Гидроудар в системе водоснабжения причины


Основанием для возникновения гидроударов в любой инженерной сети является свойство практической несжимаемости жидкости. Поток воды изливающийся из обычного кухонного смесителя можно перекрыть одним поворотом ручки. Натыкаясь на появившееся препятствие, вода возбуждает  упругую обратную волну. Поскольку деваться ей некуда (трубопровод герметичен), то её энергетика сталкивается с идущим по инерции навстречу потоком жидкости. Собственно сила удара при таком столкновении определяется именно невозможностью поглощения энергии взаимодействия частей потока сжатием среды. Но в трубах малого диаметра подобные процессы минимальны.

Гидроудары в системе водоснабжения

Ощутимо же оно проявляется при больших скоростях потока, жёстком трубопроводе больших размеров (длинна, диаметр) и резком перекрытии рабочего просвета на отдельном отрезке. Вообще гидроудары в системе водоснабжения могут быть сглажены эластичностью трубного материала или наличием компенсаторов. Кроме того, амортизировать такие толчки могут оказавшиеся в напорном контуре воздушные пробки. Правда в любом случае энергия толчка будет прежней. Просто её воздействие станет значительно меньше, чего вполне хватает для предотвращения разрывов в реальных прецедентах.


Именно принцип сглаживания резкости толчка водной массы лежит в основании большинства защитных конструкций и оборудования.

Основным вариантом противодействия гидравлическим ударам принято считать сокращение скорости перекрытия потока воды. Для этого применяют задвижки с длинным штоком, благодаря чему процесс закрытия замедляется. Но для подобной арматуры необходимо увеличить пропускной диаметр трубопроводов.

Как устранить причину гидроударов

Устранить угрозу гидроудара можно посредством переделки напорного контура, его модернизации. Одним из решений может стать врезка в жёсткий водопровод участка из более эластичного вещества. Таковым может быть пластик или металлопластик. Для получения желаемого результата достаточно 300-400 мм материала. Кроме этого, на прямой (стояковый) участок трубопровода монтируют компенсатор в виде буквы «П», что также сокращает скорость жидкости. В горячем водоснабжении подобную роль может выполнять полотенцесушитель.


Более продвинутым методом защиты является предохранительный клапан, который выпускает заданное количество воды при резком увеличении давления/напора. Тем самым снижается нагрузка на материал и оборудование водоснабжения. Важно отрегулировать функцию клапана, при которой он будет начинать действовать. При слишком высоком параметре открытия гидравлические удары предотвратить не получится.

Предохранительный клапан

В современных локальных водопроводах для частного сектора защита от гидроударов возлагается на гидроаккумуляторы разных типов и конструкций. Как правило, эти резервуары уже входят в комплект насосной станции. Сам накопитель обычно исполнен в виде емкости объёмом в 30 и более литров, которая внутри разделена мощной каучуковой мембраной на водную и воздушную зоны. В первую под избыточным давлением (когда оно имеется) периодически закачивается жидкость (вода), во вторую — воздух под расчетным давлением. При этом гидроудары в системе водоснабжения тоже «сбрасываются» в эту емкость. После нормализации напора воды упругая перемычка выдавливает растянувшую её жидкость назад в трубы.

Практика показывает, что привлечение именно гидроаккумулятора служит наиболее эффективной защитой от гидравлических толчков в напорном контуре водоснабжения.

aquagroup.ru

Что такое гидроудар в системе водоснабжения?


Представьте себе простую ситуацию: поток воды движется с определенной скоростью, и внезапно на его поту резко возникает препятствие.

Что происходит в таком случае?

Из-за резкого удара потока о преграду возникает обратная волна, скорость движения которой несколько выше скорости потока, двигающегося к преграде.

А теперь представьте такую картину в замкнутой трубе. В результате возникновения такой волны значительно повышается внутреннее давление в трубах.  Подобное явление называется гидроударом. Именно оно вызывает сторонние звуки, и может спровоцировать серьезную поломку системы.

