Τι είναι το Water Hammer;
Το υδραυλικό πλήγμα συμβαίνει όταν υπάρχει ξαφνική διακοπή ρεύματος ή όταν η βαλβίδα κλείνει πολύ γρήγορα, λόγω της αδράνειας της ροής του νερού υπό πίεση, παράγεται ένα κρουστικό κύμα ροής νερού, ακριβώς όπως ένα χτύπημα με σφυρί, γι' αυτό ονομάζεται υδραυλικό πλήγμα. Η δύναμη που παράγεται από τα μπρος-πίσω κρουστικά κύματα της ροής του νερού, μερικές φορές τόσο μεγάλη, μπορεί να προκαλέσει ζημιά σε βαλβίδες και αντλίες.
Όταν μια ανοιχτή βαλβίδα κλείνει απότομα, το νερό ρέει κόντρα στη βαλβίδα και στο τοίχωμα του σωλήνα, δημιουργώντας πίεση. Λόγω του λείου τοιχώματος του σωλήνα, η επακόλουθη ροή νερού φτάνει γρήγορα στο μέγιστο υπό την επίδραση της αδράνειας και προκαλεί ζημιά. Αυτό είναι το «φαινόμενο του υδραυλικού πλήγματος» στη μηχανική ρευστών, δηλαδή το θετικό υδραυλικό πλήγμα. Αυτός ο παράγοντας πρέπει να λαμβάνεται υπόψη κατά την κατασκευή αγωγών ύδρευσης.
Αντιθέτως, όταν η κλειστή βαλβίδα ανοίξει απότομα, θα προκληθεί επίσης υδραυλικό πλήγμα, το οποίο ονομάζεται αρνητικό υδραυλικό πλήγμα. Έχει επίσης κάποια καταστροφική ισχύ, αλλά δεν είναι τόσο μεγάλη όσο η πρώτη. Όταν η ηλεκτρική μονάδα αντλίας νερού χάσει ξαφνικά την ισχύ της ή ξεκινήσει, θα προκαλέσει επίσης κραδασμό πίεσης και φαινόμενο υδραυλικού πλήγματος. Το κρουστικό κύμα αυτής της πίεσης διαδίδεται κατά μήκος του αγωγού, γεγονός που μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε τοπική υπερπίεση του αγωγού, με αποτέλεσμα τη ρήξη του αγωγού και τη ζημιά στον εξοπλισμό. Ως εκ τούτου, η προστασία από το φαινόμενο υδραυλικού πλήγματος έχει γίνει μια από τις βασικές τεχνολογίες στη μηχανική ύδρευσης.
Συνθήκες για υδραυλικό πλήγμα
1. Η βαλβίδα ανοίγει ή κλείνει ξαφνικά.
2. Η μονάδα αντλίας νερού σταματά ή ξεκινά ξαφνικά.
3. Μονοσωλήνια παροχή νερού σε ψηλά σημεία (η διαφορά ύψους του εδάφους για την παροχή νερού υπερβαίνει τα 20 μέτρα).
4. Η συνολική μανομετρική ικανότητα (ή η πίεση λειτουργίας) της αντλίας είναι μεγάλη.
5. Η ταχύτητα του νερού στον αγωγό νερού είναι πολύ μεγάλη.
6. Ο αγωγός ύδρευσης είναι πολύ μακρύς και το έδαφος αλλάζει σημαντικά.
Οι κίνδυνοι του υδραυλικού πλήγματος
Η αύξηση της πίεσης που προκαλείται από το υδραυλικό πλήγμα μπορεί να φτάσει αρκετές ή και δεκάδες φορές την κανονική πίεση λειτουργίας του αγωγού. Τέτοιες μεγάλες διακυμάνσεις πίεσης προκαλούν βλάβες στο σύστημα αγωγών κυρίως ως εξής:
1. Προκαλεί ισχυρούς κραδασμούς στον αγωγό και αποσύνδεση της σύνδεσης του αγωγού.
