Kas yra vandens plaktukas?
Hidraulinis smūgis įvyksta staiga nutrūkus elektros tiekimui arba per greitai uždarius vožtuvą. Dėl vandens srauto slėgio inercijos susidaro vandens srauto smūginė banga, panaši į plaktuko smūgį, todėl tai vadinama hidrauliniu smūgiu. Vandens srauto smūginių bangų sukuriama jėga, kartais tokia didelė, gali pažeisti vožtuvus ir siurblius.
Kai atidarytas vožtuvas staigiai uždaromas, vanduo teka prieš vožtuvą ir vamzdžio sienelę, sukurdamas slėgį. Dėl lygios vamzdžio sienelės, veikiant inercijai, vėlesnis vandens srautas greitai pasiekia maksimumą ir padaro žalą. Skysčių mechanikoje tai vadinama „hidraulinio smūgio efektu“, t. y. teigiamu hidrauliniu smūgiu. Į šį veiksnį reikėtų atsižvelgti statant vandens tiekimo vamzdynus.
Priešingai, staiga atidarius uždarytą vožtuvą, taip pat atsiranda hidraulinis smūgis, vadinamas neigiamu hidrauliniu smūgiu. Jis taip pat turi tam tikrą griaunamąją galią, tačiau ji nėra tokia didelė kaip pirmasis. Kai elektrinis vandens siurblio agregatas staiga praranda galią arba įsijungia, tai taip pat sukelia slėgio šoką ir hidraulinio smūgio efektą. Šio slėgio smūginė banga sklinda vamzdynu, o tai gali lengvai sukelti vietinį vamzdyno viršslėgį, dėl kurio vamzdynas gali plyšti ir sugadinti įrangą. Todėl apsauga nuo hidraulinio smūgio efekto tapo viena iš pagrindinių technologijų vandens tiekimo inžinerijoje.
Hidraulinio smūgio sąlygos
1. Vožtuvas staiga atsidaro arba užsidaro;
2. Vandens siurblio blokas staiga sustoja arba įsijungia;
3. Vieno vamzdžio vandens tiekimas į aukštas vietas (vandentiekio reljefo aukščio skirtumas viršija 20 metrų);
4. Bendras siurblio slėgis (arba darbinis slėgis) yra didelis;
5. Vandens greitis vandens vamzdyne yra per didelis;
6. Vandentiekio vamzdynas per ilgas, o reljefas labai keičiasi.
Vandens smūgio pavojai
Hidraulinio smūgio sukeltas slėgio padidėjimas gali pasiekti kelis ar net dešimtis kartų didesnį nei įprastas vamzdyno darbinis slėgis. Tokie dideli slėgio svyravimai daro žalą vamzdynų sistemai daugiausia dėl šių priežasčių:
1. Sukelti stiprią vamzdyno vibraciją ir vamzdyno jungties atjungimą;
2. Vožtuvas yra pažeistas, o rimtas slėgis yra per didelis, kad vamzdis sprogtų, o vandens tiekimo tinklo slėgis sumažėja;
3. Priešingai, jei slėgis per žemas, vamzdis sugrius, o vožtuvas ir tvirtinimo dalys bus pažeistos;
4. Gali sukelti vandens siurblio atbulinį veikimą, sugadinti siurblinės įrangą ar vamzdynus, rimtai užlieti siurblinę, sukelti asmenų sužalojimus ir kitas dideles avarijas, paveikti gamybą ir gyvybes.
Apsauginės priemonės, skirtos pašalinti arba sušvelninti hidraulinį smūgi
Yra daug apsaugos priemonių nuo hidraulinio smūgio, tačiau skirtingų priemonių reikia imtis atsižvelgiant į galimas hidraulinio smūgio priežastis.
1. Sumažinus vandens vamzdyno srautą, galima tam tikru mastu sumažinti hidraulinio smūgio slėgį, tačiau tai padidins vandens vamzdyno skersmenį ir projekto investicijas. Klojant vandens vamzdynus, reikia vengti iškilimų ar staigių nuolydžio pokyčių. Hidraulinio smūgio dydis, kai siurblys sustabdomas, daugiausia susijęs su siurblinės geometriniu slėgiu. Kuo didesnis geometrinis slėgis, tuo didesnis hidraulinis smūgis, kai siurblys sustabdomas. Todėl reikia parinkti tinkamą siurblio slėgį, atsižvelgiant į faktines vietos sąlygas. Avarijos atveju sustabdžius siurblį, prieš paleidžiant siurblį, palaukite, kol vamzdynas už atbulinio vožtuvo prisipildys vandens. Paleidžiant siurblį, visiškai neatidarykite vandens siurblio išleidimo vožtuvo, kitaip vanduo smarkiai sudrebės. Dauguma didelių hidraulinių smūgių avarijų daugelyje siurblinių įvyksta būtent tokiomis aplinkybėmis.
2. Įrenkite hidraulinio smūgio šalinimo įtaisą
(1) Naudojant pastovaus slėgio valdymo technologiją:
Kadangi vandens tiekimo vamzdynų tinklo slėgis nuolat kinta keičiantis darbo sąlygoms, sistemos veikimo metu dažnai susidaro žemas arba viršslėgis, dėl kurio gali kilti hidraulinių smūgių, kurie gali pažeisti vamzdžius ir įrangą. Vamzdyno tinklo slėgiui valdyti naudojama automatinė valdymo sistema. Aptikimo, grįžtamojo ryšio valdymo sistema, paleidimo, sustabdymo ir greičio reguliavimas, vandens siurblio srauto valdymas ir slėgio palaikymas tam tikrame lygyje. Siurblio vandens tiekimo slėgį galima nustatyti valdant mikrokompiuterį, kad būtų palaikomas pastovus vandens tiekimo slėgis ir išvengta per didelių slėgio svyravimų. Sumažėja hidraulinių smūgių tikimybė.