Рассмотрим основные причины возникновения гидроудара в системе водоснабжения:

  • наличие воздуха в трубах (не забывайте его стравливать);
  • внезапное отключение гидронасоса (это может быть как автоматическое отключение, так и внезапная поломка или остановка по причине отсутствия электроэнергии);
  • срабатывание обратного клапана;
  • сбой в работе автоматики;
  • резкое закрытие/открытие запорной арматуры;
  • ошибки при планировании и монтаже системы.

Примечательно, что раньше гидроудары в системах возникали значительно реже. Дело в том, что использование резьбового вентиля позволяло перекрывать поток воды постепенно: то есть, возможность гидроудара значительно снижалась.

Сегодня с такой проблемой сталкиваются чаще потому, что стандартные вентили заменили на шаровые краны. Они весьма удобны и надежны в использовании, вот только поток перекрывается таким краном намного резче. В результате – возросло количество возникающих в системе гидроударов.

Несколько слов следует сказать и о неправильно спланированных системах водоснабжения. В них гидроудары также возникают достаточно часто, даже несмотря на использование винтовых, а не шаровых кранов.

Основная причина – резкие переходы в диаметре труб. То есть, когда жидкость под давлением перемещается по трубе большого диаметра, она постепенно достигает места, в котором диаметр трубы изменяется. И это «сужение» также может являться причиной возникновения проблем.

Читайте – как выбирать диаметр труб.


Последствия

Регулярно возникающий гидроудар в системе водоснабжения может привести к самым неприятным последствиям. Прежде всего – порыв. И хорошо, если он появится в доступном месте. То есть там, где есть возможность его быстро устранить. Но в некоторых случаях трубы могут быть проложены внутри стены. И тогда проблем будет гораздо больше.

В любом случае, даже если при ударе появилось лишь незначительное повреждение трубы, необходимо искать причину столь неприятного происшествия. Ведь регулярно возникающие проблемы постепенно повреждают трубу.

Как избежать всего этого?

Те, кто хоть раз сталкивался с повышением давления в системе и его неприятными последствиями, задаются довольно простым и вполне уместным вопросом: а как избежать гидроудара в водопроводе?

На самом деле, есть несколько способов, которые могут помочь предотвратить подобную проблему в дальнейшем:

  1. Прежде всего, это мягкость и аккуратность действий. То есть, как было сказано, резкое закрывание шарового крана может привести к появлению гидроударов. Соответственно, чтобы этого не случилось, перекрывать запорную арматуру нужно осторожно, не спеша.
  2. Лучше потратить на это несколько дополнительных секунд, чем потом тратить дни и средства на восстановление поврежденных участков водопровода.

  3. Если повышение давления в системе водоснабжения вашего дома часто возникает из-за остановки насоса, рационально установить специальный защитный клапан. Он срабатывает только при появлении гидроудара, значительно снижая возникающее в данный момент давление. Клапан является довольно надежной защитой, и устанавливается на водопроводной трубе возле насоса.
  4. В случае, если гидроудар возникает из-за того, что вся водопроводная система была спланирована неправильно, придется ее переделывать. Важно понимать: если не исправить ошибки монтажа сразу после появления гидроударов, то вскоре все равно придется переделывать систему. Ведь если проблема повторяется, трубы и соединительные элементы выходят из строя довольно быстро. Только ремонт уже будет более дорогостоящим.
  5. Решением проблемы частых гидроударов может стать введение в систему водоснабжения автоматического блока управления. С его помощью запуск и остановка системы станут плавными. Насос при включении и выключении будет постепенно повышать/понижать давление, сведя, таким образом, возможность резкого изменения давления в трубах к нулю.
  6. Уменьшить гидроудар в водопроводе поможет и модернизация системы. Прежде всего, специалисты рекомендуют устанавливать демпфер (гидроаккумулятор, компенсатор). Он играет важную роль: именно в нем собирается жидкость  при повышении давления в системе.  Таким образом, гидроудар «гасится» сразу же после возникновения, не вредя элементам и трубопроводу.

Как предотвратить возникновение?

