Гидроудар в трубе — причины, защита, компенсаторы

Защита от гидроудара

Чтобы защитить трубопровод от гидравлических ударов, нужно:

• Плавно открывать/закрывать запорные элементы

При плавном закрывании крана давление в трубопроводе будет постепенно выравниваться. При этом ударная волна будет иметь незначительную силу, а следовательно, мощность гидравлического удара будет минимальной. Но не во всех случаях возможно обеспечить плавное закрывание крана. Далеко не у всех моделей вентильная конструкция, многие современные краны имеют шаровую систему – достаточно одного неосторожного резкого поворота и кран придёт в положение «закрыто».

• Использовать трубы большого диаметра

В трубопроводах большого диаметра рабочая среда движется с меньшей скоростью, чем в системах с более маленьким диаметром. А чем скорость перемещения потока жидкости меньше, тем слабее сила гидроудара.

Однако данный способ гораздо затратнее. Расходы увеличиваются за счёт более высокой стоимости труб и теплоизоляции.

• Установить амортизирующее устройство

Данное устройство располагается по направлению движения рабочей жидкости. В качестве амортизатора используется отрезок трубы из эластичного пластик либо каучука, которым заменяется часть жёсткой трубы перед термостатом. При возникновении гидравлического удара происходит растяжение эластичного отрезка и частичное гашение силы удара.

• Использовать компенсаторное оборудование

Для сбрасывания лишней жидкости до момента нормализации давления в трубопроводе используется гидравлический аккумулятор. Данное оборудование выполнено в виде герметичного бака, оснащённого мембраной и воздушным клапаном. Мембрана изготавливается из эластичного материала, бак – из стали.

• Использовать автоматику насосов

Одной из причин появления гидравлических ударов в трубопроводе является насосное оборудование. Движение рабочей среды зависит от того, насколько быстро вращаются насосные валы. Следовательно, плавное снижение/увеличение скорости вращения позволяет уменьшить силу воздействия и снизить риск появления гидроударов.

На производствах для управления насосным оборудованием используются специальные регуляторы, частотные преобразователи и прочие подобные приборы. Данное оборудование также подходит для использования в бытовых условиях.

Гидравлические удары в коммуникациях появляются при остановке насосного оборудования, например, при исчезновении сети питания. На производствах и в сфере коммунального хозяйства резервные источники используются давно и не раз доказали свою эффективность. Предупреждение аварийных ситуаций и сокращение расходов на ремонтные работы приводят к существенной экономии средств. Включение домашнего насосного оборудования через устройство защиты от гидроударов (стабилизаторы и источники резервного питания) поможет обезопасить внутренние коммуникационные системы.

• Использовать байпас

Байпас представляет собой дополнительный участок трубопровода, который используется в качестве обходного канала и служит для регулирования пропускной способности сети отопления. Такие устройства можно монтировать, как в новые системы, так и в уже существующие.

• Гаситель гидроударов

Это простое, но эффективное изобретение, работающее по принципу расширительного бака отопительных коммуникаций. При резком перепаде давления жидкость перемещается в мембранный гаситель. После того, как давление в трубопроводе упадёт до рабочей величины, произойдёт выталкивание жидкости обратно в систему. Возвращение воды обеспечивается благодаря избыточному давлению воздуха, находящегося с противоположной стороны мембраны.

• Защитный клапан

Клапан защиты от гидроудара располагается в трубопроводной системе рядом с наносом. Он реагирует на скачки давления, принимая обратную волну и предотвращая гидравлические удары. Клапан оснащён специальным регулятором, который при перепаде давления плавно открывает его. Таким образом, когда обратный поток рабочей среды доходит до насосного агрегата, клапан уже находится в открытом состоянии. В результате этого происходит сбрасывание воды, а следовательно, снижение давления до допустимой величины. После нормализации давления регулятор закрывает клапан, чтобы предотвратить опустошение системы.

Способы защиты трубопроводной системы от гидроударов

Основным вопросом при транспортировке нефти и газа является обеспечение безопасности и безаварийности данного процесса. На протяжении всего срока эксплуатации все элементы трубопроводной системы испытывают динамические нагрузки — перепады давления, вибрации, циклические деформации, гидроудары, которые могут являться причиной усталостного разрушения, повреждения узлов, разрывов отдельных деталей трубопровода и аварий в транспортной системе.

Гидравлический удар характеризуется колебанием давления с большой амплитудой (в некоторых случаях давление может превышать рабочее в сотни раз), с большой скоростью распространяющимся по трубопроводу.

Конечно, невозможно с абсолютной точностью определить вероятность возникновения гидроудара, однако вполне реально заранее просчитать потенциальное изменение давления и предупредить его разрушительное воздействие. К основным факторам, вызывающим перепады давления, можно отнести:
— неравномерность подачи рабочей среды;
— резкое начало движения или торможение потока;
— определённая степень эластичности материала трубопровода;
— сложная топография расположения трубопровода;
— несоответствие объёма рабочей среды и диаметра трубопровода;
— запуск или остановка насосов.

Например, в нефтепроводах при отключении насосов или изменении режимов перекачки нефти может внезапно поменяться давление, и эти, даже небольшие, деформации будут иметь негативный накопительный эффект. При повышенном давлении может произойти разрыв трубы, повреждение элементов трубопроводной системы — арматуры, насосов, крепежа; а при пониженном давлении может произойти смятие труб, утечка рабочей среды через места соединений, разрыв столба жидкости.

Классическая формула расчёта ударного давления определяется следующим образом:
Руд = pcu, где
p — плотность жидкости,
u — средняя скорость движения в трубопроводе до закрытия затвора,
c — скорость распространения ударной волны, которую можно рассчитать по формуле:
С = √K/p*(1/√(1+KD/Ee), где
К — модуль упругости жидкости;
Е — модуль упругости материала стенок;
D — диаметр трубы,
е — толщина стенок.

Использование дополнительных механизмов может защитить трубопроводы от скачка давления. Подобными защитными устройствами служат редукторы, пневмно-, гидро- и электроприводы, устройства для подсасывания жидкости и впуска воздуха, гидровоздушные мембранные баки, насосы с автоматической регулировкой оборотов и давления, различные амортизирующие устройства, ресиверы, дроссельные шайбы, компенсаторы гидравлического удара — демпферы, гидроаккумуляторы, а также защитные клапаны.

Защитные клапаны, как правило, устанавливаются на отводах, и они помогают быстро нивелировать скачок давления. Принцип действия подобного клапана следующий: при перепадах давления реагирует специальный установленный датчик (пилот низкого давления), и клапан открывается, причем, степень открытия клапана может различаться в зависимости от значения давления. В результате чего происходит сброс ударной волны, которая может двигаться со скоростью, превышающей скорость звука. Затем происходит медленное и плавное закрытие клапана.

Эффективность применения подобных устройств можно увидеть на следующих графиках.

График давления на незащищенной насосной станции График давления на насосной станции, защищенной клапаном

В настоящее время выбор устройств, обеспечивающих снижение вероятности возникновения гидравлического удара, довольно широк, необходимо только выбрать наиболее подходящее, исходя из условий эксплуатации трубопровода и транспортируемой рабочей среды. Применение дополнительных механизмов способствует повышению уровня безаварийности эксплуатации и диагностированию возможных неполадок элементов системы.

Авторы: Сергей Савельев, директор по развитию ООО «ТД «Маршал»,
Екатерина Русакова, специалист отдела маркетинга и PR ООО «ТД «Маршал»

Гидравлический удар в трубопроводах: природа, причины, методы защиты

Трубопровод в случае со снабжение водопровода, и в качестве отопительного элемента дома или квартиры — прочная конструкция, способная выдерживать большие нагрузки и работать десятки лет. Касательно давления, металлические, пластиковые и полипропиленовые трубопроводы спокойно выдерживают внутреннее давление в 4 атмосферы, и даже если это значение по каким-либо причинам кратковременно превышается на 1-2 единицы, ничего страшного не случится.

Гидроудар в системе водоснабжения или отопления

Однако существует такое понятие, как гидравлический удар в трубопроводах, при котором внутреннее давление резко возрастает до 10-20 атмосфер и появляется серьезный риск прорыва труб горячего или холодного снабжения.

Природа гидроудара

Охарактеризовать или описать гидроудар в системе водоснабжения несложно, рабочее воображение и минимальный багаж знаний по физики помогут в этом. Представьте, как по трубопроводу течет вода, она движется с определенной скоростью и оказывает на стенки труб давление в 2-3 атмосферы.

Но вдруг на пути водяного потока возникает препятствие, это может быть:

• Завоздушенность — воздушная пробка, возникающая вследствие неправильной эксплуатации водопровода, его неграмотной конструкции и т.д. (все знают, что нужно открывать клапаны в системах водопровода, чтобы спускать воздух перед подачей воды, обычно речь идет о системах отопления).
• Запорная арматура — элемент крана, вентильного или шарового, перекрывающий трубу с целью остановки воды и препятствования ее дальнейшему течению по системе водоснабжения. Каждая система теплоснабжения и другие водопроводы оснащены такими кранами на определенных участках.

Сталкиваясь с подобным препятствием, водяной поток не может мгновенно снизить свою скорость, а это значит, что при той же скорости на определенном участке возникает попытка увеличения объема жидкости, то есть резкий скачок давления. Труба в такой ситуации испытывается на прочность колоссальным поднятием атмосфер и может не выдержать.