2. Η βαλβίδα έχει υποστεί ζημιά και η σοβαρή πίεση είναι πολύ υψηλή για να προκαλέσει ρήξη του σωλήνα και η πίεση του δικτύου ύδρευσης μειώνεται.
3. Αντίθετα, εάν η πίεση είναι πολύ χαμηλή, ο σωλήνας θα καταρρεύσει και η βαλβίδα και τα εξαρτήματα στερέωσης θα υποστούν ζημιά.
4. Μπορεί να προκαλέσει αντίστροφη κίνηση της αντλίας νερού, ζημιά στον εξοπλισμό ή τους αγωγούς στο αντλιοστάσιο, σοβαρή βλάβη στο αντλιοστάσιο, τραυματισμούς και άλλα σοβαρά ατυχήματα και να επηρεάσει την παραγωγή και τη ζωή.
Προστατευτικά μέτρα για την εξάλειψη ή τον μετριασμό του υδραυλικού πλήγματος
Υπάρχουν πολλά προστατευτικά μέτρα κατά του υδραυλικού πλήγματος, αλλά πρέπει να λαμβάνονται διαφορετικά μέτρα ανάλογα με τις πιθανές αιτίες του υδραυλικού πλήγματος.
1. Η μείωση της παροχής του αγωγού νερού μπορεί να μειώσει την πίεση του υδραυλικού πλήγματος σε κάποιο βαθμό, αλλά θα αυξήσει τη διάμετρο του αγωγού νερού και θα αυξήσει την επένδυση του έργου. Κατά την τοποθέτηση αγωγών νερού, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η αποφυγή εξογκωμάτων ή δραστικών αλλαγών στην κλίση. Το μέγεθος του υδραυλικού πλήγματος όταν η αντλία είναι σταματημένη σχετίζεται κυρίως με το γεωμετρικό ύψος του αντλιοστασίου. Όσο υψηλότερο είναι το γεωμετρικό ύψος, τόσο μεγαλύτερο είναι το υδραυλικό πλήγμα όταν η αντλία είναι σταματημένη. Επομένως, θα πρέπει να επιλέγεται ένα λογικό ύψος αντλίας σύμφωνα με τις πραγματικές τοπικές συνθήκες. Μετά τη διακοπή της αντλίας σε περίπτωση ατυχήματος, περιμένετε μέχρι ο αγωγός πίσω από τη βαλβίδα αντεπιστροφής να γεμίσει με νερό πριν ξεκινήσετε την αντλία. Μην ανοίγετε πλήρως τη βαλβίδα εξόδου της αντλίας νερού κατά την εκκίνηση της αντλίας, διαφορετικά θα υπάρξει μεγάλη πρόσκρουση νερού. Τα περισσότερα από τα μεγάλα ατυχήματα υδραυλικού πλήγματος σε πολλά αντλιοστάσια συμβαίνουν υπό τέτοιες συνθήκες.
2. Ρυθμίστε τη συσκευή εξάλειψης υδραυλικού πλήγματος
(1) Χρησιμοποιώντας τεχνολογία ελέγχου σταθερής πίεσης:
Δεδομένου ότι η πίεση του δικτύου σωλήνων ύδρευσης αλλάζει συνεχώς με την αλλαγή των συνθηκών εργασίας, συχνά εμφανίζεται χαμηλή πίεση ή υπερπίεση κατά τη λειτουργία του συστήματος, η οποία είναι επιρρεπής σε υδραυλικά πλήγματα, με αποτέλεσμα ζημιές σε σωλήνες και εξοπλισμό. Το αυτόματο σύστημα ελέγχου υιοθετείται για τον έλεγχο της πίεσης του δικτύου σωλήνων. Η ανίχνευση, ο έλεγχος ανάδρασης της εκκίνησης, της διακοπής και η ρύθμιση της ταχύτητας της αντλίας νερού, ο έλεγχος της ροής και στη συνέχεια η διατήρηση της πίεσης σε ένα ορισμένο επίπεδο. Η πίεση παροχής νερού της αντλίας μπορεί να ρυθμιστεί ελέγχοντας τον μικροϋπολογιστή για να διατηρείται σταθερή η πίεση παροχής νερού και να αποφεύγονται οι υπερβολικές διακυμάνσεις της πίεσης. Η πιθανότητα χτυπήματος μειώνεται.
