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一、水錘效應

   在有壓管路系統中，由于某些外界原因（如閥門(mén)突然開(kāi)啟或關(guān)閉，水泵機組啟動(dòng)或突然停止等），使得水流速度突然發(fā)生較大變化，從而引起壓強急劇升高和降低，此現象就是水擊，或水錘效應。水錘使壓強大幅度波動(dòng)，可導致管道強烈的振動(dòng)，產(chǎn)生噪聲，損壞一些設備和管件。

1、如果系統設計欠佳、管道較小的時(shí)候，產(chǎn)生的水錘可以導致管道強烈的振動(dòng)、造成沖擊會(huì )很大，有可能對系統的管道、管件和設備造成破壞。

2、如果選用水泵的富裕揚程過(guò)高，在啟動(dòng)水錘的沖擊下，有時(shí)砂缸會(huì )象吹氣球一樣膨脹、甚至爆裂。

3、如果游泳池與機房位置高差很大時(shí)，開(kāi)啟和關(guān)閉水泵和閥門(mén)，也會(huì )造成水錘的水擊現象，損壞系統的設備和管閥。所以說(shuō)，有效的防止水錘現象，也是實(shí)現設備安全的主要因素。

 解決辦法  

 止回閥：依靠液體本身的流動(dòng)，自動(dòng)打開(kāi)或關(guān)閉密封擋板，從而形成液體的單向流動(dòng)狀態(tài),其作用為保證游泳池、水療池水處理系統管路中的水流定向流動(dòng)，防止管路中的水流倒流，因水不能倒流，不產(chǎn)生動(dòng)能，便防止了水錘的產(chǎn)生，有效的保護泳池水處理設備安全。

二、泳池設計和運行中的設備安全

2.1 壓力探頭

   上文闡述了由負壓真空探頭構成的保障人身安全的真空負壓斷電系統和破真空泄壓安全裝置，以下介紹的壓力探頭是保障設備安全的有效措施。

   人們在反沖洗等操作中、在關(guān)停系統中某個(gè)功能的設備時(shí)、在設備檢修維護中，有時(shí)會(huì )出現閥門(mén)誤操作的現象，不該關(guān)閉的閥門(mén)給關(guān)上了，或者是閥門(mén)、管件、管道出現了故障被堵塞了，這些都會(huì )使系統的壓力急劇增大而使水泵、砂缸、管閥等設備爆裂。如果在水泵出水口處安裝了壓力探頭，當系統壓力達到一定限度時(shí)，水泵的電源就會(huì )自動(dòng)切斷，從而保證了設備的安全。

2.2 不同高差的處理方式

   對于當游泳池與機房高差約5米的正常壓力循環(huán)過(guò)濾系統、當游泳池與機房高差約10米的負壓力過(guò)濾系統或重力過(guò)濾系統、當游泳池與機房高差約20米的重力循環(huán)過(guò)濾系統這三種情況做了探討，研究游泳池與機房位置不同高差時(shí)泳池水泵的選擇，也是解決游泳池設備安全的方法。

2.2.1正常落差約5米時(shí)的壓力過(guò)濾系統

   有壓管路系統中水擊現象（水錘效應）及其復雜，在游泳池工程實(shí)踐中，為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化，本文只探討由于開(kāi)啟水泵所造成水錘的情況，而且對于水力學(xué)的原理和計算，本文只做描述和簡(jiǎn)化的統計，不做精確的量化分析。

圖1. 泳池與機房的高差約5米時(shí)可用的循環(huán)過(guò)濾系統

   有一高檔酒店，如果游泳池與機房的落差只有一個(gè)層高（約5米），可以采用上圖所示的循環(huán)過(guò)濾系統，當然可以把池壁給水改成池底給水，這就變成標準的逆流式循環(huán)方式。而在實(shí)際工程中，當有時(shí)做成池底給水有困難或做不到時(shí)，就可采用球型縮口的池壁給水，也會(huì )具有很好的過(guò)濾效果和水質(zhì)。當然均衡水箱也可以做在泳池旁邊與池體等高。

