Uderzenie hydrauliczne w sieci wodociągowej jak udowodnić. Co to jest uderzenie wodne w rurociągu - przyczyny i konsekwencje

W rurociągach jest to chwilowy skok ciśnienia. Różnica jest związana z gwałtowną zmianą prędkości przepływu wody. Następnie dowiemy się więcej o tym, jak występuje szok hydrauliczny w rurociągach.

Podstawowe nieporozumienie

Błędnie uważa się, że jest to uderzenie hydrauliczne w wyniku wypełnienia przestrzeni nadtłokowej cieczą w silniku o odpowiedniej konfiguracji (tłoku). W rezultacie tłok nie dociera do martwego punktu i zaczyna sprężać wodę. To z kolei prowadzi do awarii silnika. W szczególności do pęknięcia pręta lub korbowodu, pęknięcia kołków w głowicy cylindrów, pęknięcia uszczelek.

Klasyfikacja

W zależności od kierunku skoku ciśnienia uderzenie hydrauliczne może być:

Ze względu na czas propagacji fali i okres zamykania zaworu (lub innych zaworów), podczas którego w rurach utworzyło się uderzenie hydrauliczne, dzieli się je na:

• Bezpośredni (pełny).
• Pośrednie (niepełne).

W pierwszym przypadku czoło powstałej fali porusza się w kierunku przeciwnym do pierwotnego kierunku przepływu wody. Dalszy ruch będzie zależał od elementów rurociągu, które znajdują się przed zamkniętym zaworem. Jest prawdopodobne, że czoło fali będzie przechodzić wielokrotnie w przód iw tył. W przypadku niekompletnego uderzenia hydraulicznego przepływ może nie tylko zacząć poruszać się w innym kierunku, ale także częściowo przejść dalej przez zawór, jeśli nie jest on całkowicie zamknięty.

Konsekwencje

Najbardziej niebezpieczny jest uważany za pozytywny młot wodny w systemie ogrzewania lub zaopatrzenia w wodę. Jeżeli skok ciśnienia jest zbyt duży, przewód może ulec uszkodzeniu. W szczególności na rurach pojawiają się podłużne pęknięcia, które następnie prowadzą do pęknięcia, naruszenia szczelności zaworów. Z powodu tych awarii sprzęt hydrauliczny zaczyna zawodzić: wymienniki ciepła, pompy. W związku z tym należy zapobiegać wstrząsom hydraulicznym lub je redukować. osiąga maksimum w procesie hamowania przepływu, gdy cała energia kinetyczna jest przekazywana do pracy rozciągania ścianek przewodu i ściskania słupa cieczy.

Badania

Eksperymentalnie i teoretycznie zbadał to zjawisko w 1899 roku. Badacz zidentyfikował przyczyny wstrząsu hydraulicznego. Zjawisko to wynika z faktu, że w procesie zamykania linii, przez którą przepływa płyn, lub gdy jest ona szybko zamykana (gdy ślepy kanał jest podłączony do źródła energii hydraulicznej), następuje gwałtowna zmiana ciśnienia i powstaje prędkość wody. To nie jest na całym rurociągu w tym samym czasie. Jeżeli w tym przypadku dokona się pewnych pomiarów, to można stwierdzić, że zmiana prędkości zachodzi w kierunku i wielkości, a ciśnienie - zarówno w kierunku spadku, jak i wzrostu w stosunku do oryginału. Wszystko to oznacza, że ​​w linii zachodzi proces oscylacyjny. Charakteryzuje się okresowym spadkiem i wzrostem ciśnienia. Cały ten proces ma charakter przejściowy i jest spowodowany sprężystymi odkształceniami samej cieczy i ścianek rury. Żukowski udowodnił, że prędkość rozchodzenia się fali jest wprost proporcjonalna do ściśliwości wody. Ważna jest również wielkość odkształcenia ścianek rur. Jest to określone przez moduł sprężystości materiału. Prędkość fali zależy również od średnicy rurociągu. Gwałtowny skok ciśnienia nie może wystąpić w przewodzie wypełnionym gazem, ponieważ jest on dość łatwo sprężany.

Postęp procesu

W autonomicznym systemie zaopatrzenia w wodę, takim jak dom wiejski, do wytworzenia ciśnienia w przewodzie można zastosować pompę wiertniczą. występuje w przypadku nagłego zaprzestania przyjmowania płynów - po zakręceniu kranu. Przepływ wody, który spowodował ruch wzdłuż autostrady, nie jest w stanie natychmiast się zatrzymać. Kolumna cieczy przez bezwładność uderza w „ślepy zaułek” hydrauliczny, który powstał po zamknięciu kranu. W takim przypadku przekaźnik nie oszczędza przed uderzeniem wodnym. Reaguje dopiero na skok, wyłączając pompę po zamknięciu zaworu i przekroczeniu przez ciśnienie wartości maksymalnej. Wyłączenie, podobnie jak zatrzymanie przepływu wody, nie jest natychmiastowe.

Przykłady

Można rozważyć rurociąg o stałym ciśnieniu i ruchu płynu o stałym charakterze, w którym nagle zamknięto zawór lub nagle zamknięto zasuwę. W systemie wodnym w odwiercie uderzenie hydrauliczne zwykle występuje, gdy zawór zwrotny jest wyższy niż statyczny poziom wody (9 metrów lub więcej) lub przecieka, podczas gdy następny wyższy zawór utrzymuje ciśnienie. W obu przypadkach następuje częściowe rozładowanie. Następnym razem, gdy pompa zostanie uruchomiona, woda o dużej prędkości wypełni próżnię. Ciecz uderza w zamknięty zawór zwrotny i przepływ nad nim, powodując wzrost ciśnienia. Rezultatem jest młot wodny. Przyczynia się nie tylko do powstawania pęknięć i niszczenia spoin. W przypadku skoku ciśnienia dochodzi do uszkodzenia pompy lub silnika elektrycznego (a czasem obu elementów na raz). Zjawisko to może wystąpić w hydraulicznych układach napędowych wyporowych, gdy używany jest zawór suwakowy. Gdy jeden z kanałów wtrysku cieczy zostanie zablokowany przez szpulę, zachodzą procesy opisane powyżej.