Отсюда вытекает вывод, что гидроудар в трубопроводе — частая причина его разрушения и чем дольше служит система водоснабжения, тем уязвимее она становится, особенно в случае с металлическими трубами, подверженными коррозии.

Возможные причины

То, что причиной гидроудара в водопроводах — резкий скачок атмосферного давления в трубах, мы разобрались

Проблема состоит в том, что причин этому феномену может быть много, но распространенными считаются три:

1. Резкое включение или остановка насоса, работающего на высоких оборотах, а также его поломка или экстренное отключение;
2. Экстренная остановка жидкости, текущей по трубам, путем перекрытия запорной арматуры;
3. Препятствие на пути потока жидкости в идее воздушной пробки.

Случай с работой или неисправностями насоса — наименее вероятным из этого списка. Прорыв канализации или водопровода из-за гидроудара по этой причине происходит реже других пунктов. Объясняется это тем, что у многих насос не установлен вовсе, а если он все же имеется, такое оборудования оснащается защитными системами.

Гидроудар из-за образования в системах отопления и подачи воды воздушной пробки более частое явление. Этот случай опасен тем, что при соприкосновении потока воды с завоздушенностью, скорость жидкости не снижается, а давлению и воздуху в закрытой среде некуда деться, что грозит сильным повышением атмосферного давления. Если 1–2 раза трубопровод выдержит, частые инциденты приведут к тотальным последствиям и прорыв труб неизбежен.

Наиболее частой причиной гидроудара по статистике становится именно резкое закрытие запорной арматуры. Этот фактор сильно усугубился, когда широкое распространение получил шаровый кран. Дело в том, что при вентильном кране, поток воды перекрывался постепенно, путем поэтапного закручивания вентиля и давление в трубах оставалось в допустимых пределах. Но технология шарового крана действует в разы быстрее и движущаяся жидкость внутри трубопроводов врезается в препятствие резко, не сбрасывая скорость, что приводит к сильному износу оборудования из-за повышающихся нагрузок и повышает риск гидроударов. В таких ситуациях даже компенсаторы для трубопроводов спасают не всегда.

Неприятные последствия и методы защиты от гидроудара

Самые страшные последствия после сильного гидроудара — всевозможные разрушения трубопровода

Дело в том, что в теории, внутреннее давление в трубе может расти без остановки, достигая любой силы. Последствия в таких ситуациях будут следующими:

• Прорыв трубы, разрушение трубопровода или системы подачи тепла;
• Деформация или уничтожение приборов отопления;
• Как следствие — прекращение подачи воды и тепла на время ремонта;
• Получения ожоговых травм жильцами, находившимися в непосредственно близости от тепловых сетей во время гидроудара;
• Гидравлический удар в трубах приводит к затоплениям вашего имущества и соседей, живущих под вами (в случае с квартирами).

Глядя на этот неполный список возможных последствий, хочется узнать о методах защиты от гидроударов. Как обезопасить себя от возможного несчастья?

Первый и самый весомый аргумент в сторону защиты от гидравлических ударов — компенсаторы трубопроводов. Эти специальные приспособления способны принимать в себя часть жидкости из общей системы при возрастании внутреннего давления, снижая его таким образом. Виды компенсаторов водопроводов бывают разными, но наибольшее распространение получили сильфонные, линзовые и сальниковые, ввиду своих эксплуатационных особенностей.

Еще один метод защиты — клапан для защиты от гидравлических ударов. Этот приспособление устанавливается в системах повышенного давления и при использовании насоса. Этакий гаситель гидроударов, клапан открывается и сбрасывает излишнее давление при его резком скачке.

Касательно больших магистралей и длинных участков трубопровода теплоснабжения, для защиты на них устанавливают неподвижные опоры для труб теплоснабжения, которые фиксируют конструкцию, делая ее более жесткой, устойчивой к вибрации и повышениям давления

Обязательно устанавливайте в своих домах и квартирах краны, позволяющие перекрыть подачу воды. Так вы сможете быстро перекрыть воду в аварийных ситуациях и обезопасите себя от возможных последствий, даже если беда произойдет.

ПОСМОТРЕТЬ ВИДЕО

Защита трубопроводов обычными методами, а точнее — мерами предосторожности, обязательна. Закрывайте опорную арматуру постепенно, спускайте воздух из труб заблаговременно и установите компенсатор гидроударов, желательно большого объема.

Гидроудар в трубопроводе | Защита от гидроудара

      Здравствуйте, друзья! Одной из частых причин аварий трубопроводов тепловодоснабжения является гидроудар. В результате резкого снижения скорости течения жидкости в трубах значительно возрастает давление. Происходит это, когда жидкость во время движения сталкивается с преградой на своём пути. Такими преградами могут быть воздушная пробка или запорная арматура. В результате скорость течения фронтовой части потока жидкости значительно снижается, а вот тыльная часть продолжает двигаться с той же скоростью, в результате чего происходит местное увеличение объема жидкости и возрастание давления в трубе. Сопровождается это процесс, как правило, стуками, щелчками, шумом.

      Величина давления в этот момент может увеличиться в несколько десятков раз. При этом элементы системы испытывают существенные нагрузки, которые неизбежно приводят к авариям и поломкам трубопроводов. Сопровождается это длительными перебоями в тепло и водоснабжении, порчей имущества и незапланированными расходами. Причиной изменения скорости течения жидкости в системе также может быть резкое закрытие-открытие вентилей, кранов, задвижек (современная сантехника позволяет это сделать).

      Поэтому простейшим способом защитить себя от гидроудара является плавное отключение и включение водопроводных и отопительных систем. Это приводит к тому, что давление в трубах увеличивается постепенно. И не смотря на то, что в итоге величина его не уменьшается, интенсивность воздействия на стенки трубопровода снижается. Если в системе находится воздух, то при открытии крана (вентиля) происходит его столкновение с жидкостью, в результате чего она сжимается. Это приводит к резкому возрастанию давления и, как следствие, различного рода поломкам и авариям.

      Наиболее подвержены гидроударам системы с протяженным по длине трубопроводом. Такой системой является «теплый пол». Чтобы застраховаться от возможных неприятностей, лучше доверить установку термостатического клапана специалистам. Защититься от гидроудара можно также установив центробежные насосы с автоматической регулировкой. С помощью программного обеспечения они самостоятельно регулируют напор жидкости и давление в системе.

      Важнейшим элементом систем тепло- и водоснабжения является демпфер или, как его ещё называют, гидроаккумулятор, или компенсатор гидроудара. Он представляет собой герметичную чаще стальную емкость, снабженную эластичной мембраной и стальным клапаном. Демпфер отводит лишнюю жидкость и, тем самым, снижает давление в системе, а значит, защищает от гидроудара. Наличие в системе гидроаккумулятора существенно продляет срок службы стиральной и посудомоечной машин.

      Для того, чтобы защитить систему от резкой остановки насоса, её необходимо оснастить специальным клапаном диафрагменного типа с жестким уплотнителем (клапаном гидроудара). Он устанавливается за обратным клапаном на отводе от трубопровода возле насоса. Клапан приводится в действие давлением жидкости и является надёжной защитой от гидроудара.

      Замена части жесткой трубы перед термостатом на пластиковую длиной порядка 20-30 мм также поможет снизить риск воздействия на трубопровод гидроудара. Пластик сам по себе является довольно эластичным материалом, способным самопроизвольно гасить воздействие гидроудара. Особенно это актуально для длинного трубопровода. В этом случае размер пластиковой трубы следует увеличить на 10 см.

     Есть ещё один вариант защиты: применение термостата со специальной защитой от гидроудара. Принцип его работы состоит в том, что в случае возникновения в системе избыточного давления срабатывает пружина, установленная между клапаном и термоголовкой. Она не дает клапану полностью закрыться, а как только воздействие гидроудара уменьшается, клапан самопроизвольно перекрывается.

     Последствиями гидроудара являются выход из строя оборудования, трещины и прорывы трубопровода. Предотвратить это явление можно, своевременно производя ремонт и модернизацию инженерных систем, а также правильно эксплуатируя канализационные, отопительные и водопроводные трубопроводы.

Гидроудар, признаки, последствия, способы борьбы

Гидроудар является основной причиной прорывов в водопроводной системе. Это явление представляет собой значительный и внезапный скачок давления в трубах. Причиной, как правило, выступает резкое изменение скорости тока воды.

По каким признакам можно заподозрить гидроудар?

Гидроудар сопровождается всегда стуком, щелчками, шумом из коммуникационных сетей. Зачастую простые обыватели не обращают на подобные звуки особого внимания.

Между тем, это серьезный показатель угрозы для водопроводной системы. Именно благодаря гидроудару впоследствии приходится наблюдать различные протечки в трубах из-за трещин и расколов. Повреждается и сантехническое оборудование.

Описанные звуковые сигналы возникают из-за столкновения текущей жидкости с преградой, в качестве которой может выступать запорная арматура или воздух. Происходит это вследствие резкой остановки тока воды или же внезапного начала движения.

Давление в таких случаях сильно и стремительно повышается, достигая порой 10 атмосфер. Вода скапливается, не имея возможности миновать препятствие, и труба подвергается риску разрыва или других повреждений.

Причины, вызывающие гидроудар:

1. Неполадки с насосом.
2. Воздух, попавший в водопроводную сеть.
3. Резкая остановка текущей жидкости вследствие быстрого открывания или закрывания крана.

