Steklotorgnn.ru

Строительный журнал
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Гидродинамический удар

VETER0831 › Блог › ЧТО ТАКОЕ ГИДРОУДАР ДВИГАТЕЛЯ? КАКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ?

Если после проезда глубокой лужи машина резко останавливается, возможно двигатель получил гидроудар. Объясним, что такое гидроудар двигателя, какие бывают последствия и как их избежать.
ЧТО ТАКОЕ ГИДРОУДАР ДВИГАТЕЛЯ?
Гидроудар — ситуация, когда при работающем двигателе внутрь попадает вода. Из курса физики знаем, что вода практически не сжимаема. Представьте: Вы едите по луже и создаёте стену воды впереди капота. Она легко может попасть в мотор через воздушный фильтр и тогда поршень не сможет её сжать.
Из-за этого резко происходит остановка и стопор двигателя с характерным ударом. т.е. двигатель заглох во время движения и не заводится. В этот момент на подвижные части двигателя передаётся колоссальная кинетическая энергия, которая скрутит и поломает любые металлические конструкции. Чем выше были обороты двигателя, тем больше этот удар нанесёт последствий двигателю. При этом случиться может всё, вплоть до капитального ремонта двигателя.
Гидроударом ошибочно называют следствие заполнения надпоршневого пространства в двигателе водой, вследствие чего поршень, не дойдя до мёртвой точки, начинает сжимать жидкость, что приводит к внезапной остановке и поломке мотора (излому шатуна или штока, обрыву шпилек головки цилиндра, разрыву прокладки); явление это называется “попадение несжимаемого объекта в рабочий объём двигателя”. Как правило, не имеет значения была это жидкость или твердое тело — урон двигателю наносится весьма значительный в любом случае.
ПОСЛЕДСТВИЯ ГИДРОУДАРА ДВИГАТЕЛЯ
Если силы, действующие на детали двигателя, невелики, то шатун, поршень и палец могут выдержать нагрузку. Но чаще стержень шатуна сжимается и изгибается. Если силы инерции значительны, то и шатун деформируется сильно. При этом поршень проходит через верхнюю мертвую точку, коленвал продолжает вращаться и поршень начинает двигаться вниз.
Если шатун изогнулся очень сильно, то он может упереться в стенку цилиндра — и двигатель заклинит. Гораздо хуже, если двигатель продолжает вращаться. В таком случае при приближении к нижней мертвой точке поршень юбкой садится на противовесы коленчатого вала. Далее следует разрушение поршня, а возможно, и обрыв шатуна.
Гидроудар сказывается и на других деталях двигателя. Так, под действием высокого давления деформируется головка блока цилиндров (очень редко). В момент резкой остановки двигателя за счет инерции газораспределительного механизма страдает цепь или ремень привода. При этом значительные нагрузки испытывает и натяжитель цепи (ремня). Поэтому все вышеперечисленные детали и узлы тоже могут потребовать замены.
Как показала практика, в 90 процентах случаев, если двигатель заглох при проезде лужи виноват не гидроудар двигателя. Виной могут быть датчики или проводка, например вода попала в датчик положения коленвала — без него машина не заведется и на приборной панели будет гореть значок “чек энджин”.
В этом случае стоит подождать пять минут и после повторить запуск мотора. Если действительно вода попала на датчик или проводку, то за это время она успевает подсохнуть. Если ничего не помогло и двигатель не заводится, то следует диагностировать двигатель. О явной причине гидроудара говорит низкая компрессия двигателя.
Ремонт двигателя, пережившего гидроудар, мало отличается от обычного капитального ремонта. Хуже, если оборванный шатун пробьет блок цилиндров, но как показывает опыт, блок также может быть отремонтирован.

В дальнейшем, чтобы избежать гидроудара следует осторожно проезжать через глубокие лужи. Лучше притормозить заранее, а не проезжать на полной скорости, чтобы брызги из под колес. Это смотрится красиво, но получить гидроудар легко, т.к. у многих машин система забора воздуха находится низко. И когда проезжаете на скорости, то создаете волны, которые могут подняться высоко, вплоть до попадания воды в двигатель.
Оптимальный вариант: проезжать глубокие лужи на малой скорости, без резких ускорений и торможений, чтобы не создавать набегающих волн. Ни в коем случае не стоит останавливаться в луже, ведь повторный запуск может на 90% грозить гидроударом, если уровень воды высок.

Как посчитать величину гидравлического удара?

Гидравлический удар – явление, связанное с резким изменением (повышением или понижением) давления в напорном трубопроводе при быстром изменении (торможении или ускорении) скорости движения жидкости в нем.

При торможении потока – положительный гидроудар.

При ускорении потока – отрицательный гидроудар.

К возникновению гидравлического удара могут привести мгновенное закрытие или открытие запорных устройств, внезапная остановка и пуск насоса и т.д.

На рисунке справа представлен график возрастания давления при гидравлическом ударе в трубопроводе при резком закрытии задвижки. Давление указано в кгс/см 2 (килограмм-сила на сантиметр квадратный, 1 кгс/см 2 = 10 м.вод.ст ([метры водяного столба]). На рисунке видно, что давление перед задвижкой составляло 2,5 кгс/см 2 , и достигло 11 кгс/см 2 при гидроударе, то есть выросло более чем в четыре раза.

Результат гидравлического удара

При повышении давления в трубопроводе выше критического (давления, на которое рассчитан материал трубопровода или арматуры) происходит повреждение наиболее уязвимого элемента трубопроводной системы

На рисунках ниже представлены фотографии разрыва трубопроводов в результате гидроудара, а также повреждения трубопроводной арматуры.

Прорыв трубопроводов в результате гидравлического удара Повреждение арматуры в результате гидроудара
А) Разрыв фланцевого соединения; Б) Разрыв стенки задвижки; В) и Г) Разрушение обратного клапана

Описание явления гидроудара

Рассмотрим явление гидравлического удара на примере простого трубопровода, соединенного с резервуаром. По трубопроводу протекает вода со скоростью υ. На расстоянии L от входного сечения находится задвижка, которую можно мгновенно закрывать и открывать.

При мгновенном закрытии задвижки мгновенно остановятся те частицы жидкости, которые соприкасаются с поверхностью задвижки. Затем остановится ближайший к ним слой жидкости. Произойдет мгновенное сжатие этого слоя и, как следствие, повышение давления, которое называется ударным давлением ∆р.

В результате сжатия частицы жидкости в трубопроводе будут обладать большей энергией, чем частицы жидкости, находящиеся в резервуаре, и начнут перемещаться в сторону резервуара. Затем под действием давления жидкости в резервуаре начнется движение жидкости от резервуара к задвижке, т.е. пройдет новая волна сжатия. Таким образом, жидкость в трубопроводе будет совершать затухающее (вследствие трения, упругости стенок трубопровода и т. д.) колебательное движение.

Предотвращение гидроудара

Предотвратить гидравлический удар можно в первую очередь за счет медленного открытия и закрытия запорной арматуры. Это актуально как для больших трубопроводов (при диаметре более 400 мм обязательной является установка электропривода для открытия задвижки), так и для трубопроводов малых диаметров. Т.е. и смеситель у нас дома открывать и закрывать необходимо медленно.

