Гидроудар (гидравлический удар) в двигателе происходит при резком усилении давления в одном или нескольких цилиндрах работающего ДВС. Причиной усиления давления с последующим гидроударом является посторонняя жидкость в пространстве над поршнем, в камере сгорания. В исправном моторе в камере сгорания находится только газообразная топливно-воздушная смесь, которая сжимается поршнем на такте сжатия, когда клапаны закрыты. При попадании жидкости в надпоршневое пространство в камере сгорания жидкость начинает сжиматься поршнем при закрытых клапанах и становится очень плотной. Поэтому поршень просто упирается в жидкостную «пробку» и останавливается, так как жидкости некуда деваться. При этом на поршень снизу давит шатун, на который также давит коленвал. В результате возникает «гидроударная» ситуация, которая может привести к остановке двигателя и его серьезной поломке.
Частой причиной гидравлического удара становится вода, которая попадает в силовой агрегат извне через воздухозаборник (например, при езде по лужам на большой скорости или по глубоким затопленным участкам).
Также причиной гидроудара может стать и неисправность самого двигателя. Например, наличие трещин в головке блока цилиндров (ГБЦ) и в самом блоке цилиндров (БЦ), а также нарушение герметичности прокладки ГБЦ. При указанных неисправностях охлаждающая жидкость и масло могут проникнуть в цилиндры, а сам гидроудар может произойти при запуске долго неработавшего двигателя вследствие накопления жидкости в пространстве над поршнем.
Признаки гидравлического удара
О возникновении гидроудара может свидетельствовать остановка двигателя или необычный звук в нем при преодолении затопленных участков (или после их преодоления). Визуально (без разборки двигателя) определить поломку можно по пробитой боковой стенке двигателя (так называемый «кулак дружбы»).
Гидроудар опасен еще и тем, что он бывает не сразу заметен. Иногда мотор не глохнет и продолжает вполне нормально работать еще длительное время, но уже с ускоренным износом.
О том, что работающий мотор перенес гидроудар, можно узнать по внутренним признакам после разборки двигателя:
• На поршневом дне 2 слоя нагара: слой до гидроудара и слой, образовавшийся после гидроудара.
• Погнутые шатуны.
• Неравномерно изношенные вкладыши.
• Задиры и стертости на поршневой юбке, а также нагар в нехарактерном для него месте.
Что предпринять, если произошел гидроудар в моторе
Если мотор заглох во время преодоления водной преграды, то, скорее всего, он получил гидроудар. В данной ситуации не стоит пытаться повторно завести двигатель сразу.
Важно! Если моторный отсек автомобиля пробыл в воде больше 10 секунд, то с очень высокой вероятностью можно утверждать, что вода находится непосредственно в моторе.
Прежде чем попытаться повторно завести мотор, нужно выполнить следующие действия (при условии, что нет визуальных признаков разрушения корпуса двигателя):
1. Отключить зажигание.
2. Если машина стоит в воде, ее следует откатить на сухое место.
3. Разобрать воздушный фильтр и проверить, нет ли там воды, так как наиболее часто жидкость проникает в мотор именно через воздушный фильтр. Если воздушный фильтр окажется сухим, то можно его опять собрать и попробовать запустить двигатель. Если же в фильтре обнаружится жидкость, то можно переходить следующему шагу.
4. Отвернуть и вытащить все свечи зажигания.
5. Прокрутить коленвал и осмотреть отверстия для свечей. Если через них выйдет хотя бы немного воды, то значит, жидкость уже попала непосредственно в цилиндры. В этом случае запускать двигатель нельзя.
Автомобиль нужно будет отбуксировать в автосервис, при этом выкрученные свечи зажигания на место лучше не ставить.
6. Если выхода воды из свечных отверстий не будет, то свечи можно поставить на место, просушить воздушный фильтр и попробовать снова запустить двигатель.
Самостоятельно просушить цилиндры и весь двигатель очень сложно. К тому же в большинстве случаев после гидроудара мотору требуется серьезный ремонт. Особенно сложно удалять воду из дизельных двигателей — для этого приходится использовать мощное специальное оборудование.
Также следует помнить, что если вода попала в цилиндр, то она также попадет и в картер и смешается с маслом. Поэтому после гидроудара нужно обязательно заменить масло, даже если оно совсем свежее.
Важно! В любом случае, если двигатель после форсирования затопленного участка стал работать «как-то не так», необходимо его осмотреть и при необходимости перебрать, иначе дело может закончиться серьезными разрушениями и полной заменой двигателя.
Как избежать гидроудара в двигателе
Избежать гидроудара из-за неисправности самого двигателя не так сложно, если следить за состоянием силового агрегата и вовремя устранять неполадки. А не допустить гидроудар из-за попадания воды в двигатель при форсировании водных преград еще проще, если соблюдать несложные правила:
• Избегать движения по затопленным участкам, глубину которых сложно определить на глаз.
• Перед проездом затопленного участка открыть капот и посмотреть, на каком уровне осуществляется забор воздуха для мотора. Глубина водной преграды в самом глубоком месте должна составлять примерно 3/4 от высоты воздухозаборника. Если вы не уверены, что уровень воды будет ниже воздухозаборной линии, то откажитесь от проезда по этому затопленному участку.
• Преодолевать подтопленный участок на небольшой скорости 7-10 км/в час. При такой скорости вероятность гидроудара будет минимальной.
• Не ездить по затопленным участкам и во время дождя с поврежденным бампером (или без него) на автомобилях, где бампер является защитой резонатора воздушного фильтра (как у Hyundai Solaris).
• Не запускать двигатель, если моторный отсек подтоплен и находится в воде или если он находился в воде даже короткое время.
