Мембранный компенсатор гидроударов: принцип работы, монтаж, разновидности
Давление, как один из параметров системы отопления и водоснабжения, играет ключевую роль. Именно за счет разности давлений образуется течение жидкости. В современных системах отопления используют гидравлические насосы. От показателя давления зависит скорость течения, напор и объем. В системах открытого типа, которые повсеместно использовались в прошлом, давление жидкости равнялось атмосферному, поэтому повышение температуры носителя сопровождалось перетеканием жидкости в расширительный бак.
Недостатком такой системы служило постепенное испарение жидкости, невозможность повышения температуры кипения, незащищенность от гидравлических ударов.
Жидкость практически не сжимается. При сжатии слоев возникают большие по значению силы упругости, которые могут с высокой скоростью передаваться в среде. Резкое изменение давления в одной части квартирной магистрали могло привести к разрушению элементов трубопровода в другой части.
Спровоцировать гидроудар может открытие крана или любой заслонки. Ярким примером служит разрушение вновь проложенной магистрали при первом ее запуске, когда при закрытых вентилях смесителей открывается подача воды.
Закрытая система отопления
Если трубопровод сделать герметичным, то при нагревании жидкости резко начнет повышаться давление, из-за чего могут трубы или соединения начать разрушаться. Однако давление, превышающее атмосферное, дает немало преимуществ.
- Как известно, повышается температура кипения, следовательно, можно более эффективно использовать носитель.
- При повышенном давлении увеличивается эффективность работы гидронасоса.
- Герметичная система не нуждается в периодической подпитке.
Регулятор давления в системе закрытого типа совмещает в себе функции мембранного компенсатора и расширителя. Он представляет собой емкость, разделенную на две части эластичной перегородкой.
В одной части находится воздух под давлением, а другая его часть соединена с магистралью.
При тепловом расширении жидкость давит на мембрану, вследствие чего она прогибается в зону, наполненную воздухом. При уменьшении объема воздуха его давление возрастает и начинает компенсировать избыточное давление жидкости.
Когда квартирная система отопления находится в рабочем состоянии, то мембранный компенсатор пребывает в динамическом равновесии. Каждому увеличению давления со стороны жидкости сопутствует возрастание давления воздуха. Но оказывается, такая система не только способна гасить тепловые расширения, но работает как гаситель гидроударов.
Устройство мембранного компенсатора
На рынке строительных материалов и деталей к системам отопления расширительный бак известен, как мембранный компенсатор гидроударов. Он может устанавливаться не только в систему отопления, но и в систему водоснабжения. Основное назначение емкости – разгрузка системы в случае повышения давления.
Мембрана, выполненная из эластичного материала, является регулятором давления. По форме резервуар не подлежит стандартизации.
Выбор внешней формы зависит исключительно из условий окружающего пространства и эстетичности. Чаще всего встречаются компенсаторы в виде цилиндрического баллона.
Та половина резервуара, где находится воздух, имеет вывод с золотником. Через него можно добавлять или уменьшать количество воздуха в резервуаре. При покупке мембранного компенсатора воздух находится под давлением, равным десятым долям атмосферного давления. При вводе в эксплуатацию это давление увеличивается согласно показателям системы. Компенсатор имеет только один подсоединительный патрубок, ведь сквозного течения жидкости не предусмотрено.
Разновидности
Есть несколько видов действующих классификаций устройств. Наиболее практичной считается группировка по типам применяемых мембран. На сегодняшний день практически все устройства выпускаются с диафрагменной мембраной. Баллон неразборный, выполненный из прочной стали. Обычно состоит из двух полусфер, сваренных между собой. Мембрана монтируется таким образом, чтобы полость резервуара делилась на две части.
Подсоединительный патрубок остается в одной части, а золотник – в другой.
Баллонная мембрана подлежит замене. Но современные материалы способны выдерживать повышенные нагрузки довольно длительное время без потери целостности и упругости, поэтому необходимость в замене мембраны практически отпала. Резервуар для баллонной мембраны разборный. Вода находится в резиновой камере и не соприкасается с внутренними стенками резервуара. Шаровая мембрана сегодня практически не используется, она считается раритетом.
Правила монтажа
Если ранее к расширительному бачку предъявлялись определенные требования по монтажу, то в закрытой системе компенсатор может устанавливаться в любом месте. Однако это только теоретическое предположение. Требования расположения в высшей точке уже не актуальны, так как по закону Паскаля давление везде одинаковое.
Компенсатор монтируется там, где имеются сантехнические узлы, вводы или развязки.
- С одной стороны, это обусловлено тем, что узлы являются частой причиной гидроударов, поэтому устройство, гасящее избыточное давление, целесообразнее устанавливать в непосредственной близости от кранов и вентилей.
