管道系统中阀门的急剧关闭及开启、水泵突然停机,都会产生水击。此外,管道上止回阀失灵,也会发生水击。在蒸汽管道中,若暖管不充分,疏水不彻底,导致送出的蒸汽部分凝结成水,体积急剧变小,造成局部真空,水滴及周围介质将高速向此处冲击进而形成水击。
水击现象发生时,局部压力值可能为正常压力的好多倍,使管壁承受很大应力;压力的反复变化,会引起管道及设备的振动,严重时会造成管道、管道附件及相关设备的损坏。
水击按阀门启闭时间和波的往返传播时间的关系可分为直接水击和间接水击。若阀门关闭时间,式中
为水管道长度;
为水的声速。此时来自进口的反向波达到管末端前,阀门已关闭,管末端水击只受正向波影响,此压力过程称为直接水击。若阀门关闭时间
,来自进口的反向波到达管末端前,阀门尚未关闭,水击是由阀门处产生的正向波和从上游来的反向波叠加而成,此压力过程称为间接水击。间接水击的计算有解析法、图解法和特征线法。
水击压强非常大,可使管路发生很大的变形甚至爆炸。为了预防水击的危害,可在管路上设置空气室,或安装具有安全阀性质的水击消除阀如安全阀。具体措施如下:①适当加大管径,限制管道流速。一般在液压系统中把速度控制在4.5米/秒以内,压强差不超过5兆帕就可以认为是安全的。②正确设计阀口或设置制动装置,使运动部件制动时速度变化比较均匀。③延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间,可采用换向时间可调的换向阀。④尽量缩短管长,以减小压力冲击波的传播时间。⑤在容易发生液压冲击的部位采用橡胶软管或设置蓄能器,以吸收冲击压力;也可以在这些部位安装安全阀,以限制压力升高。
对于蒸汽管水击现象,可采取下列防护措施:①按规程进行通气操作,暖管之前打开疏水阀疏水,特别注意要缓慢开启阀门。②保持正常的疏水,及时排除冷凝水,避免汽水共存而发生水击。③稍微提高冷凝管操作压力,避免二次汽化。