• При возможности подождите и посмотрите, как водную преграду будут преодолевать другие автомобили, особенно вашего класса.
• Адекватно оценивайте возможности своей машины. Там, где без проблем сможет проехать внедорожник, не всегда проедет седан.
Последствия
Серьезность последствий гидроудара может быть разной и будет зависеть от количества и качества жидкости, попавшей в цилиндр, а также от числа оборотов мотора — чем больше будут обороты двигателя в момент гидроудара, тем тяжелее будут последствия. Самой опасной считается вода, так как она почти не сжимается.
При минимальном количестве жидкости в цилиндре и небольших оборотах мотора может произойти временный сбой в работе двигателя — топливная смесь «намокнет» и перестанет воспламеняться, поршень немного не дойдет до нужной точки и двигатель заглохнет. А небольшие обороты двигателя не создадут сильной нагрузки на шатун в момент гидроудара, и он не погнется (или погнется несильно) и не «выскочит боком», пробив стенку двигателя.
После гидроудара в двигателе могут возникнуть следующие неисправности:
• Деформируется (погнется) или заклинит шатун.
• Разрушатся кольца и юбка поршня.
• Шатун пробьет боковую стенку двигателя.
• Возможно растянется цепь привода ГРМ.
• В моторах, которые пережили гидроудар и продолжали эксплуатироваться, возможно полное разрушение поршней и цилиндров.
Заключение
Наиболее гидроудар опасен для дизельных моторов, поскольку у них меньше камера сгорания, чем у бензиновых ДВС, поэтому сжатие в таких камерах более сильное. По статистике, больше 90 % «дизелей» после гидроудара не подлежат ремонту в отличие от бензиновых двигателей, у которых процент «летальных поломок» составляет 75 %.
Для устранения последствий лучше обратиться в специализированный автосервис. В большинстве случаев дилеры отказываются осуществлять бесплатный гарантийный ремонт, мотивируя свой отказ тем, что гидроудар не является гарантийным случаем. Однако известны случаи, когда автовладельцы добивались гарантийного бесплатного ремонта через суд.
avtoexperts.ru
Что такое гидроудар? Причины гидроудара.
Когда двигатель наполняется топливо-воздушной смесью, то поршень сжимает эту смесь на такте сжатия. Когда в цилиндр поступает вода, то поршень тоже будет сжимать воду, но тут возникает проблема,- вода не сжимается, она занимает всё оставшееся пространство, и если воды в цилиндре оказалось больше, чем объём камеры сгорания в ВМТ, то поршень просто упрётся в воду, ему некуда будет двигаться. А так как двигатель вращается по инерции, шатун всё ещё давит на поршень, хотя тому уже некуда двигаться. В любом случае, шатун страдает больше всего- снизу на него давит коленвал, сверху ему некуда двигаться- в шатуне нарастает напряжение сжатия, ведь коленвал продолжает вращаться по инерции, а если ещё и передача включена- то двигатель будет продолжать вращаться от инерции движения автомобиля.
В этом случае шатуна деваться некуда- сверху поршень упёрся, а снизу коленвал давит- шатун оказывается зажатым между ними, как между молотом и наковальней. И в какой-то момент при определённом усилии шатун изгибается, деформируясь вдоль плоскости вращения. При этом, чем больше воды попало в двигатель и чем больше была скорость вращения, тем выше деформация,- минимум, что случится- поршень немного деформируется и расстояние между верхней и нижней головкой шатуна уменьшится, максимум- шатун сломается. Последствия такого происшествия- от минимального ремонта до дырки в блоке цилиндров.
Причиной гидроудара в любом случае оказывается жидкость, попавшая в камеру сгорания при работе двигателя.
Как определить, что это был гидроудар?
Если шатун пробил блок цилиндров, то это ещё не значит, что был гидроудар. Когда на нижней головке шатуна откручиваются болты и шатун отрывается от коленвала, то мы видам подобную картину. Поэтому, при гидроударе главный симптом- это вода попавшая в цилиндр и приведшая к определённым последствиям.
Симптомы гидроудара
Вода попадает через воздушный фильтр в цилиндр. При ударении поршня о воду шатуну некуда деваться и он деформируется- сгинается и становится короче своей изначальной длины, примерно как если забивать гвоздь и попасть во что-то твёрдое- от удара молотка гвоздь согнётся, а так как шатун ещё и хрупкий, то есть большая вероятность, что он сломается, если не сейчас то тысяч через десять пробега.
Что указывает на гидроудар?
- Вода во впускном коллекторе- явный признак гидроудара. Также воздушный фильтр может быть покорёжен- гофра фильтрующего элемента будет искривлена.
- Более широкая полоска нагара в цилиндре.
- Неравномерный нагар на цилиндре- затёртый с одной стороны.
- Затёртый по диагонали поршень.
- Искривлённый шатун.
- В повреждённой камере сгорания на головке будет больше нагара- будет чернее.
- Затёртые по краям шатунные вкладыши коленвала.
Теперь детальнее по этим пунктам.
1. Вода. Так как причина гидроудара- жидкость в цилиндре, то нам надо найти признаки попадания воды на впуске. Если во впускном коллекторе находится вода- значит точно гидроудар, но если машина простояла несколько дней, а тем более если машина смогла эксплуатироваться после всего случившегося, то во впуске будет сухо. Единственное, что останется посмотреть- это возможные разводы от воды и покорёженный фильтр. Если фильтрующий элемент бумажный, он будет покорёжен, как и обычный лист бумаги когда намокает и высыхает. Но если фильтр сделан из синтетических материалов- то он свою форму не теряет. Это единственный способ определить гидроудар без вскрытия мотора.
