1/Концепція

Гідравлічний удар також називають гідроударом. Під час транспортування води (або інших рідин), через раптове відкриття або закриттяКлапан-метелик API, засувні клапани, перевірте клапани такульові кранираптові зупинки водяних насосів, раптове відкриття та закриття напрямних лопаток тощо, швидкість потоку раптово змінюється, а тиск значно коливається. Ефект гідравлічного удару – яскравий термін. Він стосується сильного гідравлічного удару, спричиненого впливом потоку води на трубопровід під час запуску та зупинки водяного насоса. Оскільки всередині водопроводу внутрішня стінка труби гладка, і вода тече вільно. Коли відкритий клапан раптово закривається або насос подачі води зупиняється, потік води створює тиск на клапан і стінку труби, головним чином на клапан або насос. Оскільки стінка труби гладка, під дією інерції подальшого потоку води гідравлічна сила швидко досягає максимуму та створює руйнівні наслідки. Це «ефект гідравлічного удару» в гідравліці, тобто позитивний гідравлічний удар. Навпаки, коли закритий клапан раптово відкривається або водяний насос запускається, також виникає гідравлічний удар, який називається негативним гідравлічним ударом, але він не такий сильний, як перший. Удар тиску призводить до напруження стінки труби та шуму, подібно до удару молота по трубі, тому його називають ефектом гідравлічного удару.

2/Небезпеки

Миттєвий тиск, що створюється гідравлічним ударом, може сягати десятків або навіть сотень разів перевищувати нормальний робочий тиск у трубопроводі. Такі великі коливання тиску можуть спричинити сильну вібрацію або шум у трубопровідній системі та пошкодити з'єднання клапанів. Це має дуже шкідливий вплив на трубопровідну систему. Щоб запобігти гідравлічному удару, трубопровідну систему необхідно правильно спроектувати, щоб запобігти занадто високій швидкості потоку. Як правило, розрахункова швидкість потоку в трубопроводі повинна бути менше 3 м/с, а швидкість відкриття та закриття клапана необхідно контролювати.
Оскільки насос запускається, зупиняється, а клапани відкриваються та закриваються занадто швидко, швидкість води різко змінюється, особливо гідравлічний удар, спричинений раптовою зупинкою насоса, який може пошкодити трубопроводи, водяні насоси та клапани, а також призвести до зворотного обертання водяного насоса та зниження тиску в трубопровідній мережі. Ефект гідравлічного удару надзвичайно руйнівний: якщо тиск занадто високий, це призведе до розриву труби. І навпаки, якщо тиск занадто низький, це призведе до руйнування труби та пошкодження клапанів і кріплень. За дуже короткий час витрата води збільшується від нуля до номінальної. Оскільки рідини мають кінетичну енергію та певний ступінь стисливості, величезні зміни витрати за дуже короткий проміжок часу спричинять вплив високого та низького тиску на трубопровід.

3/генерувати

Існує багато причин гідравлічного удару. Поширені фактори такі:

1. Клапан раптово відкривається або закривається;

2. Водяний насос раптово зупиняється або запускається;

3. Одна труба транспортує воду до високого місця (різниця висот водопровідної місцевості перевищує 20 метрів);

4. Загальний підйом (або робочий тиск) водяного насоса великий;

5. Швидкість потоку води у водопроводі занадто велика;