- С другой стороны, здесь весомую роль играет эстетичность. На фоне прямолинейных труб, аккуратно уложенных по периметру комнаты, баллон смотреться ну никак не будет.
Важным условием монтажа является отсутствие длинного или изогнутого отвода к баллону. Так как в отводе вода не циркулирует, то это может привести к застою и, как следствие, к размножению микробов. Отводы должны быть короткими и прямыми.
Из этих соображений и стоит выбирать место локализации компенсатора.
Обзор моделей мембранных компенсаторов
Сравнение технических характеристик разных моделей устройств помогает тем, кто впервые столкнулся с необходимостью их применения сделать правильный выбор. То же самое можно сказать и про мембранные компенсаторы. Модель Valtec Car 19 идеально подходит для бытового применения в квартирах.
Основное его назначение – компенсация переменных значений давления в водопроводах и системах отопления. Модели valtec зачастую используют исключительно в качестве расширительного бачка.
При монтаже номинальное давление в резервуаре равняется 3 бар, что в большинстве случаев подходит для многих систем без перенастройки. Некоторые модели снабжены манометрами для более удобной настройки компенсатора.
Модель FAR FA 2895 12 от компании FAR завоевала свою нишу на рынке компенсирующих устройств благодаря своей надежности при относительно недорогой стоимости. Показатели температуры и давления позволяют компенсатору работать как в промышленных системах, так и в системах домашнего применения.
Устройство резервуара ничем практически не отличается от аналогов. В качестве материала применяется латунный сплав, а мембрана выполнена из прочного пластика. Чтобы этот пластик не деформировался под действием воздуха, когда резервуар пустой, но удерживается пружинами.
Производители Reflex и caleffi специализируются на производстве арматуры для водопроводов. Они предлагают целую линию компенсаторов, которые отличаются тем, что используются в более крупных системах. Объем бака Reflex может достигать сотен литров. Нередко такие устройства становятся гидроаккумуляторами, способными накапливать огромное количество воды. Такие аккумуляторы обеспечивают целостность насосов при отключении подачи водоснабжения.
Доступность устройств и гибкая ценовая политика производителей позволяет обеспечивать защиту систем водоснабжения не только на крупных предприятиях, но и в обычных домашних условиях. Перечисленные устройства имеют достаточно высокий ресурс при условии, что все технические параметры подобраны правильным образом.
Гаситель гидроударов | Гид по отоплению
Гаситель мембранного типа Valtec CAR 19.
Объем — 0,162 л. Макс. давление при гидравлическом ударе – 20 бар. Стоимость около 1 500 руб/ед.
Гаситель гидроударов – устройство, предназначенное для «поглощения» гидравлических ударов, возникающих в результате мгновенного увеличения или снижения скорости движения воды.
Гидравлический удар может стать причиной выхода из строя или сокращения срока эксплуатации отдельных элементов системы. Резкое превышение предельно допустимого давления приводит к прорыву трубопроводов, поломке контрольно-измерительных приборов (манометры, счетчики), вырыванию обжимных фитингов, сминанию уплотнительных колец и прокладок.
Конструкция
Конструкция компенсатора гидроударов схожа с конструкцией расширительного мембранного бака. Он также состоит из герметичного нержавеющего стального корпуса, внутри которого расположена подвижная мембрана (диафрагма). Мембрана разделает корпус устройства на 2 камеры:
- воздушную;
- водяную.
Конструкция квартирного гасителя гидроударов Valtec CAR 19.
Мембрана предотвращает контакт воды и воздуха в воздушной камере. Отсутствие такого контакта дольше сохраняет предварительное давление в воздушной камере, а также продлевает срок эксплуатации всего устройства.
На поверхности мембраны имеются небольшие бугорки, которые не позволяют ей плотно прилегать к стенкам корпуса. Благодаря такой конструктивной особенности вода соприкасается со всей поверхностью мембраны.
Примечание! Помимо своего основного предназначения поглощения гидроударов, мембранные гасители также выступают в роли расширительных баков, компенсируя тепловое расширение воды при ее нагреве.
Видео
Гасители гидроударов Valtec мембранные с манометром
Безаварийная работа отопительных коммуникаций и водопроводов напрямую зависит от поддержания давления в сети.
Резкие скачки могут привести к поломкам оборудования, разрушению трубопровода, в лучшем случае — к сокращению срока эксплуатации. Гидравлические удары возникают при изменении натиска движения внутрисистемной жидкости, создавая излишнюю нагрузку на систему в целом и отдельные приборы. Гаситель гидроударов Valtec поможет компенсировать перепады и защитит трубную систему со всеми устройствами и приспособлениями.
