Гидроудар в трубопроводе – причины и последствия

Общие сведения

Пример экспериментальной зависимости давления от времени при гидроударе после резкого закрытия клапана в трубопроводе. Снижение давления ниже атмосферного можно увидеть во время фазы разрежения.

Явление гидроудара количественно описано в 1897-1899 гг. Н. Е. Жуковским. Повышение давления во время гидроудара определяется согласно его теории по формуле:

где — увеличение давления в Н / м2²,

это плотность жидкости в кг / м³; это средняя скорость в трубопроводе до и после закрытия задвижки (запорной арматуры) в м / с; с — скорость распространения ударной волны по трубопроводу.

Эту формулу можно получить на основе закона сохранения количества движения:, где — поперечное сечение трубопровода.

Жуковский показал, что скорость распространения ударной волны c прямо пропорциональна сжимаемости жидкости, величине деформации стенок трубы, определяемой модулем упругости материала E, из которого она изготовлена, а также диаметром трубопроводов.

Следовательно, гидравлический удар не может произойти в трубопроводе, содержащем газ, поскольку газ легко сжимается.

Связь между скоростью ударной волны c, ее длиной и временем распространения (L и соответственно) выражается следующей формулой:

Это интересно: Тренировка — прочитаем главное

Защита от гидроудара в системе водоснабжения

Надлежащая защита от гидроудара должна быть направлена ​​на снижение его интенсивности. И грамотно нейтрализует последствия гипертонии.

Система водоснабжения квартиры и частного дома должна быть защищена от неправильной эксплуатации и несвоевременного обслуживания. Существует ряд технических решений, позволяющих минимизировать последствия перепадов давления жидкости в системе водоснабжения, предотвратить их возникновение.

Использование компенсаторов

Компенсаторы представляют собой цилиндрические емкости с пружиной внутри. Одна сторона пружины упирается в верхнюю часть цилиндра, а другая — на подвижный пластиковый диск.

Компенсатор гидроудара

Когда давление в системе увеличивается, вода сжимает пружину и давит на диск.Если давление уменьшается, сила, пружина за счет упругости компенсирует потерю давления.

Кроме того, для защиты от гидроудара используются мембранные компенсаторы и гидроаккумуляторы.

• 

  Для чего он нужен и как выбрать гидроаккумулятор для систем водоснабжения

Расход компенсатора разделен эластичной мембраной. Одна часть заполнена воздухом, другая пуста. Воздух подается с правильным давлением. Обычно давление составляет 3 бара.

При необходимости давление можно изменить на желаемое, подключив насос. Обычно на 20-30% больше, чем у рабочего в водопроводе.

В случае возникновения в трубах избыточного давления, оно будет сбрасываться в емкость из-за удлинения эластичной мембраны и уменьшения объема воздуха внутри емкости.

Амортизирующие приспособления

В качестве амортизаторов можно использовать вставки из армированного пластика или термостойкой резины.

Эти вставки способны растягиваться и сжиматься при резких изменениях давления, уменьшая воздействие на гидравлические шланги.

В случае гидроудара этот участок удлиняется и сила удара частично гасится. Рекомендуемая длина от 20 до 40 сантиметров. Он вставлен перед источником гидроудара .

Защитный термостат

Для защиты от гидроудара также используется термостат. Это устройство имеет пружинный механизм между клапаном и термоголовкой.

Когда давление увеличивается, пружина активируется и предотвращает полное закрытие клапана. Как только давление падает, клапан начинает плавно закрываться.

Важно! Термостат всегда следует устанавливать только в направлении, указанном стрелкой на корпусе.

Возможность шунтирования

Если вы хорошо разбираетесь в том, как работает термостат, можно установить шунт с расстоянием 0,2-0,4 мм или просверлить отверстие такого же диаметра.

Основная задача этого элемента — плавно снижать давление при перегрузках, он устанавливается по направлению течения воды.

Как избежать гидроудар в водопроводе

Есть несколько способов предотвратить гидравлический удар в квартире и в частном доме.

• плавное перекрытие потока воды
• увеличить диаметр трубы подачи воды, чтобы уменьшить поток воды

Как избежать гидроудара

Плавное перекрытие системы водоснабжения

Также немаловажную роль играет эластичность труб, так как они могут деформироваться под давлением. Но стоит отметить, что эти меры только удлиняют процесс, снижая его мощность и, как следствие, влияние на систему водоснабжения..