Расчет величины гидравлического удара

Повышение давления, Па, при гидравлическом ударе (ударное давление) определяется по формуле:

Для конкретной жидкости величина скорости распространения ударной волны зависит от внутреннего диаметра трубы, толщины ее стенок и коэффициента упругости материала трубы

Скорость распространения ударной волны может быть найдена по формуле:

Пример расчета величины гидравлического удара

ЗАДАЧА: Определить величину давления на единицу площади внутренней поверхности чугунной водопроводной трубы диаметром 100 мм при быстром закрытии задвижки. Проанализировать, выдержит ли труба этот гидроудар. Скорость течения воды в трубе 1 м/с, толщина стенок трубы 8,5 мм. Гидростатическое давление в трубе, когда задвижка открыта, равно 4 атм (напор перед задвижкой – 40 м).

  1. Найдем скорость распространения ударной волны:

2. Определим повышение давления при гидравлическом ударе

3. Определим напряжение, испытываемое стенками трубы:

3.1 От гидростатического давления до удара

3.2 Непосредственно от самого гидравлического удара

3.3 Полное напряжение, возникающее в материале при гидравлическом ударе:

Это меньше, чем обычно допускаемое для чугуна напряжение в 250 кгс/см 2 . Гидравлический удар при такой скорости течения жидкости (1 м/с) не угрожает целостности трубы.

Историческая справка: изучение гидравлического удара

Николай Егорович Жуковский по инициативе руководства московского водопровода, возглавил проведение в 1897–1898 гг. большого комплекса научных исследований вопроса гидравлического удара на базе Алексеевской водокачки.

Исследования проводились на чугунных трубах диаметром 2, 4 и 6 дюймов (50, 100 и 150 мм), проложенных по поверхности земли на территории водокачки. Они соединялись с трубой главного водовода диаметром 24 дюйма (600 мм), транспортирующего воду в Москву. При этом с помощью манометров и самописцев изучались давление и гидродинамика в трубах, распределение давления вдоль труб во время быстрого перекрывания трубопроводов заслонкой в конце. Выяснилось, что явление гидравлического удара объясняется возникновением и распространением вдоль труб ударных волн, вызванных сжатием воды и деформацией стенок труб. Благодаря исследованиям, выполненным инженерами Алексеевской водокачки: К.П. Карельских, В.В. Ольденбергером и И.Н. Березовским под руководством Н.Е. Жуковского, удалось создать довольно четкую теорию гидравлического удара и найти средства борьбы с этим явлением (использование воздушных колпаков и пружинных клапанов-гасителей давления).

Гидроудар в трубопроводе – причины и последствия

Кран с питьевой водой в каждом доме – это не роскошь, а достижение прогресса, но лишиться такого приятного удобства можно в один миг, если образовался гидроудар в трубопроводе. Гидравлический удар может стать причиной не только отсутствия воды, но и привести к затоплению квартиры.

О том, каким образом возникает такое опасное явление и как его избежать, будет подробно рассказано в данной статье.

  1. Природа гидравлического удара в трубопроводах
  2. Причины
  3. Последствия
  4. Способы защиты
  5. Как защитить от гидравлического удара коммуникации в квартире
  6. Несколько слов о теории гидроудара
  7. Заключение

Природа гидравлического удара в трубопроводах

Гидроудар – это ударная волна, которая распространяется по поверхности водопровода, а также по элементам арматуры. Разрушительное действие такого явления связано, прежде всего, с невозможностью жидкости сжиматься.

Если воду можно было, например, как газ сжать в несколько раз, то трубы не разрывались бы от резкого увеличения давления. Чрезмерное давление возникает в том случае, когда движение жидкости резко останавливается, но вызвать гидроудар могут и другие явления в системе водоснабжения .

Причины

Наиболее часто гидравлический удар происходит при резком закрытии запорной арматуры. Когда вода течёт по трубам и выливается из крана, то в системе водопровода сохраняется постоянное значение давления, но в момент резкого перекрытия арматуры, это значение может увеличиться в несколько раз, в результате чего, стенки трубы не выдерживают напора и лопаются.

Причиной гидроудара могут также стать:

  • Резкое включение или выключение мощного насоса.
  • Воздушные пробки имеющиеся в контуре водопровода или отопления.

Включение и отключение насоса может быть спровоцировано нестабильным электроснабжением объекта, на котором находятся мощные насосные станции для перекачки воды. Воздушные пробки также занимают не последнее место в возникновении такого опасного явления, поэтому прежде чем эксплуатировать замкнутые системы с жидкостью, следует убедиться в полном отсутствии воздуха в них.

Последствия

При многократном воздействии высокого давления, которое возникает в результате гидравлического удара, даже очень надёжные системы могут потерять герметичность. Разрыв трубопровода может произойти и от однократного, но сильного гидравлического удара.

В результате такого воздействия водоснабжение объектов, к которым подведена водопроводная труба, полностью прекращается. К сожалению, последствия такого явления не ограничиваются только отсутствием воды в кране.

Если разрыв трубы произошёл в многоквартирном доме, то после разрыва трубы и попадания жидкости в жилое помещение будет повреждено имущество владельцев квартиры, а также соседей этажом ниже.

Если разрывается магистральная труба водопровода, по которой снабжается водой целый район города, то авария уже может расцениваться как ЧП.

В результате такого происшествия жильцы десятков многоквартирных домов останутся не только без питьевой воды, но и без канализации, так как все бачки унитазов запитываются от трубы холодного водоснабжения. Воспользоваться душем, даже при неповреждённом трубопроводе с горячей водой, также вряд ли получится.

Если в результате гидравлического удара повреждается труба с горячей водой, то такое происшествие, кроме материального ущерба, может привести к серьёзным ожогам. Особенно опасна может быть разгерметизация системы отопления, в которой теплоноситель всегда находится под значительным давлением, а температура жидкости составляет более +70 градусов.

Последствия от возникновения гидроудара, могут привести к значительному ущербу, поэтому так важно научиться предотвращать появление резкого усиления давления в трубопроводах.

Способы защиты

Соблюдение правил монтажа водопроводных и отопительных коммуникаций позволяет свести к минимуму вероятность возникновения такого опасного явления, как гидравлический удар, но полностью исключить его только правильно спроектированными системами не получится. Для избегания такой неприятной ситуации необходим комплексный подход и соблюдение правил безопасности и технических инструкций.

Значительно снизить вероятность возникновения гидравлического удара, можно если следовать следующим правилам при проведении монтажа водопроводов и их эксплуатации.