Поиск по параметрам
Производитель: Valtec
Страна: Италия2 137 руб
Цена указана без скидки
Производитель: Valtec
Страна: Италия1 757 руб
Цена указана без скидки
Гаситель гидроударов мембранный Valtec
Различают:
- диафрагменные мембранные компенсаторы;
- баллонные;
- шаровые.
Арматура представляет собой мини-резервуар, разделенный на две половины эластичной мембраной. При эксплуатации одна половина заполнена воздухом, вторая остается пустой. Воздух закачивают через золотник под определенным давлением.
При нормальных показателях в трубопроводе не происходит никаких действий, при скачке напора, мембрана тянется и жидкость попадает в компенсатор. При нормализации она же выталкивает воду назад в систему.
Для контроля за работой компенсатора компания Valtec разработала мембранный гаситель положительных и отрицательных гидроударов с манометром. При необходимости можно повернуть шаровой кран и проверить показатели.
Гасители могут иметь пружинный механизм. Принцип работы сходен с мембранным. Только вместо нее емкость делится на части диском на пружине. При скачке давления пружина сжимается, вода заходит внутрь. При нормализации, пружина возвращается в начальное положение, выталкивая воду в трубопровод.
3.
3. Компенсаторы гидроударов. Гидроакумуляторы и расширительные баки 3.3. Компенсаторы гидроударов. Гидроакумуляторы и расширительные баки
ВикиЧтение
Гидроакумуляторы и расширительные бакиБеликов Сергей Евгеньевич
3.3. Компенсаторы гидроударов
В водопроводных сетях старых домов мы нередко можем слышать дребезжание стояков, раковин, кранов. Это гидравлические удары в системах водоснабжения. Гидравлические удары возникают при быстром открытии или закрытии трубопроводной арматуры, при резкой остановке (обычно аварийной) насосов. В момент гидроудара динамическое местное давление возрастает в несколько раз. Такое давление может неблагоприятно влиять на бытовую технику (стиральные и посудомоечные машины, бойлеры и т.
п.).
В этих случаях необходимо устанавливать компенсаторы гидроударов – мембранные баки малой емкости (рис. 15).
Рис. 15. Внешний вид компенсатора гидроудара
На рис. 16 показаны примеры использования баков-компенсаторов.
Рис. 16. Примеры использования компенсаторов гидроудара
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРесЧитайте также
Синхронные генераторы и компенсаторы
Синхронные генераторы и компенсаторы
Вопрос. Как следует производить определение возможности включения без сушки генераторов напряжением выше 1 кВ?Ответ.
Следует производить в соответствии с указанием завода-изготовителя (1.8.13, п. 1).Вопрос. Каким должно быть
Глава 5.2. ГЕНЕРАТОРЫ И СИНХРОННЫЕ КОМПЕНСАТОРЫ
Глава 5.2. ГЕНЕРАТОРЫ И СИНХРОННЫЕ КОМПЕНСАТОРЫ Область применения Вопрос. На какое оборудование распространяется настоящая глава Правил?Ответ. Распространяется на стационарную установку в специальных помещениях (машинных залах) или на открытом воздухе генераторов
Статические тиристорные компенсаторы (СТК)
Статические тиристорные компенсаторы (СТК) Вопрос. Что должны обеспечивать СТК?Ответ. Должны обеспечивать плавное быстродействующее регулирование напряжения и реактивной мощности с целью достижения требуемого качества энергии по напряжению в точках общего
1.
8.13. Синхронные генераторы и компенсаторы
1.8.13. Синхронные генераторы и компенсаторы Вопрос 9. Как определить возможность включения без сушки генераторов выше 1 кВ?Ответ. Такое включение следует производить в соответствии с указанием завода-изготовителя (п. 1).Вопрос 10. Каким должно быть сопротивление изоляции
4.3. Компенсаторы гидравлических ударов
4.3. Компенсаторы гидравлических ударов Как уже говорилось, гидравлические удары в системе являются следствием работы насосной техники и трубопроводной арматуры. Давление в сетях при гидроударах может достигать 10–15 бар. В нашей стране для поглощения гидроударов
6.2.8. СИНХРОННЫЕ КОМПЕНСАТОРЫ
6.2.8.
