关于消防车水锤消除器的研究
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摘 要 在火场供水中，由于突然关闭水枪或过往车辆跨压水带，常常出现水带脱口或水带爆破现象，这就是水锤作用的缘故。
中图分类号 U273.93 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）119-0088-02
由于水锤的作用，水带内的水压会周期性急剧升高或降低，其最高压力可超过它当时工作压力的几倍，甚至几十倍。在火灾扑救过程中，往往由于迅速关闭水枪转移阵地或人们麻痹大意使过往车辆直接跨压水带，产生水锤作用，从而使供水线路上水带内的压力超过水带所承受的最大工作压力而脱口或爆破，严重时可使水泵损坏，造成火场供水中断，严重影响火灾扑救。因此，消除火场供水中产生的水锤作用，是保证火场供水安全和提高队伍战斗力以及迅速扑灭火灾的一个重要课题。
1 水锤的产生过程
现在以我们在火场供水中突然关闭水枪为例，来说明一下水锤的产生过程。
图中，A为消防车水泵的出水口，L为供水的水带线路长度，B为水枪的开关。现在我们把水枪开关与消防车水泵出水口处之间的水带线路长度L内的水流划分为若干个微小水流段，每段水流的长度设为L。
当水枪突然关闭或过往车辆跨压水带时，水枪开关或水带受跨压处的第一个水流段首先停止流动，其速度很快变为零。这时就会有一个力作用在开关或跨压处的水带上，同时也有一个同样大小的作用力，作用在第一个水流段上。同时有一部分反作用力作用在这处的水带壁上，使水带发生膨胀，这个力就是水锤。第二水流段继续以原有的速度向前流动，受到第一个水流段阻挡后，第二个水流段给已停止的第一个水流段一个力作用，第一个水流段也以一个同样大小的反作用力作用在第二个水流段上，作用的同时有一部分作用力传到水带壁上，也使水带发生膨胀。以此类推，后方水流段相继不断被迫停止向前流动，形成了一个从水枪开关到消防车水泵出水口整条供水线路普遍增压运动，这就是水锤波的传递。当水锤波传递到水泵出水口时，整条供水线路内由水锤作用产生的压力就达到了最高压力状态。
2 消除水锤的装置
在消防车水泵出水口处安装一个消除过高压力的装置。当水带系统内产生水锤，并且水锤波传到消防车水泵出水口处时，消防车水泵出水口处的装置就打开阀门释放出消防车水泵出水口处的压力水，从而使消防车水泵出水口处和水带系统内的压力降低，最终把由水锤作用产生的压力释放出去。这种装置就是水锤消除器。
3 水锤消除器
水锤消除器能够保证正常工作压力下气密不漏，超压时自动排放消防车供水系统内的压力水，以保证安全运行。
3.1水锤消除器的结构
水锤消除器基本上由三个主要部分组成，即阀座、阀瓣和加载机构，如图所示。阀座与阀体既可以是一个整体，也可以是分开的（但能组装在一起），它与消防车水泵出水口连通。阀瓣连带有阀杆，它紧扣在阀座上。阀瓣上面是加载机构，阀瓣的加载机构上有一个手柄，可用其调节阀瓣上载荷的大小。
3.2水锤消除器的工作原理
水锤消除器的工作原理比较简单，它的工作原理是：当消防车供水系统内的最高压力在规定的工作压力范围以内时，阀瓣受到供水系统施加的力小于加载机构施加的力，两者之差构成阀瓣与阀座之间的密封力，阀瓣紧压着阀座，消防车供水系统内的压力水无法从水锤消除器中排出。当消防车供水系统内的压力超过了规定的工作压力（即消防车水泵出水口处的压力大于水锤消除器设定的压力），水锤消除器开始动作，打开阀门，供水系统内的一部分压力水即通过阀门排放出来流入消防车水罐内。当供水系统内的压力下降到小于水锤消除器设定的压力时，阀瓣又紧压着阀座，供水系统内的压力水停止从水锤消除器中排出。水锤消除器就是这样通过作用在阀瓣上的两个力来使它关闭或打开的，从而达到防止消防车供水系统超压发生故障。
3.3水锤消除器是怎样消除水锤作用的
当消防车供水系统内的压力升高（即消防车水泵出水口处的压力升高超过水锤消除器指定的压力）时，水锤消除器立即打开阀门，排放消防车水泵向水带系统供的压力水，使水泵出水口处的微小流段与水带系统的进水口处的微小流段之间的作用力与反作用降低，以此类推到引起水锤作用处（即水枪开关处或过往车辆碾轧水带处），从而使供水系统内的压力降低，直到供水系统内的最高压力小于水锤消除器指定的压力，不至引起水带系统和消防泵发生故障。
3.4对水锤消除器的要求
为了使消防车供水系统正常安全运行，不发生故障，水锤消除器应符合以下要求：
1）动作灵敏可靠，当压力达到开启压力时，阀瓣即能迅速自动地离开阀座，顺利地排放出压力水；
2）在排放压力水时，阀瓣应达到全开位置，并能排放出规定的压力水；
3）密封性能良好，不但在正常工作压力下应保持不渗漏，而且要求在开启排水并降低压力后能及时关闭，关闭后继续保持密封。
4 水锤消除器的使用方法
在火场供水线路铺设完毕后，司机根据供水线路铺设情况和灭火对水枪喷嘴压力的要求，迅速估算出消防车水泵出水口处的压力，这时，把水锤消除器手柄定到这个压力加半个压力所保的值处，继而，消防车就能向水枪供水灭火。