1/Koncepcja

Uderzenie wodne nazywane jest również młotem wodnym.Podczas transportu wody (lub innych cieczy) w wyniku nagłego otwarcia lub zamknięciaZawór motylkowy API, zasuwy, sprawdź zawory izawory kulowe.nagłe zatrzymania pomp wody, nagłe otwarcie i zamknięcie kierownic itp., następuje gwałtowna zmiana natężenia przepływu i znaczne wahania ciśnienia.Efekt uderzenia wodnego to wyraziste określenie.Odnosi się do silnego uderzenia wodnego spowodowanego uderzeniem przepływu wody w rurociąg podczas uruchamiania i zatrzymywania pompy wodnej.Ponieważ wewnątrz rury wodnej wewnętrzna ściana rury jest gładka, a woda przepływa swobodnie.Kiedy otwarty zawór zostanie nagle zamknięty lub pompa doprowadzająca wodę zostanie zatrzymana, przepływ wody wytworzy ciśnienie na zaworze i ściance rury, głównie na zaworze lub pompie.Ponieważ ścianka rury jest gładka, pod wpływem bezwładności późniejszego przepływu wody siła hydrauliczna szybko osiąga maksimum i wywołuje skutki destrukcyjne.Jest to „efekt uderzenia wodnego” w hydraulice, czyli dodatnie uderzenie wodne.I odwrotnie, w przypadku nagłego otwarcia zamkniętego zaworu lub uruchomienia pompy wodnej również wystąpi uderzenie wodne, zwane ujemnym uderzeniem wodnym, ale nie tak duże jak to pierwsze.Uderzenie ciśnienia powoduje naprężenie ścianki rury i wytwarza hałas, podobnie jak młotek uderzający w rurę, dlatego nazywa się to efektem uderzenia wodnego.

2/Zagrożenia

Chwilowe ciśnienie generowane przez uderzenie wodne może osiągnąć dziesiątki, a nawet setki razy większe niż normalne ciśnienie robocze w rurociągu.Tak duże wahania ciśnienia mogą powodować silne wibracje lub hałas w systemie rurociągów i mogą uszkodzić złącza zaworów.Ma to bardzo szkodliwy wpływ na system rurociągów.Aby zapobiec uderzeniom hydraulicznym, system rurociągów musi być odpowiednio zaprojektowany, aby zapobiec zbyt dużemu natężeniu przepływu.Ogólnie rzecz biorąc, projektowane natężenie przepływu w rurze powinno być mniejsze niż 3 m/s, a prędkość otwierania i zamykania zaworu musi być kontrolowana.
Ponieważ pompa jest uruchamiana i zatrzymywana, a zawory otwierają się i zamykają zbyt szybko, prędkość wody zmienia się drastycznie, szczególnie w przypadku uderzenia wodnego spowodowanego nagłym zatrzymaniem pompy, które może uszkodzić rurociągi, pompy wodne i zawory oraz spowodować odwrócenie biegu pompy wodnej i zmniejszenie ciśnienia w sieci rurociągów.Efekt uderzenia wodnego jest niezwykle destrukcyjny: zbyt wysokie ciśnienie powoduje pęknięcie rury.I odwrotnie, jeśli ciśnienie jest zbyt niskie, rura zapadnie się i uszkodzi zawory i mocowania.W bardzo krótkim czasie natężenie przepływu wody wzrasta od zera do znamionowego natężenia przepływu.Ponieważ płyny mają energię kinetyczną i pewien stopień ściśliwości, ogromne zmiany natężenia przepływu w bardzo krótkim czasie spowodują wpływ wysokiego i niskiego ciśnienia na rurociąg.

3/generuj

Istnieje wiele przyczyn uderzenia wodnego.Typowe czynniki są następujące:

1. Zawór nagle się otwiera lub zamyka;

2. Zespół pompy wodnej nagle się zatrzymuje lub uruchamia;

3. Pojedyncza rura transportuje wodę na wysokie miejsce (różnica wysokości terenu ujęcia wody przekracza 20 metrów);

4.Całkowity wznios (lub ciśnienie robocze) pompy wodnej jest duży;