Ochrona przed uderzeniem wodnym

Siła udaru będzie zależała od prędkości przepływu przed i po zamknięciu linii. Im intensywniejszy ruch, tym silniejsze uderzenie w przypadku nagłego zatrzymania. Szybkość samego przepływu będzie zależała od średnicy linii. Im większy przekrój, tym słabszy ruch płynu. Z tego można wywnioskować, że zastosowanie dużych rurociągów zmniejsza prawdopodobieństwo uderzenia hydraulicznego lub je osłabia. Innym sposobem jest wydłużenie czasu odcięcia dopływu wody lub włączenia pompy. Elementy odcinające typu zaworowego służą do stopniowego zamykania rury. Szczególnie w przypadku pomp stosuje się zestawy miękkiego startu. Pozwalają one nie tylko uniknąć uderzenia hydraulicznego podczas włączania, ale także znacząco wydłużają żywotność pompy.

Kompensatory

Trzecia opcja ochrony polega na zastosowaniu urządzenia tłumiącego. Jest to membranowe naczynie wzbiorcze, które jest w stanie „gasić” powstałe skoki ciśnienia. Kompensatory uderzenia hydraulicznego działają według pewnej zasady. Polega ona na tym, że w procesie zwiększania ciśnienia tłok porusza się wraz z cieczą, a element sprężysty (sprężyna lub powietrze) jest ściskany. W rezultacie proces szokowy przekształca się w oscylacyjny. Ze względu na rozpraszanie energii ta ostatnia rozpada się dość szybko bez znacznego wzrostu ciśnienia. Kompensator jest stosowany w linii napełniającej. Jest ładowany sprężonym powietrzem o ciśnieniu 0,8-1,0 MPa. Obliczenia wykonuje się w przybliżeniu, zgodnie z warunkami pochłaniania energii kolumny napędzającej wodę ze zbiornika napełniającego lub akumulatora do kompensatora.

Według statystyk około 60% wszystkich zniszczeń (przebić) rurociągów ma miejsce z powodu uderzenia hydraulicznego, czyli krótkotrwałego, gwałtownego i znacznego skoku ciśnienia w rurze, będącego skutkiem nagłej zmiany natężenia przepływu płynu. Zwykłymi objawami towarzyszącymi temu poważnemu problemowi są kliknięcia, stukanie i inne hałasy, które pojawiają się w komunikacji, która dostarcza nam wodę i ciepło. Wielu nawet nie zwraca na nie uwagi, ale uderzenie hydrauliczne w sieci wodociągowej prowadzi do uszkodzeń sprzętu, pęknięć i pęknięć rur. Ścisłe przestrzeganie zasad eksploatacji rurociągów i modernizacja sieci inżynieryjnych pomoże zapobiec sytuacji awaryjnej.

Charakter uderzenia hydraulicznego, możliwe przyczyny

Właściciele prywatnych domów z niepiśmienną komunikacją inżynierską często słyszą charakterystyczne kliknięcie i pukanie, które wskazują, że w systemie zamkniętym nastąpił krótkotrwały gwałtowny wzrost ciśnienia w wyniku nagłego zaprzestania ruchu płynu wzdłuż obwodu lub nagłego wznowienia swojego obiegu.

Kiedy strumień płynu poruszający się z określoną prędkością zderza się z przeszkodą (powietrzem lub zaworami), jego prędkość nie zmienia się natychmiast, ale gwałtownie wzrasta objętość, wzrasta ciśnienie i czasami osiąga 10 lub więcej atmosfer. Jeśli „nadwyżka” nie ma dokąd pójść, istnieje ryzyko pęknięcia rury.

Możliwe przyczyny uderzenia hydraulicznego:

• uruchomienie, zatrzymanie i awaria pompy lub jej awaryjne wyłączenie;
• powietrze w układzie;
• nagłe zatrzymanie przepływu cieczy w obwodzie spowodowane gwałtownym otwieraniem i zamykaniem zaworów odcinających: kurków, zaworów itp.

Ostatni powód jest najbardziej typowy, ponieważ zawory zaworowe swoją płynną pracą zastąpiły bardziej nowoczesne i „ostre” zawory kulowe.

Jeśli powietrze nie zostanie usunięte z układu, to po otwarciu zaworu kulowego masa powietrza zderza się z praktycznie nieściśliwą cieczą, w wyniku czego wartość ciśnienia może wzrosnąć do kilkudziesięciu atmosfer. Taka regularna „próba wytrzymałościowa” ma bardzo negatywny wpływ na stan całej instalacji, aw szczególności rur, wynik nie jest trudny do przewidzenia.

Częstym problemem jest fabryczny system grzewczy. Dowiedz się, jak odpowietrzyć akumulatory w naszym artykule:.

Nieprzyjemne konsekwencje i metody ochrony przed uderzeniem wodnym

Bariera, która nagle pojawia się na drodze przepływu płynu, tworzy ciśnienie, które teoretycznie może rosnąć w nieskończoność. W takim przypadku sztywne elementy systemu podlegają największym obciążeniom i stopniowo lub gwałtownie zapadają się.

Konsekwencje uderzenia hydraulicznego mogą być opłakane, zwłaszcza w przypadku starych rurociągów.

Wypadkom powodującym uderzenie hydrauliczne w systemie grzewczym towarzyszy szereg charakterystycznych problemów:

• zniszczenie rurociągów i wyposażenia sieci ciepłowniczych;
• pęknięcie urządzeń grzewczych;
• oparzenia;
• przedłużająca się przerwa w dostawie ciepła i wody;
• zalanie domu i zniszczenie mienia.

Najbardziej narażone na wstrząsy hydrauliczne są długie rurociągi, takie jak ogrzewanie podłogowe. Aby zabezpieczyć system „podziemny” wyposaża się go w zawór termostatyczny, którego montaż należy powierzyć dobrym specjalistom, inaczej w systemie pojawi się kolejny czynnik ryzyka.

