水锤泵工作原理?循环做功图示动画

水泵安装选址对以后水泵能否正常工作有重要意义，选址时需要注意以下3个要素：

（1）水头水资源充足，最好长年有流水，并能满足水量要求；

（2）有一定落差的溪流、水库大坝外侧或引渠人造落差（落差范围0.3米-7.5米均可）；

（3）选址时避开容易受到山洪威胁的位置，以免因山洪损坏泵站设施。

下面几幅图说明了几种常见的适合水锤泵的安装位置，选址时可供参考：

（1）河流：溢流坝本身有足够的落差，水泵可以直接安装在靠近溢流坝的下游位置。

（2）河流：溢流坝附近的水位落差比较小，不能满足水锤泵安装要求，或者水锤泵必须安装在远离溢流坝的某个固定位置，这时可以在水锤泵与溢流坝中间靠近水锤泵的位置设置一个动力水池，让上游的水先通过供水管进入动力水池（动力水池的水位和上游供水管位置的水位相同），再由动力水池给水锤泵供水。

（3）水库或池塘：坝体附近有足够的落差，水泵可以直接安装在靠近坝体的下游位置。

（4）水库或池塘：距离水源短距离内的水位落差比较小，不能满足水锤泵安装要求，或者水锤泵必须安装在远离堤坝的某个固定位置，这时可以在水锤泵与溢流坝中间靠近水锤泵的位置设置一个动力水池，让上游的水先通过供水管进入动力水池，再由动力水池给水锤泵供水。

（1）自然条件比较好的应用场所，动力水池可以省略不建；

（2）动力水池动力水管以上位置的容积越大越好（至少要保证水泵每小时来水流量的1/10的容量），容积越大，水位越稳定，扬水流量也越稳定；

（3）动力水池的水位至少要保证比动力水管管口高30厘米，以避免动力水管管口位置形成漩涡导致空气进入动力水管；动力水池水位（蓄水池液面到动力水管管口高差）越高，水泵的出水效率越高；

（4）如数台泵并联安装，动力水池容量要加倍；

（5）动力水池需设置溢流口，用于保证动力水池水位稳定，过多的水由此排出；

（6）动力水池入水口必须安装栏污栅，以防杂草、树叶等异物冲进水泵影响水泵阀板的开关而导致水泵无法正常工作。

（7）如果河流泥沙较多，水泵运行过程中橡胶阀门关闭时流过的泥沙会对橡胶阀门造成较大伤害而缩减橡胶阀门的使用寿命，为避免这种情况发生，需要设置两级动力水池。第一级为沉积池，用于沉积泥沙；第二级为净水池，用于储存和向动力水管提供无杂物净水。在沉积池和净水池之间设置稳流口，保证沉积池内的水稳定的流入净水池。

（8）为防止地面上的杂物进入动力水池，可以在水池上加一个盖板作为防护。

（1）动力水管管口位置至少要比动力水池最低运行水位低30cm（即最小淹没深度是30cm），动力水管管口伸入动力水池内30cm~50cm；动力水管管口位置距离动力水池底部至少要有15cm的距离，避免池底沉积泥沙吸入动力水管。

（2）动力水管应选用耐压无缝钢管，钢管足够坚硬，在巨大的水锤压力作用下不变形，从而使动力充足，使水泵的运行效率更高。使用高压硬质塑料管也是可以的，但是会降低性能。在某些情况下，比如，塑料管更容易安装，或者避免腐蚀性水产生的问题等时，使用塑料管道就算降低了性能也是可取的；

（3）动力水管靠近动力水池一端距离动力水池50cm左右距离位置要安装控制阀门，用于启动和停止水泵工作；

（4）动力水管可以采用地埋或架空两种方式来安装。采用地埋方式时，先开掘埋设动力水管的沟道，将动力水管放入沟道后用砂填埋再盖土夯实固定。若因地形限制，动力水管只能悬空安装，此时需要每隔3~4米筑一个水泥防震墩来固定管道；

