Uderzenie wodne nazywane jest młotem wodnym ze względu na bezwładność przepływu wody pod ciśnieniem w przypadku nagłego odcięcia zasilania lub zbyt szybkiego zamknięcia zaworu, co powoduje powstanie fali uderzeniowej przepływu wody, podobnie jak uderzenie młotka. Siła fali uderzeniowej wody, działającej tam i z powrotem, może być czasami bardzo duża, powodując uszkodzenie zaworu i pompy wodnej.
Gdy otwarty zawór zostanie nagle zamknięty, przepływ wody wytworzy ciśnienie na zaworze i ściance rury. Dzięki gładkiej ściance rury późniejszy przepływ wody pod wpływem bezwładności szybko osiąga maksimum i wywołuje efekt niszczący, czyli „efekt uderzenia wodnego” w hydrodynamice, czyli dodatnie uderzenie wodne. Czynnik ten należy uwzględnić przy budowie rurociągu wodociągowego.
I odwrotnie, po nagłym otwarciu zamkniętego zaworu, wytworzy się także młot wodny, zwany ujemnym młotem wodnym, który również ma pewną siłę niszczącą, ale nie jest tak duży jak ten pierwszy. Gdy elektryczna pompa wodna zostanie nagle wyłączona lub uruchomiona, spowoduje to również uderzenie ciśnienia i efekt uderzenia wodnego. Ta fala uderzeniowa ciśnienia rozchodzi się wzdłuż rurociągu, co może łatwo doprowadzić do lokalnego nadciśnienia w rurociągu, co może skutkować pęknięciem rurociągu i uszkodzeniem sprzętu. Dlatego też ochrona przed uderzeniem wodnym stała się jedną z kluczowych technologii w inżynierii wodno-kanalizacyjnej.
Warunki uderzenia wodnego
1. Nagłe otwarcie lub zamknięcie zaworu;
2. Nagłe zatrzymanie lub uruchomienie zespołu pompy wodnej;
3. Doprowadzenie wody z pojedynczej rury do wysokiego miejsca (różnica wzniesień topograficznych dopływu wody przekracza 20 m);
4. Całkowita wysokość podnoszenia (lub ciśnienie robocze) pompy wodnej jest duża;
5. Nadmierna prędkość przepływu w rurociągu przesyłowym wody;
6. Rurociąg wodociągowy jest za długi i teren ulega znacznym zmianom.
Szkodliwość efektu uderzenia wodnego
Wzrost ciśnienia spowodowany uderzeniem wodnym może osiągnąć kilkukrotną lub nawet dziesiątkową wartość normalnego ciśnienia roboczego rurociągu. Zagrożenia związane z dużymi wahaniami ciśnienia w systemie rurociągów obejmują głównie:
1. Spowodować silne wibracje rurociągu i rozłączyć złącze rurociągu;
2. Zawór jest uszkodzony, a poważne ciśnienie jest zbyt wysokie, co skutkuje eksplozją rury i spadkiem ciśnienia w sieci wodociągowej;
3. Wręcz przeciwnie, zbyt niskie ciśnienie doprowadzi do zapadnięcia się rury i uszkodzenia zaworu oraz części mocujących;
4. Spowodować cofnięcie pompy, uszkodzenie sprzętu lub rurociągu w pompowni, poważne zanurzenie pompowni, spowodować ofiary w ludziach i inne poważne wypadki oraz mieć wpływ na produkcję i życie.
Środki ochronne mające na celu wyeliminowanie lub zmniejszenie uderzenia wodnego
Istnieje wiele środków zabezpieczających przed uderzeniem hydraulicznym, ale należy podjąć różne środki w zależności od możliwych przyczyn uderzenia hydraulicznego.
1. Zmniejszenie prędkości przepływu rurociągu przesyłowego wody może do pewnego stopnia zmniejszyć ciśnienie uderzenia wodnego, ale zwiększy średnicę rurociągu przesyłowego wody i zwiększy inwestycję w ramach projektu. Podczas układania rurociągu przesyłowego wody należy w miarę możliwości unikać garbów lub ostrych zmian nachylenia. Rozmiar uderzenia wodnego zatrzymującego pompę jest związany głównie z geometryczną głowicą pompowni. Im wyższa wysokość geometryczna, tym większa wartość uderzenia wodnego zatrzymującego pompę. Dlatego rozsądną wysokość podnoszenia pompy należy wybrać zgodnie z lokalną rzeczywistą sytuacją. Po awaryjnym wyłączeniu pompy, należy ją uruchomić po napełnieniu wodą rurociągu za zaworem zwrotnym. Podczas uruchamiania pompy nie otwieraj całkowicie zaworu wylotowego pompy, w przeciwnym razie spowoduje to silne uderzenie wody. W tym przypadku najczęściej dochodzi do poważnych awarii związanych z uderzeniami wodnymi w wielu stacjach pomp.
2. Ustawić urządzenie eliminujące uderzenia wodne
(1) Przyjęto technologię kontroli stałego ciśnienia:
Ponieważ ciśnienie w sieci wodociągowej ulega ciągłym zmianom wraz ze zmianą warunków pracy, podczas pracy instalacji często pojawia się podciśnienie lub nadciśnienie, które łatwo powoduje uderzenie wodne, powodując uszkodzenie rurociągów i urządzeń, automatyczne sterowanie system służy do przekazywania informacji zwrotnej o uruchomieniu, zatrzymaniu i regulacji prędkości pompy wodnej poprzez wykrywanie ciśnienia w sieci rurociągów, kontrolowanie przepływu, a następnie utrzymywanie określonego poziomu ciśnienia. Ciśnienie zasilania wodą pompy można ustawić poprzez sterowanie mikrokomputer w celu utrzymania stałego ciśnienia wody, uniknięcia nadmiernych wahań ciśnienia i zmniejszenia prawdopodobieństwa wystąpienia uderzenia wodnego.