  • При запуске водопровода или отопления в эксплуатацию, запорные элементы арматуры должны открываться очень медленно. Перекрытие подачи жидкости, также должно осуществляться очень плавно. Плавное закрытие и открытие запорной арматуры должно осуществляться не только на промышленных объектах, но и при запуске водоснабжения и отопления в частном доме. Чрезмерное давление при возникновении гидравлического удара способно легко повредить домашние коммуникации, поэтому не стоит пренебрегать правилами технической безопасности, в случае когда вода в частном доме подаётся со значительным давлением.
  • Если в системе водопровода или отопления установить автоматические устройства плавного открытия и закрытия запорной арматуры, то можно полностью исключить человеческий фактор при возникновении гидравлического удара. Конечно, при использовании электроники, водопроводные системы становятся зависимыми от электрического тока, но, чтобы полностью исключить вероятность выхода из строя по причине установленных автоматов, необходимо оборудовать такие механизмы резервным источником электроэнергии. Такая подстраховка абсолютно необходима, как на крупном предприятии, так и для нормального функционирования коммуникаций расположенных в частном доме. Автоматической регулировкой рекомендуется оснастить и насосные станции. В этом случае, также можно избежать гидроудара от резкого перепада давления в результате включения или отключения мощного насосного оборудования.
  • Применение гидроаккумуляторов и демпферных устройств, также позволяет свести к минимуму последствия резкого увеличения давления в водопроводной сети. Такие устройства обычно состоят из металлического корпуса с расположенной внутри мембраной. При возникновении гидроудара, мембрана перемещается, что позволяет вместить излишек жидкости. Когда угроза разрыва трубопровода
    минует и давление уменьшится мембрана будет возвращена в исходное положение за счёт воздуха расположенного с обратной стороны.
  • Для уменьшения давления в водопроводных сетях может быть использован предохранительный клапан, который открывается при достижении жидкости определённого значения. Такие устройства также способны предохранить трубопровод от разрушения, но для организации такого вида защиты, потребуется сделать дополнительную отводку от клапана к канализационной системе
  • Для защиты от гидроудара в частном доме или квартире можно использовать очень простой способ, в котором компенсация чрезмерного давления осуществляется за счёт растяжения стенок трубопровода. Совсем необязательно производить монтаж отопления или водоснабжения с применением таких материалов, но участок трубопровода выполненный с использованием термостойкого каучука, способен полностью принять на себя гидроудар в небольшой системе.
  • Шунтирование термостата, является эффективной мерой борьбы с гидроударом небольшой силы, поэтому такое “улучшение” автономного отопления может быть произведено только в частной системе отопления. Как правило, достаточно сделать отверстие диаметром 0,5 мм в основном клапане, чтобы при возникновении высокого давления излишек жидкости свободно перемещался в контур с холодной водой.
  • Термостат с защитой установленный в систему отопления, также позволяет избежать такого опасного явления, как гидроудар. Принцип работы такого устройства заключается в том, что в основном клапане термостата располагается дополнительный небольшой механизм, который открывается вне зависимости от температуры жидкости. Такой внутренний клапан начнёт пропускать жидкость, когда давление теплоносителя приблизится к максимально допустимому значению, тем самым предохраняя трубы от разрыва.

Как защитить от гидравлического удара коммуникации в квартире

Разгерметизация водопровода в квартире может привести к очень серьёзным последствиям, особенно в том случае, когда вследствие прорыва, был причинён ущерб соседям, квартира которых расположена этажом ниже, где произошла авария.

Читать еще:  Коллекторная разводка труб водоснабжения в квартире

На участке водопровода находящегося в квартире, могут быть установлены старые металлические трубы, которые со временем ржавеют и могут разрушаться в процессе эксплуатации, не говоря уже об убийственной” силе гидроудара.

ВАЖНО! Чтобы свести к минимуму вероятность возникновения протечки, рекомендуется установить краны вентильного типа, которые в силу конструктивной особенности не способны мгновенно перекрыть воду. Шаровые рычажные краны, которые так удобны не только на кухне, но и душе, могут стать причиной серьёзной аварии.

Несмотря на то что гидроаккумуляторы наиболее часто используются в частных домах, водоснабжение которых осуществляется посредством насоса находящегося в глубокой скважине, такие изделия помогут защитить и водопровод находящийся в квартире от гидроудара.

Кроме этого, накопленная жидкость в таких устройствах, можно будет использовать в случае временного отключения водоснабжения. Защитить водопровода от гидроудара можно также с помощью специальных гасителей, которые устанавливаются в трубу холодного или горячего водоснабжения.

Самовольно устанавливать какие-либо приборы в системе централизованного отопления категорически запрещается. Чтобы защитить жилплощадь от возникновения гидроудара, следует допустить специалиста управляющей компании во время тестового запуска отопления.

Если все воздушные пробки будут вовремя удалены из радиаторов и трубопроводов, то можно будет не опасаться гидроудара, по причине соблюдения всех необходимых мер для предотвращения такого явления в котельной и на пути доставки теплоносителя в квартиру.

Чтобы уменьшить риск разгерметизации систем горячего водоснабжения, рекомендуется также заменить краны на винтовые конструкции, а трубопровод сделать из современных материалов, которые позволяют максимально эффективно справляться с избыточным давлением в трубопроводе.

Несколько слов о теории гидроудара

Возникновение гидравлического удара возможно только по той причине, что жидкость не сжимается настолько, чтобы произошла компенсация резкого скачка давления. При увеличении давления в одном месте его сила распространяется на весь участок трубопровода, и найдя “слабое звено” приводит к деформации либо разрушению материала.

Такой эффект возникающий в трубопроводах высокого давления был впервые обнаружен российским учёным Н. Е. Жуковским в конце XIX века. Жуковским также была выведена формула, по которой можно рассчитать минимальное время необходимое для закрытия крана, чтобы избежать опасного повышения давления в замкнутой системе водопровода.

Гидроудар в системе водоснабжения: отчего возникает и как избежать

Самая частая причина прорыва труб – гидроудар

Если вы часто слышите какие-то щелчки и удары в водопроводных трубах, это, скорее всего, возникающие при закрытии кранов гидроудары в системе водоснабжения. Явление очень распространенное, и часто приводящее к частичному или полному выходу системы из строя.

Остаться на какое-то время без воды – это ещё не самая большая проблема. Хуже, если прорыв случается в отсутствие хозяев, вызывая потоп в вашей, и нижерасположенных квартирах. Поэтому знать, почему возникает гидроудар, что это такое и как его предотвратить, должен каждый собственник жилья.

Природа возникновения гидроудара

Для начала, давайте разберемся, что такое гидравлический удар. Все просто: это резкий скачок давления воды в трубах в ту или иную сторону.

  • Когда давление резко повышается при включении насоса или перекрытии крана, сначала возникает положительный гидроудар, так как вода по инерции продолжает течь с прежней скоростью, но встречает на своем пути внезапно возникшее препятствие. При этом в области непосредственно около препятствия (например, запорной арматуры (см. Арматура для водоснабжения: виды, назначение, нюансы подбора)), образуется избыточное давление на стенки трубы. Воде деваться некуда, сжимается она плохо, поэтому стенки трубы растягиваются.

Расширение трубы при гидроударе

  • Столкнувшись с преградой, водяной поток отбрасывается назад и сталкивается с волной, все ещё текущей навстречу. Опять-таки, при этом оказывается давление на стенки герметичного трубопровода.
  • При резком оттоке водяной массы от преграды, рядом с ней образуется область пониженного давления, в которой стенки трубы теперь уже сжимаются. Это отрицательный гидроудар.

Движение потока в разных условиях

Ударная волна затихает не сразу, она накатывает и отступает несколько раз с уменьшающейся силой и амплитудой. Все это происходит за доли секунды, в течение которых трубы испытывают попеременно то положительную, то отрицательную нагрузку.