6. Водопровід занадто довгий, а рельєф місцевості сильно змінюється.
7. Неправильне будівництво є прихованою небезпекою в проектах водопровідних трубопроводів
(1) Наприклад, виробництво цементних опорних стійок для трійників, колін, переходів та інших з'єднань не відповідає вимогам.
Згідно з «Технічними правилами будівництва трубопроводів водопостачання з полівінілхлориду, що закопуються в землю», на стиках, таких як трійники, коліна, переходи та інші труби діаметром ≥110 мм, слід встановлювати цементні опорні стовпи, щоб запобігти зміщенню трубопроводу. «Бетонні опорні стовпи» повинні бути не нижче класу C15, і їх слід відливати на місці на викопаному оригінальному ґрунтовому фундаменті та схилі траншеї. Деякі будівельні компанії не приділяють достатньої уваги ролі опорних стовпів. Вони прибивають дерев'яний кілок або заклинюють залізний зубець поруч із трубопроводом, щоб вони діяли як опорні стовпи. Іноді об'єм цементного стовпа занадто малий або він не заливається на оригінальний ґрунт. З іншого боку, деякі опорні стовпи недостатньо міцні. В результаті під час експлуатації трубопроводу опорні стовпи не можуть функціонувати та стають непридатними, що призводить до зміщення та пошкодження трубопровідної арматури, такої як трійники та коліна.
(2) Автоматичний випускний клапан не встановлено або положення встановлення є неналежним.
Згідно з принципом гідравліки, автоматичні випускні клапани повинні бути спроектовані та встановлені у найвищих точках трубопроводів у гірських районах або на пагорбах з великими хвилястими поверхнями. Навіть на рівнинних ділянках з невеликим хвилястим рельєфом трубопроводи повинні бути штучно спроектовані під час риття траншей. Є підйоми та падіння, циклічні підйоми або падіння, ухил не менше 1/500, а у найвищій точці кожного кілометра спроектовано 1-2 випускні клапани.
Оскільки під час транспортування води трубопроводом газ з трубопроводу витікає та накопичується в піднятих частинах трубопроводу, навіть утворюючи повітряні пробки. Коли швидкість потоку води в трубопроводі коливається, повітряні кишені, що утворюються в піднятих частинах, продовжують стискатися та розширюватися, і газ буде... Тиск, що утворюється після стиснення, в десятки або навіть сотні разів перевищує тиск, що утворюється після стиснення води (публічний звіт: Pump Butler). У цей час ця ділянка трубопроводу з прихованими небезпеками може призвести до таких ситуацій:
• Після того, як вода проходить вище за течією від труби, крапля води зникає нижче за течією. Це відбувається тому, що повітряний мішок у трубі блокує потік води, що призводить до розшарування водяного стовпа.
• Стиснутий газ у трубопроводі стискається до максимальної межі та швидко розширюється, що призводить до розриву трубопроводу.
• Коли вода з джерела високого рівня води транспортується вниз за течією з певною швидкістю під дією сили тяжіння, після швидкого закриття клапана вище за течією, через інерцію різниці висот та швидкості потоку, стовп води у трубі вище за течією не зупиняється миттєво. Вона все ще рухається з певною швидкістю. Швидкість течії нижче за течією. У цей час у трубопроводі утворюється вакуум, оскільки повітря не може вчасно поповнитися, що призводить до здуття трубопроводу через негативний тиск та пошкодження.
(3) Траншея та ґрунт для засипки не відповідають нормам.
Некваліфіковані траншеї часто зустрічаються в гірських районах, головним чином через велику кількість каміння в певних місцях. Траншеї копають вручну або підривають вибухівкою. Дно траншеї дуже нерівне та має гострі виступаючі камені. У такому разі, згідно з відповідними нормами, каміння на дні траншеї слід видалити та засипати піском понад 15 сантиметрів, перш ніж можна буде прокладати трубопровід. Однак будівельники були безвідповідальними або ж зекономили на цьому, безпосередньо укладаючи пісок, не укладаючи його або не укладаючи символічно трохи. Трубопровід укладається на каміння. Після завершення засипання та введення води в експлуатацію, через вагу самого трубопроводу, вертикальний тиск ґрунту, навантаження транспортних засобів на трубопровід та суперпозицію сили тяжіння, його підтримують одним або кількома гострими піднятими каменями на дні трубопроводу. Через надмірну концентрацію напружень трубопровід, ймовірно, буде пошкоджено в цій точці та розтріскається по прямій лінії. Це те, що люди часто називають «ефектом задирки».

4/Заходи

Існує багато захисних заходів від гідравлічного удару, але необхідно вживати різних заходів залежно від можливих причин гідравлічного удару.
1. Зменшення швидкості потоку водопроводів може певною мірою зменшити тиск гідравлічного удару, але це збільшить діаметр водопроводів і збільшить інвестиції в проект. Під час прокладання водопроводів слід враховувати уникнення горбів або різких змін ухилу, щоб зменшити довжину водопроводу. Чим довший трубопровід, тим більше значення гідравлічного удару, коли насос зупинений. Від однієї насосної станції до двох насосних станцій використовується водовідсмоктувальна свердловина для з'єднання двох насосних станцій.
Гідравлічний удар при зупинці насоса

Так званий гідравлічний удар під час зупинки насоса стосується явища гідравлічного удару, спричиненого раптовими змінами швидкості потоку у водяному насосі та напірних трубах, коли клапан відкривається та зупиняється через раптове відключення електроенергії або з інших причин. Наприклад, відмова енергосистеми або електрообладнання, випадкова відмова водяного насоса тощо можуть призвести до відкриття клапана та зупинки відцентрового насоса, що призведе до гідравлічного удару під час зупинки насоса. Розмір гідравлічного удару під час зупинки насоса головним чином пов'язаний з геометричним напором насосного відділення. Чим вищий геометричний напір, тим більше значення гідравлічного удару під час зупинки насоса. Тому слід вибирати розумний напір насоса, виходячи з фактичних місцевих умов.

Максимальний тиск гідравлічного удару під час зупинки насоса може досягати 200% від нормального робочого тиску або навіть вище, що може зруйнувати трубопроводи та обладнання. Звичайні аварії призводять до «витоку води» та відключення води; серйозні аварії призводять до затоплення насосного відділення, пошкодження обладнання та споруд, пошкодження матеріалів або навіть спричиняють травми чи смерть.

Після зупинки насоса через аварію, перед запуском насоса зачекайте, поки труба за зворотним клапаном заповниться водою. Не відкривайте повністю вихідний клапан водяного насоса під час запуску, інакше виникне сильний удар води. За таких обставин часто трапляються серйозні аварії з гідравлічним ударом на багатьох насосних станціях.