(2) Zamontować eliminator uderzeń wodnych
Sprzęt ten służy głównie do zapobiegania zatrzymaniu pompy przez uderzenie wodne. Zwykle instaluje się go w pobliżu rurociągu wylotowego pompy wodnej. Ciśnienie samego rurociągu wykorzystywane jest jako siła do automatycznego działania niskiego ciśnienia, to znaczy, gdy ciśnienie w rurociągu jest niższe niż ustawiona wartość zabezpieczająca, wylot drenażowy otworzy się automatycznie, aby uwolnić wodę i ciśnienie, tak aby aby zrównoważyć ciśnienie lokalnego rurociągu i zapobiec wpływowi uderzenia wodnego na sprzęt i rurociąg. Ogólnie rzecz biorąc, eliminator można podzielić na mechaniczny i hydrauliczny. Po zadziałaniu eliminatora mechanicznego można go przywrócić ręcznie, a eliminator hydrauliczny można zresetować automatycznie.
(3) Zamontować wolno zamykający się zawór zwrotny na rurze wylotowej pompy wodnej o dużej średnicy
Może skutecznie wyeliminować uderzenie wodne spowodowane wyłączeniem pompy, ale ponieważ w momencie działania zaworu następuje pewien przepływ wsteczny wody, studnia ssąca musi mieć rurę przelewową. Zawór zwrotny wolno zamykający występuje w dwóch typach: typu ciężkiego młota i typu magazynującego energię. Czas zamknięcia zaworu można regulować w określonym zakresie, w zależności od potrzeb. Ogólnie rzecz biorąc, zawór jest zamknięty w 70% ~ 80% w ciągu 3 ~ 7 s po awarii zasilania, a pozostałe 20% ~ 30% czasu zamknięcia jest regulowane w zależności od warunków pracy pompy wodnej i rurociągu, ogólnie w zakresie 10 ~ 30 S. Warto zauważyć, że gdy w rurociągu znajduje się garb umożliwiający pokonanie uderzenia hydraulicznego, bardzo skuteczny jest wolno zamykający się zawór zwrotny.
(4) Jednokierunkowa wieża przeciwprzepięciowa
Należy go zbudować w pobliżu pompowni lub w odpowiednim miejscu rurociągu, a wysokość zbiornika wyrównawczego jednokierunkowego powinna być niższa od ciśnienia panującego w rurociągu. Gdy ciśnienie w rurociągu jest niższe niż poziom wody w wieży, zbiornik wyrównawczy uzupełnia wodę w rurociągu, aby zapobiec pękaniu słupa wody i uniknąć mostkowania uderzenia wodnego. Jednakże jego wpływ rozprężający na uderzenie wodne inne niż uderzenie wodne zatrzymujące pompę, takie jak uderzenie wodne przy zamykaniu zaworu, jest ograniczone. Ponadto działanie zaworu jednokierunkowego zastosowanego w jednokierunkowej wieży regulacyjnej ciśnienia powinno być absolutnie niezawodne. Uszkodzenie zaworu może prowadzić do poważnych wypadków
(5) W pompowni zamontowana jest rura obejściowa (zawór).
Podczas normalnej pracy układu pompowego zawór zwrotny jest zamknięty, ponieważ ciśnienie wody po stronie tłocznej pompy jest wyższe niż po stronie ssącej wody. Gdy pompa zostanie nagle zatrzymana z powodu awarii zasilania, ciśnienie na wylocie stacji pomp wody gwałtownie spada, natomiast ciśnienie po stronie ssawnej gwałtownie wzrasta. Pod tą różnicą ciśnień przejściowa woda pod wysokim ciśnieniem w głównej rurze ssawnej jest przejściową wodą o niskim ciśnieniu, która popycha płytkę zaworu zwrotnego w celu przepływu do głównej rury wody pod ciśnieniem i zwiększa tam niskie ciśnienie wody; Z drugiej strony zmniejsza się również wzrost ciśnienia uderzenia hydraulicznego po stronie ssawnej pompy wodnej. W ten sposób kontrolowany jest wzrost uderzenia wodnego i spadek ciśnienia po obu stronach stacji pomp wody, aby skutecznie zmniejszyć i zapobiec uszkodzeniom uderzenia wodnego
(6) Ustawić wielostopniowy zawór zwrotny
W dłuższym rurociągu przesyłowym wody dodaje się jeden lub więcej zaworów zwrotnych, aby podzielić rurociąg przesyłowy wody na kilka odcinków, a zawory zwrotne instaluje się na każdym odcinku. Gdy woda w rurze doprowadzającej wodę cofa się w procesie uderzenia wodnego, każdy zawór zwrotny jest kolejno zamykany, aby podzielić przepływ płukania wstecznego na kilka sekcji. Ponieważ wysokość podnoszenia hydrostatycznego w każdej sekcji rury doprowadzającej wodę (lub sekcji przepływu płukania wstecznego) jest dość mała, wzrost ciśnienia uderzenia wodnego jest zmniejszony. To zabezpieczenie można skutecznie zastosować w przypadku dużej geometrycznej różnicy wysokości dopływu wody; Nie można jednak wyeliminować możliwości oddzielenia się słupa wody. Jego największą wadą jest to, że podczas normalnej pracy wzrasta pobór mocy pompy wodnej i koszt zaopatrzenia w wodę.
(7) W najwyższych punktach rurociągu instaluje się automatyczne urządzenia odsysające i uzupełniające powietrze, aby ograniczyć wpływ uderzenia hydraulicznego na rurociąg.
Czas publikacji: 26 października 2021 r
