Co je vodní kladivo?
K vodnímu rázu dochází, když dojde k náhlému výpadku proudu nebo když se ventil příliš rychle zavře. V důsledku setrvačnosti tlakového proudu vody vzniká rázová vlna proudění vody, podobná nárazu kladiva, proto se tomu říká vodní ráz. Síla generovaná zpětnými rázovými vlnami proudění vody, někdy tak velká, může poškodit ventily a čerpadla.
Když se otevřený ventil náhle zavře, voda proudí proti ventilu a stěně potrubí a vytváří tlak. Díky hladké stěně potrubí následný tok vody působením setrvačnosti rychle dosáhne maxima a způsobí poškození. V mechanice tekutin se jedná o „efekt vodního rázu“, tedy pozitivní vodní ráz. Tento faktor by měl být zohledněn při konstrukci vodovodních potrubí.
Naopak, po náhlém otevření uzavřeného ventilu dochází také k vodnímu rázu, kterému se říká negativní vodní ráz. I ten má určitou destruktivní sílu, ale není tak velký jako ten první. Když elektrické vodní čerpadlo náhle ztratí výkon nebo se spustí, způsobí to také tlakový ráz a efekt vodního rázu. Rázová vlna tohoto tlaku se šíří potrubím, což může snadno vést k lokálnímu přetlaku v potrubí a následně k prasknutí potrubí a poškození zařízení. Proto se ochrana proti efektu vodního rázu stala jednou z klíčových technologií ve vodárenství.
Podmínky pro vodní ráz
1. Ventil se náhle otevírá nebo zavírá;
2. Vodní čerpadlo se náhle zastaví nebo spustí;
3. Jednotrubkový rozvod vody do vyvýšených míst (výškový rozdíl terénu zásobování vodou přesahuje 20 metrů);
4. Celková dopravní výška (nebo pracovní tlak) čerpadla je velká;
5. Rychlost vody ve vodovodním potrubí je příliš velká;
6. Vodovodní potrubí je příliš dlouhé a terén se značně mění.
Nebezpečí vodního rázu
Zvýšení tlaku způsobené vodním rázem může dosáhnout několikanásobku nebo dokonce desíteknásobku běžného provozního tlaku v potrubí. Takové velké tlakové výkyvy poškozují potrubní systém zejména takto:
1. Způsobit silné vibrace potrubí a odpojení spoje potrubí;
2. Ventil je poškozen a tlak je příliš vysoký, aby způsobil prasknutí potrubí, a tlak ve vodovodní síti je snížen;
3. Naopak, pokud je tlak příliš nízký, potrubí se zhroutí a ventil a upevňovací díly se poškodí;
4. Způsobit zpětný chod vodního čerpadla, poškodit zařízení nebo potrubí v čerpací stanici, vážně způsobit zatopení čerpací stanice, způsobit zranění osob a další závažné nehody a ovlivnit výrobu a životy.
Ochranná opatření k eliminaci nebo zmírnění vodního rázu
Existuje mnoho ochranných opatření proti vodnímu rázu, ale je třeba přijmout různá opatření v závislosti na možných příčinách vodního rázu.
1. Snížení průtoku vodovodního potrubí může do určité míry snížit tlak vodního rázu, ale zvětší se tím průměr vodovodního potrubí a zvýší se investice do projektu. Při pokládce vodovodního potrubí je třeba dbát na to, aby se zabránilo vzniku hrbů nebo drastických změn sklonu. Velikost vodního rázu při zastavení čerpadla souvisí hlavně s geometrickou výškou čerpadla. Čím vyšší je geometrická výška, tím větší je vodní ráz při zastavení čerpadla. Proto by měla být zvolena přiměřená výška čerpadla podle skutečných místních podmínek. Po zastavení čerpadla v důsledku nehody počkejte, až se potrubí za zpětným ventilem naplní vodou, než čerpadlo spustíte. Při spouštění čerpadla zcela neotevírejte výstupní ventil vodního čerpadla, jinak dojde k velkému nárazu vody. Většina velkých nehod způsobených vodním rázem v mnoha čerpacích stanicích se vyskytuje za takových okolností.
2. Nastavení zařízení pro eliminaci vodního rázu
(1) Použití technologie regulace konstantního tlaku:
Protože se tlak ve vodovodní síti neustále mění se změnou provozních podmínek, během provozu systému často dochází k nízkému nebo nadměrnému tlaku, což je náchylné k vodním rázům, což vede k poškození potrubí a zařízení. Pro řízení tlaku v potrubní síti je použit automatický řídicí systém. Detekce, zpětnovazební řízení spouštění, zastavování a nastavení otáček vodního čerpadla řídí průtok a následně udržuje tlak na určité úrovni. Tlak přívodu vody do čerpadla lze nastavit mikropočítačem, aby se udržel konstantní tlak v přívodu vody a zabránilo se nadměrnému kolísání tlaku. Tím se snižuje riziko vodních rázů.