Все отходы и остановки трубопроводов должны проходить без сбоев. Чтобы обеспечить равномерный перепад давления в трубах.

Клапан и краны старого образца, намного безопаснее с точки зрения гидравлического удара. Чтобы выключить воду, нужно будет сделать несколько оборотов. В результате давление будет снижаться медленнее. Резко резать не получится даже при большом желании,

В последнее время в квартирах часто используются шаровые краны. Чтобы перекрыть подачу воды, просто откройте кран один раз. Не все знают, что перекрытие нужно делать без проблем.

В этом случае гидроудар все же произойдет. Но он сломается несколькими ударами незначительной силы. Так что не так уж и опасно.

Опасный потенциал

Гидравлический удар в системах вызывает нарушение целостности трубопроводов, повреждение рабочих колес насосов, перегрузку источников питания и т.д.

Масштабы этих сбоев в работе коммунальных служб огромны.

Яркими примерами последствий гидроудара являются:

• Формирование воронки диаметром несколько метров и столба горячего пара 30 метров на Манхэттене 19 июля 2017 года.
  Из-за гидравлического удара на трубопроводе отопления было остановлено пять линий метро, ​​а движение транспорта в центре Нью-Йорка было парализовано почти на сутки.
• Разрыв трубы на ТЭЦ Кызыл 18 декабря 2005 г.;
• Затопление канализационной насосной станции Люблин 12.09.1998 г из-за гидроудара, вызванного аварийной остановкой насосов;

В домашних сетях последствия гидроудара не столь разрушительны, однако и здесь экономический ущерб для владельцев квартир может достигать десятков тысяч и даже миллионов рублей.

Способы исключения риска гидроударов

В принципе, нет единой рекомендации или методики. Защита от гидроудара в системе отопления, водоснабжение обеспечено комплексно.

В автономном контуре

Человеческий фактор можно нивелировать, установив автоматические регуляторы расхода. Их минус один: зависимость от en / supply. Но поскольку в частных домах всегда предусматривается резервирование электроснабжения, к этому негативному аспекту не стоит относиться серьезно.

РБ и ГА внешне похожи. К тому же не все производители придерживаются общепринятых стандартов цветового оформления корпусов судов. При покупке желательно проконсультироваться со специалистом, иначе это просто и непонятно.

• Уменьшите избыточное давление. В основном это касается водоснабжения. Снизить сильное давление в линии можно, установив внутри нее предохранительный клапан.
• Правильный выбор демпфирующего устройства. Для систем отопления это расширительный бак, для систем водоснабжения — гидроаккумулятор. Продукция этих групп различается по характеристикам и, соответственно, по способности предотвращать гидроудары.
• Грамотное планирование. Учитывая возможные негативные последствия, лучше платить профессионалам, чем тратить деньги, время и нервы в дальнейшем. Такой подход снижает риск гидравлического удара примерно на 75%.
• Монтаж «упругого» участка схемы. Один из самых простых и дешевых способов нейтрализовать гидроудар. Отрезок специального резинового шланга (для обогрева — термостойкий) компенсирует повышение давления в системе из-за растяжения стенок. Как правило, для автономной схемы достаточно небольшой длины, чтобы избежать гидроудара.
• Гидравлическое регулирование запорной арматуры. Также, если жидкость попадает в шланг высокого давления. Это характерно для нижних этажей многоквартирных домов и частных домов, подключенных к центральной системе.

Способы комплексной модернизации системы

Полная модернизация системы предполагает установку оборудования, направленного на нейтрализацию воздействия избыточного давления.

Способ #1. Применение компенсаторов и амортизаторов

Демпферы и аккумуляторы одновременно выполняют три функции: они собирают жидкость, удаляя лишний объем из системы, а также помогают предотвратить нежелательное явление.

Компенсационное устройство, роль которого выполняет гидроаккумулятор, устанавливается по направлению движения воды в тех интервалах контура отопления, где высока вероятность колебаний давления в системе.

Гидроаккумулятор или демпфер представляет собой стальной баллон объемом до 30 литров, состоящий из двух секций, разделенных резиновой или резиновой мембраной.

