水是一种珍贵的自然资源，也是一种对世界各地的生命至关重要的宝贵商品。但根据美国土木工程师协会(American Society of Civil Engineers)的说法，我们自己在美国的给水配电网被评级为“d -”，这意味着它们接近“失败”。
在美国，超过100万英里的主水管中，有许多是在20世纪初到中期安装的TH.世纪，预期的寿命为75到100年 - 他们每年以目前的平均平均速度突破240,000。*如果我们什么都不做，当老化管道继续劣化由于如：
- 酸性土壤的腐蚀和公用设施的阴极接地
- 由于冻融循环对老化的管道产生不均匀的载荷，导致土壤重量不均匀
- 水温38度O.f或下方使铸铁管更脆
即使管道没有恶化的迹象，但由于无法承受为满足用水用户的需求而快速启动和停止水流所引起的快速加载瞬变(水锤事件)，管道也会破裂。
美国水工程协会(AWWA)估计，为了满足未来25年的预期用水需求，维护和扩大美国水管服务将花费1万亿美元。随着COVID-19的到来和资金缺口的扩大，市政当局可能会倾向于关注优先事项，而不是跟上那些将清洁水输送到家庭、工业和医院等重要管道的运行和维护。
主要线条休息特别昂贵且耗时，为市政当局和危险的劳动力。洪水，道路关闭，饮水中断和煮沸订单也可以让居民和企业面临风险。为了公共卫生和经济增长，公用事业需要探索，尽可能减少破坏性，更昂贵的替代水管。
了解水锤可以找到解决办法
核电站(和许多其他工业过程)以各种方式使用水，主要是产生蒸汽热来发电，并在蒸汽将能量传递给涡轮机后再次冷凝。** fuske & Associates, LLC (FAI)进行的热水力测试，以支持核安全分析说明了供水管道上的水锤现象的潜在破坏性影响。我们也看到了抑制导致水锤的波动是如何帮助保护那些相同的管道达到破裂点的。
浪涌的抑制然后是一种解决水行业的解决方案，大大延长了其基础设施的生命，也许数百万美元，避免不必要的水分损失？
首先，让我们看看喷水器的原因。水分配系统通常由数英里的管道组成，这些管道受到弯曲和弯曲的障碍，可以向客户提供水。水系统还有阀门和消防栓，其中许多阀门由大量用户操作，如制造商，汽车洗涤或灭火系统。
当水处于高速度并且快速激活阀门时，或者水遇到弯曲或T，它被迫减慢，然后甚至更大的动力。这些不均匀的压力变化在水实用系统中产生了一个通向水锤的空化。水在巨大压力下，旨在发现系统中最弱的点以找到释放。这是可能发生的主要休息时间。
将其与另一种液体输送系统进行比较。石油工业配管使用的压力(在800到1200 psi之间)是水工业的10倍，但却很少发生主断裂。这是因为石油工业系统可以设计出更渐进的过渡，从而对阀门有更大的控制力，而不是使用T型和90度角的管道来服务于多个家庭和工业。
人们普遍认为，低温会导致水管破裂。虽然我们已经证明低温(38O.F或以下）可以使铸铁管脆并导致破损，寒冷的天气不是唯一的因素。休斯顿平均只有18天，温度为32O.但它每英里经历的主要路段比美国其他任何城市都要多。
这些例子——石油行业的主要裂缝很少，气候温暖的城市有很多裂缝——证明了主要是水锤/空化对我们的水基础设施造成了很大的破坏。
驯服水锤与浪涌抑制
FAI的工程师开始探索浪涌抑制在1990年代核工业中防水锤的作用。但在此之前，伊利诺伊州苏利诺伊州快速生长村的公共工程主管在他的职业生涯中发表了明显，随着对水的需求，发生了更多的主要休息。在目睹了反复冒险的水污染风险和工人的生活中，霍华德希尔，一位农民的儿子长大解决问题并制作自己的维修，观察了一种模式。他特别感兴趣的主要休息时间没有发生 - 近升高的坦克和泵站。他还考虑了他对住宅管道的看法。敲打噪声意味着水系统缺少充满空气的体积，这会吸收速度或休息时通过速度造成的压力突然变化，正如厨房，浴室或洗衣房一样。
1994年，希尔开始引入与潮流池和居住管道的潮流抑制相同的浪涌抑制原则，并在毛刺岭水系统中。虽然在一个主要的休息场所，但他观察了管道如何破坏。如果是圆周破碎，看起来像铅笔打破，或者是一个吹出的休息，这是当管道开放时，他和他的机组人员作为修复工作的一部分，他和他的机组人员种植了不锈钢空气封装罐。(He learned that corrosion breaks, evidenced by a rusty hole, can’t be as easily prevented with surge suppression but could be postponed by it.) The result of his “Johnny-Appleseed” style work was that Burr Ridge experienced dramatically fewer breaks and less water loss, prolonging the life of their water distribution system and delaying unpopular special tax assessments on residents and businesses.