(2) Nainstalujte eliminátor vodního rázu
Toto zařízení zabraňuje především vodnímu rázu, když je čerpadlo zastaveno. Obvykle se instaluje v blízkosti výstupního potrubí vodního čerpadla. Využívá tlak v samotném potrubí jako energii k realizaci automatického nízkotlakého působení, tj. když je tlak v potrubí nižší než nastavená ochranná hodnota, odtok se automaticky otevře a vypustí vodu. Odlehčení tlaku vyrovnává tlak v místním potrubí a zabraňuje dopadu vodního rázu na zařízení a potrubí. Obecně lze eliminátory rozdělit na dva typy: mechanické a hydraulické. resetování.
3) Na výstupní potrubí velkorážního vodního čerpadla nainstalujte zpětný ventil s pomalým uzavíráním.
Může účinně eliminovat vodní ráz, když je čerpadlo zastaveno, ale protože při aktivaci ventilu dochází k určitému zpětnému toku vody, musí mít sací studna přepadové potrubí. Existují dva typy pomalu uzavíracích zpětných ventilů: kladivový typ a typ s akumulací energie. Tento typ ventilu dokáže upravit dobu uzavření ventilu v určitém rozsahu podle potřeby. Obecně se 70 % až 80 % ventilu uzavře do 3 až 7 s po výpadku proudu a doba uzavření zbývajících 20 % až 30 % se upravuje podle podmínek vodního čerpadla a potrubí, obvykle v rozmezí 10 až 30 s. Stojí za zmínku, že pomalu uzavírací zpětný ventil je velmi účinný, když je v potrubí hrb, aby překlenul vodní ráz.
(4) Postavte jednosměrnou přepěťovou věž
Staví se v blízkosti čerpací stanice nebo na vhodném místě potrubí a výška jednocestné přepouštěcí věže je nižší než tlak v potrubí. Pokud je tlak v potrubí nižší než hladina vody ve věži, přepouštěcí věž dodává vodu do potrubí, aby se zabránilo protržení vodního sloupce a zabránilo se vodnímu rázu. Její odtlakový účinek na vodní rázy jiné než rázy při zastavení čerpadla, jako je například rázy při uzavírání ventilů, je však omezený. Kromě toho musí být výkon jednocestného ventilu použitého v jednocestné přepouštěcí věži naprosto spolehlivý. Pokud ventil selže, může to vést k závažným nehodám.
(5) Nainstalujte obtokové potrubí (ventil) v čerpací stanici
Pokud systém čerpadla běží normálně, zpětná klapka je uzavřena, protože tlak vody na straně výtlačné vody čerpadla je vyšší než tlak vody na straně sání. Při náhlém výpadku proudu se čerpadlo zastaví, tlak na výstupu z čerpací stanice prudce klesne, zatímco tlak na straně sání prudce stoupne. Při tomto diferenčním tlaku je krátkodobě vysokotlaká voda v sacím potrubí vody krátkodobě nízkotlaká voda, která odtlačuje desku zpětné klapky a proudí do tlakového potrubí, čímž zvyšuje nízký tlak vody. Na druhou stranu se snižuje i tlak vodního rázu na sací straně vodního čerpadla. Tímto způsobem se reguluje nárůst a pokles vodního rázu na obou stranách čerpací stanice, čímž se účinně snižuje a předchází nebezpečí vodního rázu.
(6) Nastavení vícestupňového zpětného ventilu
V delším vodovodním potrubí přidejte jednu nebo více zpětných klapek, rozdělte vodovodní potrubí na několik sekcí a na každou sekci nainstalujte zpětnou klapku. Když se voda ve vodovodním potrubí během procesu vodního rázu vrací zpět, zpětné klapky se postupně uzavírají, aby se tok zpětného proplachu rozdělil na několik sekcí. Vzhledem k tomu, že hydrostatická výška v každé sekci vodovodního potrubí (nebo sekce zpětného proplachu) je poměrně malá, průtok vody se snižuje. Zvýšení rázu. Toto ochranné opatření lze účinně použít v situacích, kdy je geometrický výškový rozdíl přívodu vody velký; nemůže však vyloučit možnost oddělení vodního sloupce. Jeho největší nevýhodou je, že se během normálního provozu zvyšuje spotřeba energie vodního čerpadla a zvyšují se náklady na dodávku vody.
(7) V nejvyšším bodě potrubí jsou instalována automatická odsávací a přívodní zařízení, aby se snížil dopad vodního rázu na potrubí.
Čas zveřejnění: 23. listopadu 2022