1/Концепция

Водният удар се нарича още воден удар. По време на транспортиране на вода (или други течности), поради внезапно отваряне или затварянеApi дроселова клапа, шибърни клапани, проверете клапаните исферични крановеВнезапни спирания на водни помпи, внезапно отваряне и затваряне на направляващи лопатки и др., дебитът се променя внезапно и налягането се колебае значително. Ефектът на водния удар е ярък термин. Той се отнася до силен воден удар, причинен от въздействието на водния поток върху тръбопровода, когато водната помпа се стартира и спира. Защото във водопровода вътрешната стена на тръбата е гладка и водата тече свободно. Когато отворен клапан се затвори внезапно или водоподаващата помпа се спре, водният поток ще генерира налягане върху клапана и стената на тръбата, главно върху клапана или помпата. Тъй като стената на тръбата е гладка, под действието на инерцията на последващия воден поток, хидравличната сила бързо достига максимума си и води до разрушителни ефекти. Това е „ефектът на водния удар“ в хидравликата, т.е. положителен воден удар. Напротив, когато затворен клапан се отвори внезапно или водната помпа се стартира, също ще се появи воден удар, който се нарича отрицателен воден удар, но не е толкова голям, колкото първия. Ударът от налягането ще доведе до напрежение в стената на тръбата и ще произведе шум, точно както чук, удрящ тръбата, затова се нарича ефект на водния удар.

2/Опасности

Моментното налягане, генерирано от воден удар, може да достигне десетки или дори стотици пъти нормалното работно налягане в тръбопровода. Такива големи колебания на налягането могат да причинят силни вибрации или шум в тръбопроводната система и да повредят съединенията на клапаните. Това има много вредно въздействие върху тръбопроводната система. За да се предотврати воден удар, тръбопроводната система трябва да бъде правилно проектирана, за да се предотврати твърде високият дебит. Обикновено проектният дебит на тръбата трябва да бъде по-малък от 3 m/s, а скоростта на отваряне и затваряне на клапана трябва да се контролира.
Тъй като помпата се стартира, спира и клапаните се отварят и затварят твърде бързо, скоростта на водата се променя драстично, особено водният удар, причинен от внезапното спиране на помпата, който може да повреди тръбопроводите, водните помпи и клапаните, и да доведе до обръщане на оборотите на водната помпа и намаляване на налягането в тръбопроводната мрежа. Ефектът на водния удар е изключително разрушителен: ако налягането е твърде високо, то ще доведе до спукване на тръбата. Напротив, ако налягането е твърде ниско, това ще доведе до срутване на тръбата и ще повреди клапаните и крепежните елементи. За много кратко време дебитът на водата се увеличава от нула до номинален дебит. Тъй като флуидите имат кинетична енергия и известна степен на свиваемост, огромните промени в дебита за много кратък период от време ще причинят удари от високо и ниско налягане върху тръбопровода.

3/генериране

Има много причини за воден удар. Често срещани фактори са следните:

1. Клапанът внезапно се отваря или затваря;

2. Водната помпа внезапно спира или стартира;

3. Една тръба транспортира вода до високо място (разликата във височините на водоснабдителния терен надвишава 20 метра);

4. Общото повдигане (или работно налягане) на водната помпа е голямо;

5. Скоростта на водния поток във водопровода е твърде голяма;