2. Так как при ударе шатун немного укорачивается, то ВМТ поршня становится чуть ниже. А так как часть цилиндра по которой не ходит поршень, покрывается нагаром, то в повреждённом цилиндре эта полоса будет немного шире, ровно на ту величину, на которую усадился шатун.
3. Так как шатун гнётся неравномерно, а под каким-то углом к оси шатунного пальца, то поршень также будет ходить в цилиндре немного косо. И значит с одной стороны будет затирать образовавшийся нагар вверху цилиндра, нагар будет неравномерным.
4. Так как поршень перекошен и касается стенки цилиндра неравномерно, то на поверхности поршня будут затёртости в тех местах, которыми он касается цилиндра. Эти затёртости будут не равномерно по всему поршню, а будут проходить как бы по диагонали.
5. Если вода попала не только в цилиндр, в котором поломался шатун, но и в соседний, то другой шатун скорее всего будет искривлён, надо особенно хорошо смотреть в его верхней части.
6. Если посмотреть на снятую головку, то нагар на камере сгорания с повреждённым цилиндром будет больше. Объясняется это просто- ход поршня уменьшается, так как шатун становится короче, и соответственно в цилиндр может втянуть меньшее количество топливо, чем в нормальном состоянии. В то же время, топлива поступает то же количество, что и раньше, ведь топливо дозируется, считывая показания с расходомера воздуха, который рассчитывает общее количество воздух для всех цилиндров сразу, и он просто не заметит, что какой-то цилиндр получает меньше воздуха. А так как смесь переобогащённая, то и нагара появляется больше, чем на других цилиндрах.
7. Так как шатун согнут, то и нагрузка на коленвал будет передаваться в другой плоскости- шатун будет давить не всей своей поверхностью, а только с какого-то бока, соответственно вкладыш будет изношен по краю.
Если выявлен хоть один из этих симптомов- ваш мотор погубил гидроудар.
Последствия гидроудара
Если ехать по луже на большой скорости и хватануть воду, то коленвал двигателя всё равно продолжит вращаться по инерции, а так как поршень внезапно станет, то шатун попадёт в жёсткую мясорубку- он будет серьёзно задавлен с двух сторон и это давление будет нарастать, так как коленвал продолжает своё движение. И если обороты двигателя будут высокими, инерция будет тоже хорошая, мотор сразу не остановится, то шатун в определённый момент сломается под нагрузкой. А так как остатки шатуна скорее всего упрутся в стенку цилиндра, цилиндр будет пробит насквозь, а шатун покажется снаружи- это тот самый кулак дружбы.
Но если двигатель работал не на всех парах, инерция соответственно меньше, и этой силы не хватит, чтобы сломать шатун- двигатель просто остановится, заглохнет. Вот это уже более щадящий вариант. После того как заглохнет, его даже можно попытаться завести, и он с большой вероятностью заведётся. Бывает, поршень чуть перекосится и стартером такой двигатель не прокрутишь, но с толкача поршень срывается и мотор заводится. Даже свечи не надо выкручивать- вода к этому моменту скорее всего уже стечёт из камеры сгорания в поддон.
В таком состоянии двигатель будет вполне сносно работать- тысяч десять даже отъездит. Но потом всё равно покажет кулак дружбы, если продолжить эксплуатацию. Что произойдёт за это время,- на шатун постоянно действуют осевые нагрузки на растяжение-сжатие, а так как ось шатуна после гидроудара изогнута, а сам шатун ослаблен вследствие деформации, то на него действует уже изгибающая нагрузка, также знакопеременная. Вследствие этих изгибающих нагрузок в шатуне возникает усталостное разрушение в месте деформации. Происходит такая деформация в течение миллиона операций растяжения сжатия, а это примерно и есть те 10000 км пробега.
То есть, если у вашего мотора произошёл гидроудар, то он проедет максимум 10000 километров пробега, потом- полное уничтожение.
Также при гидроударе страдает механизм газораспределения- так как двигатель клинит, а распредвал всё ещё продолжает вращаться. Поэтому при ремонте все элементы ГРМ- ролики, натяжитель, ремень или цепь- всё под замену, иначе это всё потом заклинит и будет обрыв ремня/цепи ГРМ и надо будет ремонтировать головку- менять и притирать клапана, а соответственно и разбирать двигатель заново.
Итак, гидроудар- очень затратная поломка, которая приводит к замене кучи запчастей- шатуны не восстанавливаются, детали ГРМ выходят из строя, а пробитый блок не ремонтируется. Всё это необходимо будет заменить, и тут встаёт вопрос- а не дешевле будет купить двигатель на разборке или заказать контрактный? Если покупать низ двигателя (блок в сборе без головки), то однозначно дешевле, но надо будет следить, чтобы не подсунули явный увал.
kakavto.com
Как происходит гидроудар
Вода чаще всего проникает в камеру сгорания двигателя снаружи, то есть через воздуховод. Попадание воды в цилиндры исправного ДВС происходит по двум причинам:
- В первом случае автомобиль на высокой скорости проезжает через глубокую лужу. В таких условиях вода продавливается в корпус воздушного фильтра, после чего оказывается в одной или нескольких камерах сгорания.
- Во втором случае автомобиль преодолевает водную преграду с таким высоким уровнем воды, который доходит до уровня расположения воздухозаборника в подкапотном пространстве. Такого уровня воды также оказывается достаточно для затекания в воздушный фильтр.
Добавим, что в отдельных случаях гидроудар может также возникнуть в результате неисправности двигателя. Под такой неисправностью следует понимать разрушение прокладки ГБЦ, а также трещины ГБЦ или БЦ, через которые в цилиндры активно попадает рабочая жидкость системы охлаждения двигателя. Чаще всего гидроудар в этом случае происходит в момент запуска ДВС после простоя, так как жидкость накапливается в надпоршневом пространстве.
