Što je vodeni čekić?
Do vodnog udara dolazi kada dođe do iznenadnog nestanka struje ili kada se ventil prebrzo zatvori. Zbog inercije tlačnog protoka vode stvara se udarni val protoka vode, baš kao kod udara čekića, pa se to naziva vodnim udarom. Sila koju stvaraju udarni valovi protoka vode naprijed-natrag, ponekad toliko velika, može oštetiti ventile i pumpe.
Kada se otvoreni ventil naglo zatvori, voda teče prema ventilu i stijenci cijevi, stvarajući tlak. Zbog glatke stijenke cijevi, naknadni protok vode brzo doseže maksimum pod djelovanjem inercije i uzrokuje oštećenja. To je "efekt vodenog udara" u mehanici fluida, odnosno pozitivni vodeni udar. Ovaj faktor treba uzeti u obzir pri izgradnji vodovodnih cjevovoda.
Naprotiv, nakon što se zatvoreni ventil naglo otvori, on će također proizvesti vodeni udar, koji se naziva negativni vodeni udar. Također ima određenu razornu snagu, ali nije toliko velika kao prethodni. Kada električna vodena pumpa naglo izgubi snagu ili se pokrene, to će također uzrokovati tlačni udar i efekt vodenog udara. Udarni val ovog tlaka širi se duž cjevovoda, što lako može dovesti do lokalnog previsokog tlaka u cjevovodu, što rezultira puknućem cjevovoda i oštećenjem opreme. Stoga je zaštita od efekta vodenog udara postala jedna od ključnih tehnologija u vodoopskrbi.
Uvjeti za hidraulički udar
1. Ventil se naglo otvara ili zatvara;
2. Vodena pumpa se iznenada zaustavlja ili pokreće;
3. Jednocijevna dostava vode na visoka mjesta (visinska razlika terena za opskrbu vodom prelazi 20 metara);
4. Ukupni tlak (ili radni tlak) pumpe je velik;
5. Brzina vode u vodovodu je prevelika;
6. Vodovod je predugačak, a teren se uvelike mijenja.
Opasnosti od vodenog udara
Povećanje tlaka uzrokovano hidrauličkim udarom može doseći nekoliko puta ili čak desetke puta veći normalni radni tlak cjevovoda. Takve velike fluktuacije tlaka uzrokuju štetu cjevovodnom sustavu uglavnom na sljedeći način:
1. Uzrokovati jake vibracije cjevovoda i odvajanje spoja cjevovoda;
2. Ventil je oštećen, a ozbiljan tlak je previsok da bi uzrokovao pucanje cijevi, te je tlak vodovodne mreže smanjen;
3. Naprotiv, ako je tlak prenizak, cijev će se srušiti, a ventil i dijelovi za pričvršćivanje će biti oštećeni;
4. Uzrokovati preokretanje vodene pumpe, oštetiti opremu ili cjevovode u crpnoj stanici, ozbiljno uzrokovati potapanje crpne stanice, uzrokovati osobne žrtve i druge veće nesreće te utjecati na proizvodnju i život.
Zaštitne mjere za uklanjanje ili ublažavanje vodnog udara
Postoje mnoge zaštitne mjere protiv vodnog udara, ali potrebno je poduzeti različite mjere ovisno o mogućim uzrocima vodnog udara.
1. Smanjenje protoka vodovodne cijevi može do određene mjere smanjiti tlak vodenog udara, ali će povećati promjer vodovodne cijevi i povećati investiciju u projekt. Prilikom polaganja vodovodnih cijevi treba voditi računa o izbjegavanju neravnina ili drastičnih promjena nagiba. Veličina vodenog udara kada je pumpa zaustavljena uglavnom je povezana s geometrijskim tlakom crpne stanice. Što je veći geometrijski tlak, to je veći vodeni udar kada je pumpa zaustavljena. Stoga treba odabrati razuman tlak pumpe prema stvarnim lokalnim uvjetima. Nakon zaustavljanja pumpe u slučaju nesreće, pričekajte da se cjevovod iza nepovratnog ventila napuni vodom prije pokretanja pumpe. Nemojte potpuno otvarati izlazni ventil vodene pumpe prilikom pokretanja pumpe, inače će doći do velikog udara vode. Većina većih nesreća s vodenim udarom u mnogim crpnim stanicama događa se u takvim okolnostima.
2. Postavite uređaj za uklanjanje vodenog udara
(1) Korištenje tehnologije konstantne kontrole tlaka:
Budući da se tlak u vodovodnoj mreži kontinuirano mijenja s promjenom radnih uvjeta, tijekom rada sustava često dolazi do niskog ili prekomjernog tlaka, što je sklono vodnom udaru, što rezultira oštećenjem cijevi i opreme. Za kontrolu tlaka u cjevovodnoj mreži koristi se automatski sustav upravljanja. Detekcija, povratna kontrola pokretanja, zaustavljanja i podešavanja brzine vodene pumpe kontrolira protok, a zatim održava tlak na određenoj razini. Tlak dovoda vode pumpe može se podesiti upravljanjem mikroračunalom kako bi se održao konstantan tlak u dovodu vode i izbjegle prekomjerne fluktuacije tlaka. Vjerojatnost vodnog udara se smanjuje.
