Способы борьбы с гидроударом

Гидроудар: как с ним бороться?

Экология потребления. Усадьба: Перепады давления в системах поставки воды и отопления считаются одной из основных эксплуатационных проблем. Как следствие такого перепада может возникать гидроудар, что очень опасно для трубопроводов и грозит выходом их из строя.

Перепады давления в системах поставки воды и отопления считаются одной из основных эксплуатационных проблем. Как следствие такого перепада может возникать гидроудар, что очень опасно для трубопроводов и грозит выходом их из строя. Негативные последствия можно предупредить, если знать причины возникновения неприятного явления и способы борьбы с ними. Поговорим об этом подробнее.

Гидроударом называется резкий скачок давления в заполненной жидкостью системе. Он длится очень короткое время, но последствия его могут быть весьма неприятными. Причиной появления гидроудара становится столкновение водяного потока с неожиданно возникшим препятствием. Это может быть внезапная остановка насосного оборудования, резкое закрытие запорной арматуры и т.п.

После того, как поток наталкивается на преграду, он по инерции продолжает двигаться вперед. Скорость его при этом не изменяется. Однако движение не может быть продолжено, вследствие чего жидкость начинает уплотняться. Давление стремительно растет до тех пор, пока жидкость не найдет путь сброса чрезмерного напряжения. Если в трубопроводе есть микротрещины или другие «слабые звенья», в этот момент может случиться разрыв, появится трещина или раскол. Возможны даже повреждения сантехнического оборудования.

Негативные последствия гидроудара обычно очень неприятны. Может пострадать оборудование, когда вследствие скачка давления разрушаются трубы или отопительные приборы. Вытекающая из неисправного трубопровода вода портит имущество, может затопить расположенные ниже этажами квартиры. В худшем случае, если произошел разрыв отопительного контура, от горячего теплоносителя могут пострадать люди, которые получат термические ожоги.

По статистике большинство аварий в системах, связанных с транспортировкой жидкостей, случаются по причине гидроудара. Специалисты выделяют несколько основных причин возникновения резкого увеличения давления в системе. К ним относятся:
— быстрое закрытие запорного крана;
— поломка насосного оборудования или неполадки в его работе;
— перебои с электричеством при условии энергозависимости системы;
— наличие воздуха внутри замкнутого контура.

Для предотвращения гидроудара можно использовать несколько простых рекомендаций. Прежде всего, по возможности стоит установить в системе вентили, а не шаровые краны. Дело в том, что последние физически невозможно перекрыть плавно. Их конструкция это не предусматривает. В результате возникает скачок давления. Винтовые краны будут безопасны, поскольку букса раскручивается/закручивается поэтапно, не провоцируя при этом гидроудар.

Для обустройства системы важно выбирать только трубы, адаптированные под водные сети. Их выбор осуществляется исходя из предназначения трубопровода, но в любом случае следует отдавать предпочтение сертифицированным деталям, соответствующим требованиям ГОСТа.

Кроме того, на этапе модернизации системы или во время сборки новой конструкции рекомендуется устанавливать специальное оборудование, нейтрализующее чрезмерное давление. Это может быть гаситель. Он представляет собой гидроаккумулятор, объем колбы которого может доходить до 30 л. Внутри резервуара помещаются две секции, разделенные между собой эластичной мембраной. Любой скачок давления в контуре «сбрасывается» в гаситель. При увеличении давления мембрана изгибается в направлении камеры, наполненной воздухом. Так создается эффект удлинения контура, что снижает давление. Гасители монтируют, ориентируя в направлении движения жидкости. Выбирают участки, где вероятны гидроудары.

Для снижения давления в контурах можно использоваться амортизаторы. Так называются трубы, изготовленные из эластичной пластмассы или армированного термостойкого каучука. Обычно хватает элемента длиной 0,2-0,3 м, его встраивают в систему на «опасном» участке. Если протяженность контура велика, длину амортизатора рекомендуется увеличить на 0,1 м.

Еще одно устройство, призванное бороться с гидроударом, это диафрагменный защитный клапан. Элемент монтируется на небольшом отводе от основного трубопровода возле насосного оборудования. При появившемся избыточном давлении узел начинает работать и выпускает определенное количество жидкости. Производители выпускают различные модификации таких клапанов. В зависимости от модели они запускаются в работу по-разному. Их активирует пилотный прибор быстрого действия либо контроллер, следящий за состоянием системы.