При возникновении в системе избыточного давления столб воды первой секции начинает давить на разделительную мембрану, в результате чего она изгибается в сторону воздушной камеры

По мере увеличения давления гидравлические удары «выбрасываются» в бак. За счет изгиба резиновой мембраны в сторону воздушной камеры при подъеме водяного столба получается эффект искусственного увеличения объема контура.

В качестве амортизирующих устройств используются рукава из жаропрочной армированной резины или эластичного пластика.

Эластичный материал амортизирующих устройств самопроизвольно гасит энергию гидроудара в точке, где давление достигает критического значения

Для достижения желаемого эффекта достаточно использовать изделие длиной 20-30 см. Если трубопровод имеет большую длину, сечение амортизатора увеличивается еще на 10 см.

Способ #2. Установка защитного клапана диафрагменного типа

На патрубке рядом с насосом устанавливается предохранительный клапан диафрагменного типа для сброса заданного количества воды в случае избыточного давления.

Предохранительный клапан с жесткой прокладкой, которая выполняет функцию быстрого сброса давления, является надежным предохранительным устройством для автономной системы

В зависимости от производителя и типа модели предохранительный клапан приводится в действие электрической командой от контроллера или быстродействующим пилотом.

Устройство срабатывает, когда давление превышает безопасный уровень, защищая насосную станцию ​​в случае внезапного отключения оборудования. В момент опасного повышения давления он полностью открывается, а при падении до нормального уровня регулятор медленно закрывается.

Способ #3. Оснащение терморегулирующего клапана шунтом

Шунт представляет собой узкую трубку с просветом 0,2-0,4 мм, установленную по ходу циркуляции теплоносителя. Основная задача элемента — постепенно снижать давление при появлении перегрузок.

Узкая труба, сечение которой не превышает 0,2-0,4 мм, кладется со стороны, с которой жидкость поступает в термостат

Метод сортировки используется при устройстве автономных систем, трубопровод которых состоит только из новых труб. Это связано с тем, что наличие ржавчины и отложений в старых трубах может снизить эффективность маневра до «нет». По этой причине при использовании шунта на входе в отопительный контур рекомендуется устанавливать эффективные фильтры для воды.

Способ #4. Использование термостата с суперзащитой

Это тип предохранительного устройства, которое контролирует давление в системе и не позволяет ему функционировать после того, как индикатор достигнет критического уровня. Устройство имеет пружинный механизм, расположенный между термоголовкой и клапаном. Пружинный механизм приводится в действие избыточным давлением, предотвращая полное закрытие клапана.

Устанавливаются такие термостаты строго по направлению, указанному на корпусе.

Трубы с повышенной защитой от гидроудара

Важный момент: среди некоторых из вышеперечисленных методов защиты и предотвращения гидроудара большое значение имеют также технические характеристики самой системы трубопроводов, такие как модуль упругости и толщина стенки.

Низкий модуль упругости труб aquatherm GmbH, а также увеличенная толщина стенки (по сравнению с металлическими трубами) обеспечивают большую устойчивость к импульсному давлению, возникающему в критической ситуации гидравлического удара.

aquatherm зеленая трубка

Пластиковые трубы производства Германии для широкого спектра применений.

Система отлично подходит для систем горячего и холодного водоснабжения и отопления, как в частном, так и в промышленном масштабе. Он также используется для транспортировки химических жидкостей.

aquatherm blue pipe

Пластиковые трубы производства Германии для широкого спектра применений.

Система трубопроводов из инновационного материала фузиолен, специально разработанная для систем охлаждения, поверхностного отопления, транспортировки агрессивных жидкостей и сжатого воздуха, а также для геотермальных энергетических систем.

Реди фонолин

Канализационная система из материала PVC-U, подходящая для транспортировки агрессивных жидкостей, включая хлорированную воду

Последствия

Разрыв трубы из-за гидроудара

Когда на пути потока возникает препятствие, давление жидкости увеличивается в несколько раз, что приводит к увеличению нагрузок и разрушению материала трубопровода. Максимальное количество аварийных ситуаций возникает в длинных цепях водопроводов, систем отопления или других инженерных сетей. Некоторые неудобства может вызвать разрушение теплого пола.

Примечание! Для защиты системы теплых полов от перегрузки в общую систему подключают термостатический вентиль.