СИНХРОННЫЕ КОМПЕНСАТОРЫ
Повышение коэффициента мощности в системах электропотребления достигается установкой конденсаторных батарей и применением синхронных двигателей в режиме генерации реактивной мощности. По мере развития энергетических систем наряду с
Гаситель гидроударов мембранный с манометром Valtec VT.CAR20.I.04001
- Вид соединения:
- резьбовой
- Макс. рабочая температура, C:
- 100
рабочая температура, C:- Макс. рабочее давление, бар:
- 20
- Материал:
- сталь
- Назначение :
- водопровод
- Оснащение:
- манометр
- Резьба:
- наружная
- Тип:
- компенсатор гидроударов
- Цвет:
- сталь
- Область применения:
- бытовая
Габаритные размеры
Основные характеристики- Бренд:
- Valtec
- Страна:
- Италия
- Стилистика дизайна:
- Современные
- Артикул:
- VT. CAR20.I.04001
CAR20.I.04001(VT.CAR20.I) Гаситель гидроударов мембранный с манометром VT.CAR20 является продолжением хорошо зарекомендовавшей себя в эксплуатации модели VT.CAR19. Основная особенность новой модификации – возможность оперативного контроля давления в воздушной камере. Это очень важно, ведь если давление в камере опустится ниже расчетного, гаситель не сможет полноценно выполнять свои функции (кроме сглаживания гидравлических ударов, прибор принимает в себя объем воды, образовавшийся при нагревании поступившей в квартиру холодной воды).
Для контроля работоспособности гасителя гидравлических ударов VT.
CAR20 в конструкцию ниппельного штуцера введен миниатюрный шаровой кран с манометром. Жилец в любой момент может открыть шаровой кран и проверить давление в воздушной камере гасителя.
Гаситель гидроударов VT.CAR 20 представляет собой миниатюрный бак из нержавеющей стали марки AISI 304L с внутренней разделительной мембраной из эластомера EPDM. Материал корпуса шарового крана – никелированная латунь CW617N.
| Технические характеристики | Значения |
| Рабочий объем, л | 0,155 |
| Заводское значение предварительного давления в воздушной камере, бар | 3,0 |
| Максимальное давление при гидроударе, бар | 20 |
| Рекомендуемое рабочее давление в защищаемом квартирном трубопроводе при заводском значении давления в воздушной камере, бар | 2,7 |
| Максимальное рабочее давление в защищаемом квартирном трубопроводе, бар | 10 |
| Диапазон шкалы манометра, бар | 0–6 |
| Диапазон температур рабочей среды, °С | –10… +100 |
| Средний полный срок службы, лет | 20 |
Компенсаторы гидроударов
Salder → Предохранительная арматура → Компенсаторы гидроударовКомпенсатор гидроударов – это прибор, который необходим для компенсирования давления в трубах при нагревании, которое появляется из-за нагревания, при этом увеличивается объём воды и повышается давление в трубах.
Предназначение компенсатора гидроударов.
Данный прибор необходим, чтоб защищать все гидравлические системы от резких перепадов давления внутри трубопровода. Это давление возникает за счет того, что изменяется скорость движения жидкости.
Виды компенсаторов гидроудара.
На современном рынке существует два основных вида компенсатора гидроудара – это мембранный и компенсатор с подпружиненным клапаном.
Эти компенсаторы предназначены для выполнения одних и тех же функций. Размер этих устройств не больший именно поэтому они будут защищать только те приборы, которые располагаются в непосредственной близости к ним.
Устройство компенсаторов.
Прежде чем купить такой товар необходимо хорошо разбираться в видах и устройстве прибора.
Мембранный компенсатор – это своеобразная ёмкость, в которой ровно посередине находится эластичная пластина (мембрана). В нормальном рабочем состоянии одна часть всегда наполнена воздухом, а вторая пуста.
Работает этот вид следующем образом. В случае возникновения удара, давление возрастает, жидкость растягивает мембрану, и заполняется свободный резервуар.
Компенсатор с подпружиненным клапаном, будет работать по такому же принципу, но только внутри него стоит не мембрана, диск с пружиной. От упругости этой пружины, будет зависеть, то, какое давление она будет пропускать.
После изучения всех видов и принципов работы компенсатор, можно определить, какой купить товар.
Покупка компенсатора гидроудара.
Приборы доступны в любых магазинах, но не везде можно купить качественный товар, по приемлемым ценам.
Заказывайте товары для долгой жизни Вашего трубопровода.
MAB — Противоударные компенсаторы
«Пузырь Anti Hammer»
Противоударные баллоны (также называемые мембранами или разрядниками-компенсаторами) используются в сосудах высокого давления, резервуарах и гидроаккумуляторе , чтобы обеспечить изменение объема и противодействовать влиянию скачков и гасить волны Шока.
. Полностью водонепроницаемых мембран , мембран Pronal изготовлены на заказ, чтобы наилучшим образом соответствовать размеру резервуаров, которые они будут устанавливать в .
Техническая информация
МАТЕРИАЛ: Полиуретан (без ткани)
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС: Высокочастотная сварка
ИНФЛЯЦИЯ :
- Резьбовые надувные штоки (¼ или ¾ BSPP — специальный шток по запросу)
- Шток из бихромированной стали (стандарт), опция из нержавеющей стали возможна по запросу
- При необходимости может быть предоставлено несколько штанг.