Последняя причина стала особенно актуальной в последнее время, когда в повседневном использовании быстрые шаровые краны стали преобладать над более плавными вентильными.

К чему приводит гидроудар?

Давление, возникающее в сети при этом неприятном явлении, может повышаться до очень больших значений. Неудивительно, что от нагрузок жесткие элементы конструкций ломаются.

Гидроудар рано или поздно приводит к аварийным ситуациям в системах отопления и водоснабжения.

Так, можно столкнуться со следующими опасностями:

1. Поломка труб и элементов тепловых сетей.
2. Разрыв приборов отопления.
3. Ожоги кожи людей.
4. Отсутствие воды и тепла в доме.
5. Порча имущества.

Длинные трубопроводы наиболее подвержены гидравлическим ударам. К таковым относится, например, утепленный пол. Для сведения к минимуму неприятных последствий на систему устанавливают термостатический клапан.

 

 

Как можно обезопасить трубы от гидроударов?

Защитить систему водоснабжения можно при помощи снижения их интенсивности и избавления от воздействия излишне высокого давления.

Основным правилом при пользовании водопроводной системой является плавное и постепенное включение и отключение запорной арматуры, к которой относят различные краны и задвижки. Это растянет во временных рамках повышение давления, и гидроудар будет воздействовать на трубы не сразу всей мощью, а через некоторые отрезки времени.

Способы борьбы с гидроударом при помощи автоматики

Автоматика справляет с плавным включением и отключением системы гораздо лучше человека. Установив специальный насос, оснащенный автоматической регуляцией оборотов двигателя, потребитель может быть уверен, что давление в трубах будет подниматься после запуска постепенно. Так же медленно оно и опустится после отключения оборудования.

Автоматически будет осуществляться и регулировка напора воды.

Разумнее всего будет комплексно модернизировать систему. Для этого рекомендуется произвести установку следующих устройств.

Гидроаккумулятор

В системы отопления и водоснабжения должен входить гидроаккумулятор, по-другому называющийся компенсатором гидроудара. Он представляет собой стальную емкость различного объема, которая выполняет ряд функций:

1. Накапливание жидкости.
2. Забор лишней жидкости из системы, вследствие чего понижается давление.
3. Гашение гидроудара, если он происходит.

Клапан, защищающий от гидроудара

Для того чтобы защитить насосную станцию при резкой остановке насоса, обычно используют специальный клапан с жестким уплотнителем. Его приводит в действие давление жидкости. Основная функция клапана – быстрый сброс давления.

Это приспособление устанавливают рядом с насосом после обратного клапана.

Амортизирующее устройство

Еще один эффективный способ защиты от гидроудара – монтаж амортизирующего устройства. Под ним подразумеваются пластиковые или каучуковые трубы, установленные в направлении тока жидкости непосредственно перед термостатом.

Благодаря эластичности материала энергия гидравлического удара гасится сама по себе. Длина таких труб может быть до 30-40 см.

 

 

Шунтирование

Шунт, имеющий просвет 0,4 мм, можно установить в термостате в терморегулирующем клапане. Допустимо и просто сделать отверстие, имеющее такой диаметр. На процессе работы такое приспособление не скажется, но при наличии перегрузок давление будет мягко снижаться.

Нужно только помнить, что этот способ применим лишь при новых трубах и исключительно в автономной системе водоснабжения.

Термостат с суперзащитой

Это устройство работает на пружине и монтируется между термоголовкой и клапаном. Чрезмерно высокое давление заставляет срабатывать пружину. В результате клапан не может полностью закрыться. Только после снижения мощности гидроудара клапан постепенно закрывается.

Термостат должен устанавливаться в том направлении, в котором указывают стрелки на корпусе.

Таким образом, методов борьбы с гидроударом существует довольно много. Их применение позволяет продлить срок службы труб и избежать неприятных последствий.

Компенсатор (гаситель) гидроударов для защиты трубопроводов

В последнее время все чаще появляются сообщения о разрушении некоторых элементов системы отопления или водопровода. Причина поломки — гидроудар. Спасает от подобных неприятностей компенсатор (гаситель) гидроудара. Что это за устройство такое, как и где его устанавливать — читайте в этой статье. 

Что такое гидроудар в трубопроводе, причины возникновения

Гидроудар — это резкое повышение давления в системах транспортирующих жидкость, которое возникает при резком изменении скорости движения жидкости. Скачок давления может стать причиной разрушения некоторых элементов системы. Разрушения происходят, если превышен предел прочности соединения или материала.

Если говорить о наших домах и квартирах, гидроудары возникают в системах отопления и водоснабжения. В системах отопления частных домов — при старте или остановке циркуляционного насоса. Да, сам по себе он давления не создает. Но резкое ускорение или останов теплоносителя и является той нагрузкой, которая действует на стенки труб и близлежащие устройства. В системах отопления закрытого типа стоит расширительный бак. Он компенсирует гидроудар, если насос находится рядом. В этом случае дополнительные устройства могут и не понадобиться. Проверить необходимость установки компенсатора можно по манометру. Если стрелка не движется или движется едва заметно, все нормально.

Наиболее распространенная причина появления гидроудара — резкое закрытие крана

В централизованных системах отопления, гидроудар возникает при резком закрытии заслонки, когда быстро открывают краны для заполнения системы после ремонта/профилактики. По правилам надо делать это медленно и постепенно, но на практике случается иначе…

В водоснабжении гидроудар возникает даже при резком закрытии крана или другой запорной арматуры. Более выраженные «эффекты» получаем в завоздушенных системах. Вода при движении ударяется в воздушные пробки, что создает дополнительные ударные нагрузки. Мы можем при этом слышать щелчки или потрескивание. А если водопровод разведен пластиковыми трубами, во время эксплуатации можно заметить, как эти трубы сотрясаются. Так они реагируют на гидроудары. Вы, наверное, замечали, как дергается шланг в металлической оплетке. Причина та же — скачки давления. Рано или поздно они приведут к тому, что либо труба лопнет в самом слабом месте, либо соединение потечет (что более вероятно и чаще встречается).

Гидроудар может нанести серьезный ущерб

Почему же раньше это явление не отмечалось? Потому что сейчас большая часть кранов имеют шаровую заслонку и поток перекрывается/открывается очень резко. Раньше краны были вентильного типа и заслонка опускалась медленно и постепенно.

Как же бороться с гидроударами в отоплении и водоснабжении? Можно, конечно, приучить обитателей квартиры или дома не крутить резко краны. Но стиральную или посудомоечную машину не научишь бережному отношению к трубам. И циркуляционный насос не замедлишь в процессе старта и останова. Поэтому в систему отопления или водоснабжения добавляют компенсаторы гидроударов. Их же называют гасителями, амортизаторами.

Что такое компенсатор гидроудара: виды, конструкция, принцип работы

Компенсатор гидроудара есть двух типов: мембранный и с подпружиненным клапаном. Они выполняют одну и ту же функцию: принимают излишки жидкости, снижая тем самым нагрузку на другие элементы системы. Так как эти устройства имеют небольшие размеры, защищают они те приборы, которые расположены в непосредственной близости.

Компенсатор гидроудара — небольшое устройство, но картину меняет значительно

Как устроен и работает мембранный компенсатор

Мембранный компенсатор гидроудара — это емкость, которую делит на две части эластичная мембрана. Одна из частей заполнена воздухом, вторая, в нормальном состоянии пуста. Воздух в заполненной части закачивается под определенным давлением. Для проверки/подкачки давления в этой части корпуса имеется золотник (ниппель). С завода изделия поставляются с исходным давлением в 3 Бар. Это «стандартное» значение для большинства систем отопления одноэтажных частных домов. Если давление требуется изменить, к ниппелю подсоединяют насос и доводят его до требуемого значения. Это значение — на 20-30% выше рабочего в конкретной системе. Но оно должно быть значительно ниже предела работоспособности самого компенсатора.

Мембранный амортизатор гидравлических ударов в системах отопления и водоснабжения

Пока давление в системе не превышает давление в этой части резервуара, ничего не происходит. При возникновении гидроудара, под действием возросшего давления мембрана растягивается, часть жидкости поступает в резервуар. По мере нормализации, эластичная мембрана стремиться занять свое нормальное состояние, выталкивая жидкость обратно в систему. Тем самым скачок сглаживается.

Особенности пружинного гасителя гидроудара

Второй тип компенсаторов гидроударов работает по тому же принципу: в корпус при повышении давления пропускается жидкость. Вот только доступ в емкость перекрывает пластиковый диск, который подпирается пружиной. Давление, при котором жидкость начинает поступать внутрь, зависит от силы упругости пружины. Регулировать его никак нельзя (во всяком случае пока регулируемые модели не попадались), так что приходится подбирать устройство с подходящими параметрами.

Устройство компенсатора гидроудара пружинного/тарельчатого типа

Принцип работы этого гасителя аналогичен вышеописанному. Пока давление в системе в норме, пружина прижимает диск к корпусу. При возникновении гидроудара, она сжимается, вода заходит в корпус. По мере понижения давления, оно становится меньше, чем сила упругости пружины. Она постепенно разжимается, возвращая жидкость в трубопровод.

Принцип компенсации гидроудара в системе водопровода или отопления

Как видите, оба устройства работают по схожему принципу. Более надежными принято считать пружинные модели, так как рабочие элементы в них меньше подвержены износу (металлическая пружина и прочный пластик). Но мембраны также делаются из материалов, которые длительное время не теряют своей эластичности. Дополнительный плюс — возможность выставить давление, при котором мембрана начнет растягиваться. Но минусом можно считать необходимость регулярной проверки давления и, при необходимости, подкачки.