Właściwa ochrona systemów grzewczych lub wodociągowych przed uderzeniami wodnymi ma na celu zmniejszenie ich intensywności i neutralizację skutków nadciśnienia.

Żadnych gwałtownych ruchów

Najprostszym sposobem ochrony przed uderzeniem wodnym jest płynne włączanie i wyłączanie zaworów. Ten niuans jest wyraźnie określony w przepisach dotyczących działania scentralizowanych systemów zaopatrzenia w wodę i ogrzewania. Regułę bez zastrzeżeń można rozszerzyć na sieci autonomiczne.

Najważniejsze jest to, że płynne włączanie i wyłączanie rozciąga proces wzrostu ciśnienia w czasie. Energia uderzenia wodnego nie działa z całą siłą na raz, ale jest rozłożona na kilka okresów czasu. W tym przypadku, chociaż całkowita siła uderzenia pozostaje taka sama, ale moc maleje.

Opcja wykorzystująca automatyzację

Płynne uruchamianie i zatrzymywanie systemu inżynieryjnego można całkowicie powierzyć automatyzacji. Pompy z automatyczną regulacją prędkości obrotowej silnika elektrycznego płynnie zwiększają ciśnienie w rurach po uruchomieniu, a także systematycznie pracują w odwrotnej kolejności. Oprogramowanie nie tylko monitoruje zmianę ciśnienia, ale także automatycznie dostosowuje ciśnienie.

Najlepszy efekt daje kompleksowa modernizacja instalacji, która pomoże zapobiegać uderzeniom wodnym w rurach. Obejmuje szereg różnych działań.

Kompensatory uderzeń hydraulicznych, amortyzatory, akumulatory hydrauliczne

Ważnym elementem w systemach grzewczych i wodociągowych jest kompensator uderzenia hydraulicznego (inaczej tłumik, vel) - urządzenie, które wykonuje jednocześnie trzy ważne zadania: gromadzi (gromadzi) ciecz; przyjmuje nadmiar płynu z układu, pomagając w ten sposób obniżyć w nim ciśnienie; w związku z tym przyczynia się do tłumienia uderzenia hydraulicznego, jeśli wystąpi.

Kompensator uderzenia hydraulicznego (tłumik) jest instalowany w najbardziej „niebezpiecznych” miejscach

Kompensator to szczelny stalowy zbiornik z elastyczną membraną i wbudowanym zaworem odpowietrzającym. Objętość może być zarówno całkowicie nieznaczna, jak i dość duża.

Ciekawy! W Europie, jeśli w sieci nie jest zainstalowany kompensator hydrauliczny, gwarancja na sprzęt AGD, taki jak pralka, bojler czy zmywarka, nie jest udzielana.

Do zabezpieczenia przepompowni, np. w przypadku nagłego zatrzymania pompy, stosuje się specjalny membranowy zawór zabezpieczający przed uderzeniem wodnym ze sztywną uszczelką. Jest uruchamiany przez ciśnienie płynu i ma bardzo użyteczną funkcję szybkiego uwalniania ciśnienia. Zainstaluj go za zaworem zwrotnym, na wylocie z rurociągu, obok pompy.

Zawór jest niezawodnym urządzeniem zabezpieczającym w systemach ciśnieniowych.

Montaż urządzenia amortyzującego

Skutecznym zabezpieczeniem jest zainstalowanie urządzenia amortyzującego (rury z tworzywa sztucznego lub gumy żaroodpornej) w kierunku przepływu cieczy przed termostatem. Elastyczny materiał spontanicznie tłumi energię uderzenia hydraulicznego. Wystarczająca długość - 20-30 cm, w przypadku bardzo długiego rurociągu amortyzator można zwiększyć o 10 cm.

Przetaczanie w domu

Ci, którzy znają konstrukcję termostatu, mogą zainstalować bocznik o świetle 0,4 mm w zaworze termostatycznym lub po prostu zrobić otwór o tej samej średnicy. Podczas normalnej pracy taka innowacja nie wpłynie w żaden sposób na system, ale podczas przeciążeń płynnie obniży ciśnienie.

Ważny! Bocznikowanie jako metoda ochrony przed uderzeniem hydraulicznym ma zastosowanie tylko do autonomicznych sieci z nowymi rurami. Osad i rdza komunikacji centralnej czynią ją całkowicie nieskuteczną.

Termostat z super ochroną

Czasami stosuje się termostat ze specjalną ochroną przed uderzeniem hydraulicznym. Takie urządzenia mają mechanizm sprężynowy zainstalowany między zaworem a głowicą termiczną. Przy nadciśnieniu sprężyna jest aktywowana i nie pozwala na całkowite zamknięcie zaworu, gdy tylko siła uderzenia hydraulicznego spadnie, zawór zamyka się płynnie. Zainstaluj taki termostat ściśle w kierunku strzałki na obudowie.

Uderzenie hydrauliczne w instalacjach wodociągowych i ciepłowniczych jest dość częstym i niebezpiecznym zjawiskiem, jednak istnieje wiele sposobów, dzięki którym można zneutralizować nieprzyjemne skutki tego zjawiska i wydłużyć żywotność urządzeń gospodarstwa domowego oraz rur.

Rurociąg w przypadku zaopatrzenia w wodę, jak i jako element grzewczy domu czy mieszkania to solidna konstrukcja, która może wytrzymać duże obciążenia i pracować przez dziesiątki lat. Jeśli chodzi o ciśnienie, metal, plastik mogą z łatwością wytrzymać wewnętrzne ciśnienie 4 atmosfer, a nawet jeśli z jakiegoś powodu ta wartość zostanie na krótko przekroczona o 1-2 jednostki, nic złego się nie stanie.