(2) Ugradite eliminator vodenog udara
Ova oprema uglavnom sprječava hidraulički udar kada je pumpa zaustavljena. Općenito se postavlja u blizini izlazne cijevi vodene pumpe. Koristi tlak same cijevi kao pogon za ostvarivanje automatskog djelovanja niskog tlaka, odnosno kada je tlak u cijevi niži od postavljene zaštitne vrijednosti, odvod će se automatski otvoriti i ispustiti vodu. Smanjenje tlaka uravnotežuje tlak lokalnih cjevovoda i sprječava utjecaj hidrauličkog udara na opremu i cjevovode. Općenito, eliminatori se mogu podijeliti u dvije vrste: mehaničke i hidrauličke.
3) Ugradite sporo zatvarajući nepovratni ventil na izlaznu cijev vodene pumpe velikog kalibra
Može učinkovito eliminirati vodeni udar kada je pumpa zaustavljena, ali budući da postoji određena količina povratnog toka vode kada se ventil aktivira, usisni bunar mora imati preljevnu cijev. Postoje dvije vrste sporo zatvarajućih nepovratnih ventila: tip s čekićem i tip s pohranom energije. Ova vrsta ventila može podesiti vrijeme zatvaranja ventila unutar određenog raspona prema potrebama. Općenito, 70% do 80% ventila zatvara se unutar 3 do 7 s nakon nestanka struje, a vrijeme zatvaranja preostalih 20% do 30% podešava se prema uvjetima vodene pumpe i cjevovoda, općenito u rasponu od 10 do 30 s. Vrijedi napomenuti da je sporo zatvarajući nepovratni ventil vrlo učinkovit kada postoji grba u cjevovodu za premošćivanje vodenog udara.
(4) Postavite jednosmjerni prenaponski toranj
Gradi se u blizini crpne stanice ili na odgovarajućem mjestu cjevovoda, a visina jednosmjernog vodosnabdijevajućeg tornja je niža od tlaka u cjevovodu. Kada je tlak u cjevovodu niži od razine vode u tornju, vodosnabdijevajući toranj će dovoditi vodu u cjevovod kako bi se spriječilo pucanje vodenog stupca i izbjegao vodeni udar. Međutim, njegov učinak smanjenja tlaka na vodeni udar, osim vodenog udara pri zaustavljanju pumpe, poput vodenog udara pri zatvaranju ventila, je ograničen. Osim toga, performanse jednosmjernog ventila koji se koristi u jednosmjernom vodosnabdijevajućem tornju moraju biti apsolutno pouzdane. Kada ventil zakaže, to može dovesti do većih nesreća.
(5) Postavite obilaznu cijev (ventil) u crpnoj stanici
Kada sustav pumpi radi normalno, nepovratni ventil je zatvoren jer je tlak vode na strani tlačne vode pumpe veći od tlaka vode na usisnoj strani. Kada nestanak struje naglo zaustavi pumpu, tlak na izlazu iz crpne stanice naglo pada, dok tlak na usisnoj strani naglo raste. Pod ovim diferencijalnim tlakom, prolazni visoki tlak vode u glavnoj cijevi za usis vode je prolazni niski tlak vode koja odguruje ploču nepovratnog ventila i teče u glavnu cijev tlačne vode, povećavajući niski tlak vode tamo; s druge strane, pojačanje vodenog udara pumpe na usisnoj strani također se smanjuje. Na taj način se kontrolira porast i pad vodenog udara na obje strane crpne stanice, čime se učinkovito smanjuju i sprječavaju opasnosti od vodenog udara.
(6) Postavite višestupanjski nepovratni ventil
U duljem vodovodnom cjevovodu dodajte jedan ili više nepovratnih ventila, podijelite vodovodni cjevovod na nekoliko dijelova i postavite nepovratni ventil na svaki dio. Kada se voda u vodovodnoj cijevi vraća tijekom procesa vodenog udara, nepovratni ventili se zatvaraju jedan za drugim kako bi se protok povratnog ispiranja podijelio na nekoliko dijelova. Budući da je hidrostatski tlak u svakom dijelu vodovodne cijevi (ili dijela protoka povratnog ispiranja) prilično malen, protok vode se smanjuje. Pojačavanje udarnog udara. Ova zaštitna mjera može se učinkovito koristiti u situacijama kada je geometrijska razlika u visini dovoda vode velika; ali ne može eliminirati mogućnost odvajanja vodenog stupca. Njen najveći nedostatak je: potrošnja energije vodene pumpe povećava se tijekom normalnog rada, a povećavaju se i troškovi opskrbe vodom.
(7) Automatski uređaji za ispuh i dovod zraka ugrađuju se na najvišoj točki cjevovoda kako bi se smanjio utjecaj vodenog udara na cjevovod.
Vrijeme objave: 23. studenog 2022.