Где и как устанавливать: рекомендации по монтажу

Компенсатор гидроударов имеет небольшие размеры, в корпус может поместиться лишь небольшое количество воды (менее 200 мл обычно). Устанавливается он в непосредственной близости перед источником появления гидроудара: шаровым краном, водяной гребенкой, на шланге к стиральной или посудомоечной машине, после циркуляционного насоса, на гребенке теплого пола.

Компенсатор гидроударов устанавливается вблизи от потребителей или на гребенке

Крепить его можно в любом положении: вверх, вниз, в сторону. Для мембранных моделей только важно, чтобы был свободный доступ к ниппелю. Независимо от конструкции, не рекомендуется ставить устройство на длинных отводках от магистрали. Подводящий отрезок трубы должен быть максимально коротким.

Правила монтажа компенсатора гидравлического удара

При выборе обратите внимание на максимальное рабочее и компенсируемое давление. Второй момент — диаметр подключения. Обычно это 1/2 дюйма, но есть и на 3/4 и дюймовые.

При подключении стиральной и/или посудомоечной машины на шланг устанавливается тройник. Один свободный выход тройника идет на машину, на второй устанавливают компенсатор гидроудара.

Другие способы борьбы с гидроударом

Один из возможных вариантов нейтрализации гидроудара уже озвучивали — краны закрывать плавно. Но это не панацея, да и неудобно в наше стремительное время. И есть еще бытовая техника, ее не научишь. Хотя, некоторые производители учитывают этот момент, и последние модели делают с клапаном, который плавно перекрывает воду. Вот поэтому компенсаторы и нейтрализаторы становятся так популярны.

Компенсатор гидроудара — небольшое устройство (сравнение с латунным шаровым краном)

Бороться с гидроударом можно и другими методами:

• При разводке или реконструкции водопровода или отопления, перед источником гидроудара вставлять кусок эластичной трубы. Это армированный термостойкий каучук или пластика PPS. Длинна эластичной вставки — 20-40 см. Чем длиннее труба, тем длиннее вставка.
• Покупка бытовой техники и запорно-регулирующей арматуры с плавным ходом клапана. Если говорить об отоплении, часто наблюдаются проблемы с теплым водным полом. Не все сервомоторы работают плавно при закрытии потока. Выход — ставить термостаты/терморегуляторы с плавным ходом поршня.
• Использовать насосы с плавным пуском и остановом.

Так выглядят устройства защиты от гидроударов в системах отопления и водоснабжения

Гидроудар — действительно опасная для закрытой системы вещь. Он ломает радиаторы, разрывает трубы. Чтобы избежать проблем, лучше продумать меры борьбы заранее. Если все уже работает, но появились проблемы, разумнее и проще всего установить компенсаторы. Да, они недешевы, но ремонт обойдется дороже.

Производители, характеристики, цены

Лучше всего компенсатор гидроудара покупать известных фирм. Это не тот участок, где уместно экономить. Наибольшей популярностью пользуется несколько фирм:

Есть и другие фирмы, но они не так популярны. некоторый из-за слишком завышенной цены, другие не завоевали доверие. Во всяком случае, пока.

Как уберечь дом от гидроудара

Понятие гидравлический удар (гидроудар) подразумевает под собой резкое повышение давления воды в системе водопровода. Такой скачек приводит к разрыву труб, к резкому уменьшению работоспособности запорной арматуры, а также может повредить водопроводное оборудование: смесители, бойлеры, гибкий подвод (шланги) и т.д.

Как правило гидроудар возникает в поселках с центральным водопроводом, имеющим свою скважину и свой насос. Насос подбирается по мощности в зависимости от количества домов, соответственно мощность у него большая. При обслуживании центрального насосного оборудования отключается насос, давление в системе падает до нуля. После его включения поток воды начинает с большой скоростью разгоняться по трубам и нарушает целостность системы в самых слабых местах, то есть происходит гидроудар. В тех домах где нет гидроаккумулятора (расширительного бака) и редуктора давления возможны разрывы водопроводной системы.

В квартирах зачастую люди делая ремонты просят ЖКХ отключить водопроводную систему. После того как вода будет подана обратно, особенно в многоэтажных домах, происходит гидроудар за счет резкого повышения давления воды в системе. Аналогично случаю с частными домами выходят из строя вышеперечисленные приборы и подводы.

Для предотвращения гидроудара необходимо монтировать редуктор давления на трубопровод холодной и горячей воды. Этот совет касается как многоквартирных домов, так и домов с центральным водоснабжением.

В случае если у дома имеется автономная система водоснабжения, то необходимо тщательно проверять гидроаккумулятор (расширительный бак) на давление воздуха в нем, и реле давления на исправность раз в год. Такие простые и доступные каждому устройства способны защитить любой дом от серьезных последствий, которые остаются после потопа.

В нашей практике гидроудары повреждали не только перечисленные предметы, но и приводили к серьезному потопу как в частных домах, так и в квартирах.

Однажды был вызов в квартиру где произошел потоп. При осмотре были выявлены разрывы смесителей, гибких подводов к унитазу, запорная арматура вышла из строя. Мы пришли к выводу, что произошел гидроудар.

Ранее там были выполнены все сантехнические работы, но к сожалению, не были предусмотрены реле давления. Отсутствие, которых обернулось серьезными материальными потерями для хозяев, так как была затоплена не только их квартира, но и 4 квартиры, расположенные ниже.

Настоятельно рекомендуем предусматривать защиту от гидроудара еще на стадии монтажа водопроводной системы, ведь стоимость оборудования намного ниже, чем затраты на ремонт. Это убережет вас от материальных проблем, а ваш дом или квартиру от потопа и его последствий.

Защита от гидроудара | HydroSolution

Что такое гидроудар?

Гидравлический удар или гидравлический удар — это быстрое повышение давления, которое происходит при резком изменении скорости жидкости после внезапного открытия или закрытия крана или внезапного запуска или остановки насоса.

Это может вызвать серьезные проблемы, такие как обратный поток, увеличение скорости потока и удары по водопроводным трубам.

Этот скачок давления может быть значительным. Это часто вызывает громкий шум и может привести к разрыву труб на крупных объектах из-за количества движущейся жидкости.Решить эту проблему можно установкой гидроудара или амортизатора. Гаситель гидроудара используется для предотвращения разрыва резервуара и труб, вибрации и шума.

Сила гидроудара сравнима с силой взрыва. Ударная волна падает в трубопровод до тех пор, пока не коснется изгиба (например, колена трубы или трубы большего размера), и мгновенно течет обратно к начальной точке удара.

Средняя скорость ударной волны гидравлического удара: 1300 метров в секунду (4265 футов / с)

Можно создать устройство для перекачивания жидкости на определенную высоту без какой-либо другой энергии, кроме скорости самой жидкости, используя явление гидроудара.Это называется гидравлической энергией .

Когда труба внезапно закрывается, масса жидкости до закрытия все еще движется с определенной скоростью, создавая скачок давления, а также ударную волну. В обычном водопроводе это происходит из-за громкого шума, напоминающего стук. Гидравлический удар может вызвать разрыв труб, если достигнутое давление станет слишком высоким. К системе трубопроводов могут быть добавлены воздушные камеры для поглощения ударной волны и защиты системы.

Дома гидравлический удар может возникнуть, когда стиральная машина или посудомоечная машина перекрывают поток воды .Обычно в результате получается громкий хлопок.
Другими причинами гидроудара могут быть отказ насоса или закрытие обратного клапана.

Наконец, необходимо несколько ограничителей гидравлического удара, чтобы предотвратить любые внезапные проблемы с обратным потоком. Каждый разрядник предназначен для поглощения ударных волн, которые могут создаваться определенным количеством устройств и, соответственно, всей системой трубопроводов.

Меры профилактики:

Гидравлический удар может вызвать несчастный случай, но его последствия обычно ограничиваются разрывами труб или повреждениями оборудования, подключенного к системе трубопроводов . Трубопроводы, транспортирующие опасные жидкости, требуют тщательного проектирования, строительства и эксплуатации.

Вы можете принять следующие меры для уменьшения или устранения гидравлического удара:

• Уменьшите давление в водопроводе, установив регулятор давления
• Уменьшите скорость жидкости в трубах. Чтобы значительно уменьшить ударную волну, некоторые руководства по выбору размеров рекомендуют скорость потока, эквивалентную или меньшую 1,5 м / с.
• Установить смесители с медленным закрытием
• Используйте процедуры запуска и выключения на существующей установке
• Установите механическое устройство для предотвращения гидроудара, также называемое амортизатором или амортизатором гидроудара.
• Установить воздушную камеру
• Уменьшите длину прямых труб, добавив колена или расширительные петли.Колена уменьшают влияние волн давления
• Использовать сантехнические элементы, предназначенные для снижения давления (дорогостоящее решение)
• Установить маховик на насос
• Установить байпас насосной станции
• Используйте автоматический клапан насоса

Как предотвратить последствия гидроудара и избежать повреждений

«Гидравлический удар» — это волна избыточного давления, которая создается в водопроводной системе. Это гидравлическое явление, возникающее из-за инерции водяного столба внутри водопроводной трубы.Эта авария происходит, когда жидкость внезапно останавливается или меняет направление.

Что вызывает гидравлический удар?

