每次故障都意味着系统正常运行受到干扰，并产生购买必要部件和进行维修的相关成本。当然，在大多数情况下，故障属于偶发情况。然而，通过适当的维护和规划，可以避免许多潜在风险。对于供水设施和各种水系统而言，主要风险之一是所谓的水锤现象。研究表明，在未配备防护设备的供水管网管道中发生的所有故障，有近80%与这一现象有关。那么，什么是水锤？其成因是什么？又该如何预防？本文将为您解答这些及其他相关问题。
水锤——现象的理论基础
水锤是指由于管道内流体流速在短时间内发生非计划性、快速且被迫的变化，从而导致压力突然升高的现象。该现象的名称源于过程中产生的特征性声响，听起来像用锤子敲击一样。根据专业定义，水锤是“由在管道中运动的液体质量的惯性引起的，其流速发生突然变化”。此外，“流动液体的速度和体积流量发生剧烈变化，会导致截面总能量中动能和势能所占比例发生局部变化，并表现为流体压力的升高或降低。在流体速度极快地减小时，动能会骤然下降，从而导致势能增加，并以压力大幅升高的形式表现出来”。
根据现象的性质，水锤可分为正水锤（压力升高）和负水锤（压力突然下降）。无论是哪种类型，水锤都可能引发许多问题，例如：
- 管道损坏，
- 水泵损坏，
- 电机损坏，
- 止回阀损坏，
- 流动水流中断。
问题的成因是什么？
是什么导致了水锤这一负面现象？原因可能有很多，但实践表明，主要有以下两个方面：
- 水泵出水管上的止回阀安装在高于水面九米的位置，
- 安装在水泵出水管道上的止回阀存在泄漏，而安装在其上方的另一个止回阀保持密封。
其他可能导致问题的原因包括：
- 管道破裂、水泵突然堵转、阀杆拧断或闸阀螺纹断裂，以及易变形部件的振动等故障，
- 气蚀现象，其成因包括水流速度过高、特定温度下液体压力与蒸发压力之间存在较大差异、闸阀关闭，或管网节点位置过高，
- 各种偶发事件，包括突然断电、流动初始条件发生变化、节点排放量发生变化，以及初始或中间管网水箱中的水位发生变化，
- 系统运行不当，例如突然关闭为同一管道供水的所有水泵、不正确地关闭或开启闸阀，以及维护和检修不当，
- 水泵运行不均匀或浮球阀工作所引起的振动。
但原因还不止这些。采用不匹配的解决方案也可能引发问题，例如在旧管道内部铺设直径更小的新管道（其结果是流体流速增加）。需要注意的是，任何改动都可能导致非计划性损坏，因此应根据所分析系统的特性选择新的解决方案。
如何预防？
重要的是，水锤及其相关问题是可以预防的。具体方法包括：
- 正确选择管道截面和防护设备，选择合适的阀门和闸阀，并防止发生共振现象，
- 通过直接改变系统配置来消除水锤现象，包括调整管道走向、管道长度、直径、管道材料、连接方式或旁路，
- 在系统中安装各种设备和机制，使液体从管道中排出，或暂时储存在系统外的特定空间中；这包括使用水气罐、在出水口安装差压孔板的水气罐、进气阀或安全阀。