Большинство MAB имеют цилиндрическую форму и обычно устанавливаются с верхним и нижним фланцами.
Pronal может производить пакеты различной формы, например:
Цилиндрический
Параллелепипед
Кубический
1 бар
ПРИМЕНЯТЬ :
- Используется со всеми типами масел
- Накачивается только воздухом
- Может использоваться в дополнение к другой подъемной подушке
БЕЗОПАСНОСТЬ:
- Низкое рабочее давление
- Чрезвычайно стабильный
- Амортизатор гидроудара: при резком закрытии клапана вы создаете волну в трубе. Эта волна может повредить целостность трубы. Используя Pronal MAB в аккумуляторе, вы уменьшаете напряжение, создаваемое этой волной.
- Демпфер пульсаций: поршневые или диафрагменные насосы неизбежно создают высокое давление в гидравлических контурах. Эта пульсация либо означает, что система работает менее эффективно, либо сокращается срок службы различных компонентов. Использование баллонного гидроаккумулятора рядом с насосом снизит колебания до приемлемого уровня.
- Компенсатор давления: с учетом того, что постоянное статическое давление требуется в течение более коротких периодов времени, использование аккумулятора абсолютно необходимо для компенсации утечек и слива масла.
- Все приложения, где необходимо поглощение волны …
Эта волна может повредить целостность трубы. Используя Pronal MAB в аккумуляторе, вы уменьшаете напряжение, создаваемое этой волной.Галерея
Прональные противоударные компенсаторыГидравлический удар в трубопроводе — сильфон Oakridge
Нажмите, чтобы просмотреть статьюБольшой взрыв
Вы закрываете кран раковины и сразу слышите хлопок, а затем дребезжание в трубопроводе после электрошока.
Вы, мой друг, только что испытали эффект, известный как гидравлический удар.
Гидравлический удар — это не только обычное раздражение в доме, он слишком часто отскакивает от пара и обрабатывает трубопроводы. Хотя это не требует решения для деформационного шва, не стесняйтесь звонить и болтать, поскольку мы думаем о себе как о терапевтах по системе трубопроводов, сидящих в кардиганских свитерах и готовых подтвердить вас; плюс мы получаем за это часы общественных работ.
Шок и трепет массы x скорость
Что там творится…
Масса жидкости, движущейся по трубе, с силой ударит по закрытому клапану или колену, перемещая или ломая предметы.
Давайте посмотрим на пример домашней сантехники. Современные строительные нормы и правила предусматривают «мертвую ногу» перед краном. При первом заполнении системы водой (50 фунтов на кв. Дюйм) в этой опоре образуется естественная воздушная подушка.
Когда клапан резко закрывается, вода нагнетается в тупик и смягчается по мере сжатия воздуха, поэтому эффект гидроудара отсутствует.
Это очень похоже на работу демпфера пульсаций технологического трубопровода.
Вот бесплатный домашний лайфхак — иногда воздух из тупика водопровода со временем выходит наружу.Слейте воду из всей системы и заполните заново, чтобы зарядить воздушную подушку и устранить гидравлический удар. Я всегда хотел использовать в предложении «лайфхак».
Хватит сантехники! Устраните мою проблему с технологическим трубопроводом!
В трубопроводных системах, по которым перекачиваются жидкости, скорость закрытия клапанов может быть уменьшена для минимизации гидроудара.
В паропроводах избегайте низких мест, в которых может скапливаться конденсат, который затем может собираться в быстро движущиеся частицы воды.
Повреждение трубопроводных систем гидравлическим ударом можно также уменьшить за счет использования демпферов пульсаций и демпферов труб; один амортизирует жидкость изнутри, другой амортизирует резкое движение трубы.
Обратите внимание, что металлические компенсаторы не вошли в список решений.
Поверьте мне; мне грустно писать это.
Итог
Существуют решения проблемы гидроудара в технологических трубопроводах; компенсаторы к их числу не относятся.
Но все равно звоните нам; мы отстаем от графика общественных работ.
Как исправить гидравлический удар в гидравлических контурах
Большинство читателей этой колонки хорошо осведомлены о том, что вязкость гидравлической жидкости на углеводородной основе обратно пропорциональна температуре.При повышении температуры вязкость жидкости уменьшается, и наоборот. Это не идеальная ситуация по нескольким причинам. Фактически, идеальная гидравлическая жидкость должна иметь индекс вязкости (изменение вязкости жидкости относительно температуры), представленный горизонтальной линией, пересекающей ось Y на расстоянии 25 сантистокс.
