1/Концепция

Гидравлический удар также называется гидравлическим ударом. При транспортировке воды (или других жидкостей) из-за внезапного открытия или закрытияAPI-клапан-бабочка, задвижки, проверьте клапаны ишаровые краныВнезапные остановки водяных насосов, резкое открытие и закрытие направляющих лопаток и т. д. приводят к резкому изменению расхода и значительным колебаниям давления. Гидравлический удар – это ярко выраженный термин. Он относится к сильному гидравлическому удару, вызванному воздействием потока воды на трубопровод при запуске и остановке водяного насоса. Поскольку внутренняя стенка водопроводной трубы гладкая, вода течет свободно. При внезапном закрытии открытого клапана или остановке насоса подачи воды поток воды создает давление на клапан и стенку трубы, в основном на клапан или насос. Поскольку стенка трубы гладкая, под действием инерции последующего потока воды гидравлическая сила быстро достигает максимума и производит разрушительные эффекты. Это «эффект гидравлического удара» в гидравлике, то есть положительный гидравлический удар. Напротив, при внезапном открытии закрытого клапана или запуске водяного насоса также возникает гидравлический удар, называемый отрицательным гидравлическим ударом, но он не такой сильный, как первый. Удар давления приводит к напряжению стенки трубы и появлению шума, похожего на удар молотка по трубе, поэтому это называется эффектом гидравлического удара.

2/Опасности

Мгновенное давление, создаваемое гидравлическим ударом, может в десятки и даже сотни раз превышать нормальное рабочее давление в трубопроводе. Такие значительные колебания давления могут вызвать сильную вибрацию или шум в трубопроводной системе, а также повредить соединения клапанов. Это оказывает крайне разрушительное воздействие на трубопроводную систему. Для предотвращения гидравлического удара необходимо правильно спроектировать трубопроводную систему, чтобы предотвратить слишком высокий расход. Как правило, проектная скорость потока в трубопроводе должна быть менее 3 м/с, а скорость открытия и закрытия клапанов должна контролироваться.
Поскольку насос запускается, останавливается, а клапаны открываются и закрываются слишком быстро, скорость воды резко меняется, особенно гидравлический удар, вызванный внезапной остановкой насоса, который может повредить трубопроводы, водяные насосы и клапаны, а также вызвать обратный ход водяного насоса и снизить давление в трубопроводной сети. Эффект гидравлического удара чрезвычайно разрушителен: если давление слишком высокое, это приведет к разрыву трубы. Напротив, если давление слишком низкое, это приведет к разрушению трубы и повреждению клапанов и креплений. За очень короткое время расход воды увеличивается от нуля до номинального расхода. Поскольку жидкости обладают кинетической энергией и определенной степенью сжимаемости, огромные изменения расхода за очень короткий промежуток времени вызовут воздействия высокого и низкого давления на трубопровод.

3/генерировать

Существует множество причин возникновения гидравлического удара. Наиболее распространённые из них:

1. Клапан внезапно открывается или закрывается;

2. Агрегат водяного насоса внезапно останавливается или запускается;

3. Одна труба транспортирует воду на возвышенное место (перепад высот местности водоснабжения превышает 20 метров);

4. Общий подъём (или рабочее давление) водяного насоса велик;

5. Скорость потока воды в водопроводе слишком большая;