Есть и другие причины, вызывающие гидроудар. Это воздушные пробки в трубопроводе, резкие повороты или сопряжения труб разных диаметров, резкие включения насоса. Любая преграда на пути скоростного потока жидкости, изменяет её объем и, как следствие – давление.

Последствия и способы предотвращения гидроударов

Теперь давайте посмотрим, к чему могут привести частые гидравлические удары в домашней системе водопровода, как определить, что они есть, и как их устранить.

К чему может привести резкое повышение давления в трубах

Начнем с того, что первым признаком возникновения гидроударов является шум в системе: стук, щелчки, глухие удары. Определить их можно и по визуальным признакам. Это, в первую очередь, текущие краны и смесители, а также обжимные фитинги-соединители с резиновыми прокладками.

Когда на водоснабжение дома гидроудары воздействуют с достаточной силой, эти прокладки и уплотнители выдавливаются первыми. Герметичность системы нарушается.

Для справки. Скачки давления могут вывести из строя и счетчики воды, манометры и другие контрольно-измерительные приборы.

Но самое неприятное — это разрыв трубопровода. Слабые толчки ему не страшны, а вот регулярное воздействие мощных ударов, может привести к разгерметизации даже нового водопровода.

Одним словом, подобные явления серьезно влияют на целостность трубопроводов и срок их безаварийной службы. Подчас мы своими руками создаем себе проблемы, доверяя монтаж водопровода неквалифицированным специалистам, или занимаясь им самостоятельно без знаний и опыта.

Обратите внимание! Результатом могут стать затопление квартиры, порча мебели и бытовой техники, серьезные затраты на восстановление системы водоснабжения. А иногда и серьезные травмы и ожоги, если происходит прорыв трубы отопления или подачи горячей воды.

Что делать, чтобы исключить гидроудары и их последствия

Защита от гидроудара в системе водоснабжения квартиры, может производиться разными способами. Но первое, что нужно сделать, это провести ревизию всей системы на предмет обнаружения протечек, слабых мест и вообще — возраста и пригодности трубопровода к эксплуатации.

Старые трубы лучше полностью заменить на новые пластиковые, со сварными соединениями. Это самый надежный и долговечный вариант.

Совет. Если смонтировать систему из труб большего диаметра, чем прежде, это значительно ослабит силу гидроударов за счет снижения скорости потока.

Надежность системы зависит от качества материалов и монтажа

Теперь предлагаем изучить несколько способов, как убрать это явление или ослабить его воздействие на вашу водопроводную систему. Одни из них пригодятся в квартирах, другие в загородных домах с автономным снабжением. Но большинство – универсальны.

  • Замена кранов. Большинство смесителей в наших домах имеют шаровую конструкцию, которая позволяет перекрывать воду одним движением. Это очень удобно для потребителя, но не очень хорошо для системы, потому что именно резкое возникновение препятствия на пути потока приводит к скачку давления. Если заменить шаровые краны вентильными, давление в трубопроводе при их закрытии будет меняться постепенно, и более растянуто во времени.

Смеситель вентильного типа

  • Установка амортизаторов. Это может быть специальная резиновая вибровставка, либо эластичный шланг из пластика или каучука, врезанный в трубопровод на одном из участков. При возникновении ударной волны, амортизаторы растягиваются или сжимаются в зависимости от того, повысилось давление в системе или понизилось, и моментально гасят её. Их эластичные стенки при этом не деформируются — в отличие от жестких стенок труб.

Эластичный участок трубопровода

Специальная резиновая вибровставка

  • Установка компенсаторов. Это вкручиваемые в трубопровод пружинные детали, принимающие избыточное давление на себя, и уменьшающие вибрацию и шум. Расположенная внутри воздушной камеры стальная пружина, соединена с пластиковым диском. Когда давление в трубе повышается, диск давит на пружину, заставляя её сжиматься и освобождать место для погашения ударной волны.

На устройстве таких компенсаторов и правилах их монтажа, стоит остановиться подробнее.

На следующей картинке можно увидеть устройство детали в разрезе, где:

  • 1 – крышка корпуса;
  • 2 – пружина;
  • 3 – уплотнительное кольцо;
  • 4 – пластиковый диск;
  • 5 – нижняя часть корпуса;
  • 6 – зажимное кольцо;
  • 7 – уплотнение.

На приведенных выше схемах, показаны примеры правильной установки компенсаторов. Они могут монтироваться горизонтально или вертикально, на коллекторах холодной и горячей воды, либо на любом участке трубопровода, ведущего к конечной точке потребления воды.

Главное – не допускать застоя воды у входа в компенсатор, иначе в системе могут начать размножаться бактерии. По этой причине, инструкция не допускает его установку в верхней части стояка.

Такой способ монтажа недопустим

Что касается технических характеристик, то у данного конкретного устройства они следующие:

Номинальное давление10 бар
Максимальное давление50 бар
Размер присоединения1/2″ (16 мм)
Максимальная температура100 0 С

Это те параметры, по которым подбирается устройство. Они могут отличаться.

Если ваше жилище снабжается водой из автономного источника с помощью насосного оборудования, для предотвращения гидравлических ударов можно использовать следующие методы:

  • Установка гидроаккумулятора (см. Гидроаккумуляторы для водоснабжения: обзор разновидностей, нюансы подбора и настройки). Он входит в состав насосных станций и представляет собой бак с резиновой мембраной, делящей его на две камеры – воздушную и водяную. При гидроударе избыток воды будет сбрасываться в этот бак, пока давление в системе не нормализуется.

  • Использование насоса с частотным преобразователем, автоматически регулирующим его работу и обеспечивающим плавный пуск и остановку. При этом резкое повышение давления, которое и приводит к гидроудару, исключается.

Насос с частотным преобразователем

Это самые распространенные методы, позволяющие надежно защитить внутридомовую систему водоснабжения от деформации и разрушения.

Заключение

Согласно статистике, больше половины аварий на трубопроводах возникает не из-за коррозии или усталости материалов. Их причиной становятся гидроудары в системе водоснабжения. Но, как вы уже убедились, их вполне можно избежать, если сразу монтировать систему по всем правилам, и оснащать её специальными устройствами, гасящими ударную волну.

Что может произойти, если этого не сделать, смотрите на видео в этой статье.

Гидроудар в системе водоснабжения

Что такое гидроудар

Гидравлический удар(гидроудар) представляет собой кратковременное, но резкое и сильное повышение(понижение) давления в трубопроводе(в системе водоснабжения) при внезапном торможении(ускорение) двигавшегося по нему потока жидкости.

Гидроудар в системе водоснабжения

Простыми словами гидроудар-это резкий скачок давления в трубах

Гидравлический удар бывает:

  • Положительный – когда давления в трубопроводе очень резко повышается. Это может произойти, при быстром закрытие крана(вентиля, задвижки) или включения насоса.
  • Отрицательный – когда наоборот, происходит понижение давления в водопроводе, из-за того, что открыли кран или выключили циркуляционный насос.

Наибольшую опасность для водопровода представляет положительный гидроудар. Допустим вы открыли кран и помыли посуду. Закончили мыть, вода вам не нужна, закрыли кран.

