管道工程施工验收中的水锤与防止

在管道一年由于液体介质的流速突然变化，使压力突然增人或减小， 且变化幅度很大。在压力波动过程中常伴有锤击般的声响和振动。这种现象称为水锤或水击。水锤产生的过高压力可导致管道、阀门和水泵的破坏，过低的压力则可导致管道的失稳而损坏。

对于水锤应有足够的认识，并采取恰当的预防措施，以防止水锤对管道、阀门和水泵的破坏。因为管道中流速的变化是不可避免的，水锤现象并不罕见。只是通常发生的是属于正常水锤，其水流状态不出现水柱中断 (管道某处压力低于水的汽化压力或存在空气而产生)，压力上升值一般 不大于水泵的额定扬程，危害不太大。但在霍山某矿输水管道、定远盐矿长输给水管道、安庆石化厂长输架空石油管道，都曾发生管道道破坏事件。某工程的爆管还造成死亡4人的恶性事故。推究这些管道破坏的原因， 可以认为主要是水锤所引起。次要原因则是管道材质和管基沉陷等。例如在定远盐矿长输给水工程中，其中φ600连续铸铁管6.7 km，φ600钢板卷管3 6 km，管材水压试验压力2MPa，使用压力1MPa，在管道安装完毕进行通水试验时，由水库边泵站送水，水泵扬程98m，流量745—1458 m?／h。在送水时逐渐开启电动阀门，约半小时左右，铸铁管呈大片爆裂，累修累爆，达5次之多，钢管也从焊缝处爆裂一次，显系内压力过高而受破坏，该输水管长达10．3 km，穿越山丘与农田多处起伏，虽于泵出LJ不远装置了缓闭止回阀，在管线隆起处安装了自动排气阀，估算其排气量约为输水量的1／3，在管道内必然产生水柱中断，当水杵再弥合时，水锤压力上升值较高，是所谓非常水锤，其压力升高值H=av／2g，式a为水锤的传播速度。

此压力升高值加上水泵压力虽然超出使用压力不是太高，但冈为连续铸铁管工艺上是连续浇注，同时用水迅速冷却，受力性能较差，在水锤作用下自然易于爆裂。该输水管的钢管靠近水泵出口，当水泵启动和停止时，如水柱在止回阀处弥合，其压力升高值j。H：=av／g，为前述H值的二倍。高的压力导致钢管从焊接质量较差的焊缝处撕裂而爆管。对起仞的几次铸铁管爆裂，总认为是管材质量等原因所造成。至钢管爆裂后，才认清水锤才是爆管的主要原因，采取了将管道终端阀门全开，在水泵出口止回

阀后加装洩压阀，启泵时将出口阀门从关闭状态逐渐开至20％的开度，使管道充满水，然后全开阀门，这样才避免了水锤的危害，顺利完成试压验收工作。

从水锤压力升高值H的计算公式可知，H的大注主要取决于流速的变化，在水压试验的注水阶段，如采用大泵注水，因为流量大，流速也就大，使用可能产生高的水锤压力升高值，从而引起爆管。

对于蒸汽管道，因为凝结水的存在，如操作不当，管道的坡度和疏水器设置不符合要求，很易产生水锤现象，并且因为蒸汽流速约为输水流速的20倍，产生的水锤压力升高值很高，破坏性很大。例如皖北某酒厂车间φ108×4mm蒸汽管道厂方在车间试产送汽时未先行暖管疏水，即打开主汽阀送汽，产生水锤，在巨响中，管道剧烈跳动，预埋支架损坏，30 余米管道坠地，3只阀门裂损，造成很坏影响。以此管为例，仅每米钢管

的吸热量 便可产生产凝结水约0. 1升。当蒸汽以20m／s流速推动水柱前进，如果与前面管段的水柱弥合，速度变为10m／s，水锤传播速度

电力部《中小型锅炉运行规定》规定冷态蒸汽管道的暖管时间一般不少于2小时，热态蒸汽管道的暖管一般为O．5 —l小时．规定如此较长的暖管时间，虽然主要是为了防止蒸汽带水进入汽轮机，但为了防止水锤的产生也必须保持必要的暖管疏水时间。

防止水锤的措施，在设计方面，应在管线隆起处和止回阀前安装排气阀，在水泵出口安装缓闭止回阀、水锤消除器、空气室和安全阀，管线剖

面上避免上凸等。在施工验收过程中进行注水、试压的投产运行时应注意

如下几点：

1、延长开关阀门的时间L”使n大于水锤箱Tr=2I。／a(秒)，以避免发生直接水锤式中I4为管路长度(米)，由此式可知，管路长，开关阀门的时间应相应延长。

2、对于离心泵、混流泵不应在阀门全关时停泵，宜将阀门关至1 5 —30％停泵。阀门关闭的程度可先测定手动阀门启闭时手轮的转数，电动阀门的启闭时间，蝶阀的角度来控制。停泉水锤的消除还可采用在止回阀后安装洩水阀，在停泵前开肩阀门洩压，以避免水柱与止回阀弥合时速度为零。

3、防止启泵水锤的有效办法，是排除管道内空气使管道充满水，避免水柱中断造成的非常水锤。启泵前打开除水泵出口处阀门外的所有阀门。当水泵必须在空管启动时，水泵出口阀打开15 —30％，其余阀门全开然后启动水泵，待管道充满水后再将阀门全开。不得在水泵出口全开时启泵，否则会发生很大的水冲击，造成重大水锤事故。

4、蒸汽管道送汽前应打开全部阀门，排除管内积水，然后稍丌送汽阀门进行暖管，直至疏水阀排出的凝结水很少，方可逐渐开大送汽阀门。