5. Prędkość przepływu wody w wodociągu jest zbyt duża;

6. Rurociąg wodociągowy jest za długi i teren ulega znacznym zmianom.
7. Nieregularna konstrukcja jest ukrytym zagrożeniem w projektach rurociągów wodociągowych
(1) Na przykład produkcja cementowych filarów oporowych do trójników, kolanek, reduktorów i innych połączeń nie spełnia wymagań.
Zgodnie z „Przepisami technicznymi dotyczącymi budowy rurociągów wodociągowych ze sztywnego polichlorku winylu” należy montować cementowe filary oporowe na połączeniach takich jak trójniki, kolanka, redukcje i inne rury o średnicy ≥110 mm, aby zapobiec przesuwaniu się rurociągu.„Betonowe filary oporowe” Nie powinny być niższe niż klasa C15 i powinny być wylewane na miejscu na wykopanym pierwotnym fundamencie gruntowym i zboczu wykopu.Niektóre podmioty budowlane nie zwracają wystarczającej uwagi na rolę filarów oporowych.Przybijają drewniany kołek lub klinują żelazny kołek obok rurociągu, który pełni rolę pomostu oporowego.Czasami objętość cementowego molo jest zbyt mała lub nie jest wylana na pierwotną glebę.Z drugiej strony, niektóre filary oporowe nie są wystarczająco mocne.W rezultacie podczas eksploatacji rurociągu filary oporowe nie mogą działać i stają się bezużyteczne, co powoduje nieprawidłowe ustawienie i uszkodzenie łączników rurowych, takich jak trójniki i kolanka.​
(2) Nie zainstalowano automatycznego zaworu wydechowego lub pozycja montażowa jest nieodpowiednia.
Zgodnie z zasadą hydrauliki automatyczne zawory wydechowe należy projektować i instalować w najwyższych punktach rurociągów na terenach górskich lub wzniesieniach o dużych pofałdowaniach.Nawet na równinach o niewielkim pofałdowanym terenie rurociągi muszą być sztucznie zaprojektowane podczas kopania rowów.Są wzloty i upadki, wzloty i upadki cyklicznie, nachylenie nie mniejsze niż 1/500, a w najwyższym punkcie każdego kilometra zaprojektowano 1-2 zawory wydechowe.​
Ponieważ podczas transportu wody rurociągiem gaz znajdujący się w rurociągu będzie się ulatniał i gromadził się w wzniesionych częściach rurociągu, tworząc nawet blokadę powietrza.Kiedy natężenie przepływu wody w rurociągu będzie się wahać, kieszenie powietrzne utworzone w uniesionych częściach będą nadal sprężane i rozszerzane, a gaz będzie się zmniejszał. Ciśnienie powstałe po sprężaniu jest dziesiątki, a nawet setki razy większe niż ciśnienie wytworzone po woda jest sprężana (konto publiczne: Pump Butler).W tej chwili ten odcinek rurociągu z ukrytymi zagrożeniami może prowadzić do następujących sytuacji:
• Po przepłynięciu wody przed rurą, kapiąca woda znika w dół.Dzieje się tak, ponieważ poduszka powietrzna w rurze blokuje przepływ wody, powodując separację słupa wody.​
• Sprężony gaz w rurociągu jest sprężany do maksymalnego poziomu i gwałtownie się rozszerza, powodując pęknięcie rurociągu.​
• Kiedy woda z wysokiego źródła wody jest transportowana w dół z określoną prędkością na skutek przepływu grawitacyjnego, po szybkim zamknięciu zaworu znajdującego się przed nią, na skutek bezwładności różnicy wysokości i natężenia przepływu, słup wody w rurze przed nią nie zatrzymuje się natychmiast .Nadal porusza się z określoną prędkością.Prędkość płynie w dół.W tym momencie w rurociągu wytwarza się podciśnienie, ponieważ powietrze nie może zostać uzupełnione na czas, co powoduje opróżnienie rurociągu pod wpływem podciśnienia i uszkodzenie.
(3) Grunt z wykopów i zasypek nie odpowiada przepisom.
Na obszarach górskich często widuje się niekwalifikowane rowy, głównie dlatego, że w niektórych obszarach znajduje się wiele kamieni.Rowy kopane są ręcznie lub bombardowane materiałami wybuchowymi.Dno rowu jest bardzo nierówne i wystają z niego ostre kamienie.W takim przypadku, zgodnie z obowiązującymi przepisami, przed ułożeniem rurociągu należy usunąć kamienie z dna wykopu i ułożyć ponad 15 centymetrów piasku.Jednak budowlańcy zachowali się nieodpowiedzialnie lub poszli na skróty i ułożyli piasek bezpośrednio, bez układania piasku lub symbolicznego układania piasku.Rurociąg układany jest na kamieniach.Po zakończeniu zasypywania i oddaniu wody do użytku, ze względu na ciężar samego rurociągu, pionowe parcie gruntu, obciążenie pojazdu wywierane na rurociąg oraz nałożenie się siły ciężkości, rurociąg jest podparty przez jeden lub kilka ostrych kamieni na dnie rurociągu., nadmierną koncentrację naprężeń, istnieje duże prawdopodobieństwo, że rurociąg w tym miejscu ulegnie uszkodzeniu i pęknie w linii prostej.To jest to, co ludzie często nazywają „efektem punktacji”.​

