Гидроудар в трубе и защита от него
Под гидроударом следует понимать резкий перепад давления жидкости в трубопроводной системе, который возникает в результате стремительного изменения скорости движения транспортируемого потока.
Гидроудар в трубе и защита от него
- Что это такое?
- Причины гидравлического удара
- Последствия гидроудара
- Защита от гидроудара
- Гидроудар в полипропиленовых трубах
- Трубы с повышенной защитой от гидроудара
- Вопросы, комментарии, отзывы
Гидроудар — что это такое?
В Политехническом словаре от 1957 года представлено следующее описание: «Гидравлический удар – сложный комплекс явлений, происходящих в жидкостях при резком изменении её скорости. Возникает в движущейся жидкости при быстром перекрытии трубопровода каким-либо запорным устройством, при резкой остановке насоса. Существенной частью гидроудара является волновой характер изменения давления и скорости в трубопроводе».
Давление может, как повышаться, так и понижаться, в зависимости от чего гидравлический удар подразделяется на:
- Положительный – при увеличении давления на фоне стремительного перекрытия трубопровода либо включения насосного оборудования;
- Отрицательный – при снижении давления, которое наблюдается при открывании заслонки либо отключении насосного оборудования.
В обоих случаях важна защита манометра от гидроудара, которая обеспечивается с помощью специальных трубок СТМ.
Причины гидравлического удара
Возникновение гидроударов обычно происходит из-за нескольких причин.
- Резкое перекрывание/открывание вентилей, задвижек и прочей запорной арматуры меняет скорость потока;
- Включение/отключение насосов провоцирует смену давления в системе;
- Гидроудар может возникнуть из-за резких перепадов сечения труб в коммуникации;
- Наличия преград на пути перемещения рабочей среды – в качестве таких преград могут быть воздушные пробки, противоположно направленный поток и прочее.
Резкие манипуляции с запорной арматурой (открывание, закрывание) приводят к быстрому изменению давления в точках установки оборудования. При перекрытии арматуры, она и её комплектующие подвергаются воздействию быстро возросшего давления. В результате этого, уплотнители резьбовых соединений и фланцевые прокладки приходят в негодность. Эксплуатация системы в условиях повышенного давления приводит к выходу из строя деталей запорных элементов.
При резком открывании жидкость стремительно набирает скорость и начинает двигаться в зону с более низким давлением, которая находится за арматурой. В этом случае опасности подвергаются места, расположенные после запорного оборудования. От гидроударов особенно часто страдают участки с наиболее высоким сопротивлением рабочей среды (изгибы трубопровода, батареи и прочее).
Избыточное давление может быть разным, его величина обусловлена следующими факторами:
- Способностью жидкости к сжиманию (например, вода практически не сжимается);
- Скоростью перемещения рабочей среды;
- Временем протекания процесса.
Немаловажное значение также имеет уровень жёсткости материалов, на которые воздействует сила гидравлического удара. Это объясняется тем, что энергия движущегося потока не может быстро преобразовываться в иные виды энергии, например, в потенциальную энергию деформирования стенок трубопровода либо сжатия рабочей среды. Это приводит к тому, что давление в месте возникновения преграды/расширения трубы резко увеличивается/уменьшается и тем самым порождает образование ударной волны. Если давление в системе будет больше допустимого значения для конкретного материала магистрали, то это грозит нарушением её целостности.
Последствия гидроудара
Большую опасность для водопроводных и отопительных сетей представляет положительный гидравлический удар. Чрезмерно сильный перепад давления способен привести к повреждению коммуникации. После гидроудара может нарушиться герметичность запорных элементов, произойти растрескивание трубы и выход из строя насосов и теплообменного оборудования. Поэтому важно предотвратить возникновение гидравлических ударов либо уменьшить их силу воздействия.
Узнать о появлении гидравлических ударов в трубопроводе не сложно. Первыми симптомами данных неприятностей является возникновение посторонних звуков (щелчков, стуков и т.д.), которые обычно слышны при открывании/закрывании крана. Многие не придают значения таким шумам, но тем не менее они сигнализируют о повышенных нагрузках в трубопроводе.
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.
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.
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.
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.
Гидроудар в полипропиленовых трубах
Разные свойства материалов, которые используются для производства трубопроводной продукции, по-разному способны противостоять гидравлическим ударам. Например, при других одинаковых характеристиках, максимальное давление при закрывании арматуры в системах из ПП труб меньше в несколько раз по сравнению со стальными коммуникациями, на 65% меньше, чем в сетях из стеклопластика и на 50% – нежели в трубах из поливинилхлорида.
Данные свойства обуславливают использование демпферов (эластичных отрезков труб) на участках трубопроводных систем с повышенной вероятностью возникновения гидравлических ударов.
Последствия гидроудара могут привести к выходу из строя водопроводных и отопительных систем. Чтобы избежать данных неприятностей, следует прислушиваться к рекомендациям специалистов и защитить систему от возникновения гидравлических ударов. Это обеспечит бесперебойную работу трубопроводов на протяжении длительного времени.
Трубы с повышенной защитой от гидроудара
Важный момент: среди ряда предложенных выше методов защиты и предотвращения гидравлического удара, так же имеют значительную актуальность технические характеристики самой трубопроводной системы, такие как модуль упругости и толщина стенки.
Низкий модуль упругости труб aquatherm GmbH, а так же увеличенная толщина стенки (по сравнению с металлическими трубами) обеспечивает более высокую устойчивость к импульсному давлению, возникающему в критической ситуации гидроудара.
Пластиковые трубы произведенные в Германии, широкого спектра применения.
Система отлично подходит для систем горячего и холодного водоснабжения и отопления, как в частных, так и промышленных масштабах. Так же используется для транспортировки химических сред.
Пластиковые трубы произведенные в Германии, широкого спектра применения.
Трубопроводная система из инновационного материала fusiolen, специально разработанная для систем холодоснабжения, обогрева поверхностей, транспортировки агрессивных сред и сжатого воздуха, а также для систем геотермальной энергетики.
Канализационная шумопоглощающая система из материала НПВХ — самое экономически выгодное решение для внутренней ливневой и фекальной канализации.
Обладает уникальными техническими характеристиками:
- Трубы и фитинги (Огнестойкие, группа горючести Г1) для бесшумной канализации внутри зданий. Могут находиться в специальном техническом пространстве (шахте), закрепленными или непосредственно замоноличенными в стену.
- Система изготовлена из материала НПВХ.
- Уплотнители собственного производства из материала TPE (термопластичный эластомер).
- Клеевой компонент, увеличивающий рабочее давление в системе.
Источник https://agpipe.ru/articles/gidroudar