Эта температура-вязкость показывает, что идеальная гидравлическая жидкость не будет показывать изменения вязкости независимо от температуры.
К сожалению, такой жидкости для повышения эффективности и долговечности гидравлических машин не существует.И вряд ли такая жидкость будет разработана при моей жизни. Но если бы такая жидкость была разработана и запатентована , ее создатель стал бы ключом к золотому руднику. На данный момент у нас есть всесезонное гидравлическое масло. Эти жидкости имеют высокий индекс вязкости, поэтому их вязкость менее чувствительна к изменениям температуры, чем у однотипных масел.
Непредвиденные последствия
Вязкость жидкости является одним из факторов, определяющих, будет ли достигнута и сохранена пленочная смазка.Если нагрузка и поверхностная скорость остаются постоянными, но повышенная рабочая температура приводит к падению вязкости ниже той, которая требуется для поддержания гидродинамической пленки, происходит граничная смазка; это создает возможность трения и адгезионного износа.
С другой стороны, существует диапазон вязкости, в котором трение жидкости, механическое трение и объемные потери оптимальны для работы гидравлической системы.
Это диапазон вязкости, в котором гидравлическая система будет работать наиболее эффективно: самое высокое отношение выходной мощности к входной.
Чтобы проиллюстрировать вышесказанное, рассмотрим следующий пример: в поисках снижения расхода топлива производитель мобильной гидравлической машины с приводом от двигателя заменил свой насос фиксированного рабочего объема, приводящий в действие навесное оборудование машины, на агрегат переменного рабочего объема. Ходовой привод машины уже использовал поршневой насос переменной производительности (гидростатическая трансмиссия), поэтому модернизация гидравлического контура навесного оборудования до более эффективной конфигурации казалась инженерам-разработчикам машины логическим продолжением.
При испытании этой модификации инженеры были шокированы, обнаружив, что на самом деле расход топлива увеличился на от 12 до 15%! После анализа увеличение расхода топлива было объяснено увеличением вязкости масла, вызванным падением рабочей температуры масла на 30 ° C. Другими словами, «более густое» масло привело к дополнительному сопротивлению гидростатической трансмиссии, приводящей в действие ходовой привод, в результате чего машина потребляла больше топлива.
В машине использовался двухсекционный комбинированный теплообменник для гидравлического масла и охлаждающей жидкости двигателя.Охлаждение двигателя было улучшено за счет термостатического гидравлического привода вентилятора в зависимости от температуры охлаждающей жидкости двигателя. Секция маслоохладителя была рассчитана на оригинальный гидравлический насос с фиксированным рабочим объемом.
Недостатком такой конструкции является то, что охлаждение двигателя регулируется термостатически, а гидравлическая система нет, поток воздуха через комбинированный теплообменник полностью зависит от температуры двигателя. Это означает, что снижение тепловой нагрузки за счет замены насоса с постоянным рабочим объемом агрегатом с регулируемым рабочим объемом привело к значительному снижению температуры гидравлического масла, что обычно хорошо!
Инженеры заблокировали большую часть секции гидравлического масла охладителя и снова провели испытание.Это вернуло расход топлива к исходному уровню, но значительного улучшения не произошло.
Был сделан вывод, что испытанная модификация может дать небольшую экономию затрат в отношении уменьшения размера маслоохладителя. Но с учетом того, что расход топлива важнее любой скромной экономии охлаждающей способности, идея платить больше за насос, в результате которого масло поддерживалось при более низкой рабочей температуре, но при этом увеличивался расход топлива, была непримирима для инженеров машины.
Полученный урок
Этот рассказ иллюстрирует влияние температуры гидравлического масла (и, следовательно, вязкости) на расход топлива. Подытоживая ключевые моменты:
- Уменьшена тепловая нагрузка на гидросистему (увеличен КПД) путем замены стационарного насоса на агрегат переменного рабочего объема;
- Это привело к значительному падению рабочей температуры гидравлического масла;
- Возникшее в результате увеличение вязкости гидравлического масла привело к значительному увеличению расхода топлива.
Другими словами, если ваше гидравлическое масло слишком густое, вы заплатите за него через топливный насос или счетчик электроэнергии. Однако обратная сторона медали состоит в том, что если ваше масло слишком жидкое, вы заплатите за него в ремонтной мастерской.
Если предположить, что это испытание проводилось при одинаковой температуре окружающей среды для обоих вариантов насоса, падение температуры гидравлического масла на 30 ° C (54 ° F) является весьма значительным. Частично это можно объяснить комбинированным теплообменником, установленным на машине.По мере увеличения вязкости гидравлического масла двигатель работает активнее (сжигает больше топлива), поэтому вентилятор охлаждения (контролируемый температурой двигателя) работает сильнее. Это означает, что гидравлическое масло отводит больше тепла и, следовательно, вязкость гидравлического масла увеличивается. Это вязкий круг.