6. Водопроводът е твърде дълъг и теренът се променя значително.
7. Неправилното строителство е скрита опасност при проектите за водопроводи
(1) Например, производството на циментови опорни колони за тройници, колена, редуктори и други съединения не отговаря на изискванията.
Съгласно „Техническите разпоредби за проектиране на подземни твърди поливинилхлоридни водопроводни тръбопроводи“, циментови опорни стълбове трябва да се монтират на съединения като тройници, колена, редуктори и други тръби с диаметър ≥110 мм, за да се предотврати движението на тръбопровода. „Бетонните опорни стълбове“ не трябва да са с клас по-нисък от C15 и трябва да се изливат на място върху изкопаната оригинална почвена основа и наклона на изкопа.“ Някои строителни компании не обръщат достатъчно внимание на ролята на опорните стълбове. Те заковават дървен кол или заковават железен шип до тръбопровода, за да действат като опорен стълб. Понякога обемът на циментовия стълб е твърде малък или не се излива върху оригиналната почва. От друга страна, някои опорни стълбове не са достатъчно здрави. В резултат на това по време на експлоатация на тръбопровода опорните стълбове не могат да функционират и стават безполезни, което води до неправилно подравняване и повреждане на тръбни фитинги като тройници и колена.
(2) Автоматичният изпускателен клапан не е монтиран или позицията за монтаж е неподходяща.
Според принципа на хидравликата, автоматичните изпускателни клапани трябва да бъдат проектирани и монтирани в най-високите точки на тръбопроводите в планински райони или хълмове с големи неравности. Дори в равнинни райони с малък хълмист терен, тръбопроводите трябва да бъдат проектирани изкуствено при изкопаване на траншеи. Има изкачвания и падения, циклично издигане или спускане, наклонът е не по-малък от 1/500, а в най-високата точка на всеки километър са проектирани 1-2 изпускателни клапана.
Тъй като по време на процеса на транспортиране на вода в тръбопровода, газът от тръбопровода ще излезе и ще се натрупа в повдигнатите части на тръбопровода, дори ще образува въздушни блокажи. Когато дебитът на водата в тръбопровода се колебае, въздушните джобове, образувани в повдигнатите части, ще продължат да се компресират и разширяват, а газът ще бъде... Налягането, генерирано след компресията, е десетки или дори стотици пъти по-голямо от налягането, генерирано след компресията на водата (публичен отчет: Pump Butler). В този случай, този участък от тръбопровода със скрити опасности може да доведе до следните ситуации:
• След като водата премине нагоре по течението на тръбата, капещата вода изчезва надолу по течението. Това е така, защото въздушната възглавница в тръбата блокира потока на водата, причинявайки разделяне на водния стълб.
• Сгъстеният газ в тръбопровода се компресира до максималната граница и бързо се разширява, което води до разкъсване на тръбопровода.
• Когато водата от висоководен източник се транспортира надолу по течението с определена скорост чрез гравитационен поток, след като вентилът нагоре по течението се затвори бързо, поради инерцията на разликата във височината и дебита, водният стълб в тръбата нагоре по течението не спира веднага. Тя все още се движи с определена скорост. Скоростта на потока е същата. В този момент в тръбопровода се образува вакуум, тъй като въздухът не може да се попълни навреме, което води до изпускане на въздуха от отрицателното налягане и повреда на тръбопровода.
(3) Изкопът и почвата за засипка не отговарят на разпоредбите.
Неквалифицирани траншеи често се срещат в планинските райони, главно защото в определени области има много камъни. Траншеите се изкопават ръчно или се взривяват с експлозиви. Дъното на траншеята е силно неравно и има стърчащи остри камъни. В този случай, съгласно съответните разпоредби, камъните на дъното на траншеята трябва да бъдат отстранени и да се полагат повече от 15 сантиметра пясък, преди да може да се положи тръбопроводът. Строителните работници обаче са били безотговорни или са се възползвали от добрите практики и са положили директно пясъка, без да полагат пясък или символично да полагат малко пясък. Тръбопроводът се полага върху камъните. Когато засипването е завършено и водата е пусната в експлоатация, поради теглото на самия тръбопровод, вертикалния земен натиск, натоварването от превозни средства върху тръбопровода и суперпозицията на гравитацията, той се поддържа от един или няколко остри повдигнати камъка на дъното на тръбопровода. Поради прекомерната концентрация на напрежение, е много вероятно тръбопроводът да се повреди на това място и да се напука по права линия. Това често се нарича „ефект на надраскване“.

4/Мерки

Има много защитни мерки за воден удар, но е необходимо да се вземат различни мерки в зависимост от възможните причини за воден удар.
1. Намаляването на дебита на водопроводите може до известна степен да намали налягането на хидравличния удар, но ще увеличи диаметъра на водопроводите и ще увеличи инвестициите в проекта. При полагане на водопроводи трябва да се обърне внимание на избягването на неравности или драстични промени в наклона, за да се намали дължината на водопровода. Колкото по-дълъг е тръбопроводът, толкова по-голяма е стойността на хидравличния удар, когато помпата е спряна. От една помпена станция до две помпени станции се използва водосмукателен кладенец, за да се свържат двете помпени станции.
Воден удар при спиране на помпата

Така нареченият воден удар при спиране на помпата се отнася до феномена на хидравличен удар, причинен от внезапни промени в скоростта на потока във водната помпа и напорните тръби, когато клапанът се отваря и спира поради внезапно прекъсване на захранването или други причини. Например, повреда в електрозахранващата система или електрическото оборудване, случайна повреда на водната помпа и др. може да доведе до отваряне на клапана и спиране на центробежната помпа, което води до воден удар при спиране на помпата. Размерът на водния удар при спиране на помпата зависи главно от геометричния напор на помпеното помещение. Колкото по-висок е геометричният напор, толкова по-голяма е стойността на водния удар при спиране на помпата. Следователно, трябва да се избере разумен напор на помпата въз основа на реалните местни условия.

Максималното налягане на водния удар при спряна помпа може да достигне 200% от нормалното работно налягане или дори по-високо, което може да унищожи тръбопроводи и оборудване. Общите аварии причиняват „теч на вода“ и прекъсване на водоснабдяването; сериозните аварии водят до наводняване на помпеното помещение, повреда на оборудването и съоръженията, щети или дори телесни повреди или смърт.

След спиране на помпата поради авария, изчакайте тръбата зад възвратния клапан да се напълни с вода, преди да я стартирате. Не отваряйте напълно изходния клапан на водната помпа при стартиране, в противен случай ще възникне голям воден удар. При такива обстоятелства често се случват големи аварии с воден удар в много помпени станции.