На начальном этапе диагностируется проблема путем анализа цвета выхлопных газов и контролем уровня ОЖ. Если двигатель дымит густым белым дымом, а жидкость в расширительный бачок приходится доливать без других видимых причин, тогда высока вероятность проблем с прокладкой или наличия трещин.
Последствия гидроудара для мотора
На такте сжатия впускной и выпускной клапаны ГРМ закрыты. После попадания воды поршень поднимается в ВМТ и происходит его упор в несжимаемое тело. Давление в цилиндре сильно и резко возрастает, от поршня на шатун в этот момент передается огромное усилие.
Более того, инерция от колес и трансмиссии продолжающего движение транспортного средства дальше вращает коленчатый вал и буквально продавливает поршень в ВМТ. Вследствие преодоления усилия сопротивления поршня происходит деформация шатуна, разрушение юбки поршня, раскол блока цилиндров и другие серьезные повреждения.
После гидроудара бензинового двигателя может быть два возможных пути развития событий, что будет зависеть от количества попавшей в камеру сгорания воды, скорости движения транспортного средства и ряда других факторов:
- двигатель сразу заглохнет;
- автомобиль продолжит движение;
В первом случае деформация шатуна или поршня окажется критической, так как двигатель сразу заклинит. Во втором случае мотор после гидроудара работает, так как шатун погнуло незначительно. Появление стука в двигателе прямо укажет на то, что ось между верхним и нижним отверстием головок шатуна нарушена, двигателю все равно необходим ремонт.
Дело в том, что во время работы деформированной детали на нее неизбежно начинают действовать дополнительные нагрузки. Указанные нагрузки постепенно гнут шатун дальше, что все равно приводит к его полному разрушению. Последствия гидроудара в этом случае могут проявиться в виде оборванного шатуна, деформированного или застрявшего в камере сгорания поршня, серьезных дефектов стенок цилиндров или пробитого блока.
Что касается гидроудара дизельного двигателя, попадание воды в мотор данного типа сразу приводит к поломке или загибу шатунов. Это обусловлено отличительными конструктивными особенностями дизельных ДВС сравнительно с бензиновыми аналогами (отсутствие дроссельной заслонки, меньший объем камеры сгорания, более высокая степень сжатия дизеля).
Что делать, если машина заглохла после проезда по луже
Если двигатель неожиданно заглох после езды по глубокой луже или пересечения другого водного препятствия, тогда:
- возможен гидроудар двигателя;
- вероятно попадание воды на электрические контакты;
Полагая, что после езды по луже залило электрику или просто по привычке водитель начинает крутить двигатель стартером. Если мотор не заклинил, тогда коленвал может даже проворачиваться.
Для самостоятельного выяснения причины остановки необходимо:
- осмотреть снаружи двигатель (БЦ, ГБЦ) на предмет явных повреждений, трещин, расколов и других дефектов;
- произвести снятие корпуса воздушного фильтра. После этого необходимо убедиться в наличии или отсутствии воды;
- выполнить оценку состояния воздушного фильтра. Увлажненный или полностью мокрый воздушный фильтр прямо укажет на то, что произошел гидроудар;
- выкрутить свечи зажигания. Свечи выкручиваются из всех без исключения цилиндров, так как заранее неизвестно, в какой из них могла попасть вода;
Следующим шагом становится попытка прокрутить двигатель с выкрученными свечами при помощи стартера. Если коленвал проворачивается, тогда часть воды начнет выходить из залитых цилиндров через свечные колодцы. Рекомендуется не закручивать обратно свечи зажигания для попытки завести двигатель. Оптимальным решением будет доставить автомобиль на станцию технического обслуживания для проведения профессиональной диагностики. Если в двигатель попала вода, тогда возникает необходимость удаления остатков жидкости из воздуховода и самого силового агрегата. Далее потребуется произвести дефектовку двигателя.
Гидроудар и ремонт двигателя
Степень сложности и цена ремонта двигателя после гидроудара определяются повреждениями, которые получил силовой агрегат. Заклинивший двигатель обычно требует замены поршней и шатунов.
Также высока вероятность расточки цилиндров. Часто на ГБЦ или в блоке цилиндров после гидроудара появляются трещины, которые необходимо устранять или полностью менять поврежденный элемент.
Советы и рекомендации
Чтобы избежать гидроудара двигателя необходимо придерживаться нескольких правил эксплуатации автомобиля. Наиболее частой причиной попадания воды в цилиндры становятся:
- проезд луж на высокой скорости;
- пересечение на автомобиле водных преград с высоким уровнем воды;
- проникновение воды в воздуховоды другим путем или вследствие неисправности ДВС;
Гидроудар обычно происходит в том случае, если в момент проезда глубоких луж на скорости вода поднимается до уровня расположения воздухозаборника в подкапотном пространстве. По этой причине проезжать такие препятствия необходимо очень медленно, поддерживая двигатель в режиме средних оборотов на пониженной передаче.
Напоследок хотелось бы добавить, что гидроудар является грубым нарушением правил эксплуатации автомобиля. Результатом становится то, что владельцы автомобилей на гарантийном обслуживании не могут рассчитывать на бесплатную ликвидацию последствий гидроудара. Зачастую это касается и транспорта, который застрахован по КАСКО. Всегда помните, гидроудар двигателя не является гарантийной поломкой, а также обычно не признается отдельным страховым случаем.
krutimotor.ru
Что такое гидроудар?
Гидроудар являет собой кратковременный, но существенный скачок давления в наполненной жидкостью системе. Это явление возникает в момент столкновения потока жидкости с возникшим на его пути препятствием. К характерным примерам возникновения подобных преград относят резкое перекрытие запорной арматуры, внезапная остановка насоса и т.д.