6. Водопровод слишком длинный, а рельеф местности сильно меняется.
7. Нестандартное строительство представляет собой скрытую опасность при строительстве водопроводов.
(1) Например, производство цементных упорных опор для тройников, колен, переходов и других соединений не соответствует требованиям.
Согласно «Техническому регламенту по проектированию подземных трубопроводов водоснабжения из жесткого поливинилхлорида», для предотвращения смещения трубопровода в местах соединения тройников, колен, переходов и других труб диаметром ≥110 мм следует устанавливать цементные опоры. Бетонные опоры должны быть не ниже класса прочности С15 и отливаться на месте на вырытом грунтовом основании и откосе траншеи. Некоторые строительные организации не уделяют должного внимания роли опор. Они вбивают деревянный кол или вбивают железный штырь рядом с трубопроводом, чтобы они служили опорой. Иногда объем цементной опоры слишком мал или она не заливается в исходный грунт. С другой стороны, некоторые опоры недостаточно прочны. В результате в процессе эксплуатации трубопровода опоры не могут функционировать и приходят в негодность, что приводит к перекосу и повреждению трубопроводной арматуры, такой как тройники и колена.
(2) Автоматический выпускной клапан не установлен или место его установки нецелесообразно.
Согласно принципам гидравлики, автоматические выпускные клапаны следует проектировать и устанавливать в самых высоких точках трубопроводов в горной местности или на холмах с большой неровностью рельефа. Даже на равнинной местности с небольшой неровностью рельефа трубопроводы должны быть искусственно спроектированы при рытье траншей. Уклоны трубопроводов цикличны, имеют подъёмы и спуски, уклон не менее 1/500, поэтому в самой высокой точке на каждый километр пути необходимо проектировать 1-2 выпускных клапана.
Поскольку в процессе транспортировки воды по трубопроводу газ из трубопровода будет выходить и накапливаться в выступающих частях трубопровода, образуя воздушные пробки. При колебаниях расхода воды в трубопроводе воздушные карманы, образовавшиеся в выступающих частях, будут продолжать сжиматься и расширяться, и газ будет выходить из трубопровода. Давление, создаваемое при сжатии, в десятки, а то и сотни раз превышает давление, создаваемое при сжатии воды (отчёт: Pump Butler). В связи с этим, на этом участке трубопровода, где имеются скрытые опасности, могут возникнуть следующие ситуации:
• После прохождения воды по трубе, капающая вода исчезает ниже по течению. Это происходит потому, что воздушный мешок в трубе блокирует поток воды, вызывая отрыв столба воды.
• Сжатый газ в трубопроводе сжимается до максимального предела и быстро расширяется, что приводит к разрыву трубопровода.
• Когда вода из источника высокого уровня воды перемещается вниз по течению самотеком с определённой скоростью, после быстрого закрытия задвижки на входе, из-за инерции разницы высот и скорости потока, столб воды в трубе на входе не останавливается мгновенно. Он продолжает двигаться с определённой скоростью. Скорость потока снижается. В это время в трубопроводе образуется вакуум, поскольку воздух не успевает пополниться, что приводит к сдуву трубопровода под действием отрицательного давления и его повреждению.
(3) Грунт траншеи и обратной засыпки не соответствуют нормам.
Неквалифицированные траншеи часто встречаются в горных районах, в основном из-за большого количества камней в некоторых местах. Траншеи роют вручную или взрывают с помощью взрывчатки. Дно траншеи сильно неровное и имеет выступающие острые камни. В этом случае, согласно соответствующим правилам, камни на дне траншеи должны быть удалены, и более 15 сантиметров песка должны быть заасфальтированы, прежде чем можно будет укладывать трубопровод. Однако строители проявили безответственность или сэкономили и сразу уложили песок, не засыпав его песком или символически засыпав немного песка. Трубопровод укладывается на камни. После завершения обратной засыпки и ввода в эксплуатацию, из-за веса самого трубопровода, вертикального давления грунта, нагрузки транспортного средства на трубопровод и наложения силы тяжести он поддерживается одним или несколькими острыми выступающими камнями внизу трубопровода. Из-за чрезмерной концентрации напряжений трубопровод с большой вероятностью будет поврежден в этом месте и треснет по прямой линии. Это то, что люди часто называют «эффектом задира».​

4/Меры

Существует множество мер защиты от гидравлического удара, но в зависимости от возможных причин его возникновения необходимо принимать различные меры.
1. Снижение расхода воды в водопроводах может в некоторой степени снизить давление гидравлического удара, но при этом увеличится диаметр водопроводов и увеличится объем инвестиций в проект. При прокладке водопроводов следует избегать неровностей и резких перепадов уклонов, чтобы сократить длину водопровода. Чем длиннее трубопровод, тем больше величина гидравлического удара при остановке насоса. Для соединения двух насосных станций между одной насосной станцией используется водозаборная скважина.
Гидравлический удар при остановке насоса

Так называемый гидравлический удар при остановке насоса относится к явлению гидравлического удара, вызванному резким изменением скорости потока в водяном насосе и напорных трубопроводах при открытии и остановке клапана из-за внезапного отключения электроэнергии или по другим причинам. Например, отказ системы электропитания или электрооборудования, случайный отказ насосного агрегата и т. д. может привести к открытию клапана и остановке центробежного насоса, что приводит к гидравлическому удару при остановке насоса. Величина гидравлического удара при остановке насоса в основном связана с геометрическим напором в насосном помещении. Чем выше геометрический напор, тем больше значение гидравлического удара при остановке насоса. Поэтому следует выбирать разумный напор насоса, исходя из фактических местных условий.

Максимальное давление гидравлического удара при остановке насоса может достигать 200% от нормального рабочего давления и даже превышать его, что может привести к разрушению трубопроводов и оборудования. Аварии общего характера приводят к утечке воды и отключению водоснабжения; серьёзные аварии приводят к затоплению насосного помещения, повреждению оборудования и зданий, а также к ущербу, вплоть до травм или смерти.

После остановки насоса из-за аварии дождитесь заполнения водой трубы за обратным клапаном, прежде чем запускать насос. Не открывайте выпускной клапан насоса полностью при запуске, иначе может произойти сильный гидроудар. На многих насосных станциях именно в таких обстоятельствах часто происходят крупные аварии, связанные с гидроударами.