Вообще говоря, гидравлический удар происходит , когда клапан внутри трубопроводной системы внезапно закрывается , вызывая опасные скачки давления. Волна, создаваемая этой остановкой, распространяется по трубам почти со скоростью звука в жидкостях: около 300 м / с.

Очевидно, что давление может изменяться в зависимости от длины и диаметра трубы, от скорости и плотности жидкости, а также от времени закрытия клапана.В некоторых случаях достигнутое давление настолько велико, что может вызвать серьезных повреждений системы . Кроме того, чтобы оценить возможные последствия гидравлического удара, необходимо учитывать цикличность напряжений, поскольку это может привести к накоплению повреждений и к крайнему результату — обрушению системы.

Как распознать гидроудар

Сигналом, который может помочь идентифицировать гидравлический удар, является шум . Давайте представим домашний гидравлический удар: когда мы закрываем шаровой кран резким движением рычага управления, мы слышим глухой звук, за которым следует — вибрация трубки .

Способы устранения гидроудара и защиты водопроводной системы

Одно из решений для гидроудара — это установка одного обратного клапана IDRJA или CROMAX AP на каждые 35-40 метров труб и добавление резервуара IDROBAR WH. Наши гидрозатворы IDROBAR WH предназначены для сбора определенного количества жидкости под давлением внутри гидравлической системы, что позволяет регулировать подачу и давление. Сжатый воздух между резервуаром и диафрагмой также может поглощать избыточное давление закрытия и защищать наиболее хрупкие и ценные части системы.

Баки для защиты от гидроудара подходят для бытовых, автоклавных и отопительных систем, а также для промышленных, коррозионных применений . Эти резервуары оснащены оболочкой из стали AISI 304 и диафрагмами из EPDM или бутила.

Как исправить гидравлический удар и сделать ваши трубы бесшумными (Руководство для самостоятельного изготовления)

Фото: istockphoto.com

В: Когда вода достигает уровня заполнения в моей стиральной машине и начинается цикл перемешивания, я всегда слышу серию громких ударов в трубах за стеной.Что вызывает это? Это повредит трубы?

A: Грохот, который вы слышите, называется «гидроударом», формой гидравлического удара, который возникает, когда запорный клапан на водопроводе высокого давления внезапно закрывается. Когда ваша стиральная машина наполняется, вода быстро устремляется по трубам в вашем доме до тех пор, пока — когда барабан достигает своей емкости — клапан омывателя резко не закрывается. Когда некуда идти, быстро движущийся водопровод ударяется о стенку трубы с сильным скачком давления, заставляя трубы дергаться и ударяться о каркас стены или другие трубы. В результате вы слышите серию громких ударов и, возможно, даже чувствуете давление, сотрясающее дом.

Некоторые рабочие места лучше оставить профессионалам

Получите бесплатные оценки от ближайших к вам лицензированных сантехников.

+

Гидравлический удар может не только вызвать раздражающий шум, но и повредить соединения и стыки труб, что приведет к утечкам и дорогостоящему ремонту. Или, что еще хуже, шум также может указывать на более серьезную проблему, такую ​​как избыточное давление в линиях водоснабжения или неплотный трубопровод.К счастью, домовладельцы могут недорого устранить гидроудар без помощи профессионала. Просто следуйте инструкциям ниже, чтобы провести собственное расследование этого вопроса.

Найдите и устраните неисправность воздушной камеры сантехники, чтобы уменьшить гидравлический удар.

Эта вертикальная труба, расположенная рядом с водяным клапаном, помогает уменьшить гидравлический удар, действуя как амортизатор. Воздушная камера поглощает удары воды после закрытия клапана, предотвращая громкий удар воды по стенкам труб.Во многих домах в стенах установлены воздушные камеры, но иногда воздушная камера может перестать работать должным образом, если она становится заболоченной.

Чтобы решить эту проблему, домовладельцам необходимо слить воду из своей водопроводной системы: закрыть главный водопроводный кран, открыть самый высокий кран в доме и слить воду из самого нижнего крана (обычно в подвале или на первом этаже).

Воздушная камера снова заполнится воздухом вместо воды, что, надеюсь, решит проблему гидроудара. Если в вашем доме нет воздушной камеры, подумайте о том, чтобы ее установил профессионал.

Фото: supplyhouse.com

В качестве альтернативы можно установить амортизаторы гидроудара, чтобы исключить удары.

Гидравлические амортизаторы имеют заполненные воздухом цилиндры, которые поглощают толчки от внезапного повышения давления воды при закрытии клапана.

Большинство имеющихся на сегодняшний день ограничителей гидравлического удара просты в установке, и они оснащены резьбовыми соединителями, которые крепятся между линией водоснабжения и запорным клапаном (см. Пример на Amazon).

Обязательно установите два: один на линию подачи горячей воды и один на линию подачи холодной воды.Однако, если вы не знакомы с основными водопроводными соединениями, не стесняйтесь вызывать сантехника для установки разрядников.

Отрегулируйте редукционный клапан давления воды.

Иногда чрезмерное давление воды в ваших трубах вызывает гидроудар, и в этом случае опорожнение воздушной камеры от воды или установка гидрозатвора предлагает лишь временную помощь.

Чтобы регулировать давление, домовладельцы должны отрегулировать свой редукционный клапан. Эти клапаны существуют в настоящее время в большинстве домов, часто они расположены на входе в главный водопровод.

В зависимости от производителя некоторые клапаны имеют ручку для регулировки, а для других требуется гаечный ключ или отвертка. Используйте правильную технику, чтобы отрегулировать клапан на настройку ниже 50 фунтов на квадратный дюйм, что является достаточным значением для большинства домов.

В качестве бонуса снижение давления воды в вашем доме экономит энергию, способствует экономии воды и потенциально продлевает срок службы ваших автоматических устройств (включая более дорогие инвестиции, такие как стиральные машины, туалеты и посудомоечные машины).

Уменьшите избыточное давление воды на счетчике.

Если в вашем доме нет редукционного клапана, подумайте о том, чтобы попросить муниципалитет, контролирующий систему водоснабжения в вашем районе, проверить давление воды в вашем доме. Муниципальные водопроводные системы часто поддерживают давление воды в своих линиях около 200 фунтов на квадратный дюйм, но жилые водопроводы не предназначены для безопасного выдерживания такого высокого давления. Муниципалитет, как правило, бесплатно проверяет давление воды и при необходимости может снизить его.

Укрепите неплотные водопроводные линии во избежание ударов.

При строительстве дома сантехник использует U-образные хомуты для крепления водопровода к деревянным балкам или шпилькам с помощью шурупов. Если ремни недостаточно тугие или отсутствуют несколько ремней, трубы могут раскачиваться и создавать шум.

Чтобы избежать ударов, затяните ослабленные хомуты с помощью отвертки или установите дополнительные хомуты для дополнительной устойчивости. Большинство хомутов для труб отлито из тонкого металла или пластика, но вы также можете найти хомуты с мягкой подкладкой, которые обеспечивают дополнительное снижение вибрации.

Имейте в виду, что домовладельцы никогда не должны использовать оцинкованные или стальные ленты на медных трубах, так как сочетание материалов вызывает электролиз и утечки в водопроводе.

Пневматические водопроводы с изоляцией труб.

Изоляция труб, доступная в пенопластовых трубках, предназначена для установки вокруг линий водоснабжения, чтобы предотвратить их замерзание. Но они также отлично подходят для смягчения ударов по трубам.

Трубки из пеноматериала имеют предварительно разрезанные от конца до конца, поэтому все, что вам нужно сделать, это провести пальцем по прорези, чтобы открыть трубку, а затем надеть ее на линию подачи воды.

Пенопластовая изоляция для труб, подобная этой, обычно продается шестифутовой длиной по цене от 3 до 8 долларов за трубу, в зависимости от плотности (см. Примеры на сайте The Home Depot).

Некоторые рабочие места лучше оставить профессионалам

Получите бесплатные оценки от ближайших к вам лицензированных сантехников.

+

Новый подход с практической реализацией

, нанесенный на длину L с внутренним диаметром 0,4 м из

труб различных размеров и показан на Рисунке 5. Это

, наблюдаемое на графике Рис. 4 и Рис.5 видно, что труба

сталкивается с разным импульсным давлением с другим материалом трубы

.

Например, стальная труба будет сталкиваться с большим ударным давлением

по сравнению с трубой из ПВХ из-за разной скорости.

ПОВЕРХНОСТНАЯ ВОДА

СХЕМА ПОДАЧИ МЫШЬЯ

ЗАТРАГИВАЕМЫЕ ТЕРРИТОРИИ ЮЖНЫХ 24

ПАРГАНОВ.

Грунтовые воды, как правило, недорогие и безопасные,

используются в качестве основного источника питьевой воды на западе

Бенгалии.Но было обнаружено, что подземные воды

основной части Западной Бенгалии, такие как Южная 24

Паргана, некоторые музеи Северной 24 pgs,

Муршидабад, Мальда и округ Бурдван, загрязнены мышьяком на

. Уровень мышьяка в воде

этих районов находится за пределами приемлемого для человека диапазона.