Столкнувшись с преградой поток воды по инерции продолжает течение с той скоростью, с которой двигался до появления преграды. Контактирующие с препятствием первые слои с той же скоростью уплотняются за счет поступления следующих слоев. Из-за постоянного нагнетания новых слоев потока давление стремительно возрастает, а жидкость «ищет» способ сбросить свою часть, чтобы его разрядить.
Аналогичная ситуация практически всегда возникает при разрыве потока задвижкой или краном. На первый взгляд явление может казаться безобидным. А потому многие хозяева не придают ему особого внимания.
Но на самом деле, при обнаружении предпосылок для назревающего дефекта труб и арматуры стоит как можно быстрее его устранить. Ведь из-за гидроудара в системе отопления появляются расколы и трещины, а также повреждения оборудования.
Этой серьезной проблеме могут предшествовать щелчки и стуки, а также посторонний шум в подающих воду трубах, сопровождающийся характерным «рычанием».
Пощелкивание преимущественно возникает в тех местах, где трубы большего размера соединены с патрубками меньшего сечения. Проходящая вдоль их внутренних стенок вода наталкивается на пусть и неполноценное, но все же препятствие.
При возникновении аварийных ситуаций от эффекта гидроудара могут пострадать:
- оборудование (нарушается герметичность трубопроводов и разрушаются отопительные приборы);
- имущество (вытекающая из поврежденной сети вода затопит жилье и приведет к порче мебели);
- домочадцы (если нарушение произошло в системе теплоснабжения, есть опасность получить серьезные термические ожоги).
Согласно статистическим данным «львиная доля» аварий трубопровода, составляющая порядка 60%, возникает вследствие гидроудара. Чаще негативные последствия от такого эффекта можно наблюдать у износившихся труб, покрывшихся коррозией.
Больше всего неприятностей он доставляет протяженным трубопроводам, например, при обустройстве «теплого» пола, по контурам которого циркулирует разогретая до определенной температуры жидкость.
Степень повреждения во многом зависит от места возникновения преграды: если она в начале протяженного трубопровода, величина повышенного давления будет незначительной, если же в конце – значительно выше.
Чаще всего эффект проявляется, когда при укладке отопительной системы были задействованы трубы разных диаметров. Если «разнокалиберные» трубы с помощью переходников не приведены к общему «знаменателю», возрастание давления в системе отопления неизбежно. В этой ситуации для защиты системы контур оснащают специальным клапаном – термостатом.
Причины возникновения гидроудара
Физическая природа этого явления кроется в полной утрате или существенным снижением пропускной способности водопроводов, вследствие которой и повышается давление жидкости в системе.
В домах, где были неграмотно спроектированы и обустроены инженерные коммуникации, нередко можно услышать в трубопроводе характерное постукивание и щелчки.
Они являются внешним проявлением гидроудара и возникают, когда в замкнутой системе внезапно прекратилась циркуляция жидкости, а затем также внезапно возобновилось ее движение.
Если на пути движущегося с определенной скоростью потока воды возникает препятствие, его скорость перемещения замедляется, а объем продолжает увеличиваться. Не находя выхода, он формирует обратную волну, которая, сталкиваясь с основной водной массой, повышает давление в системе. Иногда оно может достигать порога в 20 Атм.
Ввиду герметичности магистрали скопившемуся объему деваться некуда, но мощная энергия все равно стремится найти выход во внешнюю среду. Возникающая в результате такого столкновения сила удара и создает опасность разрыва трубы, которая не обладает достаточным запасом прочности.
По этой причине для обустройства системы необходимо использовать адаптированные под водные сети бесшовные водо-газопроводные трубы, соответствующие ГОСТу 3262-75, либо напорные металлопластиковые аналоги, произведенные согласно ГОСТу 18599.
Основными факторами, провоцирующими возникновение гидроудара в трубах, являются:
- перебои в работе или выход из строя циркуляционного насоса;
- присутствие воздуха в замкнутом контуре системы;
- перебои с подачей электроэнергии;
- при внезапном перекрытии запорной арматуры.
Кратковременное повышение давления в замкнутом контуре вследствие нагнетания жидкости свыше положенной нормы может возникнуть, если при включении насоса крыльчатка начинает свое движение с больших оборотов.
В последнее время при обустройстве автономной системы отопления вместо старых вентилей и задвижек все чаще применяют шаровые краны, устройство которых не предусматривает плавный ход.
Их способность оказывать быстродействующий эффект имеет обратную сторону, являясь одной из самых распространенных причин гидроудара.
В плане безопасности винтовые краны являются более предпочтительными, поскольку за счет поэтапного раскручивания буксы обеспечивают плавное открывание/перекрывание запорной арматуры.
Аналогичная ситуация возникает и когда перед запуском системы из контура не выпущен воздух. В момент открытия крана вода сталкивается с воздушной пробкой, которая в условиях замкнутой системы выступает своего рода пневматическим амортизатором.
Как избежать проблемы?
Уменьшить интенсивность и нейтрализовать влияние избыточного давления поможет грамотная защита системы водоснабжающих трубопроводов.
Для профилактики создания избыточного давления разового и перманентного характера как на отдельном участке контура, так и всей системе в целом, применяют ряд основных мер.
Вариант #1. Плавное перекрытие системы
Это одно из основных требований при запуске и отключении систем трубопроводов, которое четко прописано в нормативных документах.
Дело в том, что энергия гидравлического удара в связи с упругостью стенок трубы действует единовременно не всей своей силой. За счет компенсации упругих деформаций она разделена на несколько временных интервалов.
А потому при одинаковой суммарной силе удара мощность воздействия на определенный момент будет существенно понижаться.