   如果按照技術(shù)標準和規范設計，選用的管道尺寸、砂缸大小、水泵揚程流量等都符合標準，系統在砂缸初始過(guò)濾的運行狀態(tài)下，一般來(lái)說(shuō)，泵前的真空表的讀數小于-0.2bar，泵后的壓力表約0.8—1bar，砂缸上的壓力表的讀數與泵后壓力表讀數很接近。當砂缸上的壓力表的讀數到1.2—1.3bar時(shí)，就要對砂缸進(jìn)行反沖洗，反沖洗前砂缸最大壓力不得超過(guò)1.5bar。在反沖洗前正常壓力時(shí)，系統的壓頭小于15米，因此循環(huán)過(guò)濾水泵的揚程選在15米是比較合適的。

   如果選用的水泵揚程是15米，在水泵啟動(dòng)時(shí)不到1秒鐘的時(shí)間里，馬達即可從靜止狀態(tài)加速到額定轉速，如果只考慮系統的摩擦力，此時(shí)所克服的靜摩擦就是動(dòng)摩擦的3倍，即1.5bar×3=4.5bar。這個(gè)壓力就是壓力過(guò)濾器的靜壓測試壓力。由于水流的瞬時(shí)沖擊，就造成了水泵的啟動(dòng)水錘，但它不超過(guò)砂缸的耐壓限度。

   這是落差為5米時(shí)的情況，此時(shí)的靜壓約為0.5bar，所以在壓力表讀數所反映才系統總的壓頭里也應該包括了這個(gè)數值，也可以把此時(shí)的靜壓忽略不計。

2.2.2大落差時(shí)對過(guò)濾系統的特殊處理

   如果泳池到機房的落差很大時(shí)，水的靜壓也就不能忽略了，管道加長(cháng)后水擊的風(fēng)險相應加大，以下探討落差約為10米的負壓過(guò)濾系統和落差約為20米的重力過(guò)濾系統，以防止水泵啟動(dòng)水錘的水擊現象。

  (1) 落差約10米的負壓過(guò)濾系統

   如果泳池到機房的落差為10米時(shí)，由于管道長(cháng)度增加了很多，沿程阻力和局部阻力也要相應增大，此時(shí)的靜壓也增加為1bar，如果采用上述的壓力過(guò)濾系統和同樣的水泵，在水泵啟動(dòng)時(shí)不到1秒鐘的時(shí)間里，由于水流水壓的瞬時(shí)沖擊，就造成了水泵更大的啟動(dòng)水錘，如果還采用壓力過(guò)濾的循環(huán)過(guò)濾系統，石英砂過(guò)濾器、泵體和管件常常會(huì )被水擊而損壞。

   此時(shí)可以采用石英砂過(guò)濾器的負壓過(guò)濾系統，如圖所示。這樣可以減少對砂缸的水擊現象，對砂缸起到一定的保護作用。但是采用負壓過(guò)濾系統，在反沖洗時(shí)，要考慮特殊的泵后三通排污或采用專(zhuān)用反沖洗水泵。由于反沖洗時(shí)切斷了原來(lái)的循環(huán)過(guò)濾系統、只打開(kāi)均衡水箱—水泵—砂缸—市政排污的很短的管道系統，反沖洗時(shí)砂缸砂層膨脹又使其阻力變小，此時(shí)砂缸的承壓很小。

圖2. 泳池與機房的落差約10米時(shí)可用負壓過(guò)濾系統

   當然，由于泳池與機房的落差10米時(shí)的靜壓為1bar，在壓力過(guò)濾時(shí)，砂缸初始壓力約為0.8—1bar，所以利用重力的靜壓1bar就可以進(jìn)行重力過(guò)濾，這種過(guò)濾方式將在下一個(gè)小節里詳述。

(2) 落差約20米的重力過(guò)濾系統

   如果泳池到機房的落差為20米時(shí)，由于管道長(cháng)度進(jìn)一步增加，沿程阻力和局部阻力也增大了很多，此時(shí)的靜壓也增加為2bar，如果采用上述的壓力過(guò)濾系統和同樣的水泵，在水泵啟動(dòng)時(shí)不到1秒鐘的時(shí)間里，由于水流水壓的瞬時(shí)沖擊，就造成了水泵巨大的啟動(dòng)水錘，如果還采用壓力過(guò)濾的循環(huán)過(guò)濾系統，石英砂過(guò)濾器、泵體和管件會(huì )很容易被水擊而損壞。此時(shí)如果采用負壓過(guò)濾的方式，雖然對水錘的影響會(huì )消除一些，但是它存在負壓過(guò)濾時(shí)流量不易掌握和控制、反沖洗系統不易實(shí)現等缺點(diǎn)。此時(shí)可以采用石英砂過(guò)濾器的重力過(guò)濾系統，如圖所示。