В 2003 году инженерный департамент общественного здравоохранения правительства Западной Бенгалии

запустил проект водоснабжения на основе поверхностных вод 30 MGD

в Дакшине

Райпур, Южная 24 Паргана.Неочищенная вода забирается

из реки Ганг через водозаборный насос

дома, а затем подается на водоочистную станцию, которая находится на расстоянии

в 1,5 км от водозабора. Процесс лечения

условных. Очищенная фильтрованная вода откачивается

в распределительную водопроводную сеть через чистую водяную насосную станцию ​​

. Примерная длина водопровода

составляет около 320 км, а диаметр трубы

колеблется от 150 мм до 1100 мм.Распределение

занимает общую площадь около 1124 кв. Км.

Накладных водохранилищ шестьдесят семь. Объем верхних резервуаров

варьируется от 450 м

3

до

900 м

3

с разной высотой ступеней варьируется от 16 м

до 20 м в высоту. Все 67 зон имеют распределительную сеть

, имеющую шлюзовую арматуру, воздушные клапаны

и другие трубопроводные аксессуары со средней прокладкой труб

протяженностью 30 км.Каждый зональный OHR имеет впускной клапан для воды

и выпускной клапан для воды, которые управляются вручную местным оператором

. Время распределения воды

, а также закрытие и открытие этих клапанов

выполняется в соответствии с заранее установленным графиком и информацией

, полученной от ВС и Бустерных станций через приемник связи

УКВ.

Схема водоснабжения смонтирована и

введена в эксплуатацию в 2003 году.Эта схема является одной из

крупнейших схем водоснабжения сельских районов в Азии.

Однако эта схема имела хроническую проблему с перебоями подачи воды

из-за разрыва стыков соединительных труб.

В то время было очень сложно обеспечить бесперебойную подачу воды

по этой схеме водоснабжения

. Было проведено несколько расследований по номеру

, чтобы найти решение проблемы. Было обнаружено, что

из-за неравномерной подачи воды к

OHR вызывает внезапное ударное давление (удары воды

), которые разрывают стыки более слабой части

трубы распределительной системы.Для решения проблемы

необходимо разработать методику

, которая будет отслеживать импульсное давление в режиме реального времени и к

пройти то же самое, чтобы сохранить распределительную сеть. ,

есть пять высокоскоростных высоковольтных двигателей с приводом от

центробежных насосов с пропускной способностью 2184 м

3

/ ч с

61 м напором работают в 3 рабочих и 2 резервных

режимах.Все они подключены к общему коллектору

, размер линии 1400 мм, внутренний диаметр, мм через моторизованные управляющие клапаны

. Этот общий коллектор подключен к восходящей магистрали

(ID начального конца 1400 мм и ID конечного конца

150 мм, общая длина 320 км) для распределения воды по 67

резервуарам. Есть две станции повышения скорости, одна на

Баруипур, а другая на Кришна Мохонпур. Все 67

OHR распределены в зоны действия

, охваченные прямым распределением от ВС и повторным распределением

от Бустерной станции 1 и 2.В проекте используется простая концепция гидравлики

, согласно которой, если

происходит изменение давления по любой причине внутри закрытого трубопровода

, заполненного сжимаемой жидкостью, тогда как

по закону Паскаля  внутренняя поверхность труба

будет иметь такое же отражение изменения давления, учитывая, что

не имеет потерь на трение в волне давления. Один

емкостный интеллектуальный преобразователь давления с рабочим диапазоном

0-10 кг / см

2

установлен над входным сегментом трубопровода

для контроля давления подачи воды к распределителю

, а также используется для контроля любое изменение

в ненормальном повышении давления воды из-за ударов воды

или ненормальное снижение давления воды

, возникшее из-за разрыва внутри распределительной магистрали.

Водоочистные сооружения Dakshin Roypure уже имеют

Программируемый логический контроллер на базе SCADA

ISBN: 978-1-4577-1961-5/11/$26.00@2011IEEE

IEEE ICCIA-2011

5

для устранения гидравлического удара Protect Pumping Systems

Термин «гидравлический удар» используется для описания скачков давления в системе трубопроводов. Существует ряд механизмов и спусковых механизмов гидравлического удара, и четкое понимание того, что вызывает это явление в конкретной установке, является ключом к определению правильного решения.

Одна из причин гидроудара — это когда передняя кромка столба жидкости в насосной системе встречает засорение, такое как внезапно закрытый клапан. Когда это происходит, поток воды на передней кромке мгновенно останавливается, но жидкость позади все еще движется и начинает сжиматься.

Из-за этого сжатия небольшое количество жидкости продолжает поступать в трубопровод, даже если вода на передней кромке перестала двигаться. Кинетическая энергия воды в системе преобразуется в энергию давления, когда вода сжимается.

Эта энергия давления не может продолжаться после блокировки в системе. Вместо этого волна давления, создаваемая сжатием воды в трубе, будет возвращаться вверх по потоку.

Другой основной причиной гидравлического удара является отделение и закрытие водяного столба. Это происходит, когда столб жидкой воды в системе трубопроводов отделяется и затем снова закрывается, создавая разрушительную ударную волну. Это может происходить в двухфазной системе — системе, в которой вода меняет состояние и может существовать как в виде жидкости, так и в виде пара в одном и том же ограниченном объеме.

Этот «фазовый переход» (жидкая вода в водяной пар) может происходить всякий раз, когда давление в трубопроводе снижается до давления водяного пара. ¹

У этих различных причин гидроудара есть несколько спусковых механизмов. Запуск и остановка насоса могут вызвать гидравлический удар через оба механизма.

Кроме того, быстрое изменение потока и давления в системе во время запуска или остановки может вызвать внезапное закрытие обратных клапанов, а изменение направления потока может вызвать отделение водяного столба.

Независимо от причины повышенное давление, создаваемое гидроударом, может нанести значительный ущерб любой системе, не рассчитанной на выдерживание нагрузок, что приведет к разрыву труб, повреждению клапанов и многому другому.

Расчет ущерба

Повреждающий потенциал гидравлического удара можно рассчитать с помощью уравнения 1. Например, вода перекачивается со скоростью 10 футов в секунду (фут / с).

---

P _{(дополнительный)} = aV / 2.31g
Уравнение 1

Где:
P = дополнительное давление, создаваемое в системе
a = 4860 фут / с (скорость волны давления)
V = скорость текущей воды в трубе (фут / с)
g = универсальная гравитационная постоянная ( приблизительно 32 фут / с2)

---

Клапан в трубопроводе мгновенно закрывается (одна из основных причин гидроудара), останавливая поток воды в системе.

По формуле P _{(дополнительный)} = aV / 2.31g очевидно, что внутри трубы будет создано дополнительное давление 657 фунтов на квадратный дюйм (psi). Если система не рассчитана на дополнительное давление, существует вероятность серьезного повреждения клапанов, трубопроводов и / или насоса.

Поиск решений

Решение проблемы гидроудара требует либо смягчения его последствий, либо предотвращения его возникновения. При проектировании насосной системы необходимо учитывать ряд решений.

Напорные баки, уравнительные камеры или аналогичные аккумуляторы могут использоваться для поглощения скачков давления, и они являются полезными инструментами в борьбе с гидроударами.

Однако предотвращение скачков давления часто является лучшей стратегией.

Регулирование времени закрытия клапана — одно из решений. Как упоминалось ранее, внезапное закрытие клапана является одной из основных причин гидроудара. Из многих переменных, действующих в насосной системе, время закрытия клапана значительно влияет на вероятность возникновения гидроудара. Это фактор, который операторы могут напрямую контролировать.

Уравнение 2 показывает взаимосвязь между временем закрытия клапана и величиной скачка давления гидравлического удара.

---

P = 0,07 (VL / t)
Уравнение 2

Где:
t = время закрытия клапана в секундах
L = длина трубы между барьерами в футах
V = скорость потока в футах / с

---

Дополнительное давление, создаваемое закрытием клапана, обратно пропорционально времени закрытия клапана. То есть, чем медленнее закрывается клапан, тем менее значительным будет повышение давления.

Путем тщательного рассмотрения переменных, контролируемых конечным пользователем (время закрытия и скорость потока), частота и интенсивность гидроудара могут быть значительно уменьшены.

Управляемое закрытие клапана может быть достигнуто вручную или с помощью клапанов с электроприводом.

Электронное управление скоростью во время запуска и остановки насоса — еще одно возможное решение. Электронные устройства управления двигателем, такие как устройства плавного пуска и приводы с регулируемой скоростью (VSD), могут использоваться для управления скоростью насоса во время пуска и останова. Это позволяет более плавно увеличивать или уменьшать скорость насоса (и, следовательно, расход и напор / давление) для предотвращения отделения водяного столба, реверсирования потока и внезапного закрытия обратного клапана.

Контролируемый запуск и останов насосов также предлагает другие преимущества, в том числе снижение механических нагрузок на систему и электроснабжение, вызванное прямым включением (DOL), поперек магистрали (ATL) и электромеханическим запуском. Это приводит к сокращению затрат на обслуживание и увеличению срока службы. Кроме того, устройства плавного пуска и преобразователи частоты могут обеспечивать ряд расширенных функций защиты двигателя и системы, а также опции контроля и управления.

Примеры возможной защиты, обеспечиваемой этими методами управляемого пуска и останова, включают:

• Защита насоса / двигателя от перегрузки для обнаружения разрыва труб
• Минимальная токовая защита для обнаружения засорения труб
• защита от чередования фаз для предотвращения обратного вращения насоса
• Защита от обрыва фазы для предотвращения повреждений от сбоев питания
• Мгновенная максимальная токовая защита для предотвращения повреждения насоса мусором
• автоматические таймеры и планировщики для контроля работы
• оперативных журналов и записей

Эффективность электронного управления скоростью в уменьшении гидравлического удара определяется не только типом технологии в устройстве плавного пуска или VSD, но также кривыми для насоса и системы.