2. Встановлення пристрою для усунення гідравлічного удару
(1) Використання технології контролю постійної напруги
Для керування насосом зі змінною частотою обертання та автоматичного керування роботою всієї системи насосного відділення водопостачання використовується автоматична система керування з ПЛК. Оскільки тиск у мережі водопостачання постійно змінюється зі зміною робочих умов, під час роботи системи часто виникає низький або надлишковий тиск, що може легко спричинити гідравлічний удар, що призводить до пошкодження трубопроводів та обладнання. Для керування трубопровідною мережею використовується автоматична система керування з ПЛК. Вона забезпечує виявлення тиску, зворотний зв'язок щодо запуску та зупинки водяного насоса та регулювання швидкості, контроль потоку та, таким чином, підтримку тиску на певному рівні. Тиск подачі води до насоса можна встановити за допомогою мікрокомп'ютера, щоб підтримувати постійний тиск подачі води та уникати надмірних коливань тиску. Імовірність гідравлічного удару зменшується.
(2) Встановіть усунення гідравлічного удару
Цей пристрій головним чином запобігає гідравлічному удару, коли насос зупинений. Зазвичай його встановлюють поблизу вихідної труби водяного насоса. Він використовує тиск самої труби як джерело живлення для реалізації автоматичної дії низького тиску. Тобто, коли тиск у трубі нижчий за встановлене значення захисту, зливний отвір автоматично відкривається для зливу води. Служба скидання тиску використовується для збалансування тиску в місцевих трубопроводах та запобігання впливу гідравлічного удару на обладнання та трубопроводи. Гідроуловлювачі зазвичай можна розділити на два типи: механічні та гідравлічні. Механічні гідроуловлювачі відновлюються вручну після дії, тоді як гідравлічні гідроуловлювачі можна скидати в початковий стан автоматично.
(3) Встановіть зворотний клапан із повільним закриттям на вихідній трубі водяного насоса великого діаметра

Це може ефективно усунути гідравлічний удар, коли насос зупинений, але оскільки певна кількість води повернеться назад, колиAPI 609Якщо клапан активовано, свердловина для всмоктування води повинна мати переливну трубу. Існує два типи зворотних клапанів із повільним закриттям: ударного типу та типу накопичення енергії. Цей тип клапана може регулювати час закриття клапана в певному діапазоні за потреби (ласкаво просимо до: Pump Butler). Як правило, клапан закривається на 70%-80% протягом 3-7 секунд після відключення електроенергії. Решта 20%-30% часу закриття регулюється відповідно до умов водяного насоса та трубопроводу, зазвичай у діапазоні від 10 до 30 секунд. Варто зазначити, що коли в трубопроводі є горб і виникає гідравлічний удар, роль зворотного клапана із повільним закриттям дуже обмежена.
(4) Встановити односторонню вежу регулювання тиску
Її будують поблизу насосної станції або у відповідному місці на трубопроводі, а висота односторонньої водорегулювальної башти нижча за тиск у трубопроводі. Коли тиск у трубопроводі нижчий за рівень води у башті, вежа регулювання тиску поповнює трубопровід водою, щоб запобігти руйнуванню водяного стовпа та подолати гідравлічний удар. Однак її ефект зниження тиску на гідравлічні удари, крім гідравлічного удару зупинки насоса, такого як гідравлічний удар закриття клапана, обмежений. Крім того, робота одностороннього клапана, що використовується в односторонній вежі регулювання тиску, повинна бути абсолютно надійною. Вихід з ладу клапана може спричинити значний гідравлічний удар.
(5) Встановіть обхідну трубу (клапан) на насосній станції
Коли насосна система працює нормально, зворотний клапан закритий, оскільки тиск води з напірної сторони насоса вищий, ніж тиск води з всмоктувальної сторони. Коли випадкове відключення електроенергії раптово зупиняє насос, тиск на виході з насосної станції різко падає, а тиск з всмоктувальної сторони різко зростає. Під дією цього перепаду тиску вода тимчасово високого тиску у всмоктувальному трубопроводі відкриває пластину зворотного клапана та тече до води тимчасово низького тиску у напірному трубопроводі, що призводить до підвищення тиску води там; з іншого боку, підвищення тиску гідравлічного удару на всмоктувальній стороні водяного насоса також зменшується. Таким чином, наростання та падіння тиску гідравлічного удару з обох боків насосної станції контролюються, що ефективно зменшує та запобігає небезпеці гідравлічного удару.
(6) Встановіть багатоступеневий зворотний клапан
У довгому водопроводі додайте один або декільказворотні клапаниРозділіть водопровід на кілька секцій та встановіть зворотний клапан на кожній секції. Коли вода у водопроводі повертається назад під час гідравлічного удару, кожен зворотний клапан закривається один за одним, щоб розділити зворотний потік на кілька секцій. Оскільки гідростатичний напір у кожній секції водопроводу (або секції зворотного потоку) досить малий, швидкість потоку води зменшується. Підсилення удару. Цей захисний захід може бути ефективно використаний у ситуаціях, коли геометрична різниця висот подачі води велика; але він не може усунути можливість розриву водяного стовпа. Його найбільшим недоліком є: підвищене споживання енергії водяним насосом під час нормальної роботи та збільшення витрат на водопостачання.