рассматриваемое устройство желательно монтировать на входе нагретой жидкости в систему трубопроводов. Когда клапан закрывается автоматически, жидкость движется по инерции. После термостата идет отрезок трубки, заполненный вакуумом, где давление в пределах одной атмосферы, а система выдерживает 4 атмосферы. Чтобы полностью перекрыть поток, на выходе из системы устанавливают еще один вентиль.

Разрушение радиатора отопления из-за гидроудара

Последствиями гидроудара могут быть:

• Прекращение подачи тепла и воды в загородный дом;
• Возможность сильных ожогов при авариях в системе отопления;
• Разрушение теплового оборудования и трубопроводов;
• Возможность затопления соседей.
• Появление трещин и дальнейшее разрушение материала отопительных приборов;

Избегаем гидроударов – основные правила

Людей, столкнувшихся с гидроударами и знающих не понаслышке об их разрушительном воздействии, интересует: можно ли этого избежать? Вариантов сразу несколько, давайте познакомимся с каждым из них.

• Еще одно возможное решение проблемы — автоматизация. Благодаря специальным блокам управления активация и деактивация системы будет чрезвычайно плавной. Насос будет увеличивать или уменьшать давление по мере необходимости, поэтому риск гидравлического удара практически сводится к нулю.
• При возникновении ударов из-за остановки насоса можно установить специальный клапан для защиты. Эти устройства срабатывают исключительно в случае удара и снижают возрастающее давление в линии. Этот клапан очень надежен. Устанавливается рядом с помпой.
• Прежде всего, действуйте мягко и нежно. Не закрывайте шаровой кран резко, иначе произойдет удар. Чтобы избежать ее появления, закрывайте фурнитуру плавно, спешить не нужно. Найдите время, чтобы потратить еще несколько секунд, не так много по сравнению с предстоящим ремонтом сантехники.
• Наконец, если гидравлический удар возник из-за неправильного планирования всей системы, единственный выход — полностью переделать его.
• Чтобы уменьшить этот эффект, можно немного улучшить систему. Как уже отмечалось, для этого устанавливаются гидроаккумуляторы (их еще называют амортизаторами), которые накапливают воду в случае повышения давления в контуре.

Примечание! Если проблемы не устранить сразу после появления выстрелов, то систему в любом случае рано или поздно все равно придется переделывать. Ведь если ситуация будет повторяться все время, все элементы, в том числе трубы, скоро выйдут из строя. После этого ремонт будет стоить намного дороже.

Причины возникновения гидроудара и его особенности

Следовательно, основная причина гидроудара — это изменение расхода жидкости в трубе. В этом случае разница должна быть резкой, то есть резкой. Например, насос подачи воды выключился или наоборот внезапно включился. Особенно это будет ощущаться в местах, где поток воды встречает какие-либо препятствия — пузырьки воздуха или запорную арматуру. Жидкость без проблем проходит через клапаны и клапаны, здесь ее скорость практически не меняется, но объем перед ними увеличивается.

А увеличение массы — это повышение давления в определенной области, которое в разных условиях может превышать 10 атм. Такой лишний объем должен куда-то уходить, а так как водопровод частично закрыт, велика вероятность, что труба на этом участке, особенно в месте стыка с запорной арматурой, лопнет.

Пластиковая трубка после многократного гидроудара

Причины появления гидроудара

Итак, основная причина уже упоминалась — включить или выключить помпу. Теперь по остальным причинам.

• Конечно, перебои в подаче электроэнергии становятся, в первую очередь, причинами внезапной остановки насосного оборудования. А уже, во-вторых, резкой остановкой потока жидкости. Следовательно, то же самое произойдет и с включением.
• Если клапан или клапан в основном контуре водоснабжения внезапно закрывается. Кстати, на данный момент специалисты отмечают, что эта причина становится основной, потому что в контурах водоснабжения начали устанавливать быстрозакрывающиеся элементы, например шаровые краны. А если внутри трубки есть воздушная камера, то давление при закрытии клапана может резко возрасти от 1 до 10. Конечно, надо отдать должное производителям трубок, они не выдерживают таких нагрузок. Но повторное нажатие тоже может отключить их.
• Воздушные карманы, образующиеся внутри труб водопровода. Поэтому перед началом работы от него необходимо избавиться. Однако следует отметить, что эта причина не является основной, если речь идет о водоснабжении. Чаще всего воздух вызывает гидравлический удар в системах отопления.

