水锤消除

随笔

《水锤吸纳器应用技术规程》CECS 425-2016
5.0.8 活塞式水锤吸纳器、充气胶胆式水锤吸纳器进水口处应安装检修阀。

《建筑给水排水设计手册 下册（第三版，中国院）2018-11 》，1838页
14.4.15 水锤吸纳器
选用提示:
(1)活塞式水锤吸纳器安全性好，寿命长;胶胆式水锤吸纳器消除水锤效果好，但抗冲击性及寿命略差;
(2)DN40及以下，系统额定压力1.6MPa及以下适合使用胶胆式水锤吸纳器;DN50及以上，系统额定压力2.5MPa及以下适合使用活塞式水锤吸纳器;
(3)水锤吸纳器的安装方向一般不受限制;
(4)水锤吸纳器一般按照主管直径选择;
(5)水锤吸纳器应安装检修用关断阀门;
(6)水锤吸纳器应采用全不锈钢材质


《江苏省建设工程消防设计审查验收常见技术难点问题解答2.0》苏建函消防〔2022〕506号
2.2.4消防水泵出水管水锤消除器前是否设控制阀?《水锤吸纳器应用技术规程》CECS 425-2016第5.0.8条:活塞式水锤吸纳器、充气胶胆式水锤吸纳器进水口处应安装检修阀。
答: 水锤消除器进水口处设置检修阀会影响系统安全性，不应设置，









《室外给水设计标准》 GB50013-2018
6.1.10 可能产生水锤危害的泵房，设计中应进行事故停泵水锤计算。当事故停泵瞬态特性不符合现行国家标准《泵站设计规范》GB50265 的规定时，应采取防护措施。
【条文说明】 现行国家标准《泵站设计规范》GB50265 对泵房采取防护措施的条件做了规定，即事故停泵瞬态特性不满足该规范规定的特性时，应采取水锤防护措施。

7.1.4 在各种设计工况下运行时，管道不应出现负压。
【条文说明】输水管道在各种设计工况下运行时，规定管道系统不应出现负压的目的是为防止外水体可能渗入，造成污染，保证水质的安全。其次可避免管道内形成气团妨碍通水。因此，输水管线高程应位于各种设计工况下运行的水力坡降线以下。

7.1.10 配水管网应按最高日最高时供水量及设计水压进行水力计算，并应按下列 3 种设计工况校核：
（1）消防时的流量和水压要求；
（2）最大转输时的流量和水压要求；
（3）最不利管段发生故障时的事故用水量和水压要求。
【条文说明】为选择安全可靠的配水系统和确定配水管网的管径、水泵扬程及高地水池的标高等，必须进行配水管网的水力平差计算。为确保管网在任何情况下均能满足用水要求，配水管网除按最高日最高时的水量及控制点的设计水压进行计算外，还应按发生消防时的水量和消防水压要求；最不利管段发生故障时的事故用水量和设计水压要求；最大转输时的流量和水压的要求三种情况进行校核；如校核结果不能满足要求，则需要调整某些管段的管径。

7.1.12 压力输水管应防止水流速度剧烈变化产生的水锤危害，并应采取有效的水锤防护措施。
【条文说明】压力管道由于急速的开泵、停泵、开阀、关阀和流量调节等，会造成管内水流速度的急剧变化，从而产生水锤，危及管道安全，因此压力输水管道应进行水锤分析计算，采取措施消减开关泵（阀）产生的水锤；防止在管道隆起处与压力较低的部位水柱拉断，产生的水柱弥合水锤。工艺设计应采取削减水锤的有效措施，使在残余水锤作用下的管道设计压力小于管道试验压力，以保证输水安全。

