Le coup de bélier est appelé coup de bélier en raison de l'inertie du débit d'eau sous pression lorsque l'alimentation est soudainement coupée ou que la vanne est fermée trop rapidement, ce qui produit une onde de choc du débit d'eau, tout comme un coup de marteau. La force de va-et-vient de l’onde de choc de l’eau peut parfois être très importante, endommageant ainsi la vanne et la pompe à eau.
Lorsque la vanne ouverte est soudainement fermée, le débit d'eau produira une pression sur la vanne et la paroi du tuyau. En raison de la paroi lisse du tuyau, le débit d'eau ultérieur atteint rapidement son maximum sous l'action de l'inertie et produit un effet destructeur, qui est l'« effet de coup de bélier » en hydrodynamique, c'est-à-dire un coup de bélier positif. Ce facteur doit être pris en compte lors de la construction d’une canalisation d’approvisionnement en eau.
Au contraire, après l'ouverture soudaine de la vanne fermée, elle produira également un coup de bélier, appelé coup de bélier négatif, qui a également une certaine force destructrice, mais elle n'est pas aussi importante que la première. Lorsque la pompe à eau électrique est soudainement mise hors tension ou démarrée, cela provoquera également un impact de pression et un effet de coup de bélier. Cette onde de choc de pression se propage le long du pipeline, ce qui peut facilement entraîner une surpression locale du pipeline, entraînant une rupture du pipeline et des dommages à l'équipement. Par conséquent, la protection contre les coups de bélier est devenue l’une des technologies clés de l’ingénierie de l’approvisionnement en eau.
Conditions de coup de bélier
1. Ouverture ou fermeture soudaine de la vanne ;
2. Arrêt ou démarrage soudain de la pompe à eau ;
3. Livraison d'eau d'un tuyau unique à un endroit élevé (la différence d'élévation topographique de l'approvisionnement en eau dépasse 20 m) ;
4. La hauteur totale (ou pression de service) de la pompe à eau est importante ;
5. Vitesse d’écoulement excessive dans les canalisations de transport d’eau ;
6. La conduite d'eau est trop longue et le terrain change considérablement.
Dommages causés par l'effet de coup de bélier
L'augmentation de pression provoquée par les coups de bélier peut atteindre plusieurs fois, voire des dizaines de fois, la pression de service normale du pipeline. Les dangers liés à cette importante fluctuation de pression dans le système de pipelines comprennent principalement :
1. Provoquer de fortes vibrations du pipeline et déconnecter le joint du pipeline ;
2. La vanne est endommagée et la pression importante est trop élevée, ce qui entraîne une explosion des tuyaux et une réduction de la pression du réseau d'alimentation en eau ;
3. Au contraire, une pression trop basse entraînera l'effondrement du tuyau et endommagera la vanne et les pièces de fixation ;
4. Faire inverser la pompe, endommager l'équipement ou le pipeline dans la salle des pompes, submerger sérieusement la salle des pompes, provoquer des victimes et d'autres accidents majeurs et affecter la production et la vie.
Mesures de protection pour éliminer ou réduire les coups de bélier
Il existe de nombreuses mesures de protection contre les coups de bélier, mais différentes mesures doivent être prises en fonction des causes possibles du coup de bélier.
1. La réduction de la vitesse d'écoulement de la canalisation de transport d'eau peut réduire dans une certaine mesure la pression des coups de bélier, mais cela augmentera le diamètre de la canalisation de transport d'eau et augmentera l'investissement du projet. Lors du tracé de la canalisation de transport d'eau, les bosses ou les changements brusques de pente doivent être évités autant que possible. La taille du coup de bélier d’arrêt de pompe est principalement liée à la hauteur géométrique de la station de pompage. Plus la hauteur géométrique est élevée, plus la valeur du coup de bélier à l'arrêt de la pompe est élevée. Par conséquent, la tête de pompe raisonnable doit être sélectionnée en fonction de la situation réelle locale. Après l'arrêt d'urgence de la pompe, la pompe doit être démarrée une fois que la canalisation derrière le clapet anti-retour est remplie d'eau. Lors du démarrage de la pompe, n'ouvrez pas complètement la vanne de sortie de la pompe, sinon cela produirait un impact important sur l'eau. Les accidents majeurs liés aux coups de bélier dans de nombreuses stations de pompage sont principalement dus à ce cas.
2. Régler le dispositif d'élimination des coups de bélier
(1) La technologie de contrôle de pression constante est adoptée :
Comme la pression du réseau de canalisations d'alimentation en eau change constamment avec le changement des conditions de travail, une basse pression ou une surpression se produit souvent pendant le fonctionnement du système, ce qui est facile à produire des coups de bélier, entraînant des dommages aux canalisations et aux équipements, le contrôle automatique Le système est adopté pour renvoyer le démarrage, l'arrêt et la régulation de la vitesse de la pompe à eau grâce à la détection de la pression du réseau de canalisations, contrôler le débit, puis maintenir un certain niveau de pression. La pression d'alimentation en eau de la pompe peut être réglée en contrôlant le micro-ordinateur pour maintenir une alimentation en eau à pression constante, éviter les fluctuations de pression excessives et réduire la probabilité de coup de bélier.