Еще один вывод из этой истории — который имеет отношение к проектировщикам машин и людям, которые покупают их машины — заключается в том, что большинство конструкторов не рассматривают масло как ключевой компонент гидравлической системы, которой оно является.Вязкость гидравлического масла, индекс вязкости или оптимальное число вязкости для гидравлических компонентов системы, по-видимому, не учитывались во время испытания. Это говорит о том, что базовый, нормальный расход топлива у машины был просто счастливым совпадением.
Даже после того, как было обнаружено, что расход топлива возрастает с увеличением вязкости масла, и хотя возможность снижения установленной охлаждающей способности была признана и рассматривалась, очевидно, что не рассматривалось изменение вязкости масла до соответствует более высокой эффективности (поэтому рабочая температура) системы.Если бы более эффективный насос с существующей охлаждающей способностью сочетался с жидкостью подходящей вязкости, вероятно, экономия топлива машины была бы выше, чем у исходной системы.
Другими словами, конструкторы машин не смогли должным образом учесть все четыре стороны того, что я называю бриллиантом энергоэффективности гидравлической машины.
Алмаз энергоэффективности
Энергоэффективность означает отношение выходной мощности к входящей.Девяносто кВт из 100 кВт — это эффективность 90%. Девяносто кВт из 110 кВт — это эффективность 82%. А 90 кВт из 120 кВт — это эффективность 75%. Обратите внимание, что во всех трех случаях выходная мощность остается прежней: 90 кВт. Просто потребляемая мощность — следовательно, потребление топлива или электроэнергии первичного двигателя, необходимое для его получения, — продолжает расти!
Квадранты алмаза энергоэффективности гидравлической машины взаимосвязаны. Изменение любого из них влияет на симметрию алмаза.
Четыре стороны алмаза энергоэффективности гидравлической машины взаимосвязаны; измените любой, и симметрия алмаза будет нарушена.
Расчетная эффективность отражает «естественную» эффективность оборудования, выбранного для системы. Это оборудование включает в себя ряд присутствующих устройств, расходующих энергию, таких как пропорциональные клапаны, регуляторы потока и редукционные клапаны. Он также включает потери, «рассчитанные» по размерам и конфигурации всех необходимых проводников: труб, шлангов, фитингов и коллекторов.
На противоположной стороне ромба, Установленная холодопроизводительность , в процентах от постоянной потребляемой мощности, должно отражать проектный или собственный КПД гидравлической системы. Другими словами, чем ниже собственный КПД, тем выше установленная охлаждающая способность.
Рядом с установленной охлаждающей способностью находится температура окружающего воздуха , в которой работает гидравлическая машина, . Это напрямую влияет на рабочую температуру масла в гидравлической системе, которая в значительной степени определяет вязкость масла , завершая бриллиант энергоэффективности.
Разработчик станка не может контролировать температуру окружающего воздуха, хотя ей необходимо знать, каков этот диапазон. Но она определяет (или, по крайней мере, должна) определять другие три переменные; расчетная эффективность, установленная холодопроизводительность и вязкость масла. Как показано на графическом изображении бриллианта энергоэффективности (и демонстрируется приведенное выше тематическое исследование), ни одну из этих переменных нельзя рассматривать изолированно.
Глядя на алмаз энергоэффективности с точки зрения владельца машины, полезно понимать, что даже после того, как машина была спроектирована, изготовлена и залита маслом, ее эффективность, установленная мощность охлаждения и температура окружающего воздуха являются движущимися целями — движущимися целями. которые влияют на вязкость рабочего масла и, как следствие, на энергопотребление.
Возможность изменения температуры окружающего воздуха, особенно если машина перемещается между местами с разными климатическими условиями, довольно очевидна. И хотя конструкция КПД не меняется, фактическая эффективность работы обычно снижается со временем из-за износа. Точно так же, хотя установленная холодопроизводительность не меняется со временем в процентах от потребляемой мощности, эффективность ее может быть снижена из-за износа компонентов контура охлаждения и — в случае воздухообменников — колебания температуры окружающего воздуха и высоты над уровнем моря.
Таким образом, чтобы достичь оптимального уровня энергоэффективности гидравлической машины, требуется продуманный дизайн. Для его сохранения необходимо, чтобы изменение зависимых переменных было минимальным. В обоих случаях бриллиант энергоэффективности может быть полезен как разработчикам машин, так и владельцам гидравлического оборудования в понимании поставленной задачи.