Хорошо зарекомендовал себя и метод шунтирования для терморегулирующего клапана. Его суть заключается в том, что в узел по направлению движения воды вставляется шунт, представляющий собой трубку малого диаметра. Он составляет всего 0,2-0,4 см. При появлении избыточного давления в контуре оно будет постепенно сбрасываться через шунт. Важное замечание: использовать метод шунтирования можно только в системах, где не используются подверженные коррозии трубы. Кусочки ржавчины сводят эффективность использования шунта к нулю.

Для предотвращения аварий от гидроудара следует строго соблюдать правила грамотной эксплуатации трубопроводов и всегда следить за их исправностью. Надо понимать, что все протекающие в системе процессы взаимосвязаны, гидроудар становится лишь последней «каплей», выявляющей все ранее возникшие проблемы. опубликовано econet.ru

Понравилась статья? Напишите свое мнение в комментариях.
Подпишитесь на наш ФБ:

Источник

Гидравлический удар

Изучение и расчет движения реальных жидкостей весьма сложен, т.к. на характер движения и протекающие процессы влияет множество факторов. В условиях конкретной задачи влияние одних факторов может быть велико

Гидравлический удар — это колебательный быстротечный процесс, возникающий в упругом трубопроводе с капельной жидкостью, характеризующийся чередованием резких повышений и понижений давления.

Гидравлический удар возникает при резком изменении проходного сечения трубопровода, например при резком закрытии крана, или переключении гидрораспределителя в длинных трубопроводах.

Вычислить изменение давления при прямом гидравлическом ударе можно используя формулу Н.Е Жуковсокго.

Как протекает гидроудар?

Рассмотрим гидравлическую систему, состоящую из резервуара, наполненного жидкостью, трубопоровода длиной L и диаметром d, и шарового крана.

При резком перекрытии проходного сечения трубопровода частицы жидкости внезапно останавливаются преградой, их кинетическая энергия переходит в работу деформации жидкости и растяжению стенок трубы, жидкость уплотняется, а давление возрастает на величину ΔP.

На остановленные частицы наталкиваются следующие, их кинетическая энергии также переходит в деформацию. Таким образом образуется фронт возмущения, который со скоростью (a) движется по трубопроводу в направлении от крана.

К моменту времени t=L/a жидкость в во всей трубе становится заторможенной, а давление повышенным на величину ΔP. Начинается отток жидкость в резервуар, где давление теперь ниже.

Волна повышенного давления ΔP давления, отражается от резервуара волной противоположного знака -ΔP, начинается двигаться по направлению к крану.

К моменту t=2L/a в трубе установиться первоначальное давление, но это состояние неустойчивое.

Из-за инерционности среды у крана кинестетическая энергия будет в работу деформации, давление при этом упадет на величину ΔP, стенки трубы сузятся. Волна понижения давления на величину ΔP со скоростью a будет двигаться в направлении от крана. За фронтом волны скорость жидкости будет равна 0, а давление P₀-ΔP.

Волна -ΔP доходит до резервуара.

Волна отразится от резервуара волной противоположного знака +ΔP и со скоростью a будет двигаться к крану.

К моменту t=4L/a волна дойдет до задвижки, и будет наблюдаться ситуация имевшая место при закрытии крана. Получается, что 1 цикл гидравлического удара закончится.

Как отражается волна при гидроударе?

Получается, что при гироударе волна давления отражается от резервуара волной противоположного знака, а от глухой преграды — волной того же знака.

Способы борьбы с гидравлическим ударом

1. Уход от прямого удара (увеличение времени регулирования, снижение длины трубопровода), т.е: t_рег >> 2L/a
   • где t_рег — время регулирования;
   • L — длина трубопровода.
2. Уменьшение скорости течения жидкости в трубопроводе;
3. Упрочнение трубопровода;
4. Установка в системе гасителя — гидроаккумулятора.

— других пренебрежимо мало. Ответить на вопрос о важности тех или иных сил помогает гидродинамическая теория подобия.

Гидродинамическое подобие несжимаемой жидкости разделено на три составляющих: геометрическое, кинематическое и динамическое подобие.

Геометрическое подобие представляет собой пропорциональность сходственных размеров и равенство соответствующих углов.

Кинематическое подобие означает пропорциональность скоростей в сходственных точках и равенство углов, характеризующих направление этих скоростей.

Динамическое подобие — это пропорциональность сил, действующих на сходственные объемы в кинематически подобных потоках и равенство углов, характеризующих направление этих сил.

В гидравлике на поток жидкости, как правило, действует множество факторов и сил — силы инерции, трения, давления тяжести. Полное подобие систем на практике получить невозможно, поэтому обычно говорят о частичном подобии. при котором соблюдается пропорциональность лишь главных сил.

Условия подобия гидродинамических процессов можно найти из уравнения Новье-Стокса.