(2) Installez l'éliminateur de coups de bélier
L'équipement est principalement utilisé pour empêcher les coups de bélier d'arrêter la pompe. Il est généralement installé à proximité de la canalisation de sortie de la pompe à eau. La pression du pipeline lui-même est utilisée comme puissance pour réaliser une action automatique à basse pression, c'est-à-dire que lorsque la pression dans le pipeline est inférieure à la valeur de protection définie, la sortie de drainage s'ouvrira automatiquement pour libérer l'eau et la pression, de sorte que pour équilibrer la pression du pipeline local et éviter l'impact des coups de bélier sur l'équipement et le pipeline, généralement, l'éliminateur peut être divisé en type mécanique et type hydraulique. Une fois l'éliminateur mécanique actif, il peut être restauré manuellement et l'éliminateur hydraulique peut être réinitialisé automatiquement.
(3) Installez un clapet anti-retour à fermeture lente sur le tuyau de sortie de la pompe à eau de grand diamètre.
Il peut éliminer efficacement le coup de bélier dû à l'arrêt de la pompe, mais comme il y a une certaine quantité de reflux d'eau lorsque la vanne agit, le puits d'aspiration doit avoir un tuyau de trop-plein. Le clapet anti-retour à fermeture lente est de deux types : le type à marteau lourd et le type à stockage d'énergie. Le temps de fermeture de la vanne peut être ajusté dans une certaine plage selon les besoins. Généralement, la vanne est fermée de 70 % à 80 % dans les 3 à 7 s après une panne de courant, et le temps de fermeture restant de 20 % à 30 % est ajusté en fonction des conditions de la pompe à eau et de la canalisation, généralement dans la plage de 10 à 30 s. Il convient de noter que lorsqu'il y a une bosse dans la canalisation pour combler le coup de bélier, le clapet anti-retour à fermeture lente est très efficace.
(4) Tour de surtension à sens unique
Il doit être construit à proximité de la station de pompage ou à l'emplacement approprié du pipeline, et la hauteur du réservoir de compensation unidirectionnel doit être inférieure à la pression du pipeline à cet endroit. Lorsque la pression dans la canalisation est inférieure au niveau d'eau dans la tour, le réservoir anti-bélier rajoute de l'eau dans la canalisation pour empêcher la rupture de la colonne d'eau et éviter le pontage du coup de bélier. Cependant, son effet de dépressurisation sur les coups de bélier autres que les coups de bélier à l'arrêt de la pompe, tels que les coups de bélier à la fermeture des vannes, est limité. De plus, les performances de la vanne unidirectionnelle utilisée dans la tour de régulation de pression unidirectionnelle doivent être absolument fiables. Une défaillance de la vanne peut entraîner des accidents majeurs
(5) Un tuyau de dérivation (vanne) est installé dans la station de pompage
Pendant le fonctionnement normal du système de pompe, le clapet anti-retour est fermé car la pression de l'eau du côté pression de l'eau de la pompe est supérieure à celle du côté aspiration de l'eau. Lorsque la pompe s'arrête brusquement en raison d'une panne de courant, la pression à la sortie de la station de pompage d'eau diminue fortement, tandis que la pression du côté aspiration augmente fortement. Sous cette pression différentielle, l'eau à haute pression transitoire dans le tuyau principal d'aspiration est l'eau à basse pression transitoire qui pousse la plaque du clapet anti-retour à s'écouler vers le tuyau principal d'eau sous pression et y augmente la basse pression de l'eau ; D'autre part, l'augmentation de pression due aux coups de bélier du côté aspiration de la pompe à eau est également réduite. De cette façon, l'augmentation des coups de bélier et la chute de pression des deux côtés de la station de pompage d'eau sont contrôlées, de manière à réduire et prévenir efficacement les dommages causés par les coups de bélier.
(6) Régler le clapet anti-retour à plusieurs étages
Dans la canalisation de transport d'eau la plus longue, un ou plusieurs clapets anti-retour sont ajoutés pour diviser la canalisation de transport d'eau en plusieurs sections, et des clapets anti-retour sont installés sur chaque section. Lorsque l'eau dans le tuyau d'alimentation en eau reflue lors du processus de coup de bélier, chaque clapet anti-retour est fermé successivement pour diviser le débit de lavage à contre-courant en plusieurs sections. Étant donné que la charge hydrostatique dans chaque section du tuyau d’alimentation en eau (ou section d’écoulement du lavage à contre-courant) est assez faible, l’augmentation de la pression des coups de bélier est réduite. Cette mesure de protection peut être utilisée efficacement en cas de grande différence de hauteur géométrique d'alimentation en eau ; Cependant, la possibilité d’une séparation de la colonne d’eau ne peut être éliminée. Son plus grand inconvénient est que la consommation électrique de la pompe à eau augmente et que le coût de l’approvisionnement en eau augmente en fonctionnement normal.
(7) Des dispositifs automatiques d'échappement et de réapprovisionnement en air sont installés aux points hauts du pipeline pour réduire l'impact des coups de bélier sur le pipeline.
Heure de publication : 26 octobre 2021
