Що таке гідравлічний удар?
Гідравлічний удар виникає, коли відбувається раптове збій живлення або коли клапан закривається занадто швидко. Через інерцію потоку води під тиском виникає ударна хвиля потоку води, подібна до удару молота, тому це називається гідравлічним ударом. Сила, що створюється ударними хвилями потоку води вперед і назад, іноді настільки велика, може пошкодити клапани та насоси.
Коли відкритий клапан раптово закривається, вода тече об клапан і стінку труби, створюючи тиск. Через гладку стінку труби подальший потік води під дією інерції швидко досягає максимуму та призводить до пошкоджень. Це називається «ефектом гідравлічного удару» в механіці рідини, тобто позитивним гідравлічним ударом. Цей фактор слід враховувати під час будівництва трубопроводів водопостачання.
Навпаки, після раптового відкриття закритого клапана також виникає гідравлічний удар, який називається негативним гідравлічним ударом. Він також має певну руйнівну силу, але не таку велику, як попередній. Коли електричний водяний насос раптово втрачає потужність або запускається, це також викликає удар тиску та ефект гідравлічного удару. Ударна хвиля цього тиску поширюється вздовж трубопроводу, що може легко призвести до локального надлишкового тиску в трубопроводі, що може призвести до розриву трубопроводу та пошкодження обладнання. Тому захист від ефекту гідравлічного удару став однією з ключових технологій у водопостачальній техніці.
Умови для гідравлічного удару
1. Клапан раптово відкривається або закривається;
2. Водяний насос раптово зупиняється або запускається;
3. Однотрубна подача води до високогірних місць (перепад висот водопостачання місцевості перевищує 20 метрів);
4. Загальний напір (або робочий тиск) насоса великий;
5. Швидкість води у водопроводі занадто велика;
6. Водопровід занадто довгий, а рельєф місцевості сильно змінюється.
Небезпека гідравлічного удару
Підвищення тиску, спричинене гідравлічним ударом, може досягати в кілька разів або навіть десятків разів нормального робочого тиску в трубопроводі. Такі великі коливання тиску завдають шкоди трубопровідній системі, головним чином таким чином:
1. Викликати сильну вібрацію трубопроводу та розрив стику трубопроводу;
2. Клапан пошкоджений, а серйозний тиск занадто високий, щоб призвести до розриву труби, а тиск у водопровідній мережі знижений;
3. Навпаки, якщо тиск буде занадто низьким, труба зруйнується, а клапан і кріпильні деталі будуть пошкоджені;
4. Спричинити зворотний рух водяного насоса, пошкодити обладнання або трубопроводи в насосному відділенні, серйозно затопити насосне відділення, спричинити людські жертви та інші серйозні аварії, а також вплинути на виробництво та життя.
Захисні заходи для усунення або пом'якшення гідравлічного удару
Існує багато захисних заходів проти гідравлічного удару, але необхідно вживати різних заходів залежно від можливих причин гідравлічного удару.
1. Зменшення швидкості потоку водопроводу може певною мірою зменшити тиск гідравлічного удару, але це збільшить діаметр водопроводу та збільшить інвестиції в проект. Під час прокладання водопроводів слід враховувати уникнення горбів або різких змін ухилу. Розмір гідравлічного удару під час зупинки насоса головним чином пов'язаний з геометричним напором насосного відділення. Чим вищий геометричний напір, тим більший гідравлічний удар під час зупинки насоса. Тому слід вибирати розумний напір насоса відповідно до фактичних місцевих умов. Після зупинки насоса під час аварії зачекайте, поки трубопровід за зворотним клапаном заповниться водою, перш ніж запускати насос. Не відкривайте повністю випускний клапан водяного насоса під час запуску насоса, інакше виникне великий удар води. Більшість серйозних аварій з гідравлічним ударом на багатьох насосних станціях трапляються саме за таких обставин.
2. Встановлення пристрою для усунення гідравлічного удару
(1) Використання технології постійного контролю тиску:
Оскільки тиск у водопровідній мережі постійно змінюється зі зміною робочих умов, під час роботи системи часто виникає низький або надлишковий тиск, що призводить до гідравлічних ударів, що призводить до пошкодження труб та обладнання. Для контролю тиску в трубопровідній мережі використовується автоматична система керування. Виявлення, зворотний зв'язок щодо запуску, зупинки та регулювання швидкості водяного насоса контролює потік, а потім підтримує тиск 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. Ризик ударів зменшується.