При этом в водопроводе происходит следующее. Водный поток некоторое время, по инерции, течёт с прежней скоростью. Потом сталкивается с преградой (кран ведь закрыли). И «ударяясь» об эту преграду, образуется обратная волна. А так как вся система водоснабжения герметична. У этой обратной волны происходит столкновение с водным потоком идущим на встречу. В результате получается гидроудар.

Самые первые признаки гидроудара – глухие стуки и щелчки, слышимые при открытие или закрытие крана. Появления подтеков в местах соединения водопроводных труб или подтекающие краны.

Причины возникновения гидравлического удара

Основными причина , возникновения гидроудара системе водоснабжения:

  • Резкое перекрытии запорной арматуры(кранов, вентилей, задвижек.
  • Поломка или отключение циркуляционного насоса, насосной станции.
  • Воздушные пробки в системе водопровода.
  • Перепады сечения водопроводных труб.

В основном, гидроудар происходит при резком закрытии запорной арматуры. Вода проходит по трубам с постоянным давлением, но когда происходит резкое перекрытие водного потока. Давление воды на стенки труб увеличивается в несколько раз.

И в результате, могут лопнуть трубы или придут в негодность уплотнители резьбовых соединений и запорные элементы.

Трещина в трубе-после гидроудара

Конечно, резко закрытый кран не единственная причина возникновения гидроудара. Похожая ситуация бывает когда в системе остаётся воздух. В тот момент когда открывается кран, вода сталкивается с пробкой из воздуха.

И эта воздушная пробка в условиях замкнутого пространства выступает амортизатором. Вследствие чего с огромной силой выталкивает воду и происходит удар.

Также появление гидроударов могут спровоцировать трубы разного диаметра. Перепады давления, если трубы не приведены к общему знаменателю, гарантированы

Последствия гидроудара

Давление выше допустимой нормы критично для труб и их соединений. Запорная арматура тоже может выйти из строя.

От первого гидравлического удара, повреждение водопровода, обычно не происходит. Ведь изделия для водоснабжения изготавливаются с запасом, в случае повышения давления. Но последующие гидроудары будет бить в то же самое, слабое место. И в какой — то момент труба или запорная арматура выйдут из строя.

Если прорыв водопровода произошёл в квартире многоквартирного дома, то произойдет затопление, будет повреждено имущество, вашей квартиры и соседей снизу.

Последствия гидроудара- затопило квартиру

В случае повреждения центрального водопровода Может произойти отключения нескольких домов или района. То это уже чрезвычайное положение. Так как жильцы многоквартирных домов останутся не только без питьевой воды, но и без канализации.

Ну а если в результате гидроудара повреждается труба горячего водоснабжения. То это может привести к серьёзным ожогам.

Температуру горячей воды в квартире по нормативу читайте здесь

Как избежать гидроудар в водопроводе

Есть несколько способов предотвратить гидроудар в квартире и частном доме.

  • увеличить диаметр водопроводной трубы, для уменьшения скорости потока воды
  • плавное перекрытие водного потока.трубы

Как избежать гидроудар

Плавное перекрытие системы водоснабжения

Также важную роль играет эластичность труб, как они могут деформироваться под давлением. Но стоит отметить, что эти мероприятия, лишь растягивают процесс, снижая его мощность, и соответственно воздействие на систему водоснабжения..

Все запуски и выключения трубопровода должны производиться плавно. Для того чтобы обеспечить равномерное изменение давления в трубах.

Вентиль и краны старого образца, гораздо безопаснее в плане гидроударов. Для того чтобы перекрыть воду, нужно будет сделать несколько оборотов . Соответственно давление будет падать медленнее. Резко перекрыть даже при самом огромном желании не выйдет,

В последние время в квартирах часто используют шаровые краны. Для перекрытия поступления воды достаточно один раз повернуть кран . Не все знают что перекрытие надо делать плавно.

Гидравлический удар при этом, все равно произойдет. Но он разобьётся на несколько ударов, незначительных по силе. Следовательно не так опасных.

Защита от гидроудара в системе водоснабжения

Правильная защита от гидравлических ударов, должна быть направлена на снижение их интенсивности. И грамотно нейтрализовать воздействия повышенного давления.

Система водоснабжения квартиры и частного дома, должна быть защищена от неправильной эксплуатации и несвоевременного обслуживания. Существует ряд технических решений, которые позволяют свести к минимуму последствия перепадов давления жидкости в водопроводе , предотвратить их появление.

Использование компенсаторов

Компенсаторы — это емкости в форме цилиндра, внутри которых располагается пружина. Одна сторона пружины упирается упирается в верхнюю часть цилиндра, а другая – в пластиковый подвижный диск.

Компенсатор гидроудара

Когда давление в системе повышается, вода сжимает пружину и давит на диск., Если давление понижается сила, пружина, за счет упругости восполняет потерю давления.

Также для защиты от гидроудара используются мембранные компенсаторы и гидроаккумуляторы.

  • Для чего нужен и как выбрать гидроаккумулятор для систем водоснабжения

Ёмкость, компенсатора разделяет эластичная мембрана. Одна часть наполнена воздухом, другая , пустая. Воздух закачан под нужным давлением. В основном давление составляет 3 Бар.

При необходимости давление можно изменить до нужного, подключив насос. Обычно на 20-30% выше рабочего в системе водоснабжения.

Читать еще:  Монтаж коллектора водоснабжения

В том случае, когда в трубах возникает избыточное давления, то оно будет сбрасываться внутрь емкости за счет растяжения эластичной мембраны и снижения объема воздуха внутри бака.

Амортизирующие приспособления

В качестве амортизатора можно использовать вставки из армированного пластика или термостойкого каучука.

Эти вставки способны как растягиваться, так и сжиматься при резких перепадах давления, что позволит уменьшить воздействия на трубы водопровода.

При возникновении гидравлического удара произойдет растяжение этого отрезка и сила удара частично погаситься. Рекомендуемая длина от 20 до 40 сантиметров. Вставляется перед источником гидроудара .

Защитный термостат

Для защиты от гидроудара, также применяют термостат. У этого устройства имеется пружинный механизм, находящийся между клапаном и термоголовкой.

При повышении давления пружина срабатывает и не дает клапану полностью закрываться. Как только давление снижается, клапан начинает плавно закрываться.

Важно! Термостат всегда устанавливают только по направлению указанному, стрелкой на корпусе.

Возможность шунтирования

Если вы хорошо разбираетесь как устроен термостат, то можете установить шунт с просветом 0,2- 0,4 мм или сделать отверстие такого же диаметра.

Основная задача этого элемента – если возникнут перегрузки, плавно снижать давление Устанавливается по направлению водного потока.

Защитный клапан

Данные устройства работают очень просто. Если давление в местах установки защитных клапанов выше допустимых параметров. Клапан открывается и происходит быстрый сброс давления. При падение давления до нормального значения, клапан медленно закрывается.

Также защищает насос или насосную станцию в случаях непредвиденной остановки, например отключения электричества. Устанавливают его после обратного клапана, на отводе от трубопровода, рядом с насосом.