7.3.6 输水管道系统水锤程度和水锤防护后的控制效果应采用瞬态水力过渡过程计算方法进行分析。采取水锤综合防护设计后的输水管道系统不应出现水柱分离，瞬时最高压力不应大于工作压力的 1.3~1.5 倍。
【条文说明】长距离输水管道系统瞬态水力过渡过程分析计算非常重要，它包括管道系统充水起动、加压调流、停泵关阀等由一种水流的稳定状态过渡到另一种稳定状态过程中所发生的一切水锤现象。长输管道系统水力过渡过程分析计算，现一般可采用计算机动态数学模拟程序进行。
长输管道工程中水锤危害极大，是造成管道爆管事故的主要因素，因此长输管道系统应进行水锤综合防护技术设计。水锤防护技术的机理可归纳为控制或减少水流速度的变值；采用水锤波速低的管材；缩短水锤波传播距离，尽快地形成水锤波的反射和干涉；在管道的特征点布置泄流降压设施；采用空气垫降低水锤冲击能量等。
进行水锤防护设计后，设有水锤综合防护装置的管道系统不应出现水柱拉断和发生断流弥合水锤。应将负压控制在 2.0m 以内甚至消除，并限制管道系统中瞬时最高压力不应大于工作压力的 1.3 倍~1.5 倍。瞬时最高水锤压力是一项重要参数，是管材、设备等管道系统最高允许运行压力。这些规定与现行国家标准《泵站设计规范》GB50265 的规定相一致。

7.3.7 输水管道系统的水锤防护设计宜综合采用防止负压和减轻升压的措施。
【条文说明】水锤防护的技术各有特长，应发挥其各自优势综合采用。通常消除正压水锤（减轻水锤升压）可采用不同的泄压手段，如水泵出口设压力预置泄压阀和缓闭止回阀、管路上设双向稳压塔和管线末端设溢流设施等；消除负压水锤（防止负压）则可在管路上设空气阀、缓冲空气罐、单向稳压塔、双向稳压塔和管线末端设调蓄水池等。而水锤一旦出现，正压和负压水锤会交替发生。因此需采取综合防护措施。

7.3.8 输水管道系统中用于水锤控制的管道空气阀的位置、型式和口径，应根据瞬态水力过渡过程分析计算和本标准第 7.5.7 条的规定，综合考虑确定。
【条文说明】空气阀功能上分低压高速进排气空气阀、有压微量排气空气阀、低压高速吸气不排气的真空破坏阀和复合式空气阀等。管线的高点特别是驼峰点，水柱易出现断裂，应根据水力过渡过程计算选用高速进气微排阀或高速缓冲空气阀。

7.5.7 输水管（渠）道隆起点上应设通气设施，管线竖向布置平缓时，宜间隔1000m 左右设一处通气设施。配水管道可根据工程需要设置空气阀。
【条文说明】输水管（渠）、配水管道的通气设施是管道安全运行的重要措施。通气设施一般采用空气阀，其设置（位置、数量、形式、口径）可根据管线纵向布置等分析研究确定，在管道的隆起点上应设置空气阀，在管道的平缓段，根据管道安全运行的要求，宜间隔 1000m 左右设一处空气阀。
配水管道空气阀设置可根据工程需要确定。

《长输管线设计规程》CECS193：2005
6.1.4  水锤防护措施设计应保证输水管道最大水锤压力不超过 1.3～1.5倍最大工作压力。对加压输水管道，事故停泵后的水泵反转速度不应大于其额定
转速的 1.2 倍，超过额定转速的持续的时间不应超过 2min。

3.1.5 压力输水管道的设计流速不宜大于 3m/s，不宜小于 0.6m/s。...
  3 重力输水管最大流速不宜大于 3m/s。当流速大于 3m/s 时，应经过水锤分析计算设置减压消能装置和其他水锤防护措施。

《泵站设计规范》GB 50265: 2010
7.3.2 （出水管道）管顶线宜布置在最低压力坡度线以下，压力不小于0.02MPa （= 20kPa = 2m 水头）。（指稳态）

7.3.3  出水管道的出口上缘应淹没在出水池最低运行水位以下 0.1~0.2m。出水管道出口处应设置断流设施。

7.3.9  出水管道应进行包括水力损失及水锤在内的水力计算。

9.2.7 立式或斜式轴流泵站，当出水池水位变化幅度不大时，宜采用虹吸式出水流道，配以真空破坏阀断流方式。驼峰底部高程应略高于出水池最高运行水位，驼峰顶部的真空度不应超过 7.5m 水柱高。驼峰处断面宜设计成扁平状。虹吸管管身接缝处应具有良好的密封性能。