Исследование кривых

Кривая системы отображает соотношение между расходом и давлением в системе.

Он состоит из двух компонентов: статического напора и динамического напора (см. Рисунок 1).

Рисунок 1. Кривая системы показывает статический напор и динамический напор. (Графика любезно предоставлена ​​AuCom)

Плоские кривые системы более чувствительны к изменениям скорости. Небольшое изменение скорости вызовет большое изменение потока. Это означает, что необходимо точно регулировать скорость, чтобы предотвратить гидравлический удар.

Характеристики насосов сильно различаются, что приводит к различным возможным кривым производительности насоса. В насосе с крутой характеристикой большое изменение давления приводит к небольшому изменению расхода.

И наоборот, для насоса с плоской кривой небольшое изменение давления приведет к большому изменению расхода (см. Рисунок 2).

Рисунок 2. Кривые насосов могут иллюстрировать насосы с крутой и плоской кривой.

Чтобы уменьшить гидравлический удар в системе, по возможности выбирайте насос с крутой характеристикой. Соотношение между давлением и расходом для таких насосов значительно упрощает точное управление расходом посредством управления скоростью насоса.

После того, как в качестве решения было выбрано электронное управление скоростью, следует выбор между использованием устройства плавного пуска или преобразователя частоты. Оба могут управлять ускорением и замедлением двигателя / насоса и смягчать гидравлический удар.
Лучший выбор будет зависеть от характеристик системы.

Устройства плавного пуска

запускают систему на полной (фиксированной) скорости во время работы, контролируя скорость только во время запуска и остановки насоса. Когда система достигает полной скорости, устройство плавного пуска обычно отключается и работает с очень высокой эффективностью (потери менее 0.1 процент), что снижает эксплуатационные расходы. Устройства плавного пуска также имеют меньшую стоимость, чем преобразователи частоты. Кроме того, генерация гармоник в электросети не является проблемой для устройств плавного пуска, поэтому они не требуют использования дорогостоящих фильтров.

С другой стороны, преобразователи частоты регулируют скорость насоса во время работы, а также во время пуска и останова. За эту дополнительную возможность управления скоростью выполнения приходится платить. Преобразователи частоты имеют значительно более высокие капитальные затраты, чем устройства плавного пуска, часто требуют фильтров гармоник (дорогостоящие устройства, предотвращающие гармонические искажения в электроснабжении) и обычно производят потери энергии от 4 до 6 процентов, что увеличивает стоимость срока службы системы.

Однако в некоторых насосных системах возможность управления потоком во время работы приводит к повышению эффективности системы, которая перевешивает более высокие капитальные и эксплуатационные затраты. Если такая эффективность системы не доказана, устройства плавного пуска должны быть предпочтительным методом электронного управления скоростью для смягчения гидравлического удара.

Выбор устройств плавного пуска

С пониманием механики гидроудара, кривой системы и кривой производительности насоса следующим шагом будет изучение правильного применения технологии плавного пуска для предотвращения гидроудара.

Не все устройства плавного пуска одинаковы. За последние 40 лет режимы пуска и останова, предлагаемые устройствами плавного пуска, значительно изменились. Напряжение, ток и, с недавнего времени, управление крутящим моментом являются обычными подходами к запуску и останову. Каждый из них влияет на ускорение (и замедление), но ни один из них не обеспечивает прямого управления.

Рис. 3. Определенная технология плавного пуска обеспечивает возможность выбора профилей ускорения и замедления, что может быть полезно при работе с насосами. Это позволяет конечному пользователю адаптировать настройки устройства плавного пуска для достижения оптимальных результатов пуска и останова независимо от внутренних характеристик системы.

Самый продвинутый режим плавного пуска (и остановки) — это прямое управление ускорением (и замедлением). Этот режим может быть идеальным для насосных приложений и устранения гидравлического удара, поскольку он позволяет выбирать между различными профилями пуска и останова в зависимости от уникальных характеристик насосной системы (характеристики насоса и системы).

Определенная технология обеспечивает возможность выбора профилей ускорения и замедления, которые могут быть полезны при работе с насосами. Возможность выбора и настройки различных стратегий управления упрощает настройку работы для достижения оптимальных результатов независимо от характеристик системы.

Список литературы

1. Джо Эванс, доктор философии, «Гидравлический молот, часть 2 — причины и переменные», www.pumped101.com

Чтобы прочитать больше статей о двигателях и приводах, перейдите сюда.

способов устранить или минимизировать шум от гидроудара

Пусть Natural Handyman поможет вам избавиться от гидроудара!

Всегда слышите стук в ваших водопроводных трубах, когда кто-то закрывает кран? Или же когда унитаз перестает наполняться? Нет, это не сосед внизу позволяет тебе знаю, что пора успокоиться.Во всяком случае, не в этот раз!

Этот надоедливый шум называется гидравлическим ударом.

Гидравлический удар — это звук движущейся воды, которая внезапно останавливается. закрытие клапана. Подумайте о том, чтобы бежать на полной скорости и внезапно столкнуться с кирпичная стена … Ой! Сила или инерция этой воды передается мгновенно из воды в трубу, а затем в арматуру или каркас твой дом. Или, как в случае с моим примером, болевые центры ваших костей! Если трубы прикреплены неплотно или ненадлежащим образом, они могут заметно смещаться.Трудно не обращайте внимания, этот звук, похожий на молоток, можно услышать по всей вашей сантехнике.

Гидравлический удар наиболее выражен у стиральных и посудомоечных машин, в которых используются быстродействующие электромагнитные запорные клапаны. Попробуйте запустить самолет в этот кирпич стена! Тем не менее, это может происходить и происходит с клапанами унитаза и простыми старыми кранами, поскольку Что ж.

Так кого это волнует, можно сказать … Мне нравится шум! Ну проблема в том, что Гидравлический удар не только громкий, но и разрушительный. Сила, которую он оказывает вряд ли тонкий… он может даже сломать плохо спаянный стык или фитинг! Над время от времени повторяющийся гидроудар может ослабить прибитые гвоздями монтажные кронштейны, которые прикрепляют трубы к шпилькам и балкам в вашем доме, что приводит к большему движению и повышенный риск протечек в соединениях и фитингах.

Перед тем как начать, проверьте трубы на наличие ослабленных опор. или ремни …

Да, гидравлический удар может привести к отсоединению труб от опор. Но незакрепленные трубы также могут издавать шум даже при минимальном гидравлическом ударе. Воздуха камеры и гасители гидроудара не устраняют 100% удара… только достаточно, чтобы исключить серьезное движение. Но есть предположение, что трубы надежно прикреплены к опорам.

Так что спускайтесь в подвал и наблюдайте за трубами, когда туалет или другой клапан включается и выключается. Если есть много движения, вы можете захотеть сначала закрепите их новыми трубными хомутами. Вы можете обнаружить, что у вас нет в конце концов, серьезная проблема с гидроударом.

Остановить гидроудар, пока не стало слишком поздно …

Гидравлический удар управляется установкой постоянного пневмоударника. камеры , предохранители гидроудара или оба.(Вы даже можете попробовать Непатентованная воздушная камера «Сделай сам» от NH описана ниже!)

Постоянная воздушная камера представляет собой просто вертикальный отрезок медной трубы. с колпачком на конце, который прикреплен с помощью тройника к линии подачи рядом с запорный клапан или прибор. Устанавливаются как на горячую, так и на холодную воду. линий. Камера заполнена воздухом, который поглощает силу движущихся вода, сжимаясь внутри камеры, действуя как амортизатор.

Эти камеры обычно устанавливаются в стенах во время строительства.Однако в вашем доме могут быть установлены эти воздушные камеры, и гидроудар. Со временем воздух в камерах поглощается водой, пока не останется слишком мало остатков, поглощающих удар.

Для наполнения камер воздухом необходимо полностью осушить вода из вашей водопроводной системы. Как трубы стекают, так и вода в воздушные камеры. Первым делом необходимо перекрыть главный кран подачи воды. потом откройте все краны во всем доме и сполосните все туалеты.Откройте самый низкий кран (-ы) в доме (горячий и холодный) или слив системы, если он у вас есть, и вся вода выйдет из труб. Не забудьте включить стиральную машину (настроен на нагрев, чтобы открывать как горячие, так и холодные клапаны) и посудомоечная машина на несколько минут чтобы убедиться, что их трубы также полностью осушены.

ПРИМЕЧАНИЕ. Возможно, вам придется слить часть воды из резервуара для горячей воды, если у вас есть один, чтобы полностью прочистить трубы с горячей водой. См. Статью о промывке водонагреватели на моем веб-сайте о мерах предосторожности относительно этого процесса.(Ты возможно, захочется убить двух зайцев и промыть водонагреватель прямо сейчас, тоже.)

Постройте воздушную камеру NH своими руками !!

Иногда, слив по трубам просто не работает. Возможно, воздушные камеры заблокированы, поэтому они не сливаются … или их не существует! И ты не в настроение открыть стены и исследовать.

В таком случае вы можете собрать нашу воздушную камеру своими руками, как и . не требует особых навыков слесаря ​​ И не требует проделывать отверстия в стены !

