1、淺談Hammer軟件在水錘防護中的應用（楊朝霞 技術管理科）摘要：本文介紹了水錘的危害及防控、水錘的影響因素。提出預防水錘發生的措施，提高水利工程運行安全和可靠性。并通過工程案例介紹HAMMER軟件在水錘預防當中的應用。關鍵詞：安全防護、水錘危害、HAMMER軟件我國在建國后一直在推廣和普及，建設了許多大型長距離輸水工程。而在輸送中，最常見又突出的問題就是輸水管線的安全防護問題，經常會由于管道中某一截面流速放生了改變而出現水錘。閘閥的啟閉或水泵的啟動與停機，將造成管道中流速的突然變化和壓力的急劇升高與降低水錘是經常放生的。一、 水錘危害及其防控 1）水錘的定義水錘是指在壓力管道中由于液體流速的

2、急劇變化，造成管中的液體壓力顯著、反復、迅速地變化，（例如水泵驟停、突然關閉閥門），由液體的壓縮性和管道的彈性引起的輸送系統中的壓力波動，在壓力急劇升高的位置產生破壞。水錘的破壞力驚人，對管網的安全平穩運行是十分有害的，容易造成爆管事故。2）水錘的危害水錘事故的現象在泵站中發生是比較普遍的，泵站發生水錘事故時，結果會引起水泵反轉，破壞泵房內的設備或管道，嚴重的造成泵房淹沒，個別的還因泵站水錘事故造成人身傷亡等重大事故，影響生產生活。水泵啟動和停機、閥門啟閉、工況改變以及事故緊急停機等動態過渡過程造成的輸水管道內壓力急劇變化和水錘作用等，常常導致泵房和機組產生振動。由于水錘的產生，使得管道中壓力

3、急劇增大至超過正常壓力的幾倍甚至十幾倍。因此必須在長距離壓力管段輸送系統中安裝安全裝置。水錘有正水錘和負水錘之分，它們的危害有：正水錘時，管道中的壓力升高，可以超過管中正常壓力的幾十倍至幾百倍，以致管壁產生很大的應力，而壓力的反復變化將引起管道和設備的振動，管道的應力交變變化，將造成管道、管件和設備的損壞。負水錘時，管道中的壓力降低，應力交遞變化，出會引起管道和設備振動。同時負水錘時，管中產生不利的真空，造成水柱斷流，和再次結合形成的彌合水錘，對管道破壞更為嚴重。3）水錘的防控措施水錘的防控涉及到兩個方面：防止水泵突停閥門驟關后水壓下降過大而造成的真空（負壓水錘）對供水系統造成的危害；防止隨后

4、發生的管道內壓力突增（正壓水錘）對系統的破壞。通常我們常用的水錘防護措施多種多樣，有空氣閥、超壓泄壓閥、雙向調壓塔、單向調壓塔等。二、借助HAMMER軟件解決水錘問題1）HAMMER軟件介紹為了防止水錘現象的出現，可采取增加閥門起閉時間，盡量縮短管道的長度，在管道上裝設安全閥門或空氣室，以限制壓力突然升高的數值或壓力降得太低的數值。目前國內常采用的停泵水錘的計算方法有：圖解法和數解法，電算法也在逐漸采用。HAMMER是一種功能強大但易于使用的軟件，它能分析復雜的水泵系統和管網從一個穩態過渡到另一穩態的瞬間變化。 HAMMER是一個在水利工程管道中發生的水力瞬變現象（水錘）的精確計算和

5、高級數字模擬器。它簡化了數據輸入，使您能集中精力于觀察、改進和快速專業地表達您的結果。HAMMER可以處理任何一個管道流體或系統的數學模型和狀態模擬，并且它還能解決更大范圍的問題 還可以使用HAMMER分析給水系統、污水壓力管道、消防系統、井泵和源水傳輸管道。HAMMER的圖形界面是它易于快速設計一個由管道、水池、水泵和波動控制裝置組成的復雜管網。使用FlexTables 或者preset libraries快速復制模型參數。如果已經具有了一個系統的穩態模型，HAMMER可以自動導入數據和結果，節省時間并消除抄寫誤差。2）使用HAMMER達到以下目標： 減少瞬變損害的風險以

6、盡可能增大操作者安全和減少維修中斷頻率。減少水泵和管道系統的日常磨損以盡可能增大基礎設施的使用壽命。減少在瞬變負壓過程中水污染的風險，在此過程中地下水和污染物可能被吸入水泵中。 減少瞬變壓力沖擊造成的瞬變力的數目和嚴重性。瞬變力和壓力可以使接合處松動或者出現裂縫，增加滲漏和未加考慮的水 (UFW). 用四象特性渦輪模型完全分析水力系統去模擬卸載、加載和負荷變化的案例。而使用Hammer只需要具備常規數據和簡單的操作既可完成。提供其他信息（指穩態模型）幫助選擇水泵、定位提升水池和空氣閥門參數確定。關于瞬變的提示:通常，水力系統在動態平衡的穩態下運行，而水流變化需要幾

7、分鐘到幾小時。 “正常”的水力瞬變可能在一天中當水泵啟動或停止時發生幾次，“突發”的水力瞬變可能僅僅在每月、每年或十幾年停電或管道破裂時發生一次。水力瞬變和電壓保護必須結合水務的風險管理和環境保護計劃的整體考慮。三、 工程實例 某引水工程向水廠供水，中段線路為樁號16+271至樁號111+243，該段為沿河布線，總長94.972km，采用雙排管鋪設。該段設置一2000米的1#調節水池，在19+840處設置1#分水口，29+150處設置調流調壓閥及2000米的2#調節水池，32+760和40+620處分別設置1#、2#分水口；在48+900、76+300、81+750、88+700、89+260

8、、92+890、103+374處分別設置1#、電廠、2#、縣城、3#、4#、5#分水口。在整條管線上設置3處聯絡閥組，位置分別在24+650、63+300、111+240。水廠高日流量為21.2萬m3/d。該工程為重力流供水，最不利工況為高日流量下閥門關閉產生的水錘波動。通常情況下閥門關閉越快，水力過渡變化月急速，因此需要計算確定系統安全運行的情況下合理的閥門操作時間。按高日流量工況及系統供水工況，分析各分水口及末端閥門的開關對輸水系統安全會產生的影響，確定隧洞出口水池的容積及有關特性參數。通過對輸水系統的高日流量、平均流量、初期流量的水力計算，核實恒定流情況下工程各部位的水力參數，確定瞬變流計算的初始狀態。利用以上數字條件，建立供水模型，通過Hammer軟件計算得出：利用末端設置閥門，調節其閥門關閉曲線從而使管道壓力控制在安全范圍內，并為主管道控制閥門提供安全關閉曲線。常規狀態下短時關閉閥門大于管道所能承受的最大壓力，在較長時間關閉閥門