第 9.3.1 条：离心泵或小口径轴流泵、混流泵的进水管道设计流速宜取1.5~2.0m/s，出水管道设计流速宜取 2.0~3.0m/s。

第 9.3.4 条：离心泵出水管件应符合下列规定：
1）水泵出口应设工作阀门和检修阀门；
2）出水管工作阀门的额定工作压力和操作力矩，应满足水泵关阀启动的要求；
3）出水管不宜安装普通逆止阀；
4）出水管应按照伸缩节，其安装位置应便于水泵和管路、阀门的安装与拆卸。

9.4 过渡过程及产生危害的防护
第 9.4.1 条：有可能产生水锤危害的泵站，在各设计阶段均应进行事故停泵水锤计算。

第 9.4.2 条：当事故停泵瞬态特征参数不能满足下列要求时，应采取防护措施：
1）离心泵最高反转速度不应超过额定转速的 1.2 倍，超过额定转速的持续时间不应超过 2min；
2）立式机组在低于额定转速 40%的持续运行时间不应超过 2min；
3）最高压力不应超过水泵出口额定压力的 1.3~1.5 倍；
4）输水系统任何部位不应出现水柱断裂。
第 9.4.2 条的条文解释：为了减小输水系统工程费用，确保输水系统安全，应采取措施限制输水系统负压值，当负压达到 2m 水柱时，宜装真空破坏阀。（通常将此条作为管系瞬态最低允许压力为-2m 的依据）

第 9.4.3 条：真空破坏阀应有足够的过流面积，动作应准确可靠。（非常重要：负压灵敏度是空气阀的核心技术要求）

第 9.4.4 条：高扬程、长压力管道的泵站，工作阀门宜选用两阶段关闭的液压操作阀。

《水利水电工程机电设计技术规范》SL511-2011
2.3 进、出水阀选择
第2.3.4条：在每台水泵进水管上及出口工作阀门后应设置检修阀门。

第2.3.5条：水泵出水工作阀门应能动水关闭．其刚度、强度应能满足水泵～电动机组突然事故停机时有效防止水击压力升高、泵组反向转速升高和反转时间的要求。工作阀门宜选用两段关闭的液压操作阀或多功能水力控制阀。

第2.3.6条：最大水头／扬程在250m及以下的水电厂／泵站工作阀门和检修阀门宜选用液控蝴蝶阀。最大水头／扬程在250m以上的水电厂／泵站工作阀门和检修阀门宜选用液控球阀。

2.4 水轮机控制系统及调节保证
第 2.4.8 条：当机组突增或突减负荷时，压力输水系统全线各断面最高点处的最小压力不应低于 0.02MPa，且不应出现负压脱流现象。甩负荷时，尾水管进口断面的最大真空保证值不应大于（0.08-E/90000）MPa（E 为水轮机安装高程，单位为 m）。

2.5 泵站水力过渡过程
第2.5.6条：当泵站突然停机或开机时，压力输水系统全线各断面最高点处的最小压力不应低于0.02MPa，且不应出现负压脱流现象。

第2.5.7条：对于长距离有压输水管道，空气阀的数量及布设位置应满足过渡过程计算的要求。
第2.5.7条的条文解释：新增条文。用于输水系统管路排气、补气的空气阀及通气孔要有足够的面积。
最小压力控制标准根据《水工隧洞设计规范》（SL 279-2016）第 5.1.2 条：“有压隧洞不应出现明满交替的流态，在最不利运行条件下，全线洞顶处最小压力水头不应小于 2.0m”；
根据《水利水电工程机电设计技术规范》（SL511-2011）第 2.4.8、2.5.6 条：“压力输水系统全线各断面最高处的最小压力不应低于 0.02MPa，且不应出现负压脱流现象”；根据《预应力钢筒混凝土管道技术规范》（SL702-2015）第 4.0.6 条 “在输水管道运行中，应保证在各种设计工况下管道不出现负压，在最不利运行条件下，压力管道顶部应有不少于 2.0m 的压力水头”。本工程输水管路系统最小压力控制在 0.02MPa 以上。