Гидравлический удар в системе водоснабжения – частое явление. И если не проводить регулярные профилактические осмотры системы и не принимать нужные действия. Гидроудар может нанести серьезный ущерб.

Гидроудар в трубе и защита от него

Под гидроударом следует понимать резкий перепад давления жидкости в трубопроводной системе, который возникает в результате стремительного изменения скорости движения транспортируемого потока.

  • Что это такое?
  • Причины гидравлического удара
  • Последствия гидроудара
  • Защита от гидроудара
  • Гидроудар в полипропиленовых трубах
  • Трубы с повышенной защитой от гидроудара
  • Вопросы, комментарии, отзывы

Гидроудар — что это такое?

В Политехническом словаре от 1957 года представлено следующее описание: «Гидравлический удар – сложный комплекс явлений, происходящих в жидкостях при резком изменении её скорости. Возникает в движущейся жидкости при быстром перекрытии трубопровода каким-либо запорным устройством, при резкой остановке насоса. Существенной частью гидроудара является волновой характер изменения давления и скорости в трубопроводе».

Давление может, как повышаться, так и понижаться, в зависимости от чего гидравлический удар подразделяется на:

  • Положительный – при увеличении давления на фоне стремительного перекрытия трубопровода либо включения насосного оборудования;
  • Отрицательный – при снижении давления, которое наблюдается при открывании заслонки либо отключении насосного оборудования.

В обоих случаях важна защита манометра от гидроудара, которая обеспечивается с помощью специальных трубок СТМ.

Причины гидравлического удара

Возникновение гидроударов обычно происходит из-за нескольких причин.

  • Резкое перекрывание/открывание вентилей, задвижек и прочей запорной арматуры меняет скорость потока;
  • Включение/отключение насосов провоцирует смену давления в системе;
  • Гидроудар может возникнуть из-за резких перепадов сечения труб в коммуникации;
  • Наличия преград на пути перемещения рабочей среды – в качестве таких преград могут быть воздушные пробки, противоположно направленный поток и прочее.

Резкие манипуляции с запорной арматурой (открывание, закрывание) приводят к быстрому изменению давления в точках установки оборудования. При перекрытии арматуры, она и её комплектующие подвергаются воздействию быстро возросшего давления. В результате этого, уплотнители резьбовых соединений и фланцевые прокладки приходят в негодность. Эксплуатация системы в условиях повышенного давления приводит к выходу из строя деталей запорных элементов.

При резком открывании жидкость стремительно набирает скорость и начинает двигаться в зону с более низким давлением, которая находится за арматурой. В этом случае опасности подвергаются места, расположенные после запорного оборудования. От гидроударов особенно часто страдают участки с наиболее высоким сопротивлением рабочей среды (изгибы трубопровода, батареи и прочее).

  • Избыточное давление

Избыточное давление может быть разным, его величина обусловлена следующими факторами:

  • Способностью жидкости к сжиманию (например, вода практически не сжимается);
  • Скоростью перемещения рабочей среды;
  • Временем протекания процесса.

Немаловажное значение также имеет уровень жёсткости материалов, на которые воздействует сила гидравлического удара. Это объясняется тем, что энергия движущегося потока не может быстро преобразовываться в иные виды энергии, например, в потенциальную энергию деформирования стенок трубопровода либо сжатия рабочей среды. Это приводит к тому, что давление в месте возникновения преграды/расширения трубы резко увеличивается/уменьшается и тем самым порождает образование ударной волны. Если давление в системе будет больше допустимого значения для конкретного материала магистрали, то это грозит нарушением её целостности.

Последствия гидроудара

Большую опасность для водопроводных и отопительных сетей представляет положительный гидравлический удар. Чрезмерно сильный перепад давления способен привести к повреждению коммуникации. После гидроудара может нарушиться герметичность запорных элементов, произойти растрескивание трубы и выход из строя насосов и теплообменного оборудования. Поэтому важно предотвратить возникновение гидравлических ударов либо уменьшить их силу воздействия.

Узнать о появлении гидравлических ударов в трубопроводе не сложно. Первыми симптомами данных неприятностей является возникновение посторонних звуков (щелчков, стуков и т.д.), которые обычно слышны при открывании/закрывании крана. Многие не придают значения таким шумам, но тем не менее они сигнализируют о повышенных нагрузках в трубопроводе.

Защита от гидроудара

Чтобы защитить трубопровод от гидравлических ударов, нужно:

  • Плавно открывать/закрывать запорные элементы

При плавном закрывании крана давление в трубопроводе будет постепенно выравниваться. При этом ударная волна будет иметь незначительную силу, а следовательно, мощность гидравлического удара будет минимальной. Но не во всех случаях возможно обеспечить плавное закрывание крана. Далеко не у всех моделей вентильная конструкция, многие современные краны имеют шаровую систему – достаточно одного неосторожного резкого поворота и кран придёт в положение «закрыто».

  • Использовать трубы большого диаметра

В трубопроводах большого диаметра рабочая среда движется с меньшей скоростью, чем в системах с более маленьким диаметром. А чем скорость перемещения потока жидкости меньше, тем слабее сила гидроудара. Однако данный способ гораздо затратнее. Расходы увеличиваются за счёт более высокой стоимости труб и теплоизоляции.

  • Установить амортизирующее устройство

Данное устройство располагается по направлению движения рабочей жидкости. В качестве амортизатора используется отрезок трубы из эластичного пластик либо каучука, которым заменяется часть жёсткой трубы перед термостатом. При возникновении гидравлического удара происходит растяжение эластичного отрезка и частичное гашение силы удара.

  • Использовать компенсаторное оборудование

Для сбрасывания лишней жидкости до момента нормализации давления в трубопроводе используется гидравлический аккумулятор. Данное оборудование выполнено в виде герметичного бака, оснащённого мембраной и воздушным клапаном. Мембрана изготавливается из эластичного материала, бак – из стали.

  • Использовать автоматику насосов

Одной из причин появления гидравлических ударов в трубопроводе является насосное оборудование. Движение рабочей среды зависит от того, насколько быстро вращаются насосные валы. Следовательно, плавное снижение/увеличение скорости вращения позволяет уменьшить силу воздействия и снизить риск появления гидроударов.

На производствах для управления насосным оборудованием используются специальные регуляторы, частотные преобразователи и прочие подобные приборы. Данное оборудование также подходит для использования в бытовых условиях.

Гидравлические удары в коммуникациях появляются при остановке насосного оборудования, например, при исчезновении сети питания. На производствах и в сфере коммунального хозяйства резервные источники используются давно и не раз доказали свою эффективность. Предупреждение аварийных ситуаций и сокращение расходов на ремонтные работы приводят к существенной экономии средств. Включение домашнего насосного оборудования через устройство защиты от гидроударов (стабилизаторы и источники резервного питания) поможет обезопасить внутренние коммуникационные системы.

  • Использовать байпас

Байпас представляет собой дополнительный участок трубопровода, который используется в качестве обходного канала и служит для регулирования пропускной способности сети отопления. Такие устройства можно монтировать, как в новые системы, так и в уже существующие.

