Гидравлический удар называется гидроударом из-за инерции потока воды под давлением, когда питание внезапно отключается или клапан закрывается слишком быстро, что создает ударную волну потока воды, точно так же, как удар молотка. Возвратно-поступательная сила водяной ударной волны иногда может быть очень большой, что приводит к повреждению клапана и водяного насоса.
Когда открытый клапан внезапно закрывается, поток воды оказывает давление на клапан и стенки трубы. Благодаря гладкой стенке трубы последующий поток воды под действием инерции быстро достигает максимума и производит разрушительный эффект, которым в гидродинамике является «эффект гидроудара», то есть положительный гидроудар. Этот фактор следует учитывать при строительстве водопровода.
Напротив, после того, как закрытый клапан внезапно откроется, он также создаст гидроудар, называемый отрицательным гидроударом, который также обладает определенной разрушительной силой, но не такой большой, как первый. Когда электрический водяной насос внезапно отключается или запускается, это также вызывает воздействие давления и гидроудар. Эта ударная волна давления распространяется вдоль трубопровода, что легко может привести к локальному избыточному давлению в трубопроводе, что приводит к разрыву трубопровода и повреждению оборудования. Поэтому защита от гидроударов стала одной из ключевых технологий водоснабжения.
Условия гидроудара
1. Внезапное открытие или закрытие клапана;
2. Внезапная остановка или запуск водяного насоса;
3. Подача воды из одиночного трубопровода на возвышенность (перепад высот водопровода превышает 20м);
4. Общий напор (или рабочее давление) водяного насоса большой;
5. Чрезмерная скорость потока в водопроводе;
6. Водопровод слишком длинный, а рельеф местности сильно меняется.
Вред эффекта гидроудара
Повышение давления, вызванное гидроударом, может достигать в несколько и даже десятки раз нормального рабочего давления трубопровода. Опасности, связанные с такими большими колебаниями давления в трубопроводной системе, в основном включают в себя:
1. Вызвать сильную вибрацию трубопровода и отсоединить соединение трубопровода;
2. Клапан поврежден, а давление слишком велико, что приводит к взрыву трубы и снижению давления в сети водоснабжения;
3. Наоборот, слишком низкое давление приведет к обрушению трубы и повреждению клапана и крепежных деталей;
4. Вызвать реверс насоса, повредить оборудование или трубопровод в насосном отделении, серьезно затопить насосное отделение, привести к жертвам и другим крупным авариям, а также повлиять на производство и жизнь.
Защитные меры по устранению или уменьшению гидроудара
Существует множество мер защиты от гидроудара, но в зависимости от возможных причин гидроудара следует принимать разные меры.
1. Уменьшение скорости потока в водопроводе может в определенной степени снизить давление гидроудара, но это увеличит диаметр водопровода и увеличит инвестиции в проект. При прокладке водопроводного трубопровода следует по возможности избегать горбов и резких перепадов уклона. Размер гидравлического удара остановки насоса в основном связан с геометрическим напором насосной станции. Чем выше геометрический напор, тем больше величина гидроудара при остановке насоса. Поэтому разумный напор насоса должен выбираться в соответствии с местной фактической ситуацией. После аварийного отключения насоса запуск насоса должен осуществляться после заполнения трубопровода за обратным клапаном водой. При запуске насоса не открывайте полностью выпускной клапан насоса, иначе это приведет к сильному воздействию воды. Крупные аварии на многих насосных станциях с гидроударами происходят в основном именно из-за этого.
2. Установить устройство устранения гидроударов.
(1) Применяется технология контроля постоянного давления:
Поскольку давление в водопроводной сети постоянно меняется с изменением условий работы, в процессе работы системы часто возникает низкое или избыточное давление, из-за чего легко произвести гидроудар, приводящий к повреждению трубопроводов и оборудования, автоматическое управление Система используется для обратной связи при запуске, остановке и регулировании скорости водяного насоса посредством определения давления в трубопроводной сети, управления расходом и последующего поддержания определенного уровня давления. Давление подачи воды в насос можно установить, контролируя микрокомпьютер для поддержания постоянного давления воды, предотвращения чрезмерных колебаний давления и снижения вероятности гидравлического удара.
(2) Установите каплеуловитель гидроудара.