   石英砂過(guò)濾器的重力過(guò)濾系統，其池水靠重力的作用從溢水槽經(jīng)過(guò)砂缸過(guò)濾后流入均衡水箱，這是一個(gè)開(kāi)式的水系，目的是靠重力實(shí)現過(guò)濾；此時(shí)整個(gè)系統里存在著(zhù)兩個(gè)水系，另一個(gè)水系是通過(guò)提升泵把過(guò)濾后的凈水提升到游泳池里，它還要同時(shí)完成凈水的加熱、氯消毒和臭氧消毒等功能。

圖3. 泳池與機房的落差約20米時(shí)可用重力過(guò)濾系統

水位控制的3個(gè)節點(diǎn)是低位報警、自動(dòng)停泵、自動(dòng)補水，中位自動(dòng)啟動(dòng)砂缸前的電動(dòng)閥、自動(dòng)開(kāi)啟提升泵，高位報警、自動(dòng)排水、自動(dòng)關(guān)閉砂缸前的電動(dòng)閥。在砂缸前同時(shí)安裝手動(dòng)流量調節閥和電動(dòng)閥，當電動(dòng)閥打開(kāi)時(shí)，根據流量計的流量來(lái)調節手動(dòng)流量調節閥，使調節的流量與砂缸設計的循環(huán)流量相等，這就是手動(dòng)流量調節閥所需的固定位置。當然，在砂缸前的電動(dòng)閥之前，安裝流量閥和減壓閥也很重要，使壓力約為1bar、流量等于設計的循環(huán)流量。

反沖洗就可直接利用池水的重力來(lái)進(jìn)行，由于此時(shí)水流方向是從砂缸底部向上部反向沖洗，原來(lái)過(guò)濾循環(huán)時(shí)的沙層壓緊狀態(tài)變成了沙層膨松狀態(tài)，阻力降低；又因為反沖洗是排污管直接從砂缸的多項閥排出，池水就無(wú)需經(jīng)過(guò)過(guò)濾時(shí)的后續管道，使實(shí)際的管道變短，壓力損失大大的降低，所以在反沖洗時(shí)總的壓降很小，反沖洗流量和強度都會(huì )得到較大的加強，能夠滿(mǎn)足反沖洗的要求。

這是一個(gè)實(shí)際的案例，工程造價(jià)、設備運行、操作維護、節能節水和水質(zhì)達標都具有現實(shí)的特殊性、可操作性和先進(jìn)性。

3.分析和討論

在常規情況下，水泵等各種設備靠近游泳池，層高約為5米時(shí)，可以采用壓力過(guò)濾系統，水泵應選擇低揚程大流量水泵，按標準設計的管道和選用的砂缸，不會(huì )因為開(kāi)泵停泵所產(chǎn)生的水錘破壞砂缸等設備和管閥。

如果泳池到機房的落差為10米時(shí)的靜壓為1bar，由于管道阻力增大，靜壓也增加為1bar，此時(shí)可采用石英砂過(guò)濾器的負壓過(guò)濾系統，在工作運行時(shí)就可以抵消一部分壓力，已達到使用要求。在壓力過(guò)濾時(shí)，砂缸初始壓力約為0.8—1bar，所以利用重力的靜壓1bar就可以進(jìn)行重力過(guò)濾。

如果泳池到機房的落差為20米時(shí)，由于管道長(cháng)度進(jìn)一步增加，沿程阻力和局部阻力也增大了很多，此時(shí)的靜壓也增加為2bar，開(kāi)泵停泵、開(kāi)關(guān)閥門(mén)時(shí)，水流速度發(fā)生急大的變化，就引起的較大的水錘，可以破壞過(guò)濾設備、管道、水泵和閥門(mén)，這時(shí)就可以采用石英砂過(guò)濾器的重力過(guò)濾系統來(lái)實(shí)現其運行。

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