  • Гаситель гидроударов

Это простое, но эффективное изобретение, работающее по принципу расширительного бака отопительных коммуникаций. При резком перепаде давления жидкость перемещается в мембранный гаситель. После того, как давление в трубопроводе упадёт до рабочей величины, произойдёт выталкивание жидкости обратно в систему. Возвращение воды обеспечивается благодаря избыточному давлению воздуха, находящегося с противоположной стороны мембраны.

  • Защитный клапан

Клапан защиты от гидроудара располагается в трубопроводной системе рядом с наносом. Он реагирует на скачки давления, принимая обратную волну и предотвращая гидравлические удары. Клапан оснащён специальным регулятором, который при перепаде давления плавно открывает его. Таким образом, когда обратный поток рабочей среды доходит до насосного агрегата, клапан уже находится в открытом состоянии. В результате этого происходит сбрасывание воды, а следовательно, снижение давления до допустимой величины. После нормализации давления регулятор закрывает клапан, чтобы предотвратить опустошение системы.

Гидроудар в полипропиленовых трубах

Разные свойства материалов, которые используются для производства трубопроводной продукции, по-разному способны противостоять гидравлическим ударам. Например, при других одинаковых характеристиках, максимальное давление при закрывании арматуры в системах из ПП труб меньше в несколько раз по сравнению со стальными коммуникациями, на 65% меньше, чем в сетях из стеклопластика и на 50% – нежели в трубах из поливинилхлорида.

Данные свойства обуславливают использование демпферов (эластичных отрезков труб) на участках трубопроводных систем с повышенной вероятностью возникновения гидравлических ударов.

Последствия гидроудара могут привести к выходу из строя водопроводных и отопительных систем. Чтобы избежать данных неприятностей, следует прислушиваться к рекомендациям специалистов и защитить систему от возникновения гидравлических ударов. Это обеспечит бесперебойную работу трубопроводов на протяжении длительного времени.

Трубы с повышенной защитой от гидроудара

Важный момент: среди ряда предложенных выше методов защиты и предотвращения гидравлического удара, так же имеют значительную актуальность технические характеристики самой трубопроводной системы, такие как модуль упругости и толщина стенки.

Низкий модуль упругости труб aquatherm GmbH, а так же увеличенная толщина стенки (по сравнению с металлическими трубами) обеспечивает более высокую устойчивость к импульсному давлению, возникающему в критической ситуации гидроудара.

Пластиковые трубы произведенные в Германии, широкого спектра применения.

Система отлично подходит для систем горячего и холодного водоснабжения и отопления, как в частных, так и промышленных масштабах. Так же используется для транспортировки химических сред.

Пластиковые трубы произведенные в Германии, широкого спектра применения.

Трубопроводная система из инновационного материала fusiolen, специально разработанная для систем холодоснабжения, обогрева поверхностей, транспортировки агрессивных сред и сжатого воздуха, а также для систем геотермальной энергетики.

Канализационная система из материала НПВХ, подходит для транспортировки агрессивных сред, в том числе хлорированной воды

Вопросы, комментарии, отзывы

Ваш комментарий отправлен!

Чтобы задать любой интересующий Вас вопрос, отправить запрос на расчет продукции или запросить необходимую документацию Вы можете воспользоваться специальной формой на сайте, отправить письмо по электронной почте или позвонить по телефону

Гидроудар в системе водоснабжения и отопления — причины и их устранение

Трубы отопительной и водопроводной системы, особенно частного дома, иногда издают странные звуки. Порой их замечают, но оставляют без внимания. А зря. Щелчки и стуки в трубопроводах могут обозначать и гидроудар в системе водоснабжения. Возможно, пора принимать меры по их предотвращению, пока не возник вопрос: кто виноват во внезапном прорыве трубы.

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.

Наглядная демонстрация гидроудара в трубе

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.

Пример последствия гидроудара

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.

При монтаже водяных теплых полов используются трубопроводы большой длины

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.

Читать еще:  Ввод водопровода в частный дом

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.

Во избежание гидроудара рекомендуется производить закрытие шарового крана плавно

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.

Устройство компенсатора

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.

Сбросной предохранительный клапан

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.

Природа гидравлического удара в трубопроводах: методы борьбы- Обзор +Видео

Природа гидравлического удара в трубопроводах. Из-за чего бывает гидравлический удар в трубопроводах? Явление появляется из-за перепада давления транспортируемой жидкости в трубах. Резкое изменение давления происходит, потому что стремительно меняется скорость течения водяного потока. Гидроудар способствует к исчезновению воды в кране, также способен затопить квартиру.

Природа гидравлического удара может быть различной. Как исключить опасное явление, рассмотрим далее.

Особенности явления гидроудара.

Гидроударом называют образование резкого скачка давления внутри труб, наполненных водой. Удар проявляет себя, когда жидкость сталкивается с препятствием на пути течения. Явление может спровоцировать резкое закрытие арматуры для затвора, либо остановка работы насоса, либо образовавшаяся пробка из воздуха.

Встретившись с препятствием, жидкость все также течет с большой скоростью. Далее на первые слои воды налетают следующие потоки, уплотняя его.

Нарастающие слои увеличивают давление внутри трубы, вода пытается удалить часть составляющей, чтобы осуществить разрядку.

Внимание! Бывает, что видно не сразу произошедший удар в трубах водопровода или отопления. Часто снаружи система работает, как и прежде.

Поздние последствия ударов:

1.разрывы труб из металла, сделанных с помощью сварки.

2.разрыв изделия по резьбе.

3.разрывы трубы из пластика.

4.неисправность подмоток либо уплотнительных прокладок.

5.попадание арматуры для затвора в водопроводную систему.

6.появление сбоя в работе манометров.

7.неполадки в работе счетчиков для воды.

Если причиной удара становится задвижка либо шаровый механизм, то последствия можно сразу не увидеть, а некоторым показаться безвредными.

Внимание! Если обнаружились первые признаки дефекта трубы либо арматуры, надо немедленно устранять проблему. Гидроудары вызывают образование трещин, расколов в трубопроводах, повреждают оборудование.

Указателями на неполадки могут стать стуки и небольшие щелчки, «рычащие» шумы в трубах, по которым осуществляется подача воды.

Щелчки можно услышать на участках перехода труб одного размера к патрубкам с меньшим диаметром. Транспортируемая жидкость в месте соединения сталкивается с небольшим препятствием.

Внимание! Постоянные удары внутри системы сокращают срок годности труб.

Данное явление может вызвать такие последствия как:

1.поломка оборудования. При нарушении герметичности трубопроводов страдают приборы для отопления.

2.порча имущества. Удары могут стать причиной потопа в квартире.

3.возможность появления ожогов, если гидроудары прорвут теплоснабжение, и из труб хлынет кипяток.

Справка! Шестьдесят процентов чрезвычайных ситуаций на трубопроводах возникает из-за гидроударов, страдают в первую очередь износившиеся трубы, покрытые снаружи слоем коррозии.

Постоянные гидроудары могут спровоцировать самую опасную аварию – прорыв трубы

Гидроудары наиболее опасны и доставляют большие неприятности в системах теплых полов. По контурам полов двигается горячая жидкость. На объем последствий влияет место, на котором образовалось препятствие. При наличии преграды в начале системы давление увеличится незначительно, если преграда образуется в конце трубопровода, то давление повысится сильнее.