Как правильно закрыть запорную арматуру

Последствия гидроударов

Безопасность водопровода основана на правильном подходе к его проектированию. Поэтому очень важно при создании водопровода учитывать все нюансы, связанные с причинами возникновения гидроудара. И самое главное — постараться создать такую ​​схему расположения труб, при которой вода не встречала бы препятствий при движении, а точнее, их должно быть как можно меньше.

Но даже клапан, установленный на пути движения воды, не всегда будет препятствием, которое создаст большое давление. Ведь все будет зависеть от объема жидкости, которая перед ним начнет собираться. Например, короткая трубка или трубка небольшого диаметра. В таких местах гидроудар бывает редко.

Что касается последствий, то от гидроудара создается множество неприятных моментов.

• требуется ремонт водопровода с полной или частичной заменой труб.
• Комнаты затоплены.
• Разрушается проводка трубы.
• Подача воды в дом временно отключена.
• Запорная арматура и насос выходят из строя.
• Мебель и другие предметы интерьера портятся.

Последствия гидроудара в водопроводе

Как устранить гидравлические удары

Чтобы не допустить возникновения гидроудара в трубах отопления и водопроводе, используется несколько методов.

Плавно осуществлять закрытие крана

Если клапан герметичен, его можно перемещать небольшими щелчками.

Происходит одно попадание, но разбивается на несколько слабых. Это не имеет последствий.

Амортизация

Механическое перекрытие можно смело организовать, а вот системы с автоматикой (обогревом) — нет.

Для смягчения удара в линию устанавливается амортизатор. Перед термостатом установлена ​​натяжная эластичная трубка (армированная пластмасса или резина, устойчивая к высоким температурам).

Из-за растяжения, при скачке давления шланг на время поднимается, отключает давление.

0,2-0,3 м — достаточная амортизационная длина.

Шунтирование

Это ручная модификация термоклапана.

В задвижку вставляется труба диаметром 0,2-0,4 мм по ходу движения. На работоспособность системы не влияет, но при повышении давления может запускаться у клапана в трубопроводе.

Довожу до вашего сведения

Метод эффективен только в новой системе, а не в металле. Наличие коррозии везде.

Компенсаторы

Аккумулятор — одно из компенсирующих устройств. Подходит как для систем водоснабжения, так и для систем отопления. Это резиновый резервуар, разделенный мембраной.

В нижней части находится жидкость, в верхней — сжатый воздух. Похожая система используется в насосах с автоматическим регулированием давления.

В системе отопления компрессор устанавливается в уязвимом месте, где возможен удар. При скачке давления вода давит на мембрану и вытесняет ее в воздух, в результате чего давление уходит.

Когда давление приходит в норму, гидроудар останавливается, мембрана возвращается в исходное положение.

В водопроводе также используются специальные амортизаторы.

Защитные клапаны

Раньше кровяное давление у пациента снижалось с помощью кровопускания. Предохранительный клапан работает аналогично.

Установка происходит в потенциально опасных местах. Работают автономно или от контроллера.

При повышении давления клапан выпускает воду, естественно жидкость сливается в разрешенные места.

После нормализации давления клапан закрывается.

Автоматическая регулировка

Выключение и включение насосного оборудования — «отличные» провокаторы гидроудара.

Насос создает давление, которое напрямую зависит от скорости вращения. Разгон молниеносный. Принудительное замедление процесса ускорения в насосе предотвращает возникновение гидроудара.

Скорость отрегулировать не удастся, можно будет изменить частоту, что даст требуемый результат.

Эту функцию выполняют UUE (контроллер двигателя), преобразователи частоты и устройства плавного пуска. Гидравлические удары исчезают при установке ЕС.

Преобразователи частоты выполняют еще одну важную функцию. С их помощью давление жидкости можно регулировать не клапаном, а частотой вращения двигателя.

Преследуя эту цель, к преобразователю подключается датчик давления, он будет изменять скорость насоса по заданным показателям. В качестве бонуса происходит экономия энергии.

Природа гидравлического удара в трубопроводах

Гидравлический удар — это ударная волна, которая распространяется по поверхности водопровода, а также по армирующим элементам. Деструктивное действие такого явления связано, прежде всего, с неспособностью жидкости сжиматься.