(2) Εγκαταστήστε τον εξολοθρευτή υδραυλικού πλήγματος
Αυτός ο εξοπλισμός αποτρέπει κυρίως το υδραυλικό πλήγμα όταν η αντλία είναι σταματημένη. Γενικά εγκαθίσταται κοντά στον σωλήνα εξόδου της αντλίας νερού. Χρησιμοποιεί την πίεση του ίδιου του σωλήνα ως ισχύ για να πραγματοποιήσει αυτόματη δράση χαμηλής πίεσης, δηλαδή, όταν η πίεση στον σωλήνα είναι χαμηλότερη από την καθορισμένη τιμή προστασίας, η αποχέτευση θα ανοίξει αυτόματα και θα εκκενώσει το νερό. Ανακούφιση πίεσης για την εξισορρόπηση της πίεσης των τοπικών αγωγών και την πρόληψη της πρόσκρουσης του υδραυλικού πλήγματος στον εξοπλισμό και τους αγωγούς. Γενικά, οι αποσβεστήρες μπορούν να χωριστούν σε δύο τύπους: μηχανικούς και υδραυλικούς. Επαναφορά.
3) Εγκαταστήστε μια βαλβίδα αντεπιστροφής αργού κλεισίματος στον σωλήνα εξόδου της αντλίας νερού μεγάλου διαμετρήματος
Μπορεί να εξαλείψει αποτελεσματικά το υδραυλικό πλήγμα όταν η αντλία σταματά, αλλά επειδή υπάρχει μια ορισμένη ποσότητα αντίστροφης ροής νερού όταν ενεργοποιείται η βαλβίδα, το φρεάτιο αναρρόφησης πρέπει να έχει σωλήνα υπερχείλισης. Υπάρχουν δύο τύποι βαλβίδων αντεπιστροφής αργού κλεισίματος: τύπου σφυριού και τύπου αποθήκευσης ενέργειας. Αυτό το είδος βαλβίδας μπορεί να ρυθμίσει τον χρόνο κλεισίματος της βαλβίδας εντός ενός ορισμένου εύρους ανάλογα με τις ανάγκες. Γενικά, το 70% έως 80% της βαλβίδας κλείνει εντός 3 έως 7 δευτερολέπτων μετά τη διακοπή ρεύματος και ο χρόνος κλεισίματος του υπόλοιπου 20% έως 30% ρυθμίζεται ανάλογα με τις συνθήκες της αντλίας νερού και του αγωγού, γενικά στην περιοχή των 10 έως 30 δευτερολέπτων. Αξίζει να σημειωθεί ότι η βαλβίδα αντεπιστροφής αργού κλεισίματος είναι πολύ αποτελεσματική όταν υπάρχει καμπούρα στον αγωγό για να γεφυρώσει το υδραυλικό πλήγμα.
(4) Εγκατάσταση μονόδρομου πύργου υπερτάσεων
Είναι κατασκευασμένο κοντά στο αντλιοστάσιο ή σε κατάλληλη θέση του αγωγού και το ύψος του μονόδρομου πύργου υπερχείλισης είναι χαμηλότερο από την πίεση του αγωγού εκεί. Όταν η πίεση στον αγωγό είναι χαμηλότερη από τη στάθμη του νερού στον πύργο, ο πύργος υπερχείλισης θα παρέχει νερό στον αγωγό για να αποτρέψει τη θραύση της στήλης νερού και να αποτρέψει το υδραυλικό πλήγμα. Ωστόσο, η αποσυμπιεστική του επίδραση στο υδραυλικό πλήγμα, εκτός από το υδραυλικό πλήγμα διακοπής της αντλίας, όπως το υδραυλικό πλήγμα κλεισίματος της βαλβίδας, είναι περιορισμένη. Επιπλέον, η απόδοση της μονόδρομης βαλβίδας που χρησιμοποιείται στον μονόδρομο πύργο υπερχείλισης πρέπει να είναι απολύτως αξιόπιστη. Μόλις η βαλβίδα παρουσιάσει βλάβη, μπορεί να προκληθούν σοβαρά ατυχήματα.