Istnieje jednak coś takiego jak uderzenie hydrauliczne w rurociągach, w których ciśnienie wewnętrzne gwałtownie wzrasta do 10-20 atmosfer i istnieje poważne ryzyko pęknięcia gorących lub zimnych rur zasilających.

Charakter uderzenia wodnego

Scharakteryzowanie lub opisanie uderzenia wodnego nie jest trudne, pomoże w tym działająca wyobraźnia i minimalna znajomość fizyki. Wyobraź sobie, jak woda przepływa przez rurociąg, porusza się z określoną prędkością i wywiera ciśnienie 2-3 atmosfer na ściany rur.

Ale nagle na drodze przepływu wody pojawia się przeszkoda, może to być:

• Przewiewność - wynikająca z niewłaściwego działania systemu zaopatrzenia w wodę, jego niepiśmiennej konstrukcji itp. (wszyscy wiedzą, że trzeba otworzyć zawory, aby wypuścić powietrze przed doprowadzeniem wody, zwykle mówimy o systemach grzewczych).
• Zawory odcinające – element zaworu, zaworu lub kurka kulowego, blokujący rurę w celu zatrzymania wody i uniemożliwienia jej dalszego przepływu przez sieć wodociągową. Każdy i inne wodociągi są wyposażone w takie krany w niektórych obszarach.

W obliczu takiej przeszkody przepływ wody nie może natychmiast zmniejszyć swojej prędkości, co oznacza, że ​​przy tej samej prędkości następuje próba w określonym obszarze, czyli gwałtowny skok ciśnienia. Rura w takiej sytuacji jest testowana na wytrzymałość przez kolosalny wzrost atmosfery i może jej nie wytrzymać.

Prowadzi to do wniosku, że uderzenie hydrauliczne w rurociągu jest częstą przyczyną jego niszczenia, a im dłużej trwa eksploatacja instalacji wodociągowej, tym bardziej jest ona narażona, zwłaszcza w przypadku rur metalowych narażonych na korozję.

Możliwe przyczyny

Problem polega na tym, że może istnieć wiele przyczyn tego zjawiska, ale trzy są uważane za wspólne:

1. Gwałtowne uruchomienie lub zatrzymanie pracującej pompy, a także jej awaria lub awaryjne wyłączenie;
2. Awaryjne zatrzymanie cieczy przepływającej przez rury poprzez zamknięcie zaworów odcinających;
3. Przeszkoda na ścieżce przepływu płynu w idei śluzy powietrznej.

Przypadek z działaniem lub awarią pompy jest najmniej prawdopodobny z tej listy. Przebicie kanalizacji lub wodociągu z powodu uderzenia hydraulicznego z tego powodu występuje rzadziej niż w innych punktach. Wyjaśnia to fakt, że dla wielu pompa w ogóle nie jest zainstalowana, a jeśli tak, to taki sprzęt jest wyposażony w systemy ochronne.

Uderzenie hydrauliczne spowodowane tworzeniem się i dostarczaniem wody przez śluzę powietrzną jest częstszym zjawiskiem. Przypadek ten jest niebezpieczny, ponieważ gdy strumień wody styka się z przewiewnością, prędkość płynu nie maleje, a ciśnienie i powietrze w środowisku zamkniętym nie mają dokąd uciec, co grozi silnym wzrostem ciśnienia atmosferycznego. Jeśli rurociąg przetrwa 1-2 razy, częste incydenty doprowadzą do całkowitych konsekwencji, a pęknięcie rury jest nieuniknione.

Według statystyk najczęstszą przyczyną uderzenia hydraulicznego jest właśnie nagłe zamknięcie zaworów. Czynnik ten uległ znacznemu pogorszeniu, gdy stał się powszechny. Faktem jest, że w przypadku zaworu zaworowego przepływ wody był stopniowo blokowany poprzez stopniowe obracanie zaworu, a ciśnienie w rurach pozostawało w dopuszczalnych granicach. Ale technologia działa wielokrotnie szybciej, a poruszający się płyn wewnątrz rurociągów uderza gwałtownie w przeszkodę bez zwalniania, co prowadzi do poważnego zużycia sprzętu z powodu zwiększonych obciążeń i zwiększa ryzyko uderzenia hydraulicznego. W takich sytuacjach nawet kompensatory nie zawsze oszczędzają.

Nieprzyjemne konsekwencje i metody ochrony przed uderzeniem wodnym

Faktem jest, że teoretycznie ciśnienie wewnętrzne w rurze może rosnąć bez zatrzymywania się, osiągając dowolną siłę. Konsekwencje w takich sytuacjach będą następujące:

• Przebicie rury, zniszczenie rurociągu lub systemu zaopatrzenia w ciepło;
• Odkształcenie lub zniszczenie urządzeń grzewczych;
• W rezultacie - zakończenie i ciepło w czasie naprawy;
• Doznanie oparzeń przez mieszkańców znajdujących się w pobliżu podczas uderzenia hydraulicznego;
• Uderzenie hydrauliczne w rurach prowadzi do zalania Twojej posesji oraz sąsiadów mieszkających pod Tobą (w przypadku mieszkań).

Patrząc na tę niepełną listę możliwych konsekwencji, chcę wiedzieć o metodach ochrony przed uderzeniem hydraulicznym. Jak uchronić się przed ewentualnym nieszczęściem?

Pierwszym i najbardziej znaczącym argumentem przemawiającym za ochroną przed wstrząsami hydraulicznymi są kompensatory rurociągowe. Te specjalne urządzenia są w stanie pobrać część cieczy z ogólnego układu przy wzroście ciśnienia wewnętrznego, zmniejszając go. Rodzaje kompensatorów zaopatrzenia w wodę są różne, ale najczęściej stosowane są mieszkowe, soczewkowe i dławnicowe, ze względu na ich cechy użytkowe.

Inną metodą ochrony jest zawór uderzeniowy wodny. To urządzenie jest instalowane w systemach wysokociśnieniowych i przy użyciu pompy. Rodzaj amortyzatora hydraulicznego, zawór otwiera się i uwalnia nadciśnienie podczas gwałtownego skoku.