4/Środki

Istnieje wiele środków zabezpieczających przed uderzeniem hydraulicznym, ale należy podjąć różne środki w zależności od możliwych przyczyn uderzenia hydraulicznego.
1. Zmniejszenie natężenia przepływu w wodociągach może w pewnym stopniu zmniejszyć ciśnienie uderzenia wodnego, ale spowoduje zwiększenie średnicy rurociągów wodociągowych i zwiększenie inwestycji w ramach projektu.Podczas układania rurociągów wodnych należy zwrócić uwagę na unikanie garbów lub drastycznych zmian nachylenia, aby zmniejszyć długość rurociągu.Im dłuższy rurociąg, tym większa wartość uderzenia wodnego po zatrzymaniu pompy.Od jednej przepompowni do dwóch przepompowni, do połączenia obu przepompowni służy studnia poboru wody.
Uderzenie wodne po zatrzymaniu pompy

Tak zwane uderzenie wodne zatrzymujące pompę odnosi się do zjawiska wstrząsu hydraulicznego spowodowanego nagłą zmianą prędkości przepływu w pompie wodnej i rurach ciśnieniowych, gdy zawór jest otwierany i zatrzymywany z powodu nagłej przerwy w dostawie prądu lub z innych powodów.Na przykład awaria systemu zasilania lub sprzętu elektrycznego, sporadyczna awaria zespołu pompy wodnej itp. może spowodować otwarcie zaworu i zatrzymanie pompy odśrodkowej, co skutkuje uderzeniem wodnym po zatrzymaniu pompy.Wielkość uderzenia wodnego po zatrzymaniu pompy związana jest głównie z wysokością geometryczną pompowni.Im wyższa wysokość geometryczna, tym większa wartość uderzenia wodnego po zatrzymaniu pompy.Dlatego też należy wybrać rozsądną wysokość podnoszenia pompy w oparciu o rzeczywiste warunki lokalne.

Maksymalne ciśnienie uderzenia wodnego po zatrzymaniu pompy może osiągnąć 200% normalnego ciśnienia roboczego lub nawet więcej, co może zniszczyć rurociągi i sprzęt.Wypadki ogólne powodują „wyciek wody” i przerwy w dostawie wody;poważne wypadki powodują zalanie pompowni, uszkodzenie sprzętu i uszkodzenie obiektów.uszkodzenia lub nawet spowodować obrażenia ciała lub śmierć.

Po zatrzymaniu pompy w wyniku wypadku, przed uruchomieniem pompy należy odczekać, aż rura za zaworem zwrotnym napełni się wodą.Nie otwieraj całkowicie zaworu wylotowego pompy wodnej podczas uruchamiania pompy, w przeciwnym razie nastąpi duże uderzenie wody.W takich okolicznościach często dochodzi do poważnych wypadków związanych z uderzeniami wodnymi w wielu przepompowniach.

2. Zamontuj urządzenie eliminujące uderzenia wodne
(1) Wykorzystanie technologii kontroli stałego napięcia
Układ automatycznego sterowania PLC służy do sterowania pompą ze zmienną częstotliwością prędkości obrotowej oraz do automatycznego sterowania pracą całego układu pompowni wodociągowej.Ponieważ ciśnienie w sieci rurociągów wodociągowych stale się zmienia wraz ze zmianami warunków pracy, podczas pracy systemu często występuje niskie lub nadciśnienie, które może łatwo spowodować uderzenie wodne, prowadzące do uszkodzenia rurociągów i sprzętu.Do sterowania siecią rurociągów służy automatyczny system sterowania PLC.Detekcja ciśnienia, sterowanie ze sprzężeniem zwrotnym załączeniem i zatrzymaniem pompy wody oraz regulacja prędkości, kontrola przepływu, a tym samym utrzymanie ciśnienia na określonym poziomie.Ciśnienie zasilania wodą pompy można ustawić za pomocą mikrokomputera, aby utrzymać stałe ciśnienie zasilania wodą i uniknąć nadmiernych wahań ciśnienia.Zmniejsza się prawdopodobieństwo wystąpienia uderzenia wodnego.
(2) Zamontować eliminator uderzeń wodnych
Urządzenie to zapobiega głównie uderzeniom hydraulicznym, gdy pompa jest zatrzymana.Zwykle instaluje się go w pobliżu rury wylotowej pompy wodnej.Wykorzystuje ciśnienie samej rury jako moc do realizacji automatycznego działania pod niskim ciśnieniem.Oznacza to, że gdy ciśnienie w rurze jest niższe niż ustawiona wartość zabezpieczenia, króciec spustowy otworzy się automatycznie, aby spuścić wodę.Reduktor ciśnienia służy do zrównoważenia ciśnienia w lokalnych rurociągach i zapobiegania uderzeniom hydraulicznym na sprzęt i rurociągi.Eliminatory można ogólnie podzielić na dwa typy: mechaniczne i hydrauliczne.Eliminatory mechaniczne są przywracane ręcznie po akcji, natomiast eliminatory hydrauliczne mogą być resetowane automatycznie.
(3) Zamontować wolno zamykający się zawór zwrotny na rurze wylotowej pompy wodnej o dużej średnicy