基于科学的Heil理论支持
在20世纪90年代早期，Heil来到FAI的办公室，该办公室位于Burr Ridge，旁边是他监督的一个水厂。虽然他此行的目的是维修一个水表，但他开始与员工谈论他是如何在隔壁的水厂安装浪涌抑制装置的。他分享了他的发现，关于该设备如何缓解水锤，在这种情况下，由于最近增加了一口井，水锤的激活和失活增加了。
FAI的工程师对Heil的工作感兴趣，他立即认识到FAI的技术知识和水锤示范实验室与他自己的实践经验互补。FAI的团队与希尔和制造商合作，开发了该产品的早期模型，信息手册甚至桌面展示展示了浪涌抑制背后的科学。FAI还在他早期的一些持续教育研讨会中加入了Heil，以帮助“教授老师”在教育水产权的浪涌抑制力量，以保护他们的主电源。
1995年，福斯克公司的创始人之一，罗伯特·e·亨利博士(Robert E. Henry)，一位机械工程师和公认的两相流专家，得出结论说，抑制涌浪可以极大地延长水分配系统的寿命，并降低维护成本。你可以阅读他的白皮书报告在这里。
海尔成功地说服了芝加哥地区内外的其他市政当局尝试抑制增兵，这对伯尔里奇村很有效。之后，他将继续跟进，为他的发现添加数据，并开发持续改进产品的方法。早期的采水者包括位于伊利诺斯州的DuPage County Water, Oak Park和Hickory Hills;还有密歇根的安阿伯、威斯康辛的格林湾，以及全国其他一些已经使用了20年或更长时间的surge suppression的地方。Heil的后续对话证实，与安装浪涌抑制设备之前相比，这些系统的主要故障更少。
开放“开箱即用”思维
Heil没有资源保留详细的记录并量化结果。但他坚持认为，如果市政当局所做的那样，他们就会学习（就像他做过的那样）在哪里放置浪涌抑制器来平静的水锤，避免它导致任何脆弱的水分配系统造成损坏。
在液体输送中出现峰值和高压时，何时何地测量技术的技术已经存在。今天，可以通过计算机轻松查看和跟踪此信息。为什么这个数据不能更快和有效地确定问题区域并积极地防止潜在的灾难？甚至可能有机会从FAI父母西宁舍LLC应用可用机器学习技术
目前还不清楚为什么没有更广泛地使用抑制浪涌的措施来保护我们国家至关重要但几近崩溃的供水系统。Heil继续倡导他的专利水解决方案，并进一步自学，包括参加FAI的水锤培训课程，他是唯一来自水务机构的学员。对他来说，抑制涌浪是一种常识，是对一个日益严重、令人担忧的问题的无需动脑的解决方案。他认为，不幸的是，水务行业的改变是缓慢的，太多的决策者被困在现状中。
但对寿命的需求不会消失。基本基础设施将继续恶化，因为我们努力重新获得经济稳定性，并找到经营和维护供水系统所需的资金。前进的一种方法是学习测试和扩展创新，如浪涌抑制，这花费的成本远远不完全取代电源，可以节省数百万美元。以希尔自己的话说，“向我证明它不起作用。”
FaeSke＆Associates，LLC（FAI）很高兴地支持Heil2O水解决方案在扩大已证实的浪涌抑制技术的应用方面。
有关市政水系统中的浪涌抑制或水锤问题的更多信息，请联系Faoske＆Associates LLC，或电子邮件info@fauske.com。
来源：
*来源：https://www.infrastructureereportcard.org/cat-item/drinking-water.
**来源:https://nuclear.duke-energy.com/2014/01/22/importance-of-water-at-nuclear-plants