Koniecznie zamontujcie w swoich domach i mieszkaniach krany, które pozwolą odciąć dopływ wody. Możesz więc szybko zakręcić wodę w sytuacjach awaryjnych i uchronić się przed ewentualnymi konsekwencjami, nawet jeśli wystąpią kłopoty.

OBEJRZYJ WIDEO

Ochrona rurociągów metodami konwencjonalnymi, a raczej środkami zapobiegawczymi, jest obowiązkowa. Stopniowo zamykaj zbrojenie wsporcze, wcześniej odpowietrz rury i zainstaluj kompensator uderzenia hydraulicznego, najlepiej o dużej objętości.

Uderzenie hydrauliczne to krótkotrwały skok ciśnienia w układzie wypełnionym cieczą. Podobne zjawisko występuje, gdy przepływ płynu nagle napotyka przeszkodę, która pojawia się na jego drodze. Dzieje się tak, gdy na przykład zawory odcinające zostaną nagle zamknięte lub pompa ciśnieniowa nagle się zatrzyma.

Po zderzeniu z przeszkodą strumień wody kontynuuje przepływ bezwładnościowy z tą samą prędkością, jednak wtłaczane są nowe warstwy przepływu, zagęszczając warstwy, które już zderzyły się z przeszkodą. Z tego powodu ciśnienie w rurach gwałtownie wzrasta, które rozszerzają się i mogą się przebić w dowolnym momencie. Wystąpienie problemu może być poprzedzone zewnętrznymi odgłosami, kliknięciami i stukami w rurach, a także charakterystycznym brzęczeniem.

Jeśli mimo to rura pęknie, powstaje wyjątkowo niebezpieczna sytuacja awaryjna, w wyniku której mogą ucierpieć:

• sprzęt (rurociągi i urządzenia grzewcze);
• mienie (lokale są zalane, meble i inne rzeczy niszczeją);
• osób w mieszkaniu (pęknięcie instalacji grzewczej grozi poważnymi oparzeniami termicznymi).

Przyczyny uderzenia wodnego

W nowych systemach grzewczych i wodociągowych prawdopodobieństwo wzrostu ciśnienia i uderzenia hydraulicznego jest bardzo małe. Dzieje się tak dlatego, że czynniki prowadzące do tego zjawiska kształtują się stopniowo. Jednym z nich jest zapychanie się rur cząstkami stałymi, czyli chemikaliami zawartymi w wodzie, które uległy mineralizacji, a także brudem i rdzą. Innym rodzajem przeszkody na drodze wody jest nagromadzenie powietrza, które powstaje w wyniku przerw w dostawie prądu, awarii pompy obiegowej lub błędów w montażu elementów instalacji.

Ciśnienie w obiegu zamkniętym może wzrosnąć z powodu zwiększonego wtrysku cieczy, który występuje, gdy pompa podłączona do układu pracuje ze zbyt dużą prędkością. Ponadto podczas instalowania systemów grzewczych i hydraulicznych często stosuje się rury o różnych średnicach. Taka technologia jest dopuszczalna, ale wymaga sprowadzenia „różnych rozmiarów” elementów do „wspólnego mianownika” za pomocą specjalnych adapterów, a także zabezpieczenia połączeń instalacji specjalnym zaworem termostatycznym.

Uderzenie hydrauliczne często występuje w tych układach, w których zamiast klasycznych zaworów i zaworów stosuje się zawory kulowe, które nie różnią się płynną pracą. Każde niedokładne odcięcie wody może prowadzić do znacznych wahań ciśnienia, dlatego ta operacja (na przykład podczas naprawy lub wymiany komponentów) powinna być przeprowadzana pod okiem specjalistów z zakresu hydrauliki i inżynierii.

Główne metody ochrony przed uderzeniem wodnym

Aby zmniejszyć nadciśnienie w rurociągach i zneutralizować je, należy przestrzegać szeregu specjalnych środków. Najprostszym sposobem ochrony systemu przed uderzeniem hydraulicznym jest jego płynne nakładanie się. Ten moment jest zawsze wskazany w dokumentach regulacyjnych. Przed zainstalowaniem rurociągu zawory systemu są płynnie zamknięte. Podczas debugowania są one stopniowo otwierane w celu ustabilizowania ciśnienia i zapewnienia stałego natężenia przepływu.

Kolejnym punktem jest użycie specjalistycznych urządzeń automatycznych. Są to pompy skonfigurowane do płynnej korekty ciśnienia statycznego w rurociągu. Urządzenia te są w stanie automatycznie zmieniać liczbę obrotów roboczych, monitorując wszelkie wahania w układzie lub wyposażone są w jednostki sterujące z wyświetlaczem, za pomocą którego użytkownik ma możliwość samodzielnej regulacji siły i prędkości przepływu.

Kompleksowa aktualizacja systemu

Maksymalna stabilizacja instalacji (np. w domach ze starą i zawodną instalacją wodno-kanalizacyjną i grzewczą) wymaga zainstalowania urządzeń skutecznie neutralizujących nadciśnienie w rurach. Obejmuje to następujące typy urządzeń:

1. Kompensatory i amortyzatory. Mocne akumulatory hydrauliczne działają jak amortyzatory, zdolne do gromadzenia nadmiaru płynu, eliminując negatywne skutki jego gromadzenia. Urządzeniem kompensującym jest hydroakumulator instalowany zgodnie z kierunkiem ruchu wody na odcinkach obiegu grzewczego, gdzie istnieje największe prawdopodobieństwo wahań ciśnienia w instalacji. Zewnętrznie akumulatory wyglądają jak stalowe kolby o pojemności do 30 litrów, składające się z dwóch sekcji, które są oddzielone gumową lub gumową membraną.
2. Membranowy zawór bezpieczeństwa. To urządzenie znajduje się na wylocie rurociągu w celu uwolnienia cieczy pod nadciśnieniem. Obecnie większość grzejników systemów grzewczych jest wyposażona w to urządzenie. Zazwyczaj zawór jest uruchamiany przez sterownik lub jakieś urządzenie szybkiego reagowania. Ten ostatni jest wyzwalany w przypadku przekroczenia bezpiecznego poziomu ciśnienia, chroniąc system przed uderzeniem hydraulicznym. Przy niebezpiecznym skoku ciśnienia zawór otwiera się całkowicie, a gdy spada do normalnego poziomu, regulator powoli się zamyka.
3. Termostat z maksymalną ochroną. Jest to specjalny bezpiecznik, który monitoruje ciśnienie w układzie i wstrzymuje jego działanie do momentu osiągnięcia przez wskaźnik poziomu krytycznego. Urządzenie posiada mechanizm sprężynowy umieszczony pomiędzy zaworem a głowicą termiczną. System uruchamia się po wykryciu nadciśnienia i zapobiega pełnemu zamknięciu zaworu. Urządzenia te są instalowane ściśle w kierunku wskazanym na ciele.

Zapobieganie systemom zaopatrzenia w wodę i ogrzewania

Wraz ze ścisłym przestrzeganiem zasad funkcjonowania systemów zaopatrzenia w wodę konieczne jest przeprowadzanie specjalnych środków zapobiegawczych 1-2 razy w roku. Konserwacja urządzeń pozwala uniknąć nie tylko uderzenia hydraulicznego, ale także innych procesów destrukcyjnych, które doprowadzają sieć wodociągową do niezadowalającego stanu technicznego.

Stały przepływ wody powoduje nieuniknione drgania rurociągu, nieznacznie zmieniając ciśnienie w układzie. Niekoniecznie doprowadzi to do uderzenia hydraulicznego, ale przyczyni się do powstania mikropęknięć w strukturze metalowej osłony rur. Jeśli jednak później wystąpi uderzenie hydrauliczne, rura może pęknąć dokładnie w miejscach mikropęknięć. Szczególną uwagę należy zwrócić na obszary zwiększonych naprężeń wewnętrznych, do których należą zagięcia, połączenia mechaniczne i spawy.

Profilaktyka obejmuje następujące działania:

• sprawdzenie stanu grupy urządzeń zabezpieczających (zawór bezpieczeństwa, manometr i odpowietrznik);
• kontrola ciśnienia i jego regulacja za membraną zbiornika wyrównawczego;
• sprawdzanie stopnia zużycia podzespołów i testowanie układu pod kątem ewentualnych nieszczelności;
• sprawdzenie szczelności położenia zaworów odcinających i regulacyjnych;
• sprawdzenie wyglądu i funkcjonalności filtrów zatrzymujących piasek, kamień kotłowy i drobne cząstki rdzy wraz z czyszczeniem i ewentualnie myciem elementów.

Wszystkie te środki ostrożności są całkiem wykonalne w domu bez udziału specjalistów. Jeżeli w procesie profilaktyki wykryto istotne usterki w niektórych elementach, zaobserwowano wyciek lub słychać obcy hałas, należy jak najszybciej skontaktować się ze specjalistycznymi służbami w celu dokładniejszej analizy całego systemu i jego ewentualnych naprawa.

Rurociąg grzewczy i wodociągowy często wydaje dziwne dźwięki, ale nie zawsze zwraca się na nie uwagę. Kliknięcia, pukania, chlupotanie - wszystko to są oznaki uderzenia hydraulicznego. A czym jest uderzenie wodne w systemie zaopatrzenia w wodę, przyczyny i konsekwencje tego zjawiska - warto o tym mówić bardziej szczegółowo. I dowiedz się więcej o środkach zapobiegania problemom.

Uderzenie wodne to krótkotrwały silny wzrost ciśnienia cieczy krążącej w rurach. Ciśnienie wzrasta z powodu zmiany natężenia przepływu.

Znak zmiany ciśnienia wpływa na rodzaj uderzenia hydraulicznego:

• dodatni - przy którym ciśnienie wzrasta z powodu gwałtownego zamknięcia zaworu lub włączenia jednostki pompującej;
• ujemny - przy którym ciśnienie wzrasta z powodu zatrzymania pompy.

Zgodnie z prawami fizyki, nawet przy ostrym zamknięciu kranu, woda nadal się porusza. Tylko przepływ znajdujący się najbliżej zaworu zatrzymuje się, pozostałe warstwy nadal płyną. Zderzenie warstw zatrzymanych i ruchomych powoduje wzrost ciśnienia. Jeśli wyobrazimy sobie, że wejście zostało nagle zamknięte przed poruszającym się tłumem, to pierwsze rzędy już się zatrzymały - natykają się na nie kolejne, idąc dalej, okazuje się, że to zauroczenie. Działa również woda, która powoduje uderzenie hydrauliczne.

Ciśnienie wzrasta w trybie chwilowym, poziom wzrasta o kilkadziesiąt atmosfer. Konsekwencji nie da się uniknąć.

Teoria uderzenia wodnego

Wystąpienie zjawiska jest możliwe tylko dzięki brakowi kompensacji spadków ciśnienia. Skok w jednym miejscu powoduje rozłożenie siły na całej długości rurociągu. Jeśli w systemie jest słaby punkt, materiał może ulec deformacji lub całkowitemu zniszczeniu, w systemie powstaje dziura.

Efekt ten został po raz pierwszy odkryty pod koniec XIX wieku przez rosyjskiego naukowca N.E. Żukowski. Wyprowadził też wzór, według którego należy obliczyć czas potrzebny do zakręcenia kranu, aby uniknąć przykrych konsekwencji. Formuła wygląda następująco: Dp = p(u0-u1), gdzie:

• Dp to wzrost ciśnienia w N/m2;
• p to gęstość cieczy w kg/m3;
• u0, u1 to średnie wskaźniki prędkości wody w rurociągu przed i po zamknięciu zaworów.