Посредством плавного включения можно продлить во времени процесс нарастания давления, сведя к минимуму существенные повреждения системы.
Краны, конструкция которых предусматривает большой промежуток до момента перекрытия воды, устанавливают еще на этапе монтажа оборудования.
Вариант #2. Применение автоматических устройств
Автоматика должна быть настроена на плавную коррекцию статического давления в системе. Достичь желаемого эффекта помогает установка насосов с автоматическим изменением числа оборотов либо же агрегатов с электронным управлением, которые оснащены встроенными частотными преобразователями.
Насосы, оснащенные автоматической регулировкой оборотов электродвигателя, способны плавно увеличивать/понижать давление в системе. При этом программное обеспечение одновременно выполняет две задачи: отслеживает изменение давления в водопроводе и автоматически регулирует напор.
Способы комплексной модернизации системы
Комплексная модернизация системы предполагает установку оборудования, направленного на нейтрализацию воздействия избыточного давления.
Способ #1. Применение компенсаторов и амортизаторов
Гасители и гидроаккумуляторы одновременно выполняют три функции: собирают жидкость, устраняя при этом ее лишний объем из системы, а также способствуют предотвращению нежелательного явления.
Компенсирующее устройство, роль которого выполняет гидроаккумулятор, устанавливают по направлению движения воды на тех промежутках отопительного контура, где велика вероятность колебания давления в системе.
Гидроаккумулятор или гаситель представляет собой стальную колбу объемом до 30 литров, включающую две разделенные резиновой или каучуковой мембраной секции.
При повышении давления гидравлические удары «скидываются» в резервуар. За счет изгибания резиновой мембраны в сторону воздушной камеры в момент поднятия водяного столба и достигается эффект искусственного увеличения объема контура.
В качестве амортизирующих устройств используют трубы, выполненные из термостойкого армированного каучука или эластичного пластика.
Для достижения желаемого эффекта достаточно использовать изделие длиной в 20-30 см. Если же трубопровод имеет большую протяженность, участок амортизатора увеличивают еще на 10 см.
Способ #2. Установка защитного клапана диафрагменного типа
Защитный клапан диафрагменного типа размещают на отводе трубопровода рядом с насосом с тем, чтобы выпускать заданное количество воды при избытке давления.
В зависимости от производителя и типа модели защитный клапан приводится в движение посредством электрической команды контроллера, либо же с помощью пилотного устройства быстрого действия.
Устройство срабатывает, когда давление превышает безопасный уровень, защищая насосную станцию при внезапной остановке оборудования. В момент опасного всплеска давления он полностью открывается, а при падении его до нормального уровня – регулятор медленно закрывается.
Способ #3. Оснащение терморегулирующего клапана шунтом
Шунт представляет собой узкую трубку с просветом в 0,2-0,4 мм, которую устанавливают по направлению циркуляции теплоносителя. Основная задача элемента – при появлении перегрузок постепенно понижать давление.
Метод шунтирования применяют при обустройстве автономных систем, трубопровод которых выполнен только из новых труб. Это обусловлено тем, что наличие ржавчины и осадка в старых трубах способно свести эффективность шунтирования на «нет». По этой причине при использовании шунта на входе в отопительный контур рекомендуется устанавливать эффективные водяные фильтры.
Способ #4. Использование термостата с суперзащитой
Это своего рода предохранитель, который отслеживает давление в системе и не позволяет ей работать после того, как показатель достигнет критической отметки. Устройство оснащено пружинным механизмом, размещенным между термоголовкой и клапаном. Пружинный механизм срабатывает при избыточном давлении, не позволяя клапану полностью закрыться.
Такие термостаты устанавливают строго по обозначенному на корпусе направлению.
Профилактические работы
Помимо строго соблюдения правил эксплуатации трубопроводов предотвратить аварию помогает своевременное проведение профилактических мероприятий. Ведь все процессы в системе водоснабжения взаимосвязаны. И гидроудар является лишь завершающей деструктивной «каплей», способной привести к негативным последствиям на фоне неудовлетворительного технического состояния водопровода.
Вибрации трубопровода и изменения величины давления способствуют образованию микротрещин в структуре металла. Образовавшиеся со временем дефекты при наступлении гидроудара моментально проявляются на участках повышенного внутреннего напряжения: механических соединениях, изгибах и сварочных швах.
Основной комплекс работ, выполняемых при профилактике:
- проверка работоспособности группы безопасности: предохранительного клапана, воздухоотводчика и манометра;
- периодическая проверка давления за мембраной расширительного бака, а при обнаружении неудовлетворительных результатов и его корректировка;
- тестирование системы на наличие утечек и проверка степени износа труб;
- отслеживание положения вентилей запорно-регулирующей арматуры на течь;
- регулярная проверка состояния фильтров, задерживающих накипь, песок и частицы ржавчины, при необходимости – прочистка и промывка элементов;
Профилактика, направленная на поддержание исправного состояния системы, включает простые виды работ. Но игнорировать их не стоит. Ведь это может привести к существенным тратам денег и времени на проведение полноценных ремонтных работ.
Перечисленные меры защиты наиболее эффективны, если их применять комплексно. Но благодаря комплексному подходу решения проблемы, вы сможете нейтрализовать негативные последствия и продлить тем самым срок службы системы.
Выводы и полезное видео по теме
Гидроудар, как это происходит:
Тест эффективности применения гасителя:
Гидравлический удар в системе водоснабжения – нередкое явление, способное нанести серьезный вред. И ваша задача – как можно быстрее устранить проблему. Ведь при повторении ситуации элементы системы скоро выйдут из строя. И ремонт после этого обойдется намного дороже.
sovet-ingenera.com
Что такое гидроудар
Гидроудар – это мощное кратковременное повышение давления жидкости, циркулирующей в трубах, возникающее вследствие резкого изменения скорости ее движения. В зависимости от знака изменения давления гидроудары подразделяются на:
- положительные, направленные на повышение давления, которые возникают при резком закрытии задвижек или включения насосных агрегатов;
- отрицательные, связанные с остановкой насосов.
