Что такое гидравлический удар?
Гидравлический удар возникает при внезапном отключении электроэнергии или слишком быстром закрытии клапана. Из-за инерции потока воды возникает ударная волна, подобная удару молота, поэтому это явление называется гидравлическим ударом. Сила, создаваемая возвратно-поступательными ударными волнами потока воды, иногда настолько велика, что может повредить клапаны и насосы.
При резком закрытии открытого клапана вода устремляется к клапану и стенке трубы, создавая давление. Благодаря гладкой стенке трубы, последующий поток воды под действием инерции быстро достигает максимума и вызывает разрушение. Это явление в гидромеханике называется «гидроударом», то есть положительным гидравлическим ударом. Этот фактор следует учитывать при строительстве водопроводных трубопроводов.
Напротив, после резкого открытия закрытого клапана также возникает гидравлический удар, называемый отрицательным гидравлическим ударом. Он также обладает определенной разрушительной силой, но не такой большой, как первый. Внезапное отключение или включение электронасосного агрегата также вызывает гидравлический удар. Ударная волна этого давления распространяется по трубопроводу, что может легко привести к локальному избыточному давлению в трубопроводе, что может привести к разрыву трубопровода и повреждению оборудования. Поэтому защита от гидравлического удара стала одной из ключевых технологий в области водоснабжения.
Условия возникновения гидравлического удара
1. Клапан внезапно открывается или закрывается;
2. Агрегат водяного насоса внезапно останавливается или запускается;
3. Однотрубная подача воды на возвышенные места (перепад высот рельефа местности водоснабжения превышает 20 метров);
4. Полный напор (или рабочее давление) насоса большой;
5. Скорость воды в водопроводе слишком большая;
6. Водопровод слишком длинный, а рельеф местности сильно меняется.
Опасности гидравлического удара
Повышение давления, вызванное гидравлическим ударом, может в несколько, а то и в десятки раз превышать нормальное рабочее давление трубопровода. Такие значительные колебания давления приводят к повреждению трубопроводной системы, в основном, следующим образом:
1. Вызвать сильную вибрацию трубопровода и разъединение стыка трубопровода;
2. Клапан поврежден, а избыточное давление слишком велико, чтобы вызвать разрыв трубы, и давление в водопроводной сети снижено;
3. Напротив, если давление слишком низкое, труба разрушится, а клапан и крепежные детали будут повреждены;
4. Привести к реверсу водяного насоса, повредить оборудование или трубопроводы в насосном отделении, серьезному затоплению насосного отделения, стать причиной человеческих жертв и других крупных аварий, а также повлиять на производство и жизнь людей.
Защитные меры по устранению или смягчению гидравлического удара
Существует множество мер защиты от гидравлического удара, но в зависимости от возможных причин его возникновения необходимо принимать различные меры.
1. Уменьшение расхода воды в трубопроводе может в определенной степени снизить давление гидравлического удара, но это увеличит диаметр водопровода и увеличит инвестиции в проект. При прокладке водопроводов следует уделять внимание избеганию горбов или резких изменений уклона. Величина гидравлического удара при остановке насоса в основном связана с геометрическим напором насосного отделения. Чем выше геометрический напор, тем больше гидравлический удар при остановке насоса. Поэтому следует выбирать разумный напор насоса в соответствии с фактическими местными условиями. После остановки насоса в случае аварии подождите, пока трубопровод за обратным клапаном не заполнится водой, прежде чем запускать насос. Не открывайте полностью выпускной клапан водяного насоса при запуске насоса, в противном случае будет сильный удар воды. Большинство крупных аварий с гидравлическим ударом на многих насосных станциях происходит именно при таких обстоятельствах.
2. Установить устройство для устранения гидроударов.
(1) Использование технологии постоянного контроля давления:
Поскольку давление в водопроводной сети постоянно меняется в зависимости от условий эксплуатации, во время работы системы часто возникает как низкое, так и избыточное давление, что может привести к гидравлическим ударам и повреждению труб и оборудования. Для контроля давления в водопроводной сети используется система автоматического управления. Обнаружение, управление с обратной связью, запуск, остановка и регулировка скорости водяного насоса позволяют контролировать расход и поддерживать давление на определенном уровне. Давление подачи воды в насосе регулируется микрокомпьютером для поддержания постоянного давления и предотвращения чрезмерных колебаний давления. Это снижает вероятность возникновения гидроударов.