(2) Įdiekite hidraulinio smūgio eliminatorių
Ši įranga daugiausia apsaugo nuo hidraulinio smūgio, kai siurblys sustabdomas. Paprastai ji montuojama šalia vandens siurblio išleidimo vamzdžio. Ji naudoja paties vamzdžio slėgį kaip galią automatiniam žemo slėgio veikimui, t. y., kai slėgis vamzdyje yra mažesnis už nustatytą apsaugos vertę, išleidimo anga automatiškai atsidaro ir išleidžia vandenį. Slėgio mažinimas subalansuoja vietinių vamzdynų slėgį ir apsaugo nuo hidraulinio smūgio poveikio įrangai ir vamzdynams. Paprastai vandens gaudytuvus galima suskirstyti į du tipus: mechaninius ir hidraulinius.
3) Didelio kalibro vandens siurblio išleidimo vamzdyje sumontuokite lėtai užsidarantį atbulinį vožtuvą
Jis gali efektyviai pašalinti hidraulinį smūgį, kai siurblys sustabdomas, tačiau kadangi vožtuvui veikiant susidaro tam tikras vandens atbulinis srautas, siurbimo šulinyje turi būti perpildymo vamzdis. Yra dviejų tipų lėtai užsidarantys atbuliniai vožtuvai: plaktukiniai ir energijos kaupimo. Šio tipo vožtuvai gali reguliuoti vožtuvo uždarymo laiką tam tikrame diapazone pagal poreikius. Paprastai 70–80 % vožtuvo uždaroma per 3–7 sekundes po elektros energijos tiekimo nutraukimo, o likusių 20–30 % uždarymo laikas reguliuojamas atsižvelgiant į vandens siurblio ir vamzdyno sąlygas, paprastai 10–30 sekundžių intervale. Verta paminėti, kad lėtai užsidarantis atbulinis vožtuvas yra labai efektyvus, kad sumažintų hidraulinį smūgį, kai vamzdyne yra iškilimas.
(4) Įrenkite vienpusį bangų bokštą
Jis statomas šalia siurblinės arba tinkamoje vamzdyno vietoje, o vienpusio viršįtampio bokšto aukštis yra mažesnis už jame esantį vamzdyno slėgį. Kai slėgis vamzdyne yra mažesnis už vandens lygį bokšte, viršįtampio bokštas tiekia vandenį į vamzdyną, kad būtų išvengta vandens stulpelio plyšimo ir hidraulinio smūgio. Tačiau jo slėgio mažinimo poveikis hidrauliniam smūgiui, išskyrus siurblio sustabdymo hidraulinį smūgi, pavyzdžiui, vožtuvo uždarymo hidraulinį smūgi, yra ribotas. Be to, vienpusio viršįtampio bokšte naudojamo vienpusio vožtuvo veikimas turi būti absoliučiai patikimas. Vožtuvui sugedus, gali įvykti didelės avarijos.
(5) Siurbimo stotyje įrenkite apvedimo vamzdį (vožtuvą).
Kai siurblio sistema veikia normaliai, atbulinis vožtuvas yra uždarytas, nes vandens slėgis siurblio slėginėje vandens pusėje yra didesnis nei vandens slėgis siurbimo pusėje. Kai elektros energijos tiekimo sutrikimas staiga sustabdo siurblį, slėgis siurblinės išleidimo angoje smarkiai sumažėja, o slėgis siurbimo pusėje smarkiai padidėja. Esant šiam slėgio skirtumui, trumpalaikis aukšto slėgio vanduo vandens siurbimo pagrindiniame vamzdyje yra trumpalaikis žemo slėgio vanduo, kuris stumia atbulinio vožtuvo plokštę ir teka į slėginę vandens pagrindinę liniją, padidindamas ten esantį žemą vandens slėgį; kita vertus, vandens siurblio siurbimo pusėje taip pat sumažinamas vandens smūgio padidinimas. Tokiu būdu kontroliuojamas vandens smūgio kilimas ir kritimas abiejose siurblinės pusėse, taip efektyviai sumažinant ir užkertant kelią vandens smūgio pavojams.
(6) Nustatykite daugiapakopį atbulinį vožtuvą
Ilgesniame vandens vamzdyne įrenkite vieną ar daugiau atbulinių vožtuvų, padalinkite vandens vamzdyną į kelias dalis ir kiekvienoje dalyje įrenkite po atbulinį vožtuvą. Kai hidraulinio smūgio metu vanduo vandens vamzdyje teka atgal, atbuliniai vožtuvai uždaromi vienas po kito, kad atbulinio srauto srautas būtų padalintas į kelias dalis. Kadangi kiekvienoje vandens vamzdžio dalyje (arba atbulinio srauto dalyje) hidrostatinis slėgis yra gana mažas, vandens srautas sumažėja. „Hammer Boost“. Ši apsaugos priemonė gali būti efektyviai naudojama tais atvejais, kai geometrinis vandens tiekimo aukščio skirtumas yra didelis, tačiau ji negali pašalinti vandens stulpelio atsiskyrimo galimybės. Didžiausias jos trūkumas yra tas, kad įprasto veikimo metu padidėja vandens siurblio energijos suvartojimas, todėl padidėja vandens tiekimo kaina.
(7) Siekiant sumažinti hidraulinio smūgio poveikį vamzdynui, aukščiausiame vamzdyno taške įrengiami automatiniai ištraukimo ir oro tiekimo įtaisai.
Įrašo laikas: 2022 m. lapkričio 23 d.