（5）多段动力水管之间通过法兰或快速接头联接。其中紧靠泵体的连接管法兰，法兰与连接管之间的焊接角度需要和泵体进水口法兰角度吻合；

（6）采用法兰联接管道时，要求法兰、垫圈必须对中，严防垫圈错位造成联接处管道口径变化形成阻隔；

（7）动力水管长度应为落差的6~8倍，L=h×（6~8），例如4米落差，管长应为24米~32米，扬程越高，取的倍数要越大。动力水池和水锤泵之间的动力水管安装要直，不允许弯曲，斜度为8比1(动力水管与水平线夹角为7度左右)；

（8）动力水管接头部位不允许有泄露现象。气泡进入动力水管，会减小水锤压力，导致水泵的提水效率降低，甚至导致水泵停止工作；

（9）动力水管进口必须安装不锈钢过滤网或1~2米长网孔管（孔径φ2～φ2.5），以防异物或喜水动物进入动力水管；

（1）水泵安装在坚固的混凝土基础上，并用地脚螺栓牢固固定；

（2）泵体位置可以砌泵池或泵房以保护水泵；

（3）如果设置了泵池或泵房，泵池或泵房需要预留尾水排放口，尾水排放口的高度和水泵泄水口高度保持一致，让泵池内的水位刚刚能淹没水泵泄水口，此时水泵效率最高。

（1）泵的扬水管上要安装控制阀门，用于水泵的启动控制，同时可以防止水泵停止工作时扬水管里的水倒流回水泵里；

（2）泵体出口10米以内的管道要水平安装，并具有可移动的余地，以便于日后维修拆装；

（3）扬水管路要按照扬程的1.2~2倍做相应压力等级的供水管道要求铺设。如：50米扬程时，可以采用耐压0.6Mpa(六公斤压力)的管材。100米扬程时，下半段采用1.6Mpa(十公斤压力)的管材，上半段采用0.6Mpa(六公斤压力)的管材；

（4）扬水管应尽量减少弯头和避免直角转弯，以避免阻力增大而减少流量；

（5）安装扬水管道时，沿线必须防止管道下凹，以免在管道中贮存空气而影响扬水量；

（6）扬水管连接部位不应有泄露现象；

（7）当水泵扬程高于50米时，在扬水管路上应配置逆止阀或防回流装置，以免扬水管路出现水锤现象，造成水泵损坏和人身安全事故。

高位储水池可设若干个，高位大水池周围可预留日后提高水质的设施场所。

在水锤泵的实际安装使用中，由于管路摩擦阻力和三通、弯头、变径管等组件的介入，会导致水在输送过程中产生沿程水头损失和局部水头损失，这样会导致水锤泵的实际扬水量和扬程与未考虑水头损失情况下计算的理论计算数值产生一定的偏差。下面简要介绍一下如何计算已知扬程并考虑水头损失情况下水锤泵的实际扬水量。

实际扬水量计算方法：

实际扬水量=水源流量*水源落差*水锤泵效率/（实际扬程+水头损失）

其中：水头损失=沿程水头损失+局部水头损失

概念：

（1）实际扬水量：又称为输水量，它是指水泵在单位时间内输送水的体积。单位：立方米/小时（m3/h）。

（2）水源流量：指水锤泵工作时动力水管（进水管）内的水流量。单位：立方米/小时（m3/h）。

（3）水源落差：动力水管入口到水锤泵泄水口的垂直距离。单位：米（m）。

（4）水锤泵效率：水锤泵工作时有用功在总功中所占的百分比，用符号η表示，多克水锤泵效率可以按照80%计算。

（5）实际扬程：水泵扬水的垂直高度。单位：米（m）。

（6）水头损失：水流在运动过程中克服水流阻力而消耗的能量称为水头损失。

（7）沿程水头损失：水流沿流程克服摩擦力做功而损失的水头。

（8）局部水头损失：由局部边界急剧改变导致水流结构改变、流速分布改变并产生旋涡区而引起的水头损失称为局部水头损失。

1. 沿程水头损失计算

沿程水头损失，可按下式计算：

h1= iL

式中     h1—沿程水头损失，单位：米（m）；

               L—计算管段的长度，单位：米（m）；

              i—单位管长水头损失，米（m）/米（m）；

1)PVC-U、PE等硬塑料管的单位管长水头损失，可按下式计算：       

i=0.000915Q1.774/d4.774                                   

式中   Q—管段流量，m3/s；（管段流量可以用公式：管段流量=水源流量*水源落差*水锤泵效率/扬程来进行估算）

               d—管道内径，m；

2) 钢管、铸铁管的单位管长水头损失，可按下列公式计算：

当ν＜1.2m/s时，i=0.000912v2(1+0.867/v)0.3/d1.3   

当ν≥1.2m/s时，  i=0.00107v2/d1.3

式中   v—管内流速，单位：m/s； 

               [v=Q/（0.25πd2）]