(2) Установите 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. Когда давление в трубопроводе ниже установленного значения защиты, слив автоматически открывается и сбрасывает воду. Сброс давления предназначен для выравнивания давления в местных трубопроводах и предотвращения воздействия гидравлического удара на оборудование и трубопроводы. Как правило, каплеуловители можно разделить на два типа: механические и гидравлические.
3) Установить медленно закрывающийся обратный клапан на выходной патрубок крупнокалиберного водяного насоса.
Он может эффективно устранить гидравлический удар при остановке насоса, но поскольку при срабатывании клапана возникает определенный обратный поток воды, всасывающий колодец должен иметь переливную трубу. Существует два типа медленно закрывающихся обратных клапанов: ударного типа и типа с накоплением энергии. Этот тип клапана может регулировать время закрытия клапана в определенном диапазоне в соответствии с потребностями. Как правило, от 70% до 80% клапана закрывается в течение 3-7 секунд после отключения питания, а время закрытия оставшихся 20%-30% регулируется в соответствии с условиями водяного насоса и трубопровода, обычно в диапазоне от 10 до 30 секунд. Стоит отметить, что медленно закрывающийся обратный клапан очень эффективен при наличии горба в трубопроводе для преодоления гидравлического удара.
(4) Установить одностороннюю вышку для защиты от перенапряжения
Он строится вблизи насосной станции или в подходящем месте трубопровода, а высота одностороннего уравнительного колодца ниже давления в трубопроводе. Когда давление в трубопроводе ниже уровня воды в башне, уравнительный колодец будет подавать воду в трубопровод, чтобы предотвратить разрыв столба воды и избежать гидравлического удара. Однако его способность снижать давление при гидравлическом ударе, за исключением остановки насоса, например, закрытия клапана, ограничена. Кроме того, производительность одностороннего клапана, используемого в одностороннем уравнительном башне, должна быть абсолютно надежной. Выход клапана из строя может привести к серьезным авариям.
(5) Установить перепускной трубопровод (клапан) на насосной станции.
Когда насосная система работает нормально, обратный клапан закрыт, потому что давление воды на стороне нагнетания насоса выше, чем давление воды на стороне всасывания. При внезапном отключении питания насос останавливается, давление на выходе насосной станции резко падает, в то время как давление на стороне всасывания резко возрастает. Под действием этого перепада давления переходное высокое давление воды в главном всасывающем трубопроводе превращается в переходное низкое давление воды, которая отжимает пластину обратного клапана и поступает в главный напорный трубопровод, увеличивая там низкое давление воды; с другой стороны, давление гидравлического удара на стороне всасывания также уменьшается. Таким образом, контролируется нарастание и спад гидравлического удара с обеих сторон насосной станции, тем самым эффективно снижая и предотвращая опасность гидравлического удара.
(6) Установите многоступенчатый обратный клапан
В более длинном водопроводе добавьте один или несколько обратных клапанов, разделите водопровод на несколько секций и установите обратный клапан на каждой секции. Когда вода в водопроводе течет обратно во время гидравлического удара, обратные клапаны закрываются один за другим, разделяя поток обратной промывки на несколько секций. Поскольку гидростатический напор на каждой секции водопровода (или секции обратного потока) довольно мал, поток воды уменьшается. Усиление удара. Эта защитная мера может эффективно использоваться в ситуациях, когда геометрический перепад высот подачи воды велик, но она не может исключить вероятность отрыва столба воды. Ее самый большой недостаток: увеличение энергопотребления водяного насоса в нормальном режиме работы, а также увеличение стоимости подачи воды.
(7) В верхней точке трубопровода устанавливаются автоматические устройства выпуска и подачи воздуха для снижения воздействия гидравлического удара на трубопровод.
Время публикации: 23 ноября 2022 г.