2. Настройте устройство за елиминиране на воден удар
(1) Използване на технология за контрол на постоянното напрежение
PLC автоматична система за управление се използва за управление на помпата с променлива честота на оборотите и за автоматично управление на работата на цялата система за водоснабдяване в помпеното помещение. Тъй като налягането във водопроводната мрежа продължава да се променя с промените в работните условия, по време на работа на системата често възниква ниско или свръхналягане, което лесно може да причини воден удар, водещ до повреда на тръбопроводите и оборудването. PLC автоматична система за управление се използва за управление на тръбопроводната мрежа. Тя отчита налягането, контролира стартирането и спирането на водната помпа и регулирането на скоростта, контролира потока и по този начин поддържа налягането на определено ниво. Налягането на водоподаването на помпата може да се настрои чрез управление на микрокомпютъра, за да се поддържа постоянно налягане на водоподаването и да се избегнат прекомерни колебания в налягането. Вероятността от воден удар се намалява.
(2) Монтирайте елиминатор на воден удар
Това устройство предотвратява главно воден удар, когато помпата е спряла. Обикновено се монтира близо до изходната тръба на водната помпа. Използва налягането в самата тръба като захранване, за да реализира автоматично действие при ниско налягане. Тоест, когато налягането в тръбата е по-ниско от зададената стойност на защита, дренажният отвор се отваря автоматично, за да се отведе водата. Облекчаването на налягането се използва за балансиране на налягането в локалните тръбопроводи и предотвратяване на въздействието на воден удар върху оборудването и тръбопроводите. Елиминаторите обикновено могат да бъдат разделени на два вида: механични и хидравлични. Механичните елиминатори се възстановяват ръчно след действие, докато хидравличните елиминатори могат да се нулират автоматично.
(3) Монтирайте бавно затварящ се възвратен клапан на изходната тръба на водната помпа с голям диаметър

Това може ефективно да елиминира водния удар, когато помпата е спряна, но тъй като определено количество вода ще се върне обратно, когато...АПИ 609След като клапанът е активиран, кладенецът за засмукване на вода трябва да има преливна тръба. Има два вида бавно затварящи се възвратни клапани: тип „чук“ и тип „натрупване на енергия“. Този вид клапан може да регулира времето за затваряне на клапана в определен диапазон, ако е необходимо (добре дошли да следвате: Pump Butler). Обикновено клапанът затваря 70% до 80% в рамките на 3 до 7 секунди след прекъсване на захранването. Останалите 20% до 30% от времето за затваряне се регулира според условията на водната помпа и тръбопровода, обикновено в диапазона от 10 до 30 секунди. Струва си да се отбележи, че когато има гърбица в тръбопровода и възникне воден удар, ролята на бавно затварящия се възвратен клапан е много ограничена.
(4) Изградете еднопосочна кула за регулиране на налягането
Тя се изгражда близо до помпената станция или на подходящо място на тръбопровода, а височината на еднопосочната кула за регулиране на налягането е по-ниска от налягането в тръбопровода там. Когато налягането в тръбопровода е по-ниско от нивото на водата в кулата, кулата за регулиране на налягането допълва водата в тръбопровода, за да предотврати скъсване на водния стълб и да преодолее водния удар. Въпреки това, нейният ефект за намаляване на налягането върху водния удар, различен от водния удар при спиране на помпата, като например водния удар при затваряне на клапани, е ограничен. Освен това, работата на еднопосочния вентил, използван в еднопосочната кула за регулиране на налягането, трябва да бъде абсолютно надеждна. След като вентилът се повреди, това може да причини голям воден удар.
(5) Поставете байпасна тръба (клапан) в помпената станция
Когато помпената система работи нормално, възвратният клапан е затворен, защото налягането на водата от напорната страна на помпата е по-високо от налягането на водата от смукателната страна. При внезапно спиране на захранването помпата, налягането на изхода на помпената станция спада рязко, докато налягането от смукателната страна се повишава рязко. При тази диференциална налягания, водата с временно високо налягане в главния всмукателен тръбопровод отваря плочата на възвратния клапан и тече към водата с временно ниско налягане в главния напорен водопровод, което води до повишаване на ниското налягане на водата там; от друга страна, повишаването на налягането от хидравличния удар от смукателната страна на водната помпа също се намалява. По този начин се контролира повишаването и спадането на налягането от двете страни на помпената станция, като по този начин ефективно се намаляват и предотвратяват опасностите от хидравличен удар.
(6) Инсталирайте многостъпален възвратен клапан
В дълъг водопровод добавете един или повечевъзвратни клапани, разделете водопровода на няколко секции и монтирайте възвратен клапан на всяка секция. Когато водата във водопровода се връща обратно по време на воден удар, всеки възвратен клапан се затваря един след друг, за да се раздели обратният поток на няколко секции. Тъй като хидростатичното налягане във всяка секция на водопровода (или секция на обратния поток) е доста малко, дебитът на водата се намалява. Усилване на водния удар. Тази защитна мярка може да се използва ефективно в ситуации, когато геометричната разлика във височината на водоснабдяването е голяма; но тя не може да елиминира възможността за разделяне на водния стълб. Най-големият ѝ недостатък е: повишената консумация на енергия от водната помпа по време на нормална работа и увеличените разходи за водоснабдяване.