Критерии подобия

Критерии, позволяющие оценить влияние тех или иных сил на систему называют критериями подобия.

Важнейшими критериями подобия в гидравлике считаютсячисло Рейнольдса, число Фруда, число Эйлера, число Прандтля, число Пекле.

Наиболее часто в инженерных гидравлических расчетах используется критерий Рейнольдса.

Число (критерий) Рейнольдса отражает отношение сил инерции к силам вязкого трения. В инженерных расчетах число Рейнольдса позволяет определить режим течения жидкости, что в свою очередь непроходимо для расчета гидравлических потерь.

Число Маха

При рассмотрении течения газа важным критерием является число Маха — отношение скорости течения газа U к скорости звука a.

Чем выше число Маха тем в большей степени проявляется сжимаемость среды.

Число Вебера

В тех случаях, когда течение жидкости происходит со свободной поверхности важно число Вебера.

Число Нуссельта

Если течение жидкости сопровождается теплообменом используется число Нуссельта, зависящее от коэффициента теплоотдачи α.

Источник

Методы борьбы с гидроударами

Наиболее эффективные способы борьбы с гидроударами

• плавно включать и выключать воду. Причем это актуально не только для промышленности, но и для обычных пользователей;
• провести модернизацию системы, что подразумевает под собой монтаж специальных амортизирующих приборов по направлению движения воды.

Это означает, что часть трубы, которая расположена перед термостатом, меняется на пластиковую. Как правило, по длине этот участком бывает не более 30 см. При большой длине трубопровода, эти показатели могут быть увеличены на 10 см.

В клапан-терморегулятор вводят шунт, с просветом не более 0, 4 мм. Со стороны же циркуляции воды, в шунт ставят узкую трубу с диаметром порядка 0,2-0,4 мм. При корректной работе системы, шунт никак не повлияет на нее. В случае же повышения показателей, шунт понизит давление.
Конечно, подобные работы должны выполнять только специалисты высокой квалификации.

Монтаж клапана терморегулятора

Важным является тот факт, что шунтирование можно использовать только в новых трубах. Помимо этого чтобы снизить риск возникновения гидравлического удара, нужно использовать специальный предохранительный клапан.

Предохранительный клапан

В частных домах довольно часто используют разные гидроаккумуляторы, идущие в комплекты с насосными станциями. Они имеют вид емкостей на 30 л, которые внутри разделены на два отдела для воды и для воздуха. Разделяет отделы каучуковая мембрана. При росте давления, в первый отдел заходит вода, а во второй – воздух. При стабилизации напора гибкая перемычка назад выталкивает воду в систему. Как показывает практика, данный способ является наиболее эффективным.

Правила по избежанию гидроударов

• шаровые краны следует закрывать плавно и очень медленно, что прописано в рекомендациях по их эксплуатации;
• модернизация системы путем установки гидроакуммуляторов или демпферов, которые накапливают воду при росте давления в контуре, тем самым предотвращая риск возникновения гидравлического удара;
• в случае возникновения ударов по причине работы прекращения работы насоса, то следует поставить защитный клапан, что снизит риск возникновения гидроудара в разы. Данный клапан отличается высокой надежностью и монтируется рядом с насосом;
• использование автоматики также станет одним из очень эффективных способ решения данной проблемы. Специальные блоки управления помогают сделать запуск и остановку системы предельно плавным и безопасным;
• полная переделка системы, в случае, когда она была изначально неправильно спланированной.

Важно вовремя принять меры, дабы избежать полного выхода из строя системы и дорогостоящего ремонта. Если же этого не предпринять, элементы системы скоро придут в негодность.

Предохранители на шаровые краны

Используются для избежания резкой смены положения (on/off) шарового крана.

Как не допустить возникновения ударов

Для того чтобы в будущем не возникли в системе гидроудары следует заранее правильно спроектировать и изготовить систему водоснабжения. Для проверки правильности работы следует использовать специальный прибор, имитирующий гидроудар. Этот прибор позволяет выявить максимальное количество слабых мест системы до того времени пока она не была запущена в эксплуатацию и тем самым предотвратить серьезные неприятности.

Схема гидроудара в системе водяного отопления

Подводя итог, следует заметить, что гидроудар для систем водопровода является очень большой проблемой, последствия которой могут быть не предсказуемы. Поэтому, проектирование и эксплуатация этих систем должно выполняться только согласно инструкциям и установленных правил. Также про возникновении в работе водопровода определенных шумов следует не затягивая решить проблему, до возникновения серьезных неприятностей, поскольку в противном случае, это вам может вылиться в дорогостоящий ремонт.

Видео эмитирующее гидравлически удар в системе отопления

Источник