Чтобы не думать о такой проблеме как печальные последствия повышения давления, следует правильно спланировать и смонтировать систему водоснабжения.

Проверить ее можно, используя специальное устройство для имитации гидроудара в водопроводных коммуникациях. Оно помогает определить «слабые места» системы и исправить их до того, как она будет введена в действие.

Вывод

Гидроудар может стать достаточно большой проблемой для системы водоснабжения. Следует быть предельно внимательными при планировании и монтаже всех элементов.

Кроме того, появившиеся сторонние звуки в системе – явный признак того, что проблема есть, и лучше ее решать незамедлительно.

Надеемся, что статья была вам полезна. Будем благодарны за ее «расшаривание» в социальных сетях. Хорошего вам дня!

kvarremontnik.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, воздушная пробка 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 шаровым краном или задвижкой. 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.

Проведение профилактических работ

Помимо строго соблюдения правил эксплуатации трубопроводов предотвратить аварию помогает своевременное проведение профилактических мероприятий. Ведь все процессы в системе водоснабжения или отопительном контуре 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 водопроводной и отопительной 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

Видео #1. Гидроудар, как это происходит:

Видео #2. 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.

Задавайте вопросы и пишите, пожалуйста, комментарии в ниже расположенном блоке. Мы ждем ваши рассказы о том, как вы зафиксировали гидроудар в системе или заметили его последствия. Интересно ваше мнение о представленной информации.

sovet-ingenera.com

Откуда появляется гидравлический удар?

Непонятные звуки в водопроводной системе свидетельствуют о произошедшем в ней кратковременном и мощном повышении давления. Такое может произойти из-за резкой остановки циркулирующей жидкости.

Причины

Стандартные причины:

  1. Поломка насоса или его аварийное отключение.
  2. Оставшийся в системе воздух.
  3. Резкое закручивание кранов, останавливающих циркулирующий поток.

Шаровый кран

Последняя причина стала массово распространяться с появлением шаровых кранов. Дело в том, что в этих изделиях со временем раскручивается крановой бюкс, препятствуя плавному их закрытию.

По мнению экспертов, винтовые краны более рациональны, так как практически полностью исключают вероятность повышения давления выше критической отметки.

О том, как избежать гидроудара в водопроводе, мы расскажем ниже.

Примерно тоже творится в системе, если не выпустить воздух. Открывая любое шаровое устройство, мы практически «сталкиваем» два несжимаемых вещества, которые превращаются в пневматический амортизатор.

Вода из шарового крана

В обоих случаях мощный поток воды на высокой скорости сталкивается с преградой, которой может быть воздух или запорная арматура. Несомненно, жидкость все-таки сжимается, а трубы имеют свойство растягиваться, но это не может длиться вечно.

Также регулярные щелчки слышат владельцы домов, в которых инженерные коммуникации организованы неграмотно. Причиной тому служит сопряжение труб различных диаметров. При нахождении преграды, пусть она и небольшая, жидкость изменяет объем, и как результат, изменение давления.

Увидеть скачки давления при гидроударе вы можете в этом ролике.

Способы предотвращения гидроудара

Ниже приведено несколько способов, направленных на снижение силы гидроудара или его нейтрализацию.

Плавное перекрытие

Специальные нормативы по эксплуатации водоканала и теплосетей описывают правильное их включение и выключение – оно должно быть плавным. Эти правила, хоть и разработаны для поставщиков тепла и воды, касаются и людей, использующих автономные контуры. Суть данного способа защиты в том, что гидроудар «растягивается» во времени, снижая его силу. Плавное снижение давления, объема и скорости, и такое же их повышение помогают защитить трубопровод от повреждений.

Модернизация системы

Клапан защиты от гидроудара

Первый способ избежать гидроудара — монтаж амортизирующих устройств, направленных в сторону движения жидкости.

Если по-простому, то это замена трубы, находящейся перед термостатом, на такое же изделие из более мягкого материала: термостойкого армированного каучука или эластичного пластика. Такая характеристика, как эластичность, поможет самопроизвольно снижать силу гидроудара в точке, в которой давление имеет максимальное значение. В основном достаточно для такой манипуляции отрезка в 20-30 см, но можно брать и больше.

