Il colpo d'ariete è chiamato colpo d'ariete a causa dell'inerzia del flusso d'acqua in pressione quando l'alimentazione viene interrotta improvvisamente o la valvola viene chiusa troppo velocemente, il che produce un'onda d'urto del flusso d'acqua, proprio come un colpo di martello. La forza avanti e indietro dell'onda d'urto dell'acqua può talvolta essere molto grande, danneggiando così la valvola e la pompa dell'acqua.
Quando la valvola aperta viene chiusa improvvisamente, il flusso d'acqua produrrà una pressione sulla valvola e sulla parete del tubo. A causa della parete liscia del tubo, il successivo flusso d'acqua raggiunge rapidamente il massimo sotto l'azione dell'inerzia e produce un effetto distruttivo, che in idrodinamica è il "colpo d'ariete", cioè il colpo d'ariete positivo. Questo fattore dovrebbe essere considerato nella costruzione della conduttura di approvvigionamento idrico.
Al contrario, dopo che la valvola chiusa viene aperta improvvisamente, si produrrà anche un colpo d'ariete, chiamato colpo d'ariete negativo, che ha anch'esso una certa forza distruttiva, ma non è così grande come il primo. Quando la pompa elettrica dell'acqua viene improvvisamente spenta o avviata, causerà anche un impatto sulla pressione e un effetto colpo d'ariete. Questa onda d'urto di pressione si propaga lungo la tubazione, il che può facilmente portare a una sovrapressione locale della tubazione, con conseguente rottura della tubazione e danni alle apparecchiature. Pertanto, la protezione dall’effetto colpo d’ariete è diventata una delle tecnologie chiave dell’ingegneria dell’approvvigionamento idrico.
Condizioni di colpo d'ariete
1. Apertura o chiusura improvvisa della valvola;
2. Arresto o avvio improvviso della pompa dell'acqua;
3. Consegna dell'acqua da un tubo singolo a un luogo elevato (la differenza di elevazione topografica della fornitura d'acqua supera i 20 m);
4. La prevalenza totale (o pressione di esercizio) della pompa dell'acqua è elevata;
5. Eccessiva velocità del flusso nella tubazione di trasmissione dell'acqua;
6. La conduttura dell'acqua è troppo lunga e il terreno cambia notevolmente.
Danno dell'effetto colpo d'ariete
L'aumento di pressione causato dal colpo d'ariete può raggiungere diverse volte o addirittura decine di volte la normale pressione di esercizio della tubazione. I rischi di questa ampia fluttuazione di pressione per il sistema di tubazioni includono principalmente:
1. Provocare forti vibrazioni alla tubazione e scollegare il giunto della tubazione;
2. La valvola è danneggiata e la pressione grave è troppo elevata, con conseguente esplosione del tubo e riduzione della pressione della rete di approvvigionamento idrico;
3. Al contrario, una pressione troppo bassa porterà al collasso del tubo e al danneggiamento della valvola e delle parti di fissaggio;
4. Causare l'inversione della pompa, danneggiare l'attrezzatura o la tubazione nella sala pompe, sommergere gravemente la sala pompe, causare vittime e altri incidenti gravi e compromettere la produzione e la vita.
Misure protettive per eliminare o ridurre il colpo d'ariete
Esistono molte misure protettive contro il colpo d'ariete, ma è necessario adottare misure diverse a seconda delle possibili cause del colpo d'ariete.
1. Ridurre la velocità del flusso della tubazione di trasmissione dell'acqua può ridurre la pressione del colpo d'ariete in una certa misura, ma aumenterà il diametro della tubazione di trasmissione dell'acqua e aumenterà l'investimento nel progetto. Durante la posa della tubazione di trasmissione dell'acqua, devono essere evitati, per quanto possibile, dossi o bruschi cambiamenti di pendenza. La dimensione del colpo d'ariete di arresto della pompa è principalmente correlata alla testa geometrica del vano pompa. Maggiore è la prevalenza geometrica, maggiore sarà il valore del colpo d'ariete di arresto pompa. Pertanto, la prevalenza ragionevole della pompa dovrà essere selezionata in base alla situazione effettiva locale. Dopo l'arresto di emergenza della pompa, la pompa deve essere avviata dopo che la tubazione dietro la valvola di ritegno è stata riempita d'acqua. Quando si avvia la pompa, non aprire completamente la valvola di uscita della pompa, altrimenti si produrrà un forte impatto dell'acqua. I maggiori incidenti causati dai colpi d'ariete di molte stazioni di pompaggio sono causati soprattutto da questo caso.
2. Impostare il dispositivo di eliminazione del colpo d'ariete
(1) Viene adottata la tecnologia di controllo della pressione costante:
Poiché la pressione della rete di tubazioni di approvvigionamento idrico cambia costantemente con il cambiamento delle condizioni di lavoro, durante il funzionamento del sistema si verifica spesso una bassa pressione o una sovrapressione, che è facile da produrre colpi d'ariete, con conseguenti danni alle tubazioni e alle apparecchiature, il controllo automatico viene adottato un sistema per retroagire all'avvio, all'arresto e alla regolazione della velocità della pompa dell'acqua attraverso il rilevamento della pressione della rete di tubazioni, controllare il flusso e quindi mantenere un certo livello di pressione. La pressione di alimentazione dell'acqua della pompa può essere impostata controllando il microcomputer per mantenere costante la pressione dell'acqua, evitare fluttuazioni eccessive di pressione e ridurre la probabilità di colpi d'ariete.