Если бы воду можно было, например, несколько раз сжать как газ, трубы бы не лопнули из-за резкого повышения давления. Чрезмерное давление возникает, когда движение жидкости резко прекращается, но другие явления в системе водоснабжения также могут вызвать гидроудар .

Постоянные гидроудары могут спровоцировать самую опасную аварию – прорыв трубы

Гидравлический удар является самым опасным и неприятным в системах теплого пола. Горячая жидкость движется по контурам полов. На степень последствий влияет место образования препятствия. Если в начале системы есть препятствие, давление немного увеличится, если препятствие образуется в конце трубопровода, давление увеличится еще больше.

Как правило, гидравлический эффект возникает, если при монтаже системы отопления используются изделия разного размера. Если контуры не выровнять по диаметру с помощью переходников, давление обязательно возрастет.

В качестве защиты от ударов в трубопровод устанавливается вентиль в форме термостата.

Из-за этого возникает явление гидроударов.

Если трубопровод полностью или частично теряет проницаемость, давление внутри увеличивается.

Неправильная прокладка водопровода приводит к появлению в нем щелчков и ударов, что свидетельствует о гидравлическом ударе. Звуки издаются, когда жидкость внезапно перестает поступать в систему, а затем возобновляется.

Когда жидкость внутри трубки наталкивается на препятствие, ее скорость уменьшается, а объем постоянно увеличивается. Не имея выхода для слива, поток создает волну в противоположном направлении, которая сталкивается с общим потоком, иногда повышая давление до максимум 20 атмосфер.

Герметичность трубы не позволяет жидкости вытекать наружу, возникающая в результате ударная сила несет большую опасность в виде разрыва трубы.

Для систем отопления и водоснабжения необходимо использовать специальные бесшовные трубы по ГОСТ 3262-75 или изделия с металлопластиковой напорной головкой по ГОСТ 18599.

См. Также: Переход дымохода 115

Рассмотрены причины возникновения гидроудара:

1 неисправность насоса, обеспечивающего циркуляцию.

2 скопление воздуха внутри системы.

3 отключения электроэнергии.

4. Сильное перекрытие задвижки.

Внезапное повышение давления в трубе происходит, если при включении насоса крыльчатка начинает вращаться с большой скоростью.

В автономной системе отопления устанавливается все больше шаровых кранов, не имеющих бесперебойной работы. Быстрое движение крана имеет отрицательное свойство, так как вызывает гидроудар.

Более безопасным считается использование винтовых кранов, поскольку устройство обеспечивает плавное разматывание втулки.

Гидравлический удар возникает при запуске системы с невыпущенным воздухом. Вода, поступающая в трубку, попадает в воздушную камеру, которая меняет амортизацию потока.

Защитная установка трубопроводных систем позволяет устранить причины гидроудара.

Для этого используются разные методы.

1. Постепенное отключение системы трубопроводов.

Постепенный запуск или остановка системы гарантирует отсутствие гидроудара, это требование прописано в ГОСТ.

Поскольку стенки трубки упругие, энергия удара не влияет на всю мощность сразу. Трубы компенсируют часть удара из-за деформации конструкции, поэтому увеличение силы удара происходит постепенно.

Следовательно, если общая сила удара одинакова, его воздействие будет неуклонно уменьшаться. Постепенное или постепенное переключение обеспечивает постепенное повышение давления, что приведет к незначительному повреждению труб.

Внимание! Лучше установить запорную арматуру с длительным сроком закрытия или подачу воды.

2. Монтаж автоматических конструкций.

Автоматический регулятор должен иметь настройку на постепенное изменение давления в трубопроводе. По этой причине устанавливаются насосы, имеющие функцию автоматического изменения числа оборотов, или оборудование, работающее через электронное управление, внутри которого находятся преобразователи частоты.

Внимание! Автоматические устройства позволяют контролировать расход жидкости и ее давление в системе.

Насосы с автоматической регулировкой скорости постепенно увеличивают или уменьшают напор воды. Автоматика выполняет две задачи: отслеживает падение давления и при необходимости регулирует его.

Как правильно бороться с гидроударами?

Чтобы защитить водопроводные трубы от гидроударов (как разовых, так и постоянных), необходимо нейтрализовать их негативное воздействие или хотя бы минимизировать его. Давайте рассмотрим несколько эффективных способов.

Плавно перекрывать воду – поможет ли?

