Гидроудар — резкое кратковременное изменение величины давления в трубопроводе, повышение или понижение. Оно может привести к разрыву и деформации труб, повреждению крепежа, насосного оборудования, фитингов и арматуры. Рассказываем, как избежать подобных явлений в системе водоснабжения.
Почему возникает гидроудар
Гидроудар происходит из-за резкого изменения скорости воды в трубопроводе, когда кинетическая энергия потока преобразуется в деформационную. В результате в системе появляется энергетический импульс, скорость которого может достигать до 1000 м/с. Такая нагрузка приводит к повреждению или разрушению труб.
Причинами скачков могут служить такие действия:
- закрытие/открытие запорной арматуры;
- возникновение резонансных колебаний, вызванных работой насосов с нестабильными характеристиками;
- срабатывание обратного клапана;
- попадание воздуха в трубы;
- остановка/пуск насоса в случае аварии или сбоя в электросети;
- колебания уровня жидкости в зоне всасывания.
Какой мощности произойдет гидроудар, зависит от нескольких факторов:
- от коэффициента сжимаемости жидкости в системе — параметр влияет на величину избыточного давления, возникающего в трубах;
- от жесткости материала труб — влияет на способность поглощать энергию гидроудара без потери целостности.
Во внутренних инженерных коммуникациях гидроудар возникает значительно реже и, как правило, не приводит к серьезным последствиям. Это связано с тем, что трубопровод внутри строения имеют меньшую длину и диаметр по сравнению с магистральными сетями. Благодаря этому энергия ударной волны слабее.
Способы защиты от гидроударов
Гидроудар нельзя устранить мгновенно. Продолжительность затухания ударных волн связана с длиной труб. В городских водопроводных сетях процесс занимает всего несколько секунд. На протяженных магистралях колебания давления могут сохраняться несколько минут. Уменьшить последствия гидроудара можно несколькими методами.
Контроль динамики процессов
Эксплуатация систем водоснабжения осуществляется с учетом требований СНиП 2.04.01-85 «Внутренний водопровод и канализация зданий». Согласно ему, запорную арматуру надо открывать и закрывать плавно. Это поможет снизить риск гидроудара и предотвратит повреждение труб.
В коммунальных и промышленных трубопроводах для этих целей применяют автоматическую арматуру с возможностью регулировки времени срабатывания. При ручном управлении используют винтовые приводы. С помощью них обеспечивают плавное изменение проходного сечения, то есть убирают резкие перепады давления. Также в систему устанавливают регуляторы давления и компенсаторы гидроудара.
Автоматизация насосного оборудования
Одной из причин гидроудара является насос в системе. Скорость движения рабочей жидкости в трубах зависит от частоты вращения валов. Чем медленнее будет происходить их движение, тем ниже будет риск возникновения гидроудара.
Для контроля работы оборудования используют полупроводниковые, трансформаторные регуляторы и преобразователи частоты. Для защиты от перебоев в электросети, чтобы насос резко не прекратил работать, предусматривают резервные источники водоснабжения на объекте.
Применение демпферов
Трубы из разных материалов по-разному способны переносить гидроудары. Например, при равной нагрузке потока максимальное давление в случае запирания арматуры будет возникать в изделиях из стеклопластика. В трубах из ПВХ его будет на 50% меньше, а из полиэтилена — на 65%. Если в систему включить демпферы, участки высокой эластичности, то процент формирования гидроударов упадет.
Установка гидровоздушных баков
Также демпфирование нагрузки выполняют с помощью накопительных емкостей. Они помогают сгладить перепады давления в трубопроводе. Примером такого резервуара является гидровоздушный бак. Его устанавливают на выходе насосной станции с напорной стороны.
В случае возрастания давления рабочая жидкость давит на мембрану, происходит сжатие воздуха и смещение мембраны. Объем в емкости увеличивается, за счет чего происходит компенсация избыточного давления. Когда скачок энергии проходит, мембрана возвращается в исходную позицию.
Защитный клапан ставят около насоса на отводе, чтобы выпускать воду в случае повышения давления. Устройство срабатывает автоматически при превышении заданного безопасного уровня, например, в случае аварийной остановки оборудования. При всплеске давления регулятор открывается, при достижении нормального значения — закрывается.
Чтобы установка гидровоздушного бака имела высокую эффективность в борьбе с избыточным давлением, необходимо обеспечить постоянный контроль уровня воды в резервуаре. В целях соблюдения санитарных норм жидкость в емкости следует регулярно заменять. Также требуется исключить риск случайного перекрытия запорных клапанов на соединительных трубопроводах — их рекомендуется поддерживать в открытом положении под постоянным наблюдением.
Установка воздушных клапанов
Воздухоотводчики применяют, если другие способы защиты невозможны. Клапаны имеют ряд недостатков, которые способны снизить их эффективность. Они требуют периодического технического обслуживания. При неправильной установке или некорректном расположении такие элементы могут не только не предотвратить, но даже усугубить эффект гидроудара.
На трубах большого диаметра клапаны монтируют на куполах. Это требуется для того, чтобы втянутый воздух временно собирался в этих зонах. Его вывод из трубопровода необходимо делать медленно, иначе произойдет пульсация давления. Устройство обычно имеет входное отверстие большего диаметра, а выходное — меньшего. Подобный купол в системе играет роль временного хранилища.
Монтаж сопловых обратных клапанов
Главную опасность в системе водоснабжения несут обратные клапаны, которые резко перекрывают поток воды. Происходит явление, известное как «удар обратного клапана». Чтобы уменьшить нагрузку, рекомендуется ставить сопловые модели. Они не устраняют полностью гидроудар, но делают его незначительным.
Полностью исключить скачки давления в процессе эксплуатации трубопровода невозможно. Но подобные колебания можно удерживать в допустимых границах. Сложность заключается в том, что последствия гидроударов не всегда заметны сразу. О повреждении труб, ослаблении креплений или фланцевых соединений, часто становится ясно лишь спустя время.
В гипермаркете «Лемана ПРО» вы найдете все необходимые материалы и инструменты, чтобы обезопасить систему водоснабжения от скачков давления. Специалисты помогут подобрать товар под характеристики трубопровода. Подписываетесь на наш Дзен-канал — будьте в курсе выхода новых статей про строительство и ремонт.
#профи #водоснабжение #гидроудары #сообществопрофессионалов