(2) Installare l'eliminatore del colpo d'ariete
L'attrezzatura viene utilizzata principalmente per evitare che il colpo d'ariete arresti la pompa. Viene generalmente installato in prossimità della tubazione di uscita della pompa dell'acqua. La pressione della tubazione stessa viene utilizzata come potenza per realizzare un'azione automatica a bassa pressione, ovvero quando la pressione nella tubazione è inferiore al valore di protezione impostato, l'uscita di drenaggio si aprirà automaticamente per rilasciare acqua e pressione, in modo da per bilanciare la pressione della conduttura locale e prevenire l'impatto del colpo d'ariete sulle apparecchiature e sulla conduttura. Generalmente, l'eliminatore può essere suddiviso in tipo meccanico e tipo idraulico. Dopo che l'eliminatore meccanico ha agito, è possibile ripristinarlo manualmente e l'eliminatore idraulico può essere ripristinato automaticamente.
(3) Installare una valvola di ritegno a chiusura lenta sul tubo di uscita della pompa dell'acqua di grande diametro
Può eliminare efficacemente il colpo d'ariete causato dall'arresto della pompa, ma poiché c'è una certa quantità di riflusso d'acqua quando la valvola agisce, il pozzo di aspirazione deve avere un tubo di troppopieno. La valvola di ritegno a chiusura lenta ha due tipi: tipo a martello pesante e tipo ad accumulo di energia. Il tempo di chiusura della valvola può essere regolato entro un determinato intervallo secondo necessità. Generalmente, la valvola viene chiusa al 70% ~ 80% entro 3 ~ 7 s dopo l'interruzione di corrente e il restante tempo di chiusura del 20% ~ 30% viene regolato in base alle condizioni della pompa dell'acqua e della tubazione, generalmente nell'intervallo 10 ~ 30 S. Vale la pena notare che quando è presente una gobba nella tubazione per superare il colpo d'ariete, la valvola di ritegno a chiusura lenta è molto efficace.
(4) Torre di protezione unidirezionale
Dovrà essere costruito vicino alla stazione di pompaggio o nella posizione appropriata della tubazione e l'altezza del serbatoio di compensazione unidirezionale sarà inferiore alla pressione della tubazione in quel punto. Quando la pressione nella tubazione è inferiore al livello dell'acqua nella torre, il serbatoio di compensazione alimenta l'acqua nella tubazione per evitare la rottura della colonna d'acqua e il colpo d'ariete. Tuttavia, il suo effetto di depressurizzazione sui colpi d'ariete diversi dal colpo d'ariete di arresto della pompa, come il colpo d'ariete di chiusura della valvola, è limitato. Inoltre, le prestazioni della valvola unidirezionale utilizzata nella torre di regolazione della pressione unidirezionale devono essere assolutamente affidabili. Una volta che la valvola si guasta, ciò potrebbe causare gravi incidenti
(5) Nella stazione di pompaggio è installato un tubo di bypass (valvola).
Durante il normale funzionamento del sistema di pompa, la valvola di ritegno è chiusa perché la pressione dell'acqua sul lato pressione dell'acqua della pompa è superiore a quella sul lato di aspirazione dell'acqua. Quando la pompa viene arrestata improvvisamente a causa di un'interruzione di corrente, la pressione all'uscita della stazione di pompaggio dell'acqua diminuisce bruscamente, mentre la pressione sul lato di aspirazione aumenta bruscamente. Sotto questa pressione differenziale, l'acqua transitoria ad alta pressione nel tubo principale di aspirazione è l'acqua transitoria a bassa pressione che spinge la piastra della valvola di ritegno a fluire verso il tubo principale dell'acqua pressurizzata e aumenta lì la bassa pressione dell'acqua; D'altro canto viene ridotto anche l'aumento di pressione del colpo d'ariete sul lato di aspirazione della pompa dell'acqua. In questo modo, vengono controllati l'aumento del colpo d'ariete e la caduta di pressione su entrambi i lati della stazione di pompaggio dell'acqua, in modo da ridurre e prevenire efficacemente i danni del colpo d'ariete
(6) Impostare la valvola di ritegno multistadio
Nella tubazione di trasmissione dell'acqua più lunga, vengono aggiunte una o più valvole di ritegno per dividere la tubazione di trasmissione dell'acqua in più sezioni e le valvole di ritegno vengono impostate su ciascuna sezione. Quando l'acqua nel tubo di mandata ritorna nel processo del colpo d'ariete, ciascuna valvola di ritegno viene chiusa successivamente per dividere il flusso di controlavaggio in più sezioni. Poiché la colonna idrostatica in ciascuna sezione del tubo di mandata dell'acqua (o sezione del flusso di controlavaggio) è piuttosto piccola, l'aumento di pressione del colpo d'ariete è ridotto. Questa misura protettiva può essere utilizzata efficacemente nel caso di grandi differenze geometriche di altezza nella fornitura d'acqua; Tuttavia, la possibilità di separazione della colonna d'acqua non può essere eliminata. Il suo più grande svantaggio è che il consumo energetico della pompa dell’acqua aumenta e il costo dell’approvvigionamento idrico aumenta durante il normale funzionamento.
(7) I dispositivi automatici di scarico e rifornimento d'aria sono posizionati nei punti più alti della tubazione per ridurre l'impatto del colpo d'ariete sulla tubazione.
Orario di pubblicazione: 26 ottobre 2021
