刍议消防水系统管路中的水击波的影响

水击产生的原理及其危害：

在压力的水在消防管道、水带内发较快的速度流动，具有较大的惯性，如果突然停泵，关闭阀门，消防车轮跨压水带等作用，水流动迅速停止下来，此时水所具有的动能要转化成压力能，于是管内水压力急剧升高；反之，如果原来管家路中的水是静止的，泵或阀门突然起动或阀门突然打开，水获得较大的速度，即水的压力能要转化为动能，其压强急剧下降。这种由于流速急剧变动所引起水的压力大幅度波动的现象称为水击作用。水击所引起的压力变化，以压力波的形式沿管路传播，其传播速度约等于水内声波的传播速度，传播的形式类似于炸弹爆炸时产生的冲击波在空气中的传播形式，凡是压力波传到的地方，该处水的压力在原来的基础上迅速升高一个相同的值，我们把这种现象称为压力迭加。水击波在沿管路向压力较高的上游传播过程中，迭加的压力越来越高，可能引起上游压力管路强度所允许的范围，造成管路破裂或设备的损坏。因此，这种压力急剧变化的水击现象，是我们在生产过程中必须严格防止的。

二、      水击引起压力瞬时变化的计算

1、             直接水击（又称完全水击）的计算

若阀门关闭的时间相当快，当关闭的时间T≤2L/C时，水击作用而引起的瞬时升高的压力可用公式A计算。

                           P=CV/G         —————————A

2、             间接水击（又称不完全水击）的计算

若阀门关闭的时间不甚快，当关闭时间T＞2L/C时，水击的作用而引起瞬时升高压力可用公式B计算。

                           P=CV/G-L/（Ct-L） ————————B

式中：P——水击升高时的压力，米水柱；

          V——水击前，管中的平均流速，米/秒；

          L——水管或水带的长度，米；

          G——重力加速度，9、8米/秒；

          C——水击波传播速度，米/秒；

水击波在各种管路内的传播速度（见下表）

管道的公称直径（MM）

水击波传播速度C（M/S）

Dg200以下的无缝钢管

1200

Dg200以上的无缝钢管

1435

Dg200以下的铸铁管

1200

Dg200以上的铸铁管

1435

新的水带

80

旧的水带

120

例如：水带长度为180米（新水带），直径65毫米，水流速为2 米/秒，接出一只开关式水枪在火场灭火时需要转移阵地，关闭水枪的时间为1秒钟，试确定瞬时升高的压力。

题解：

1、             水击的性质

T=2L/C=2*180/80=4、5秒

水枪关闭的时间为一秒，小于4、5秒，则属直接（完全）水击。

2、             瞬时升高的压力P=CV/G=80*2/9、8=16、1米水柱

又例：Dg200以下的铸铁管的管路长度为600米，在一次水喷淋试验中其管内的水流速为4米/秒，关闭阀门的时间为2秒钟，试确定瞬时升高的压力。

1、      水击的性质

T=2L/C=4*600/1200=2秒

关闭阀门的时间为2秒钟，等于2L/C，则亦属于完全水击。

2、      瞬时升高的压力

P=cv/g-L/（Ct-L）=1200*4/9、8=489、7（米水柱）

由以上的分析可以看出，水击作用与管道的材料、流速以及管道的长度有关，特别是关闭阀门的速度影响很大。消防给水管道由于水击的作用，常常引起管道的破裂，影响正常的生产发电运行。火灾现场的救火过程中操作不当，常常会引起水带的爆破，造成火灾现场的供水中断，影响火灾扑救造成火势扩大。

三、      减弱水击压力的方法。

为了减弱水击波的影响，通常采取的办法有：

1、             延缓管路阀门开关的时间，使水流的速度缓慢变化。如果说管长为L；水击波传播的速度为C，水击波由一端传播到另一端的时间为L/C，则阀门的开闭时间应大于2L/C。

2、             缩短管线长度，使传播的周期变短，并且管路越短刚性越大。

3、             在管路上装设缓冲罐，水击波传播到缓冲罐，压力急剧衰减。

4、             在管路上安装压力安全阀，使压力高到一定程度时，自动打开放水泄压。

参考文献：   最新单位消防工作实务全书————丁启主编