Как правило, гидравлический эффект возникает, если при монтаже системы отопления использованы разнокалиберные изделия. Если посредством переходников контуры не уравнены в диаметре, значит, давление однозначно увеличится.

В качестве противоударной защиты в трубопровод монтируют клапан в виде термостата.

Из-за чего возникает гидроударное явление.

Если трубопровод полностью либо частично утрачивает проходимость, то внутри возрастает давление.

Неправильная прокладка водопроводов приводит к возникновению внутри нее щелчков и стуков, которые свидетельствуют о гидроударах. Возникают звуки при внезапном прекращении течения жидкости в системе, а затем ее возобновлении.

При нахождении жидкости внутри трубы на препятствие, ее скорость снижается, при этом объем постоянно увеличивается. Не имея выхода для разгрузки, поток создает волну в обратном направлении, которая сталкивается с общим потоком, увеличивает давление порою до максимального показателя 20 атмосфер.

Герметичность трубы не дает выйти жидкости наружу, образующаяся сила удара несет большую опасность в виде разрыва трубопровода.

Для систем отопления и водоснабжения следует применять специальные трубы без швов согласно Гост 3262 – 75, или напорные изделия из металлопластика, выполненные по Гост 18599.

Причинами для возникновения гидроударов считают:

1.неполадки функционирования насоса, обеспечивающего циркуляцию.

2.скопление воздуха внутри системы.

3.перебои в электроснабжении.

4.резкое перекрытие арматуры для затвора.

Внезапное увеличение давления в трубе возникает, если во время включения насоса работа крыльчатки начинается с огромных оборотов.

В автономной системе отопления все чаще устанавливают шаровые краны, которые не имеют плавного хода. Быстрое движение крана имеет отрицательное свойство, потому что становится причиной гидроударов.

Использование винтовых кранов считается более безопасным, потому что устройство обеспечивает плавное раскручивание буксы.

Гидроудар возникает, если запускают систему с невыпущенным воздухом. Вода, попадая в трубу, наталкивается на воздушную пробку, которая придает потоку обратную амортизацию.

Устранить причины возникновения гидроударов может установка защиты систем трубопроводов.

Для этого применяют различные методы.

1.Поэтапное перекрытие трубопроводной системы.

Плавный запуск или отключение системы гарантирует отсутствие гидроудара, это требование указано в Гост.

Так как стенки труб упругие, то ударная энергия воздействует не сразу всей мощностью. Трубы компенсируют часть удара за счет деформации конструкции, поэтому нарастание силы удара происходит постепенно.

Поэтому если суммарная сила удара будет одинаковая, то воздействие его будет постоянно снижаться. Плавное или поэтапное включение гарантирует постепенное нарастание давления, что повлечет незначительные повреждения труб.

Внимание! Лучше устанавливать запорную арматуру с большим промежутком времени для перекрытия или подачи воды.

2.Установка автоматических конструкций.

Автоматическое управление должно иметь настройку на плавное изменение давления в трубопроводе. Для этого устанавливают насосы, имеющие функцию автоматического изменения количества оборотов, или оборудование, работающее с помощью электронного управления, внутри которого стоят частотные преобразователи.

Внимание! Автоматические устройства позволяют осуществлять контроль за потоком жидкости и ее давлением в системе.

Автоматические насосы с регулировкой количества оборотов плавно увеличивают, либо понижают водяное давление. Автоматика направлена на выполнении двух задач: контроль за перепадами давления и его регулировка при необходимости.

Как модернизировать систему

Работы п модернизации предполагают проведению комплекса мероприятий по установке оборудования для нейтрализации высокого давления.

1.Использование амортизаторов либо компенсаторов.

Данные устройства направлены на выполнении основных функций: сбор лишней жидкости и устранение ее из системы, также гашение гидроударов.

Компенсатор в виде гидроаккумулятора монтируют в направлении транспортировки воды на участках, где чаще всего скачет давление. Устройство имеет форму стальной колбы в 30 литров, которая состоит из двух секций, разделенных с помощью резиновой либо каучуковой мембраны.

Когда давление увеличивается, удары «попадают» в резервуар. При поднятии водяного столба резиновая мембрана изгибается по направлению воздушного резервуара, так искусственно увеличивают объем трубы.

Амортизирующими устройствами выступают армированные термостойкие трубы с помощью каучука либо пластика. Чтобы получился желаемый эффект, используют контур в тридцать сантиметров. При большой протяженности трубопровода участок с амортизирующей трубой удлиняют до десяти сантиметров.

2.Монтаж клапана для защиты в виде диафрагмы.

Диафрагменный клапан располагают рядом с насосом на отводной трубе, чтобы обеспечить выпуск воды, если давление увеличится.

Справка! Работу клапана может регулировать котроллер, либо пилотное устройство быстрого реагирования.

При резком повышении давления из-за остановки работы оборудования срабатывает клапан. При нагнетании опасной ситуации клапан открывается, при нормализации давления он плавно закрывается.

3.Установка шунта на терморегулирующий клапан.

Шунт изготавливают в виде узкой трубочки, имеющей просвет до 0.4 миллиметра, ее ставят в направлении движения теплоносителя. Функцией элемента считается постепенное понижение давления при перегрузках.

Шунтирование системы используют во время монтажа автономных трубопроводов, где применяются новые трубы. Потому что на ржавых трубах шунт не будет выполнять свои задачи.

Важно! Если система использует шунт, то вход в отопительную трубу оснащают качественным водяным фильтром.

4.Применение защитного термостата.

Термостат контролирует уровень давления и прекращает ее работу, если он достигнет максимального значения. Конструкция имеет пружинный механизм, который расположен между клапаном и термоголовкой. Механизм в виде пружины начинает работу при повышении давления, не позволяет, чтобы клапан закрылся полностью. При установке надо отслеживать положение устройства так, как показано на корпусе прибора.

Профилактика от образования гидроударов.

Во время эксплуатации систем трубопроводов следует соблюдать требования и правила Гост. Также надо периодически проводить профилактику работы системы. Все элементы конструкции и процессы, происходящие в них взаимосвязаны. Если состояние труб неудовлетворительное, то возникновение гидроудара лишь завершит плачевное положение дела.

Постоянное увеличение давление, вибрация в трубах образуют трещины в металлических изделиях. С возникновением гидроудара неполадки проявляются первым делом на участках соединения, изгибов, швах трубопровода.

Что нужно делать для профилактики

1.Периодически проверяют безопасную работу защитного клапана, манометра, воздухоотводчика.

2.проверяют давление в конструкции, расположенной за мембраной камеры для искусственного расширения трубы. При необходимости корректируют работу.

3.проводят тестовые испытания на отсутствие утечек, выявляют уровень износа системы.

4.проверяют вентиля арматуры для запора на наличие течи.

5.очищают фильтры, которые задерживают ржавчину, песок и т.д.

Профилактические меры содержат несложные работы, которые стоит выполнять, чтобы при необходимости обойтись небольшими ремонтными работами.

Работу по профилактике проводят комплексно, именно такой метод исключит гидроудары и продлит срок эксплуатации трубопровода.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector