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1、浅谈Hammer软件在水锤防护中的应用（杨朝霞 技术管理科）摘要：本文介绍了水锤的危害及防控、水锤的影响因素。提出预防水锤发生的措施，提高水利工程运行安全和可靠性。并通过工程案例介绍HAMMER软件在水锤预防当中的应用。关键词：安全防护、水锤危害、HAMMER软件我国在建国后一直在推广和普及，建设了许多大型长距离输水工程。而在输送中，最常见又突出的问题就是输水管线的安全防护问题，经常会由于管道中某一截面流速放生了改变而出现水锤。闸阀的启闭或水泵的启动与停机，将造成管道中流速的突然变化和压力的急剧升高与降低水锤是经常放生的。一、 水锤危害及其防控 1）水锤的定义水锤是指在压力管道中由于液体流速的
2、急剧变化，造成管中的液体压力显著、反复、迅速地变化，（例如水泵骤停、突然关闭阀门），由液体的压缩性和管道的弹性引起的输送系统中的压力波动，在压力急剧升高的位置产生破坏。水锤的破坏力惊人，对管网的安全平稳运行是十分有害的，容易造成爆管事故。2）水锤的危害水锤事故的现象在泵站中发生是比较普遍的，泵站发生水锤事故时，结果会引起水泵反转，破坏泵房内的设备或管道，严重的造成泵房淹没，个别的还因泵站水锤事故造成人身伤亡等重大事故，影响生产生活。水泵启动和停机、阀门启闭、工况改变以及事故紧急停机等动态过渡过程造成的输水管道内压力急剧变化和水锤作用等，常常导致泵房和机组产生振动。由于水锤的产生，使得管道中压力
3、急剧增大至超过正常压力的几倍甚至十几倍。因此必须在长距离压力管段输送系统中安装安全装置。水锤有正水锤和负水锤之分，它们的危害有：正水锤时，管道中的压力升高，可以超过管中正常压力的几十倍至几百倍，以致管壁产生很大的应力，而压力的反复变化将引起管道和设备的振动，管道的应力交变变化，将造成管道、管件和设备的损坏。负水锤时，管道中的压力降低，应力交递变化，出会引起管道和设备振动。同时负水锤时，管中产生不利的真空，造成水柱断流，和再次结合形成的弥合水锤，对管道破坏更为严重。3）水锤的防控措施水锤的防控涉及到两个方面：防止水泵突停阀门骤关后水压下降过大而造成的真空（负压水锤）对供水系统造成的危害；防止随后
4、发生的管道内压力突增（正压水锤）对系统的破坏。通常我们常用的水锤防护措施多种多样，有空气阀、超压泄压阀、双向调压塔、单向调压塔等。二、借助HAMMER软件解决水锤问题1）HAMMER软件介绍为了防止水锤现象的出现，可采取增加阀门起闭时间，尽量缩短管道的长度，在管道上装设安全阀门或空气室，以限制压力突然升高的数值或压力降得太低的数值。目前国内常采用的停泵水锤的计算方法有：图解法和数解法，电算法也在逐渐采用。HAMMER是一种功能强大但易于使用的软件，它能分析复杂的水泵系统和管网从一个稳态过渡到另一稳态的瞬间变化。HAMMER是一个在水利工程管道中发生的水力瞬变现象（水锤）的精确计算和高级数字模拟
5、器。它简化了数据输入，使您能集中精力于观察、改进和快速专业地表达您的结果。HAMMER可以处理任何一个管道流体或系统的数学模型和状态模拟，并且它还能解决更大范围的问题还可以使用HAMMER分析给水系统、污水压力管道、消防系统、井泵和源水传输管道。HAMMER的图形界面是它易于快速设计一个由管道、水池、水泵和波动控制装置组成的复杂管网。使用FlexTables 或者preset libraries快速复制模型参数。如果已经具有了一个系统的稳态模型，HAMMER可以自动导入数据和结果，节省时间并消除抄写误差。2）使用HAMMER达到以下目标：减少瞬变损害的风险以尽可能增大操作者安全和减少维修中断频
6、率。减少水泵和管道系统的日常磨损以尽可能增大基础设施的使用寿命。减少在瞬变负压过程中水污染的风险，在此过程中地下水和污染物可能被吸入水泵中。减少瞬变压力冲击造成的瞬变力的数目和严重性。瞬变力和压力可以使接合处松动或者出现裂缝，增加渗漏和未加考虑的水(UFW).用四象特性涡轮模型完全分析水力系统去模拟卸载、加载和负荷变化的案例。而使用Hammer只需要具备常规数据和简单的操作既可完成。提供其他信息（指稳态模型）帮助选择水泵、定位提升水池和空气阀门参数确定。关于瞬变的提示:通常，水力系统在动态平衡的稳态下运行，而水流变化需要几分钟到几小时。 “正常”的水力瞬变可能在一天中当水泵启动或停止时发生几次
7、，“突发”的水力瞬变可能仅仅在每月、每年或十几年停电或管道破裂时发生一次。水力瞬变和电压保护必须结合水务的风险管理和环境保护计划的整体考虑。三、 工程实例 某引水工程向水厂供水，中段线路为桩号16+271至桩号111+243，该段为沿河布线，总长94.972km，采用双排管铺设。该段设置一2000米的1#调节水池，在19+840处设置1#分水口，29+150处设置调流调压阀及2000米的2#调节水池，32+760和40+620处分别设置1#、2#分水口；在48+900、76+300、81+750、88+700、89+260、92+890、103+374处分别设置1#、电厂、2#、县城、3#、4
8、#、5#分水口。在整条管线上设置3处联络阀组，位置分别在24+650、63+300、111+240。水厂高日流量为21.2万m3/d。该工程为重力流供水，最不利工况为高日流量下阀门关闭产生的水锤波动。通常情况下阀门关闭越快，水力过渡变化月急速，因此需要计算确定系统安全运行的情况下合理的阀门操作时间。按高日流量工况及系统供水工况，分析各分水口及末端阀门的开关对输水系统安全会产生的影响，确定隧洞出口水池的容积及有关特性参数。通过对输水系统的高日流量、平均流量、初期流量的水力计算，核实恒定流情况下工程各部位的水力参数，确定瞬变流计算的初始状态。利用以上数字条件，建立供水模型，通过Hammer软件计算得出：利用末端设置阀门，调节其阀门关闭曲线从而使管道压力控制在安全范围内，并为主管道控制阀门提供安全关闭曲线。常规状态下短时关闭阀门大于管道所能承受的最大压力，在较长时间关闭阀门情况下能降低管道的最大压力，管道处于安全状态。四、 结束语水锤产生后，其作用因素众多，仅仅对管道进行加强加厚、提高设计标准并不能取得实质性的防护作用。对可能产生的水锤进行科学分析，及时制定相应的水锤防护策略，对于降低工程投资，保证设备安全运行具有十分重大的意义。1