Второй способ — в терморегулирующий клапан добавить шунт с максимальным просветом в 0,4 мм.

Терморегулирующий клапан

Со стороны, с которой жидкость попадает в термостат, необходимо поместить трубку с сечением 0,2-0,4 мм. Этот хитрый ход позволяет снизить давление в момент его критического значения, при этом функциональность всей системы не пострадает. Проделать такую работу должен человек, который в доскональности знает конструкцию термостата.

Шунтирование для защиты водопровода от гидроудара можно использовать в автономных сетях, сделанных не так давно и из качественных материалов, поскольку ржавчина и прочий мусор быстро забьют небольшое отверстие.

Монтаж термостата с защитой

Эти устройства имеют пружинные механизмы, находящиеся между термоголовкой и клапаном. Когда повышается давление, пружина не дает клапану закрыться, а при его снижении позволяет самопроизвольно опуститься. Установка таких термостатов должна проводиться строго по указанному на корпусе направлению. Будьте осторожны, ведь не все модели термостатов оснащены такой защитой.

Автоматика

Существуют специальные насосы, плавное открытие и закрытие инженерных систем в которых выполняется автоматически. Правильно запрограммированное устройство способно самостоятельно отслеживать изменения в водопроводе и регулировать их.

Центробежные насосы

Вот мы и рассмотрели несколько способов защиты нашего водопровода от нежелательных воздействий. Используя тот или иной метод, вы предотвратите аварию в будущем.

www.stroitelstvosovety.ru

Опасный потенциал

гидроудар в трубопроводе причиныГидроудар в системах вызывает нарушение целостности труб, повреждение крыльчаток насосов, перегрузку источников электроснабжения и т.д.

Масштабы таких аварий на коммунальных сетях – огромны.

Яркими примерами последствий гидроударов могут служить:

  • Затопление Люблинской канализационной насосной станции 12.09.1998 г., ставшее результатом гидроудара, возникшего из-за аварийного отключения насосов;
  • Выход из строя трубы Кызылской ТЭЦ 18.12.2005 г.;
  • Образование воронки с диаметром несколько метров и 30-метрового столба горячего пара на Манхэттене 19.07.2017 г.
    Результате повреждения гидроударом теплотрассы стала остановка пяти линий метро и парализация движения в центре Нью-Йорка, практически, на сутки.

 
В домашних сетях последствия гидроударов не столь разрушительны, однако, и здесь экономический ущерб для владельцев квартир может достигать сумм в десятки тысяч, а то и миллионов рублей.

Понятие и причины возникновения

Гидравлический удар в трубопроводах – изменение давления (повышение или снижение) в трубопроводе, по которому движется поток жидкости, из-за значительного изменения скорости ее движения в короткий промежуток времени.

сиденье на унитаз для инвалидовА вы знаете, как установить сиденье на унитаз для инвалидов? Способы монтажа различных аксессуаров на сантехнику описаны в полезной статье.

Чем можно заменить моющее средство для посудомоечной машины, прочитайте на этой странице.

Причинами гидроударов (в отоплении) служат:

  • быстрое перекрытие или открывание запорной арматуры;
  • мгновенная остановка или быстрый разгон насоса;
  • скачкообразное изменение площади сечения трубопровода;
  • появление препятствий движению жидкости в виде потока другого направления или скопления воздуха и т.д.

 
При этом, величина избыточного давления зависит от:

  • сжимаемости жидкости (вода, практически, не сжимаема),
  • скорости ее движения,
  • времени развития процесса.

Играет роль и жесткость материалов, подвергающихся воздействию: чем она выше, тем сильнее оказываемое явлением воздействие.

Связано явление с невозможностью быстрого преобразования энергии движущейся жидкости в другие виды, например, в потенциальную энергию сжатия самой жидкости или деформации стенок трубы.