Согласно требованиям центральной службы водоснабжения, она должна без проблем только выключаться / включаться. И правила, созданные для промышленных поставщиков, распространяются и на обычных пользователей. В принципе, такое включение или выключение увеличивает продолжительность ударов.

Сила ударов остается прежней, но действует не короткое время, а как бы поэтапно, распределенная на определенное количество периодов времени. В результате общая сила гидроудара не меняется, а его мощность значительно снижается. А если плавно уменьшать / увеличивать показатель давления, объема или скорости движения воды, мы тем самым защитим контур от возможных повреждений.

 

Другой способ – модернизируем систему

Следующие шаги по восстановлению вашей системы помогут вам избавиться от постоянного гидроудара.

• В вентиль термостата вставлен шунт, просвет которого не превышает 0,4 мм. Со стороны циркуляции воды в термостат помещается узкая труба диаметром 0,2-0,4 миллиметра. И если система работает нормально, шунт никак не повлияет на работу, но если давление возрастет, то постепенно снизит показатель. Конечно, это может сделать только опытный специалист по термостату. Неопытным людям это не нужно.
• По направлению движения воды устанавливаются специальные амортизирующие устройства. Другими словами, участок трубки перед термостатом заменяется аналогичным участком из пластика (пластик, как известно, эластичный) или их жаростойкой армированной резины. Длина участка под замену обычно не превышает 30 сантиметров — этого вполне достаточно. Если леска достаточно длинная, можно увеличить амортизатор примерно на 10 сантиметров.

 

Примечание! Сортировка применима только к системам с новыми трубами, изготовленными из качественного материала. Но различные загрязнения и ржавчина очень быстро забьют маленькую дырочку

• Кроме того, чтобы исключить угрозу гидравлического удара, можно использовать предохранительный клапан, который будет выпускать определенное количество воды в случае превышения давления. В результате снизится нагрузка на оборудование и сам материал. Необходимо только настроить функцию, в которой будет работать клапан. В конце концов, если параметр открытия будет слишком большим, предотвратить гидроудар не получится.

Последний вариант. В местных водопроводах (речь идет о частных домах) гидроудар в водопроводе часто предотвращается с помощью различных типов гидроаккумуляторов. Обычно эти устройства снабжены насосными станциями и выполнены в виде емкостей объемом 30 и более литров, разделенных внутри на 2 части (для жидкости и воздуха) с помощью специальной резиновой мембраны. При повышении давления вода поступает в первый отсек, а воздух, соответственно, во второй. Кстати, в этом баке «выбрасывают» даже гидроудары. А когда давление нормализуется, гибкая плотина заталкивает растянувшую ее воду в систему. По статистике, это наиболее эффективный способ обезопасить себя от гидроудара.

Расчет гидравлического удара

Прямой гидроудар возникает, когда время закрытия клапана t3 меньше фазы удара T, определяемой по формуле:

Вот длина трубопровода от точки удара до участка, на котором поддерживается постоянное давление, это скорость распространения ударной волны в трубопроводе, определяемая по формуле Н.Е. Жуковского, м / с:

где — объемный модуль жидкости, — плотность жидкости, — скорость распространения звука в жидкости, — модуль упругости материала стенок трубы, — диаметр трубы, — толщина стенок трубки.

Для воды соотношение зависит от материала трубы и может быть принято; для стали — 0,01; чугун — 0,02; банка — 0,1-0,14; цементно-асбестовый — 0,11; полиэтилен — 1-1,45

Для тонкостенных труб (сталь, чугун, кондиционер, полиэтилен) применяется коэффициент равный 1. Для железобетона

коэффициент армирования кольцевой арматурой (- площадь сечения кольцевой арматуры на 1 м длины стенки трубы). Обычно а = 0,015-0,05.

Повышение давления при прямом гидравлическом ударе определяется по формуле:

где — скорость движения воды в трубопроводе до закрытия клапана.

Если время закрытия клапана больше, чем фаза удара (t3> T), этот удар называется непрямым. В этом случае дополнительное давление можно определить по формуле:

Результат удара также выражается величиной увеличения давления H, которая равна:

о прямом воздействии

с косвенным

Это интересно: безопасность информационной сети — разбираемся внимательно

Способы защиты от гидроудара

Самый эффективный вариант защиты от гидроудара — модернизация трубопроводной системы. Здесь вам помогут следующие устройства:

• Компенсатор — гидроаккумулятор или амортизатор. Выглядит как герметичный резервуар с эластичной мембраной и воздушным клапаном. Он отвечает сразу за три задачи: накапливает рабочую жидкость, снижает давление в системе, забирая из нее лишнюю воду, и гасит гидроудар любой мощности.