Może skutecznie wyeliminować uderzenia wodne, gdy pompa jest zatrzymana, ale ponieważ pewna ilość wody cofnie się, gdy pompa zostanie zatrzymanaAPI 609zawór jest uruchomiony, studnia zasysająca wodę musi mieć rurę przelewową.Istnieją dwa typy zaworów zwrotnych wolno zamykających: młotkowe i typu magazynującego energię.Ten rodzaj zaworu może regulować czas zamykania zaworu w określonym zakresie, w zależności od potrzeb (zapraszamy do naśladowania: Pump Butler).Ogólnie rzecz biorąc, zawór zamyka się w 70% do 80% w ciągu 3 do 7 sekund po przerwie w zasilaniu.Pozostałe 20% do 30% czasu zamykania jest dostosowywane w zależności od warunków pracy pompy wodnej i rurociągu, zazwyczaj w zakresie od 10 do 30 sekund.Warto zaznaczyć, że gdy w rurociągu pojawia się garb i pojawia się uderzenie wodne, rola wolnozamykającego się zaworu zwrotnego jest bardzo ograniczona.
(4) Zamontować jednokierunkową wieżę regulującą ciśnienie
Buduje się ją w pobliżu przepompowni lub w odpowiednim miejscu na rurociągu, a wysokość jednokierunkowej wieży wyrównawczej jest niższa niż panujące tam ciśnienie w rurociągu.Gdy ciśnienie w rurociągu jest niższe niż poziom wody w wieży, wieża regulująca ciśnienie uzupełnia wodę w rurociągu, aby zapobiec pękaniu słupa wody i mostkować uderzenie wodne.Jednakże jego działanie zmniejszające ciśnienie na uderzenia wodne inne niż uderzenia wodne zatrzymujące pompę, takie jak uderzenia wodne przy zamykaniu zaworów, jest ograniczone.Ponadto działanie zaworu jednokierunkowego zastosowanego w jednokierunkowej wieży regulacyjnej ciśnienia musi być absolutnie niezawodne.Gdy zawór ulegnie awarii, może to spowodować duże uderzenie wodne.
(5) Zamontować rurę obejściową (zawór) w pompowni
Gdy układ pompowy pracuje normalnie, zawór zwrotny jest zamknięty, ponieważ ciśnienie wody po stronie tłocznej pompy jest wyższe niż ciśnienie wody po stronie ssawnej.Kiedy przypadkowa przerwa w dostawie prądu nagle zatrzymuje pompę, ciśnienie na wylocie stacji pomp wody gwałtownie spada, natomiast ciśnienie po stronie ssawnej gwałtownie rośnie.Pod tą różnicą ciśnień, przejściowa woda pod wysokim ciśnieniem w głównej rurze zasysającej wodę otwiera płytkę zaworu zwrotnego i przepływa do przejściowej wody o niskim ciśnieniu w głównej rurze ciśnieniowej, powodując wzrost niskiego ciśnienia wody;z drugiej strony pompa wodna. Zmniejszony zostaje również wzrost ciśnienia uderzenia hydraulicznego po stronie ssawnej.W ten sposób kontrolowany jest wzrost uderzenia wodnego i spadek ciśnienia po obu stronach stacji pomp wody, skutecznie ograniczając w ten sposób ryzyko uderzenia wodnego i zapobiegając mu.
(6) Zamontować wielostopniowy zawór zwrotny
W długim rurociągu wodnym dodaj jeden lub więcejSprawdź zawory, podziel rurociąg wodny na kilka odcinków i zainstaluj zawór zwrotny na każdym odcinku.Kiedy woda w rurze wodnej cofa się podczas uderzenia hydraulicznego, każdy zawór zwrotny jest zamykany jeden po drugim, aby podzielić przepływ wsteczny na kilka sekcji.Ponieważ wysokość podnoszenia hydrostatycznego w każdej sekcji rury wodnej (lub sekcji przepływu wstecznego) jest dość mała, natężenie przepływu wody jest zmniejszone.Wzmocnienie młota.To zabezpieczenie można skutecznie zastosować w sytuacjach, gdy geometryczna różnica wysokości dopływu wody jest duża;ale nie może wyeliminować możliwości oddzielenia się słupa wody.Jego największą wadą jest: zwiększony pobór mocy pompy wodnej podczas normalnej pracy oraz zwiększone koszty zaopatrzenia w wodę.