защита от гидроудараВ результате, давление в точке появления препятствия (расширения) скачкообразно увеличивается (снижается), порождая ударную волну.

При превышении давлением допустимых значений для материала трубопровода, происходит его разрушение.

К сведению! Гидроудар не всегда захватывает весь объем жидкости.

К примеру, при работе крыльчаток насосного оборудования, например, станции для повышения давления воды для частного дома (написано здесь), в зонах турбулентности возникают кавитационные пузырьки.

Их схлопывание порождает локальный (микро) гидроудар с энергией, не приводящей к глобальным разрушениям.

Однако, ее хватает для того, чтобы привести к микроповреждениям поверхности деталей насосов, что при постоянном воздействии выводит их из строя.

Несколько слов о теории

О возникновении ударных явлений в напорных трубопроводах при перекрытии запорной арматуры стало известно с началом их эксплуатации.

Применявшиеся, изначально, пробковые краны мгновенно перекрывали поток воды, инициируя гидроудар.

кавитация что это такоеА что вам известно про такое явление, как кавитация, что это такое, написано в полезной статье. Прочитайте, как можно сделать кавитационный теплогенератор своими руками.

Чем убрать накипь в стиральной машине написано здесь.

На странице: http://ru-canalizator.com/kanalizatsiya/vygrebnaya-yama/zhiroulovitel.html написано про устройство жироуловителя канализации.

Разрушения труб централизованного водопровода, вследствие этого явления, происходили, практически, в каждом городе.

В разной степени работы по исследованию гидроудара велись и в России, и за рубежом, в частности:

  • братьями Монгольфье,
  • швейцарским изобретателем Э. Арганом,
  • М. Бультоном,
  • профессором Казанского университета И.С.Громекой.

 
Массовое разрушение водопроводных труб в Москве конца XIX века вынудило, действовавшее в то время Управление городским хозяйством, организовать комиссию для выяснения причин и разработки методов борьбы с этим явлением.

По приглашению Главного инженера Московского водопровода Н. П. Зимина в ее работе принял участие профессор механики Московского высшего технического училища Николай Егорович Жуковский.

гидроудар в водопроводеИсследования проводились на базе Алексеевской водокачки.

Для работы использовались манометры и самопишущие аппараты, установленные на участках, путем врезки в чугунную трубу водопровода (как сделать, прочитайте здесь).

Отрезки трубопроводов диаметром 2, 4 и 6 дюймов были проложены по поверхности и соединены с водоводом, отвечавшим за подачу в город.

Предметом исследования стала динамика движения жидкости, изменения давления в трубах при срабатывании заслонок.

Результаты подтвердили, что причиной разрушения водопровода стала ударная волна, появляющаяся и распространяющаяся при быстром срабатывании запорной арматуры.

Собранный материал позволил Н.Е.Жуковскому получить соотношение для времени срабатывания арматуры, которое полностью исключало гидроудар, или сводило его последствия к минимальным:

  • t = L*v/75P.

 
В формулу входят величины:

    гидроудар воды в водопроводе

  • t – время срабатывания задвижки в секундах;
  • L – длина участка трубопровода в саженях;
  • v – скорость движения потока жидкости в трубопроводе в футах, в секунду;

 
P – допустимое давление для материала трубы в атмосферах.

Это соотношение и другие результаты исследований вошли в работу Н.Е. Жуковского «О гидравлическом ударе в водопроводных трубах», материалы которой были представлены в докладе в Политехническом обществе 26.09.1897 г.

Способы защиты

Теория развития гидравлического удара устанавливает главные факторы, отвечающие за опасность явления для оборудования:

  • время развития процесса, определяющее мощность воздействия;
  • коэффициент сжимаемости жидкости, влияющий на величину избыточного давления;
  • жесткость материалов, на основании которой устанавливается их способность поглотить энергию гидроудара без нарушения целостности.

 
Защита водопроводных, канализационных и отопительных сетей от негативных последствий этого явления связана с влиянием на эти характеристики.