(2) Встановіть усунення гідравлічного удару
Це обладнання головним чином запобігає гідравлічному удару, коли насос зупинений. Зазвичай його встановлюють поблизу вихідної труби водяного насоса. Воно використовує тиск самої труби як джерело живлення для реалізації автоматичної дії низького тиску, тобто, коли тиск у трубі нижчий за встановлене значення захисту, злив автоматично відкривається та скидає воду. Скидання тиску збалансовує тиск у місцевих трубопроводах та запобігає впливу гідравлічного удару на обладнання та трубопроводи. Загалом, сепаратори можна розділити на два типи: механічні та гідравлічні. скидання тиску.
3) Встановіть зворотний клапан із повільним закриттям на вихідній трубі водяного насоса великого калібру.
Це може ефективно усунути гідравлічний удар, коли насос зупинено, але оскільки при спрацьовуванні клапана виникає певний зворотний потік води, всмоктувальний колодязь повинен мати переливну трубу. Існує два типи зворотних клапанів з повільним закриттям: ударного типу та типу з накопиченням енергії. Цей тип клапана може регулювати час закриття клапана в певному діапазоні відповідно до потреб. Як правило, від 70% до 80% клапана закривається протягом 3-7 секунд після відключення живлення, а час закриття решти 20%-30% регулюється відповідно до умов водяного насоса та трубопроводу, зазвичай у діапазоні від 10 до 30 секунд. Варто зазначити, що зворотний клапан з повільним закриттям дуже ефективний, коли в трубопроводі є горб, щоб подолати гідравлічний удар.
(4) Встановлення односторонньої водовідштовхувальної вежі
Її будують поблизу насосної станції або у відповідному місці трубопроводу, а висота односторонньої водовідштовхувальної вежі нижча за тиск у трубопроводі. Коли тиск у трубопроводі нижчий за рівень води у вежі, водовідштовхувальна вежа подаватиме воду в трубопровід, запобігаючи руйнуванню водяного стовпа та уникаючи гідравлічного удару. Однак її ефект розвантаження від гідравлічного удару, окрім гідравлічного удару зупинки насоса, такого як гідравлічний удар закриття клапана, обмежений. Крім того, робота одностороннього клапана, що використовується в односторонній водовідштовхувальній вежі, повинна бути абсолютно надійною. Вихід з ладу клапана може призвести до серйозних аварій.
(5) Встановити обхідну трубу (клапан) на насосній станції
Коли насосна система працює нормально, зворотний клапан закритий, оскільки тиск води на стороні напірної води насоса вищий, ніж тиск води на стороні всмоктування. Коли раптово відбувається відключення електроенергії, тиск на виході з насосної станції різко падає, а тиск на стороні всмоктування різко підвищується. Під дією цього перепаду тиску вода тимчасово високого тиску у всмоктувальному трубопроводі води є тимчасово низьким тиском, яка відштовхує пластину зворотного клапана та тече до напірного трубопроводу, підвищуючи там низький тиск води; з іншого боку, водяний насос також зменшує посилення гідравлічного удару на стороні всмоктування. Таким чином, контролюється наростання та падіння гідравлічного удару з обох боків насосної станції, що ефективно зменшує та запобігає небезпеці гідравлічного удару.
(6) Встановіть багатоступеневий зворотний клапан
У довгому водопроводі додайте один або декілька зворотних клапанів, розділіть водопровід на кілька секцій та встановіть зворотний клапан на кожній секції. Коли вода у водопроводі повертається назад під час гідравлічного удару, зворотні клапани закриваються один за одним, щоб розділити зворотний потік на кілька секцій. Оскільки гідростатичний напір у кожній секції водопроводу (або секції зворотного потоку) досить малий, потік 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 те, що споживання енергії водяним насосом збільшується під час нормальної роботи, а також збільшується вартість водопостачання.
(7) У найвищій точці трубопроводу встановлюються автоматичні витяжні та повітряні пристрої для зменшення впливу гідравлічного удару на трубопровід.
Час публікації: 23 листопада 2022 р.