Оборудование в основном используется для предотвращения остановки насоса из-за гидравлического удара. Обычно он устанавливается рядом с выходным трубопроводом водяного насоса. Давление самого трубопровода используется в качестве мощности для реализации автоматического действия при низком давлении, то есть, когда давление в трубопроводе ниже установленного значения защиты, дренажное отверстие автоматически открывается для сброса воды и давления, чтобы для балансировки давления в местном трубопроводе и предотвращения воздействия гидравлического удара на оборудование и трубопровод. Как правило, каплеуловители можно разделить на механические и гидравлические. После срабатывания механического каплеуловителя его можно восстановить вручную, а гидроуловитель можно сбросить автоматически.
(3) Установите медленно закрывающийся обратный клапан на выпускной трубе водяного насоса большого диаметра.
Это может эффективно устранить гидравлический удар при отключении насоса, но поскольку при срабатывании клапана возникает определенный обратный поток воды, всасывающий колодец должен иметь переливную трубу. Медленно закрывающийся обратный клапан бывает двух типов: с тяжелым молотком и с накопителем энергии. Время закрытия клапана можно регулировать в определенном диапазоне по мере необходимости. Как правило, клапан закрывается на 70–80 % в течение 3–7 с после сбоя питания, а оставшееся время закрытия на 20–30 % регулируется в зависимости от состояния водяного насоса и трубопровода, обычно в диапазоне 10–30 секунд. с. Стоит отметить, что при наличии на трубопроводе горба для перекрытия гидроудара очень эффективен обратный клапан медленного закрытия.
(4) Односторонняя опорная башня
Он должен быть построен рядом с насосной станцией или в соответствующем месте трубопровода, а высота одностороннего уравнительного резервуара должна быть ниже давления в трубопроводе. Когда давление в трубопроводе ниже уровня воды в башне, уравнительный бак подкачивает воду в трубопровод, чтобы предотвратить разрыв столба воды и избежать гидроудара. Однако его эффект разгерметизации при гидроударе, за исключением гидроудара при остановке насоса, например при гидроударе при закрытии клапана, ограничен. Кроме того, работа одностороннего клапана, используемого в односторонней башне регулирования давления, должна быть абсолютно надежной. Выход из строя клапана может привести к серьезным авариям.
(5) На насосной станции установлена перепускная труба (клапан).
При нормальной работе насосной системы обратный клапан закрыт, поскольку давление воды на стороне нагнетания воды насоса выше, чем на стороне всасывания воды. При внезапной остановке насоса из-за сбоя в электроснабжении давление на выходе водонасосной станции резко снижается, а давление на стороне всасывания резко возрастает. Под этим перепадом давления временная вода высокого давления во всасывающей основной трубе представляет собой переходную воду низкого давления, которая подталкивает пластину обратного клапана течь к основной трубе воды под давлением и увеличивает там низкое давление воды; С другой стороны, также снижается повышение давления гидроудара на стороне всасывания водяного насоса. Таким образом, контролируется подъем гидроудара и падение давления на обеих сторонах водяной насосной станции, что позволяет эффективно уменьшить и предотвратить вред от гидроудара.
(6) Установите многоступенчатый обратный клапан.
В более длинном водопроводном трубопроводе добавляют один или несколько обратных клапанов, чтобы разделить водопроводный трубопровод на несколько участков, и на каждом участке устанавливают обратные клапаны. Когда в процессе гидроудара вода в водоподающем трубопроводе течет обратно, каждый обратный клапан последовательно закрывается, разделяя поток обратной промывки на несколько секций. Поскольку гидростатический напор в каждой секции водоподающего трубопровода (или секции обратной промывки) довольно мал, повышение давления гидроудара снижается. Эту защитную меру можно эффективно использовать в случае большого геометрического перепада высот подачи воды; Однако возможность разделения столба воды исключить нельзя. Самым большим его недостатком является то, что при нормальной работе увеличивается потребляемая мощность водяного насоса и увеличивается стоимость подачи воды.
(7) Автоматические устройства вытяжки и пополнения воздуха устанавливаются в верхних точках трубопровода для уменьшения воздействия гидравлического удара на трубопровод.
Время публикации: 26 октября 2021 г.