вы можете принять профилактические меры, чтобы предотвратить гидроудар

• Амортизатор представляет собой гибкую резиновую или пластиковую трубку. Он заменяет часть жесткой трубы перед термостатическим устройством: при сильном повышении давления в системе эластичная труба амортизатора удлиняется и смягчает гидроудар без негативных последствий для основной трубы.

Совет. Длина амортизатора должна быть не менее 30 см.

• Шунт — это узкая трубка, устанавливаемая в термоклапан. По ходу движения рабочей жидкости монтируется элемент диаметром не более 0,4 мм. Когда система работает без сбоев, шунт никак не ощущается, но как только происходит гидроудар, он плавно снижает давление в трубопроводе.

Важно! Сортировку можно использовать только в новых трубопроводах, изготовленных из качественных материалов, так как длительная ржавчина и отложения из старых труб быстро забивают узкую трубу, что снижает ее эффективность до нуля.

Поэтому гидроудар — опасное явление, способное нанести серьезный ущерб трубопроводу. Чтобы не допустить выхода из строя сетей связи, не пренебрегайте предложенными мерами защиты: они убережут вас от аварийных ситуаций и непредвиденных расходов.

Несколько слов о теории

О возникновении ударных явлений в напорных трубах при закрытии запорной арматуры стало известно с началом их эксплуатации.

Первоначально использовавшиеся пробковые клапаны мгновенно перекрывали поток воды, вызывая гидроудар.

Разрушение централизованной водопроводной сети в результате этого явления произошло почти во всех городах.

На разных уровнях работы по изучению гидроудара проводились как в России, так и за рубежом, в частности:

• профессор Казанского университета И.С. Громека.
• швейцарский изобретатель Э. Арган,
• братья Монгольфье,
• М. Бултон,

Массовое разрушение водопровода в Москве в конце XIX века заставило тогдашнюю городскую администрацию организовать комиссию для выяснения причин и разработки методов борьбы с этим явлением.

Николай Жуковский, профессор механики Московского высшего технического училища, принял участие в его работе по приглашению главного инженера Московского нефтепровода Н.П. Зимина.

Исследования проводились на базе Алексеевской водонасосной станции.

Для работы использовались манометры и самописцы, установленные на стройплощадках, вставив их в чугунную водопроводную трубу (как это сделать, читайте здесь).

Отрезки трубопроводов диаметром 2, 4 и 6 дюймов были проложены на поверхности и подключены к водопроводу, который отвечал за питание города.

Объектом исследования была динамика движения жидкостей, изменение давления в трубах при срабатывании заслонок.

Результаты подтвердили, что причиной разрушения системы водоснабжения стала ударная волна, которая возникает и распространяется при быстром срабатывании запорной арматуры.

По заключениям комиссии были приняты меры, главным из которых было постепенное закрытие и открытие задвижек.

Собранный материал позволил Н.Е. Жуковскому получить соотношение времени срабатывания клапана, полностью исключившее гидроудар или минимизирующее его последствия:

• t = L * v / 75 П.

В формулу входят следующие количества:

• v — расход жидкости в трубопроводе в футах в секунду;
• L — длина участка газопровода в саженях;
• t — время срабатывания задвижки в секундах;

P — допустимое давление для материала трубы в атмосферах.

Этот отчет и другие результаты исследований вошли в работу Н.Е. Жуковского «О гидравлическом ударе в водопроводах», материалы которой были представлены в отчете Политехническому обществу 26 сентября 1897 года.

Способы предотвращения возникновения гидравлических ударов

• Установка демпфирующих устройств
• Чтобы ослабить силу этого явления, следует увеличить время закрытия заслонки
• Основываясь на формуле Жуковского (определяющей увеличение давления при гидроударе) и значениях, от которых зависит скорость распространения ударной волны, для того, чтобы ослабить силу этого явления или полностью предотвратить его, возможно снизить скорость движения жидкости в трубопроводе за счет увеличения его диаметра.

Амортизатор гидравлического удара: видео