Рассмотрим, что это такое – гидроудар, и в чем природа этого явления. При резком закрытии задвижки поток воды останавливается не весь, и не сразу. Ближайшие к вентилю слои воды останавливаются, остальные же продолжают движение по инерции. Они сталкиваются с замершим на месте слоем, с ними сталкиваются идущие следом.
То же самое происходит, если в метро резко закрыть вход на эскалатор в момент прохождения потока людей. Первые ряды останавливаются, на них напирают другие, на них – следующие. Возникает давка. Точно также происходит и при гидроударе.
Важно: При резкой остановке потока жидкости давление в трубопроводе мгновенно возрастает в разы, достигая десятков атмосфер. Расчет на то, что это останется без последствий, вряд ли оправдается.
Давайте разберемся, чем же опасен гидроудар.
В чем опасность гидроудара
Любое повышение давления в трубопроводе сверх расчетного опасно как для самих труб, так и для их соединений. Также может пострадать и запорная арматура.
Это произойдет не сразу, ведь изначально все инженерные системы без исключения выполняются с запасом прочности. Но каждый гидроудар методично и безжалостно ищет слабое место в трубопроводе, постепенно готовя его к разрушению. И в какой-то момент терпению труб настает предел, и они лопаются.
Последствия прорывов широко известны. Это испорченная мебель, обои, ковры. Залитые водой соседи, нервно требующие все исправить в кратчайший срок с последующей выплатой компенсации за причиненный ущерб.
А произошел гидроудар в системе отопления, то возможны и нематериальные жертвы. Горячий теплоноситель способен причинить серьезные ожоги людям, которым не повезло попасть под его струю. Да и материальные потери от воздействия горячей воды серьезнее, чем от холодной.
Если же авария случилась в лютый мороз (а поломки никогда к месту не бывают), то остановка теплоснабжения повлечет за собой и остановку котла с полной заморозкой системы.
Убытки проще предотвратить, чем компенсировать. Для этого нужно понять, как избежать их. Итак, гидроудар в системе водоснабжения, причины его появления.
Причины гидроударов
На долю гидроударов приходится около 60% всех аварий на трубопроводах, произошедших при их непосредственном участии. Большая часть из них приходится на изношенные старые трубы, у которых всегда найдется слабое место.
Чем длиннее труба, тем сильнее гидроудар. Это следует из его природы: в протяженном трубопроводе воды умещается больше, вес ее способен вызвать более серьезный перепад давления. Поэтому, чем дальше находится перекрываемый вентиль, тем ощутимее гидроудар в трубопроводе. В этом отношении наиболее уязвимы трубопроводы водяных теплых полов, протяженность которых велика.
Чтобы избавить теплые полы от повреждений вследствие гидравлических ударов, термостатические клапаны, управляющие их работой, должны быть правильно установлены. Перекрытие циркуляции должно выполняться на входе трубопровода в пол. В этом случае после закрытия клапана вода, хоть и продолжает движение по инерции, но всего лишь создает за клапаном разрежение, не опасное для трубопровода. Практикуется одновременное перекрытие выхода трубопровода еще одним клапаном.
В былые времена при засилье винтовых вентилей гидроудары возникали значительно реже. Закрытие запорной арматуры нельзя было выполнить мгновенно, для этого требовался не один оборот рукоятки. С точки зрения безопасной эксплуатации это правильно.
Появление шаровых кранов привело к возможности выполнить ту же операцию значительно быстрее. Легкость движения рукоятки и достижение поставленной цели ее поворотом всего на 90 градусов вызывает соблазн поупражняться в скорости закрытия вентиля, что делать нельзя категорически. В результате резкая остановка потока жидкости испытывает трубопроводную систему на прочность.
Но вентиль не обязательно резко закрыть, чтобы получить гидроудар. Если из системы отопления плохо вытеснен воздух, то при взаимодействии воды с ним открытии крана приводит к аналогичному явлению. Вода трудно поддается сжатию, в отличие от воздуха. Последний при резком столкновении с находящейся под давлением жидкостью выполняет роль своеобразного амортизатора, упругого препятствия на ее пути.
Появлению гидравлических ударов способствует наличие в системе «разнокалиберных» труб. Если трубопроводы различного диаметра не «приведены к общему знаменателю» с помощью соответствующих переходников, скачки давления в процессе их эксплуатации неизбежны.
Как бороться с гидроударами
Для защиты от воздействия гидравлических ударов на системы водо- и теплоснабжения применяется целый ряд мер. Некоторые из них показательны к применению повсеместно, некоторые же используются для трубопроводов определенного назначения.
Плавное перекрытие
От соблазна побыстрее справиться с такой простой задачей, как открытие или перекрытие вентиля, нужно избавляться. Делать это нужно медленно и плавно. Если вентиль тугой, то допускается выполнять перемещение его рукоятки небольшими рывками. Так принято на промышленных предприятиях, но показательно к исполнению и в быту.
Гидроудар при этом все равно происходит. Но он разбивается на несколько небольших по силе. Энергия, которая воздействует на трубы однократно при резком закрытии вентиля, разбивается на порции, не создающие сильных перепадов давления. А поэтому – не опасных.
Амортизация
При ручном управлении движением потоков жидкости можно реализовать их плавное перекрытие или открытие. Но вот термостаты, управляющие процессом работы отопительной системы автоматически, не способны на это.