Aby wiedzieć, jak udowodnić uderzenie hydrauliczne w instalacji wodociągowej, musisz znać średnicę i materiał rury, a także stopień ściśliwości wody. Wszystkie obliczenia są przeprowadzane po ustaleniu parametru gęstości wody. Różni się ilością rozpuszczonych soli. Wyznaczenie szybkości propagacji wstrząsu hydraulicznego przeprowadza się według wzoru c = 2L/T, gdzie:

• c jest oznaczeniem prędkości fali uderzeniowej;
• L to długość rurociągu;
• T to czas.

Prostota wzoru pozwala szybko określić prędkość propagacji uderzenia, która w rzeczywistości jest falą z oscylacjami o określonej częstotliwości. A teraz o tym, jak znaleźć fluktuacje na jednostkę czasu.

W tym celu przydatna jest formuła M = 2L / a, gdzie:

• M to czas trwania cyklu oscylacji;
• L to długość rurociągu;
• a to prędkość fali w m/s.

Uproszczenie wszystkich obliczeń pozwoli poznać wskaźniki prędkości fali uderzeniowej przy uderzeniu dla rur wykonanych z najpopularniejszych materiałów:

• stal = 900-1300 m/s;
• żeliwo = 1000-1200 m/s;
• tworzywo sztuczne = 300-500 m/s.

Teraz należy podstawić wartości we wzorze i obliczyć częstotliwość drgań uderzenia hydraulicznego na odcinku rury wodociągowej o danej długości. Teoria uderzenia hydraulicznego pomoże szybko udowodnić występowanie zjawiska i zapobiec ewentualnym zagrożeniom podczas planowania budowy domu lub wymiany instalacji wodno-kanalizacyjnej lub grzewczej.

Przyczyny uderzenia wodnego

Głównym powodem jest nagłe zamknięcie zaworów. Jeśli woda płynie cienkim strumieniem, ryzyko jest minimalne, ale przy nagłym otwarciu / zamknięciu kranu ryzyko jest maksymalne.

Dlaczego jeszcze w systemie zaopatrzenia w wodę występuje uderzenie wodne:

1. Z nagłym włączeniem potężnych pomp. Występuje, gdy zasilanie obiektów wyposażonych w potężne przepompownie jest niestabilne.
2. W obecności zacięć powietrza w zaopatrzeniu w wodę, systemie grzewczym. Dlatego przed uruchomieniem układów zamkniętych z płynnym nośnikiem należy najpierw odpowietrzyć.

Dziś uderzenie wodne jest uważane za najczęstszy czynnik powodujący awarie systemów wodociągowych. Wynika to z pojawienia się nowych zaworów odcinających, które nie wymagają długich obrotów zaworu (kranu) do otwierania/zamykania wody.

Warto wiedzieć! Szczególnie niebezpieczne jest blokowanie silnych strumieni wody - nawet przy działającym systemie hydraulicznym prędzej czy później doprowadzi to do uderzenia hydraulicznego.

Możliwe konsekwencje uderzenia hydraulicznego i jego niebezpieczeństwa

Oznaki zjawiska można rozpoznać po obcych dźwiękach w systemie: kliknięcia, pukania, załamania. Pomogą również znaki wizualne: cieknące krany, baterie, złączki zaciskowe-złączki z gumowymi uszczelkami.

Gdy instalacja wodociągowa poddawana jest częstym uderzeniom hydraulicznym o nawet niewielkiej sile, w pierwszej kolejności wyciskane są uszczelki i uszczelnienia. Naruszenie szczelności systemu może prowadzić do pojawienia się ognisk deformacji i pęknięcia rur.

W wyniku wzrostu ciśnienia następuje przerwa w dostawie wody. Ale to nie jedyny kłopot. Jeśli uderzenie hydrauliczne doprowadziło do całkowitego pęknięcia rury, na przykład w budynku mieszkalnym, cała konstrukcja pozostaje bez wody. Przepływ cieczy psuje własność właścicieli mieszkania, sąsiedzi z niższych pięter są zalani. W rezultacie - prace nad naprawą i renowacją kilku obiektów mieszkaniowych.

Uderzenie hydrauliczne w systemie zaopatrzenia w ciepłą wodę grozi, oprócz ostatecznych szkód materialnych, oparzeniami. Niebezpieczeństwo grozi, gdy system grzewczy jest pozbawiony ciśnienia, gdzie nośnik utrzymuje temperaturę + 70 ° C i jest stale pod ciśnieniem. Pęknięcie baterii lub rurociągu podczas zimowego sezonu grzewczego spowoduje wyłączenie systemu. Niszczącą pracę zakończą mrozy - trzeba będzie zmienić rurociąg.

Metody zwalczania i zapobiegania uderzeniom wodnym w instalacji

Skoki ciśnienia w systemach są przyczyną do 60% wszystkich wypadków rurociągów. Szczególnie zagrożone są stare i długie rurociągi. Zużyte systemy mają wiele słabych punktów, w których minimalny wzrost ciśnienia wody spowoduje pęknięcie. I jeszcze jeden fakt - im dłuższa i prostsza rura, tym silniejszy będzie młot wodny. Wynika to z faktu, że w długich rurach umieszcza się więcej wody, co oznacza, że ​​masa nośnika jest duża i może powodować silny spadek ciśnienia.

Rada! Jeśli prywatny dom jest wyposażony w zawory kulowe, pokusa szybkiego włączania i wyłączania jest wielka. Jeden obrót i kran zamknięty. Jest to absolutnie niemożliwe. Skutek nagłego zatrzymania cieczy wkrótce objawi się wyciskaniem gumowych uszczelek, a następnie pęknięciem układu.

Czy jest jakieś zabezpieczenie przed uderzeniem hydraulicznym w instalacji wodociągowej mieszkania, budynku prywatnego? Tak. Pierwszą i najważniejszą rzeczą jest nie testowanie systemu pod kątem wytrzymałości przy nagłych zmianach ciśnienia. Przeanalizujmy jeszcze kilka opcji, jak uniknąć uderzenia hydraulicznego w systemie zaopatrzenia w wodę.