За счет влияния на динамику процессов

как избежать гидроудараСегодня, нормативные документы, регламентирующие эксплуатацию систем отопления и водоснабжения, устанавливают время отпирания и запирания арматуры.

Распределение процесса во времени снижает мощность воздействия, устраняя негативные последствия гидроудара и повышая безопасность эксплуатации систем.

На промышленных и коммунальных сетях для этой цели применяют автоматическую арматуру с управляемым временем срабатывания.

В случае, если открывание и закрывание осуществляется вручную, используют винтовые механизмы, которые обеспечивают постепенное уменьшение (увеличение) эффективного сечения участков трубопроводов.

Практический совет! В домашних условиях защиту внутренних сетей от гидроударов обеспечат многооборотные запорные вентили, использующиеся вместо шаровых.

Для уже установленных шаровых запорных кранов, например, на батарею отопления (описаны здесь), желательно, придерживаться простого правила – открывать и закрывать их постепенно, плавно снижая (увеличивая) скорость потока воды в трубах.

Автоматика для насосного оборудования

Источником гидроударов в системе становится и насосное оборудование. Динамика потока жидкости зависит от скорости вращения валов насосов.

Соответственно, плавное регулирование скорости вращения (в том числе, при пуске) снизит интенсивность воздействия и вероятность возникновения гидроударов.

гидроудар в автономной системе водоснабженияВ промышленных условиях для управления работой насосов используют полупроводниковые и трансформаторные регуляторы, преобразователи частоты и другие аналогичные устройства.

Не помешает подобное оборудование и в домашних условиях.

Наиболее, просто, вопрос решается для частных домов с установленными автономными системами водоснабжения, отопления и канализации.

Гидроудар в системе возникает и при остановке насоса, например, в случае пропадания питающей сети.

Опыт использования резервных источников на коммунальных и промышленных предприятиях свидетельствует об эффективности этого метода.

Экономия от предотвращения аварийных ситуаций и снижения затрат на ремонт составляет десятки миллионов рублей.

Циркуляционные и водозаборные насосы в домашних условиях, включенные через стабилизаторы и источники бесперебойного питания, обезопасят внутренние коммуникации.

За счет снижения избыточного давления

Один из источников гидроударов – установленные в системах клапаны — байпасы.

Причем, для большинства из них, высокая скорость срабатывания – важная характеристика, обеспечивающая защиту оборудования.

предохранительный клапан от гидроударовУстранить возникающее противоречие позволяют способы снижения избыточного давления в момент срабатывания клапана.

Примером могут служить полностью управляемые устройства, обеспечивающие быстрое перекрытие основного сечения и постепенную доводку до полного запирания.

В этом случае, избыточное давление стравливается за счет остающегося в работе (до полного закрытия) канала.

Поток жидкости через него не влияет на работу защищаемого оборудования, при этом, снижается опасность гидроудара.

По этому принципу работают многие приборы для бытового применения, например, клапаны с шунтированием или компенсаторами.

Наиболее распространенными устройствами с шунтированием стали термостаты для радиаторов отопления.

К сведению! В европейских странах применение арматуры с компенсаторами, практически, обязательно.

В противном случае, может последовать отказ от гарантийного обслуживания систем.

Демпфирование нагрузок

Различные характеристики материалов трубопроводов обеспечивают различную способность к противостоянию гидроударам.

К примеру, при прочих, равных, максимум давления при запирании арматуры на полиэтиленовом трубопроводе меньше, чем в стальном, в несколько раз, в стеклопластиковом – на 65%, в трубопроводе ПВХ – на 50%.

С этими свойствами связано применение демпферов – отрезков трубопровода с высокой эластичностью на участках магистралей, где опасность появления гидроударов повышена.

Практический совет! Для домашних систем водоснабжения или отопления, достаточно, установить в разрыв стальной трубы отрезок трубы из полиэтилена, армированного каучука или аналогичных материалов длиной 20-30 см!

Посмотрите, к каким последствиям может привести гидравлический удар в водопроводе.

ru-canalizator.com


You May Also Like

About the Author: admind

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.