Чтобы смягчить гидроудар в системе, в ней устанавливаются амортизирующие устройства. Перед местом установки клапана термостата часть жесткого трубопровода заменяется на эластичный. В качестве материалов для этого применяются либо термостойкий каучук, либо армированный пластик.
Поскольку эти материалы могут растягиваться, то в момент гидроудара они примут на себя его силу. Кратковременно увеличившись в диаметре, амортизатор сработает, как гаситель, и сбросит давление перед закрывшимся клапаном.
Для большинства систем достаточно установки отрезка эластичной трубы порядка 20 – 30 см. Для протяженных труб можно увеличить его еще на 10 см.
Шунтирование
Метод подразумевает ручную доработку термоклапанов. Для его реализации необходимы знания их конструкции, в противном случае устройству можно только навредить.
Шунт представляет собой тонкую трубочку диаметром 0,2 – 0,4 мм. Ее вставляют в клапан по ходу движения жидкости. При работе она никак не сказывается на работоспособности системы, а вот при резком повышении давления поможет стравить его в трубопровод за клапаном.
На заметку: Такие меры помогут только в системах, состоящих из новых трубопроводов, и желательно – не из металла. Наличие ржавчины сводит на нет все усилия и ухищрения, так как она быстро забьет отверстие.
Вместо установки трубки бывает достаточно просверлить отверстие соответствующего диаметра.
Защищенные термостаты
Промышленностью выпускаются термостаты, снабженные устройством защиты от гидравлических ударов. У них между клапаном и термоголовкой установлен пружинный механизм. О наличии этого устройства при покупке термостата можно узнать из его технической документации.
При превышении давления пружина, растягиваясь, мешает клапану полностью закрыться. Происходит тот же самый процесс, что и при шунтировании – избыток давления сбрасывается в трубопровод за клапаном. Когда гидроудар прекратится, пружина полностью закроет клапан.
Важно: Термостаты, оснащенные системой защиты от гидроударов, устанавливаются в систему строго в одном направлении, указанном стрелкой на корпусе.
Компенсаторы
Одно из компенсирующих устройств, применяемых в системах отопления (для водопровода оно тоже подходит) для защиты от гидравлических ударов – это гидроаккумулятор. Он представляет собой резервуар, разделенных на две части гибкой мембраной из резины или каучука.
В нижней части резервуара, соединенной с системой, находится вода. Верхняя содержит воздух под давлением. Изделие похожей конструкции входит в состав автоматической насосной станции и служит там для отключения насоса при достижении номинального давления в системе.
В составе же отопительной системы компенсатор присоединяется к местам возможного возникновения гидроударов. В момент его увеличивающееся давление жидкости давит на мембрану аккумулятора. Находящийся над ней воздух сжимается, мембрана смещается в его сторону. За счет увеличения объема, занимаемого жидкостью, давление в ней падает.
Как только воздействие гидроудара закончится, мембрана возвращается на свое место. Применение гидроаккумуляторов попутно позволяет убрать лишний объем жидкости из системы.
Для создания амортизирующего эффекта в водопроводных системах посимо гидроаккумуляторов используют специальные гасители.
Защитные клапаны
Когда-то врачи при повышенном давлении устраивали пациенту кровопускание. Меньше жидкости – меньше давление. По такому же принципу работают и защитные клапаны.
Их размещают в наиболее опасных местах, подверженных гидроударам. Работают они либо как самостоятельные устройства, либо от команды контроллера, управляющего работой системы и имеющего информацию о давлении в ней в заданных точках.
Как только давление в месте установки защитного клапана превысит пороговый уровень, он откроется и выбросит излишки жидкости наружу. Естественно, это происходит там, где они не принесут никому вреда или дискомфорта.
По мере уменьшения давления клапан закроется, приходя в исходное состояние.
Устройства автоматического регулирования
Не стоит зацикливаться только на вентилях и клапанах. Запуск и остановка насосов тоже провоцирует гидравлические удары в системе водоснабжения. Чем мощнее насос – тем сильнее окажется гидроудар.
Давление, создаваемое насосным агрегатом, зависит от скорости вращения его электропривода – двигателя. При подаче напряжения на него он разгоняется практически мгновенно. Если же заставить его делать это плавно, то гидроудара при включении насоса в работу можно избежать.
Скорость вращения электродвигателя зависит от напряжения или частоты питающей сети. Изменяя величину напряжения, регулировать обороты вряд ли получится. А вот изменение частоты помогает добиться нужного эффекта.
Для этой цели используются специальные устройства управления электродвигателями: частотные преобразователи и устройства плавного пуска. И те и другие при получении команды на запуск плавно наращивают частоту питания электродвигателя, выводя его на номинальные обороты за время, заранее установленное при наладке системы. Гидроудары исчезают.
Но у частотных преобразователей есть еще одно преимущество. Они позволяют и при работе насоса регулировать его производительность таким образом, чтобы поддерживался оптимальный режим его работы. Изменение напора жидкости можно производить уже не степенью открытия вентиля на выходе, а частотой вращения электромотора.
Для этого к частотному преобразователю подключаются датчики давления или любого другого параметра, который он будет поддерживать в заданных пределах, изменяя частоту вращения насоса. При этом появляется еще и экономическая выгода: снижается расход электроэнергии, так как насос будет потреблять из сети ровно столько энергии, сколько необходимо.
Недостатки частотного преобразователя: большая стоимость и необходимость выполнения наладочных работ специалистом.
Если ваша система отопления либо водоснабжения еще не снабжена ни одним из вышеописанных устройств, а в ней наблюдаются признаки гидравлических ударов – пора браться за ее модернизацию. В противном случае когда-нибудь придется взяться за ремонт.
okanalizacii.ru