出水管上安裝緩閉止回閥

可有效的消除停泵水錘，但因閥門動作時有一定的水量倒流，吸水井須有溢流管。緩閉止回閥有重錘式和蓄能式兩種。這種閥門可以根據需要在一定範圍內對閥門關閉時間進行調整(歡迎關注:泵管家)。一般在停電後3～7 s內閥門關閉70％～80％，剩餘20％～30％的關閉時間則根據水泵和管路的情況調節，一般在10～30 s範圍。值得注意的是，當管路中存在駝峰而發生彌合水錘時，緩閉止回閥的作用就十分有限。

（4）設定單向調壓塔

在泵站附近或管道的適當位置修建，單向調壓塔的高度低於該處的管道壓力。當管道內壓力低於塔內水位時，調壓塔向管道補水，防止水柱拉斷，避免彌合水錘。但其對停泵水錘以外的水錘如關閥水錘的降壓作用有限。此外單向調壓塔採用的單向閥的效能要絕對可靠，一旦該閥門失靈，可能導致發生較大的水錘。

（5）在泵站內設定旁通管（閥）

在泵系統正常執行時，由於水泵壓水側水壓高於吸水側的水壓，止回閥關閉。當事故斷電突然停泵後，水泵站出口處壓力急劇降低，而吸水側壓力則猛升。在此差壓下，吸水總管中的瞬態高壓水即推開止回閥閥板流向壓水總管的瞬態低壓水，並使該處低水壓有所升高；另一方面，使水泵吸水側的水錘升壓也得到降低。這樣一來，水泵站兩側的水錘升、降壓都得到控制，從而有效地減少和防止了水錘危害。

（6）設定多級止回閥

在較長的輸水管路中，增設一個或多個止回閥，把輸水管劃分成幾段，每段上均設止回閥。當水錘過程中輸水管中水倒流時，各止回閥相繼關閉把回沖水流分成數段，由於每段輸水管（或回沖水流段）內靜水壓頭相當小，從而降低了水錘升壓。此項防護措施，可有效的用於幾何供水高差很大的情況；但不能消除水柱分離的可能性。其最大的缺點是：正常執行時水泵電耗增大、供水成本提高。

利用水錘效應的水錘泵

我們知道水錘有很大的衝擊力，所以人們就利用了水錘這種自然現象，製造出了可自動泵水的水力機械水錘泵。

水錘泵利用流水的動力讓洩水閥與揚水閥週期性的開關，從而產生水錘壓力把水從低處提升到高處。

水錘泵的工作原理

水錘泵的原理是利用水在流動中突然受阻後，產生比正常壓力高十倍以上的瞬間水錘壓力實現提水。

水錘閥在工作前，洩水閥在彈簧的作用下處於開啟狀態，輸水閥的彈簧在自身重力的作用下處於關閉狀態，當開啟水錘泵時，水從高處由進水管經過開啟的洩水閥向外流出，當泵體內水量增加，洩水閥內側的壓力就會增加到大於洩水閥彈簧壓力時，水會推動洩水閥關閉，就會發生水錘現象。

此時水錘泵內的壓力會快速增加，輸水閥就會開啟，部分水被壓入到壓力罐中，當壓力罐內的水壓強增加到大於揚水管內的壓力時，水就會從出水口流出來。

洩水閥的壓力下降後在彈簧和負壓的作用下又會重新開啟，輸水閥在自重和彈簧壓力以及空氣室內水壓力的固體作用下重新關閉，在水流的作用下上述動作自動重複執行。

文中Gif擷取自Youtube《Animation How ram pump works Explained in detail.》《El ariete hidraulico video informativo》多克，文中圖片擷取自《How does a Water Hammer Pump work》