(5) Τοποθετήστε έναν σωλήνα παράκαμψης (βαλβίδα) στο αντλιοστάσιο
Όταν το σύστημα αντλίας λειτουργεί κανονικά, η βαλβίδα αντεπιστροφής είναι κλειστή επειδή η πίεση του νερού στην πλευρά πίεσης της αντλίας είναι υψηλότερη από την πίεση του νερού στην πλευρά αναρρόφησης. Όταν η διακοπή ρεύματος σταματήσει ξαφνικά την αντλία, η πίεση στην έξοδο του αντλιοστασίου μειώνεται απότομα, ενώ η πίεση στην πλευρά αναρρόφησης αυξάνεται απότομα. Υπό αυτή τη διαφορική πίεση, το παροδικό νερό υψηλής πίεσης στον κύριο σωλήνα αναρρόφησης νερού είναι το παροδικό νερό χαμηλής πίεσης που ωθεί μακριά την πλάκα της βαλβίδας αντεπιστροφής και ρέει στον κύριο σωλήνα νερού πίεσης, αυξάνοντας τη χαμηλή πίεση νερού εκεί. Από την άλλη πλευρά, η ώθηση υδραυλικού πλήγματος στην πλευρά αναρρόφησης της αντλίας νερού μειώνεται επίσης. Με αυτόν τον τρόπο, ελέγχεται η άνοδος και η πτώση του υδραυλικού πλήγματος και στις δύο πλευρές του αντλιοστασίου, μειώνοντας έτσι αποτελεσματικά και αποτρέποντας τους κινδύνους υδραυλικού πλήγματος.
(6) Ρύθμιση βαλβίδας ελέγχου πολλαπλών σταδίων
Στον μακρύτερο αγωγό νερού, προσθέστε μία ή περισσότερες βαλβίδες αντεπιστροφής, διαιρέστε τον αγωγό νερού σε πολλά τμήματα και τοποθετήστε μια βαλβίδα αντεπιστροφής σε κάθε τμήμα. Όταν το νερό στον σωλήνα νερού ρέει πίσω κατά τη διάρκεια της διαδικασίας υδραυλικού πλήγματος, οι βαλβίδες αντεπιστροφής κλείνουν η μία μετά την άλλη για να διαιρέσουν τη ροή αντίστροφης έκπλυσης σε πολλά τμήματα. Δεδομένου ότι η υδροστατική πίεση σε κάθε τμήμα του σωλήνα νερού (ή τμήμα ροής αντίστροφης έκπλυσης) είναι αρκετά μικρή, η ροή του νερού μειώνεται. Ενίσχυση σφυριού. Αυτό το προστατευτικό μέτρο μπορεί να χρησιμοποιηθεί αποτελεσματικά σε περιπτώσεις όπου η γεωμετρική διαφορά ύψους παροχής νερού είναι μεγάλη, αλλά δεν μπορεί να εξαλείψει την πιθανότητα διαχωρισμού της στήλης νερού. Το μεγαλύτερο μειονέκτημά του είναι: η κατανάλωση ενέργειας της αντλίας νερού αυξάνεται κατά την κανονική λειτουργία και το κόστος παροχής νερού αυξάνεται.
(7) Στο υψηλότερο σημείο του αγωγού εγκαθίστανται αυτόματες συσκευές απαγωγής και παροχής αέρα για τη μείωση της πρόσκρουσης του υδραυλικού πλήγματος στον αγωγό.
Ώρα δημοσίευσης: 23 Νοεμβρίου 2022