Эти две графики действительно говорят само за себя! Эта камера с пробоотборным воздухом (слева) предназначен для установки за унитазом… Типичный виновник гидроудара. В основном камера состоит из вертикального отрезка медной трубки диаметром 3/8 дюйма. запломбирован на верхнем конце. В данном случае я использовал сжатие 3/8 дюйма. соединитель трубок, замена одного из компрессионных колец и гайки с компрессионным колпачком. (Обязательно оберните нити в не менее пяти или шести витков тефлоновой ленты перед установкой колпачка, чтобы предотвратить попадание воздуха утечка.)

Компрессор «Т» установлен над запорным клапаном с помощью короткая длина трубки. Воздушная камера подключена ко второму соединение и входную трубку унитаза (или, в данном случае, шланг без разрыва) к в третьих.

Как вы можете видеть на фото «после», трубка воздушной камеры имеет была согнута, чтобы аккуратно «спрятаться» за унитазом. Используйте до тех пор, пока длина трубки, как вы можете для камеры. Чем длиннее воздушная камера есть, тем лучше будет работать . Фактически, вы можете свернуть его или зигзагом. поперек задней части резервуара для увеличения длины … пока он находится выше запорная и впускная трубы, чтобы вода не могла проникнуть в нее (и из нее вытекал воздух).

Для более аккуратной и профессиональной работы используйте все хромированные детали . Он будет выглядеть стильно и хорошо работать. Если ты не можешь получить хромированной трубки, купите удлиненную трубку подачи смесителя 3/8 дюйма и отрежьте столько, сколько вам нужно.

Если у вас есть навыки пайки, всю эту сборку можно впаять в цельная, требующая компрессионных соединений только на отсечке и на входной патрубок туалета!

Одно предостережение. Потому что ваша сантехника — это, вероятно, медная труба 1/2 дюйма и наша воздушная камера DIY представляет собой трубку 3/8 дюйма, она не будет поглощать сильные удары, так как а также камера 1/2 дюйма… но это обязательно поможет в большинстве случаев!

Если вам этого недостаточно, вы можете сконструировать аналогичную воздушную камеру. путем добавления припаяны 1/2″ T между отключением и стеной, или другим варьируется в зависимости от типа отключения и количества видимых трубка. Серьезно, если у вас есть навыки слесаря, чтобы понять это, вы несомненно, проявите изобретательность, чтобы создать свой собственный !!

Для интенсивных применений или там, где есть воздушная камера непрактично, ввести механический гидроудар Арестор…

Одна проблема с воздушными камерами заключается в том, что их довольно сложно установить в некоторые ситуации из-за недостатка места. Введите арретир гидроудара как альтернатива воздушной камере. Его можно использовать в новых установках или как надстройка, где воздушная камера непрактична, невозможна или неадекватна.

Разрядники

, такие как показанный справа, представляют собой герметичные блоки, которые содержат пружину и водонепроницаемую воздушную камеру для поглощают силу движущейся воды.Они доступны как в жилых, так и в коммерческие мощности, в зависимости от области применения. Они были изобретены изначально для коммерческого и промышленного водоснабжения высокого давления, большого объема системы, которые особенно подвержены гидравлическим ударам. В этих интенсивных применения, воздушная камера может не обеспечить адекватной защиты. Это особенно актуально для систем, в которых есть и насосы, и запорные клапаны на одном и том же линия. Теперь во многих сантехнических сетях доступны системы для домашнего использования. снабжение домов и домашних магазинов.

Аррестор никогда не нужно «перезаряжать», как это делают воздушные камеры. Тем не мение, будучи механическими устройствами, они в конечном итоге потребуют обслуживания или замены. Воздушные камеры, будучи немеханическими, должны прослужить вам жизнь в вашем доме.

Любая жидкость, которая движется по трубам, может вызывать удары, а не только старые добрые «Аква Пура». Гасители гидроудара используются в химической промышленности для предотвратить повреждение ценного оборудования. Если вы заинтересованы в серфинге в Интернете сайт производителя гидроудара для промышленного использования, посетите WaterHammer.com.

Снижение скачков давления воды и гидроудара в системах противопожарной защиты

Гидравлический удар или гидроудар — это волна давления в системе трубопроводов, возникающая, когда движущаяся жидкость вынуждена останавливаться или внезапно менять скорость или направление. Скачки давления в системах пожаротушения могут быть вызваны рядом различных факторов, например, слишком быстрым закрытием или открытием клапана или внезапным запуском или отключением насоса. Это изменение импульса может привести к значительному и потенциально разрушительному повышению давления.

Большинство систем противопожарной защиты рассчитаны на работу при максимальном рабочем давлении 12 бар (175 фунтов на кв. Дюйм). Волны давления от гидроудара или скачка давления могут легко превысить 50 бар изб. (740 фунтов на кв. Дюйм), что создает реальную угрозу повреждения трубопроводов и приборов.

На рисунках ниже показаны два примера катастрофических повреждений трубопроводов и принадлежностей, вызванных гидроударами / гидроударами в системах противопожарной защиты.

<< Загрузите нашу техническую документацию, чтобы узнать больше о
предотвращении гидроударов в системах противопожарной защиты >>

Корпус клапана треснул от скачка давления, Трубопровод поврежден гидроударом.

5 способов предотвращения скачков давления воды в системах противопожарной защиты

Существует ряд различных методов, которые можно использовать для уменьшения или предотвращения скачков давления. Следующие пять решений представляют некоторые предпочтительные подходы к решению проблем, связанных с нагонами воды или молотками.

1. Регулирующий клапан антипомпажного насоса

Эффективным способом предотвращения гидроудара или гидроудара, возникающего при запуске турбинных насосов с вертикальным валом, является использование нормально открытого упреждающего регулируемого предохранительного клапана, такого как модель BERMAD FP-730-48-BL, для предотвращения запуска насоса. волна пульсации в источнике.

Поскольку это нормально открытый клапан, он эффективно стравливает воздух и снижает вероятность скачков напряжения при запуске насоса. Как только давление насоса ниже установленного максимума достигает входного отверстия клапана, клапан закрывается и продолжает работать как предохранительный клапан.

2. Контрольно-обратный клапан противопомпажного пожарного насоса

Когда запуск насоса на мгновение создает недопустимый уровень помпажа, регулирующий клапан пожарного насоса, подходящий для большинства конфигураций насосов, представляет собой эффективное универсальное решение.

Когда пожарный насос находится в спящем режиме, этот клапан будет удерживаться закрытым за счет давления системного жокейного насоса. Когда насос запускается, первоначальный помпаж будет предотвращен закрытым клапаном, который будет продолжать открываться, выпуская воду в систему контролируемым образом, предотвращая любой помпаж или гидравлический удар.

Хорошим примером такого клапана является BERMAD 42T-20, внесенный в список UL. При необходимости этот клапан может удвоиться / утроиться для использования в качестве клапана регулирования давления и обратного клапана, одновременно предотвращая скачок давления или гидравлический удар при запуске насоса.

3. Регулировка скорости закрытия или открытия клапана

Гидравлический удар может быть вызван слишком быстрой реакцией противопожарных клапанов. Большинство систем противопожарной защиты учитывают агрессивный характер потока противопожарной воды, предназначенные для подачи огнетушащего вещества к устройствам применения в кратчайшие сроки. Несмотря на это, иногда возникает необходимость в управлении реакцией клапана, когда уровень скачка давления недопустим и трубопроводы и инструменты должны быть защищены.

Некоторые клапаны могут быть оснащены устройством скорости реакции для управления скоростью открытия и / или закрытия во избежание разрушительного помпажа. Таким образом, мы можем контролировать скорость закрытия и / или открытия клапана по мере необходимости и смягчать эффект помпажа до приемлемого уровня.

4. Давление жокейного насоса

По разным причинам, жокей насос или давления обслуживания часто может быть установлены существенно ниже, чем у рабочего давления системы, поэтому, когда насос запускается в напорной системе противопожарной защиты, он должен поднять давление, выдерживаемое в системе подкачивающий насос до рабочего давления системы.Это всегда создает некоторую форму помпажа, иногда уровень помпажа может быть опасным.

Уменьшая разницу между давлением пуска подкачивающего насоса и рабочим давлением пожарного насоса, мы можем снизить помпаж до управляемого уровня. Например, когда рабочее давление составляет 12 бар изб., А давление при техническом обслуживании системы или давление вспомогательного насоса составляет 6 бар изб., Главный насос должен будет быстро поднять давление, по крайней мере, на 6 бар, что приведет к начальному скачку давления при запуске основного насоса.Установка поддерживающего давления ближе к рабочему давлению эффективно уменьшит помпаж. Чем меньше перепад давления, тем меньше будет скачок давления.

5. Противопомпажные баллоны

Эффективным ответом на существующий скачок воды или ударный удар является бак-дозатор, предотвращающий помпаж, который может быть установлен на трубопроводе. Стальной резервуар содержит гибкий баллон, который прикреплен к соединению резервуара с основной трубой водяной системы. Форма пузыря аналогична форме резервуара, поэтому он может расширяться до полной емкости.Сжатый воздух находится между баллоном и корпусом внешнего резервуара под давлением, совместимым с требованиями системы. Внутреннее и внешнее давление в мочевом пузыре всегда равны, что обеспечивает входящий и исходящий потоки воды по мере необходимости.

По прибытии волны давления в резервуар-дозатор, резервуар вытесняет эластичный баллон и, по сути, увеличивает объем трубопровода системы, в который передается помпаж. Таким образом, поток в расширенную область поглощает и подавляет волну перенапряжения.

.