               d—管道内径，单位：m；

2. 局部水头损失计算

输水管和配水管网的局部水头损失，可按其沿程水头损失的5%～10%计算（局部水头损失一般可不作详细计算，只进行估算。局部水头损失估算系数应根据管线上弯头、三通、附属设施等局部损失点的数量确定，局部损失点多时取高值）。

水泵扬水流量的大小取决于多种因素，比如落差、水位、来水保证量、动力水管与水平线夹角的大小、扬程等因素。落差越大，扬程越小，提水量就会越多。

扬水量计算公式：

扬水量=水源流量*水源落差*水锤泵效率/（实际扬程+水头损失）

说明：多克水锤泵效率按照80%计算。

以下性能参数部分为理论数据（未考虑水头损失），实际性能可能稍有偏差，产品以实际性能参数为准。

举例说明：

以DK-Z315T为例，水源落差为3.5米时，需要的来水保证流量是每小时20立方米，此条件下，扬程为25米高度时的扬水量是每小时2.24立方米。

以DK-Z630T为例，水源落差为3.5米时，需要的来水保证流量是每小时80立方米，此条件下，扬程为25米高度时的扬水量是每小时8.96立方米。

河流或池塘：溢流坝或水坝本身有足够的落差，水泵可以直接安装在靠近溢流坝的下游位置，如下图所示：

河流或池塘：溢流坝或水坝附近的水位落差比较小，不能满足水锤泵安装要求，或者水锤泵必须安装在远离溢流坝的某个固定位置，这时可以在水锤泵与溢流坝中间靠近水锤泵的位置设置一个动力水池，让上游的水先通过供水管进入动力水池（动力水池的水位和上游供水管位置的水位相同），再由动力水池给水锤泵供水，如下图所示：

河流或池塘：溢流坝或水坝附近的水位落差比较小，不能满足水锤泵安装要求，如果为了获取更大的落差不得不把水锤泵安装在离上游水源稍远的位置，这时需要在水源和水锤泵中间安装2段不同类型的管路，一段是供水管，一段是动力水管，在供水管和动力水管中间用一个T型装置来连接一个立管，从某种程度上来说，安装立管的目的是使水源更靠近水泵，为动力水管提供足够的落差和足够高的水位。为了取得良好的水锤效果，供水管和动力水管应该在一条直线上；为了保证动力水管有足够的供水量，供水管的直径必须比动力水管的直径大一些；立管可以是顶部敞开的塑料管或者钢管，立管的直径至少比动力水管大2英寸，为了防止水从立管顶部溢出，立管的顶部要比水平面高出几英寸。

立管方式选址和安装注意事项：

（1）供水管和动力水管应该在一条直线上；

（2）供水管的直径必须比动力水管的直径大；

落差指的是动力水管入口到水锤泵泄水口的垂直距离。通常用h表示，单位是米。

水位是指水源液面距离动力水管入口的垂直高度，对于水锤泵来说，水位越高，水泵的扬水量越大。通常用s表示，单位是米。

动力水管是水泵供水的一个组成部分，它有效的提供水泵运转的动力。对水泵的运转非常重要。动力水管的长度一般是落差的6-8倍。

水泵的扬程是指水泵能够扬水的垂直高度。通常用H表示，单位是米。

水泵的流量又称为输水量，它是指水泵在单位时间内输送水的体积。通常用Q表示，单位是立方米/小时。

来水保证流量是指能满足水锤泵正常工作所需的动力水管（进水管）内的水流量。单位是立方米/小时。

如果上游水源溢流坝或水坝附近的落差比较小，不能满足水锤泵安装要求，为了获取更大的落差不得不把水锤泵安装在离上游水源稍远的位置，这时需要在水源和水锤泵中间安装2段不同类型的管路，一段是供水管，一段是动力水管，在供水管和动力水管中间用一个T型装置来连接一个立管，从某种程度上来说，安装立管的目的是使水源更靠近水泵，为动力水管提供足够的落差和足够高的水位。为了取得良好的水锤效果，供水管和动力水管应该在一条直线上；为了保证动力水管有足够的供水量，供水管的直径必须比动力水管的直径大一些；立管可以是顶部敞开的塑料管或者钢管，立管的直径至少比动力水管大2英寸，为了防止水从立管顶部溢出，立管的顶部要比水源水平面高出几英寸。