Płynne zamykanie kranu

Najprostszy sposób na uniknięcie kłopotów. Zawór musi być zamknięty płynnie, bez szarpnięć. Jeśli zawór odcinający jest szczelny, dopuszczalne jest poruszanie rączką małymi szarpnięciami. Działanie mające zastosowanie zarówno do kranów domowych jak i przemysłowych.

Podczas zamykania nadal będzie młot wodny, ale jeden potężny zostanie podzielony na kilka o małej mocy. Energia uderzenia w rurociąg podczas pojedynczego gwałtownego ruchu jest dzielona na kilka małych, podczas gdy spadki ciśnienia mają czas na kompensację, zmniejszając w ten sposób ryzyko awarii systemu.

Urządzenia amortyzujące

Amortyzatory służą do ochrony rurociągów z termostatami. Są to elastyczne części rury, które zastępują część sztywną przed punktem mocowania zaworu termostatu. Materiał na urządzenie amortyzujące: guma o wysokiej odporności na ciepło lub wzmocnione tworzywo sztuczne. Zdolność do rozciągania i przejmowania siły zwiększonego nacisku pomaga uniknąć uderzenia hydraulicznego.

Zasada jest prosta: wraz ze wzrostem ciśnienia miękka część rury rozszerza swoją średnicę, pełniąc rolę tłumika, przez co ciśnienie przed zamkniętym zaworem maleje. Aby zapobiec uderzeniom hydraulicznym, wystarczy odcinek rury o długości 20-30 cm, jeśli system jest bardzo długi, elastyczny element amortyzujący można zwiększyć do 40 cm.

Przetok

Wymaga ręcznej rewizji zaworów termicznych. Znajomość cech konstrukcyjnych przyda się, w przeciwnym razie element może zostać uszkodzony Bocznik to cienka rurka o średnicy 0,2-0,4 mm, którą wkłada się do zaworu w kierunku ruchu płynu. Bocznik nie wpływa na funkcjonalność układu podczas pracy, natomiast podczas skoków ciśnienia upuszcza go do rurociągu za zaworem.

Rada! Bocznikowanie pomoże, jeśli zadaniem jest usunięcie uderzenia wodnego w systemie zaopatrzenia w wodę nowych rurociągów. Zniszczone rury z korozją nie bocznikują, rdza szybko zatyka otwór. W takim przypadku zamiast instalowania rury wystarczy wywiercony otwór o pożądanej średnicy.

Termostaty bezpieczeństwa

Są to specjalne urządzenia, które dodatkowo wyposażone są w zabezpieczenie przed uderzeniem hydraulicznym. Zabezpieczenie wygląda jak sprężyna zamontowana na styku zaworu i głowicy termicznej. Właściwość ochrony opisana jest w dokumentacji technicznej.

Zasada działania jest prosta - przy skokach ciśnienia sprężyna rozciąga się, co uniemożliwia szczelne zamknięcie zaworu. Nadciśnienie jest również uwalniane do odcinka rury za zaworem. Gdy ciśnienie normalizuje się, zawór zamyka się.

Rada! Montaż termostatów z zabezpieczeniem przed uderzeniem hydraulicznym należy wykonać w kierunku wskazanym strzałką na obudowie.

Zawory bezpieczeństwa

Prosty zawór nadmiarowy uderzenia hydraulicznego działa w systemie nadmiarowym ciśnienia. Zawór bezpieczeństwa montowany jest w miejscach najbardziej narażonych na uderzenie wodne. Urządzenia mogą pracować zarówno samodzielnie, jak i przyjmować polecenia kontrolera.

W tym drugim przypadku sterownik musi kontrolować całą pracę instalacji i posiadać dane o ciśnieniu w całym rurociągu. Wraz ze wzrostem poziomu ciśnienia w miejscu instalacji zaworu urządzenie otwiera się i odprowadza nadmiar wody na zewnątrz. Gdy tylko ciśnienie spadnie, zawór zamyka się i powraca do pierwotnego położenia.

Kompensatory

Stosowany jest kompensator uderzeń wodnych w wewnętrznych systemach zaopatrzenia w wodę, ogrzewania. Urządzenie wygląda jak zbiornik podzielony na dwie części membraną wykonaną z gumy, gumy. Dolna część jest podłączona do wodociągu, więc zawsze jest tam woda. Górna część to sprężone powietrze. Jeżeli kompensator jest elementem instalacji grzewczej, to montowany jest w miejscach o dużym zagrożeniu uderzeniem wodnym.

Zasada działania: gdy ciśnienie wzrasta, płynny nośnik naciska na membranę akumulatora, powietrze jest sprężane, membrana jest przemieszczana. Zwiększenie objętości zbiornika przyczynia się do kompensacji nadciśnienia. Gdy tylko skok zostanie wyeliminowany, membrana przyjmuje swoją pierwotną pozycję.

Automatyczne urządzenia sterujące

Agregaty stosowane są w układach wyposażonych w pompy. Im mocniejsza pompa, tym silniejszy będzie młot wodny. Poziom wzrostu ciśnienia jest określany przez prędkość obrotową silnika, po przyłożeniu napięcia siłownik uruchamia się natychmiast. Jedynym sposobem na uniknięcie uderzenia hydraulicznego jest płynne zwiększanie prędkości. Zastosowanie automatycznych urządzeń sterujących pozwala wpływać na przetwornice częstotliwości i urządzenia łagodnego rozruchu.

Zmiana częstotliwości, a także stopniowe uruchamianie silnika minimalizuje ryzyko uderzenia hydraulicznego. Przetwornice częstotliwości regulują również wydajność pompy przy zachowaniu optymalnego trybu pracy sprzętu.

Wiedząc, czym jest uderzenie wodne, jakie są konsekwencje tego zjawiska i jak wyeliminować problem, warto zmodernizować rurociąg lub przynajmniej uniknąć gwałtownego zamykania zaworów i kurków. Urządzenia są niedrogie, służą przez długi czas i przedłużają żywotność całej instalacji wodno-kanalizacyjnej i grzewczej.