2. Установить устройство для устранения гидроударов
(1) Использование технологии постоянного контроля напряжения
Система автоматического управления PLC используется для управления насосом с переменной частотой вращения и для автоматического управления работой всей системы насосной станции водоснабжения. Поскольку давление в водопроводной сети постоянно меняется при изменении рабочих условий, во время работы системы часто возникает низкое или избыточное давление, что может легко вызвать гидравлический удар, приводящий к повреждению трубопроводов и оборудования. Система автоматического управления PLC используется для управления трубопроводной сетью. Определение давления, управление с обратной связью для запуска и остановки водяного насоса и регулировки скорости, управление расходом и, таким образом, поддержание давления на определенном уровне. Давление подачи воды насоса можно регулировать с помощью микрокомпьютера для поддержания постоянного давления подачи воды и предотвращения чрезмерных колебаний давления. Вероятность гидравлического удара снижается.
(2) Установить устройство устранения гидравлического удара
Это устройство в основном предотвращает гидравлический удар при остановке насоса. Обычно оно устанавливается рядом с выпускным патрубком насоса. Оно использует давление в трубопроводе для реализации автоматического срабатывания защиты от низкого давления. То есть, когда давление в трубопроводе опускается ниже установленного значения защиты, сливной клапан автоматически открывается для слива воды. Сброс давления используется для выравнивания давления в местных трубопроводах и предотвращения воздействия гидравлического удара на оборудование и трубопроводы. Уловители обычно делятся на два типа: механические и гидравлические. Механические улавливатели восстанавливаются вручную после срабатывания, в то время как гидравлические улавливатели могут быть автоматически сброшены.
(3) Установите медленно закрывающийся обратный клапан на выпускной трубе водяного насоса большого диаметра.

Он может эффективно устранить гидравлический удар при остановке насоса, но поскольку определенное количество воды будет возвращаться обратно, когда насос останавливается,API 609При активации клапана водозаборный колодец должен быть оборудован переливной трубой. Существует два типа медленно закрывающихся обратных клапанов: ударного типа и энергоаккумулирующего типа. Этот тип клапана может регулировать время закрытия клапана в определённом диапазоне по мере необходимости (приветствуем вас: Pump Butler). Как правило, клапан закрывается на 70–80% в течение 3–7 секунд после отключения электроэнергии. Оставшееся время закрытия 20–30% регулируется в зависимости от состояния водяного насоса и трубопровода, как правило, в диапазоне 10–30 секунд. Стоит отметить, что при наличии горба в трубопроводе и возникновении гидравлического удара роль медленно закрывающегося обратного клапана весьма ограничена.
(4) Установить башню с односторонним регулированием давления.
Он строится рядом с насосной станцией или в подходящем месте на трубопроводе, а высота односторонней уравнительной башни ниже давления в трубопроводе. Когда давление в трубопроводе ниже уровня воды в башне, башня регулирования давления пополняет трубопровод водой, чтобы предотвратить прорыв столба воды и перекрыть гидравлический удар. Однако ее способность снижать давление при гидравлическом ударе, за исключением гидравлического удара, вызывающего остановку насоса, например, гидравлического удара, вызванного закрытием клапана, ограничена. Кроме того, производительность одностороннего клапана, используемого в односторонней башне регулирования давления, должна быть абсолютно надежной. Выход клапана из строя может привести к сильному гидравлическому удару.
(5) Установить перепускной трубопровод (клапан) на насосной станции.
Когда насосная система работает нормально, обратный клапан закрыт, потому что давление воды на напорной стороне насоса выше, чем давление воды на всасывающей стороне. Когда случайное отключение электроэнергии внезапно останавливает насос, давление на выходе насосной станции резко падает, в то время как давление на всасывающей стороне резко возрастает. Под действием этого перепада давления переходная вода высокого давления в главном трубопроводе всасывания воды открывает пластину обратного клапана и перетекает в переходную воду низкого давления в главном трубопроводе напорной воды, вызывая там повышение давления низкой воды; с другой стороны, водяной насос Повышение давления гидравлического удара на всасывающей стороне также уменьшается. Таким образом, контролируются повышение и падение давления гидравлического удара по обе стороны насосной станции, тем самым эффективно снижая и предотвращая опасность гидравлического удара.
(6) Установите многоступенчатый обратный клапан.
В длинном водопроводе добавьте один или несколькообратные клапаныРазделите водопровод на несколько секций и установите на каждой секции обратный клапан. При обратном течении воды в водопроводе во время гидравлического удара каждый обратный клапан закрывается по очереди, разделяя обратный поток на несколько секций. Поскольку гидростатический напор на каждой секции водопровода (или секции обратного потока) довольно мал, расход воды снижается. Усиление гидроудара. Эта защитная мера может эффективно использоваться в ситуациях, когда геометрический перепад высот подачи воды велик, но она не может полностью исключить вероятность отрыва столба воды. Её наибольший недостаток — повышенное энергопотребление водяного насоса в нормальном режиме работы и увеличение расходов на водоснабжение.