水锤泵工作需要的能量来自重力，水流通过动力水管从高处落下产生巨大的能量，水泵运用这部分能量把一部分水提升到一定的高度。

水锤泵运转需要0.5米~7.5米的水源落差，落差最低不能低于0.5米，对于一个确定流量的低水头水源，落差越大，被泵送的水量也越大。

钢管足够坚硬，在巨大的水锤压力作用下不变形，从而使动力充足，使水泵的运行效率更高，推荐使用钢管。

使用高压硬质塑料管也是可以的，但是会降低性能。在某些情况下，比如，塑料管更容易安装，或者避免腐蚀性水产生的问题等时，使用塑料管道就算降低了性能也是可取的。

普通的农业用塑料管是不能被用作进水管的。因为这种水管在使用一段时间后性能会降低很多，甚至在水锤作用下破裂。

动力水管不需要长长的一根，或者必须有一个确定的安装角度，为了方便运输到水泵安装位置，动力水管可以由较短的管子连接成足够的长度，动力水管的入口应该位于水面下至少30厘米并远离底部，为了避免杂物进入管道需要在水管入口处安装拦污栅（过滤网）。

动力水管不可以垂直安装，垂直安装动力水管无法形成反复水锤而使水锤泵无法工作。

气泡进入动力水管，会减小水锤压力从而降低水泵的提水效率，甚至导致水泵停止工作。

2米落差的水源时，水泵可以将水泵送到超过100米的高度。1.5米落差时扬程可到达到50米。扬程越高，泵送到高处的水量越少。

水泵扬水流量的大小取决于多种因素，比如落差、水位、来水保证量、动力水管与水平线夹角的大小、扬程等因素。落差越大，扬程越小，提水量就会越多。基本的扬水量理论值可以参考相关资料：多克水锤泵扬程和扬水量（点击进入链接）

打开动力水管的阀门让水流入水锤泵时，水锤泵可能会自动启动。

如果水锤泵没有自动启动，排水阀在水的冲击下会自动关闭以阻止水流出，为了水泵的正确运转，动力水管需要一定数量的回压，这时需要人为的操作排水阀上下移动来增加缓冲筒中的压力，如果扬水管比较长并且有一定坡度，可能需要反复多开关几次排水阀来获得足够的压力。

如果落差较小，按照上述方法不能有效的运转水泵，那么可以通过关闭扬水管上的阀门阻止水流进扬水管来解决，水泵正常启动后，要慢慢打开扬水管上的阀门。

可以的。但在工程施工时必须做相应技术处理。

如果河流泥沙较多，水泵运行过程中橡胶阀门关闭时流过的泥沙会对橡胶阀门造成较大伤害而缩减橡胶阀门的使用寿命，为避免这种情况发生，需要设置两级动力水池。第一级为沉积池，用于沉积泥沙；第二级为净水池，用于储存和向动力水管提供无杂物净水。在沉积池和净水池之间设置稳流口，保证沉积池内的水稳定的流入净水池。

不可以，水锤泵正常运转需要适当的空气，另外多余的水需要从泵的排水阀中排出去。

可以用在自流井，深水井不可以用这种水锤泵，从常规的水井提水，可以用太阳能泵或者手动泵。

橡胶泄水阀和橡胶止回阀需要定期更换，但是对于大部分零部件来说，基本不需要维护。水质和特殊应用决定橡胶泄水阀和橡胶止回阀的更换频率。一般情况下，每2到5年更换一次就可以了。

水锤泵的使用寿命很长，可使用30年以上，国外有70年前安装的水锤泵目前还在正常使用的案例。

因为水是连续不断的通过整个水泵系统的，只要水源不结冰，严寒的温度将不会对水锤泵产生影响，在极端温度条件的地区，需要采取防冻措施把泵和水管包起来，避免冻裂。