Брендан Кейси имеет более чем 26-летний опыт обслуживания, ремонта и капитального ремонта мобильного и промышленного гидравлического оборудования.Для получения дополнительной информации о снижении эксплуатационных расходов и увеличении времени безотказной работы вашего гидравлического оборудования посетите его веб-сайт по адресу www.HydraulicSupermarket.com .
Обнаружена ошибка PHP
Уровень серьезности: Уведомление
Сообщение: Неопределенный индекс: application_id
Имя файла: controllers / product.php
Номер строки: 208
Обнаружена ошибка PHP
Уровень серьезности: Уведомление
Сообщение: Неопределенный индекс: form_id
Имя файла: контроллеры / продукт.php
Номер строки: 208
{«success»: true, «product_list»: «Список продуктовАккумуляторные баллоныАциллоустойчивый лист с воздушным фильтром \ / Компенсаторные мешки для трансформатораНадувные уплотнения с воздушным приводомПодушка для воздухаВоздушная шина Надувные материалы для воздуховодовАнтиабразивный листМатериал антигравитационного костюмаАнтистатический листТкань для защиты от протекания воздухаТкань для детской кровати (Shishu Suvidha) Детские коврики и простыни (Shishumat) Задняя опора Тканевый барьер перегородки FabicsСильфоны и компенсирующие материалыРемни и световые конвейерыДвухцветный термостойкий захватный листБиогазовый шарПодушки для гидроудара, поглощающий бакМатериал брони корпусаТкань плавучестиБутиловый материалКамуфлирующие материалыЭкономичные материалы Рабочие перчатки с листовым покрытием Тканевые складные мешки для контейнеровВоротникНастроенные порообразователиМатериал костюма для обеззараживанияСпецификация защиты и расходные материалыТкань для диафрагмы и мембраны Материалы для дайвинга и гидрокостюмовСумки для дайвингаDome Gas M Эмбраны Покрытия / МембраныДвойная прорезиненная тканьТкань с двойным текстурным покрытиемЧертёжный листВоздуховоды, шторы и изоляционный материалМатериал ЭКОЭластичный лист / / полоса / / пластины (гладкие / текстурированные) Электрические коврики Конструкции аварийной помощи Материал EPDM Резиновые коврики ESDБандажи для эвакуации Огнестойкие покрытияКостюмы для пожаротушения ТканьФланцевые насадкиЗащитные фланцы и защитные листы от пескоструйной защитыПлоские прессовые баллоныFlexi Dam / Надувные плотиныПереносные резервуары FlexiГибкие материалы для воздуховодовГибкие шланговые материалы и футеровкиГибкие надувные материалы Гибкие камеры для храненияПоплавковая тканьПлощади и маты для защиты от пожаров Материал футеровки цистернБаки для хранения топливаБезопасные баллоны топливных баковМешки для фумигации и сухие завесыЗавесы для печиДержатели и мешки для хранения газаПрокладочные материалы и вставные материалыОбщее применение Листовое покрытие коммерческого качестваЗемли ЛистыНаземные листы и шторыСумки HAPOДесантная база HelipadМатериал посадочной базыHi Viz Прорезиненные материалы Больничная резиновая пленка (Mackintosh) Бутылка для горячей воды и термоупаковки Надувные спасательные жилеты из ткани для воротникаНадувной матрас / Надувные стопоры надувной кровати / PlugJaconet SheetingKK 200 KK 600 KK 7 Этикетка из ткани и резиновый штамп и пусковые подушки Магнитный листМедицинский простыньПодушки безопасности для горных работРакетные мешки / чехлы (Герметичная куртка) Натуральный каучук Материал костюма NBCПодушка шеиНеопреновый материал Нитриловый материал Маслостойкий листОртопедическая надувная ткань для шинОртопедия ic Медицинская скоба Защитные крышки резервуаров Oxfam Лист, защищающий от озона и атмосферных воздействий P.SP Waterbed (Vishranti) Piles Bag / Надувные подушки сиденья для унитазовПодушки для подушек / TankPlain / Ткани ST с принтом Материал Полиуретановый материал Баллоны демпфера пульсацийПиролизные и промышленные баллоны для газа Материалы для радиационного костюма Ткань для верхней одеждыКровельная мембрана Водонепроницаемый лист Резиновые баллоны для резервуаров мочевого пузыряРезиновая перемычка и материал гибкой перемычкиРезиновый браслет для фитнесаРезиновые прокладки и амортизирующий материалРезиновый жгутный ременьРезиновый материал для сушки текстурПроходной материалСиликоновый лист ТканьСлайдСнежная обувь / Ватные материалыСнежная вата и противоминная обувьЗвукоизоляция и демпфирующие листыНадувные лодки для восстановления пространстваСпециальный резиновый баллон / / МембраныСпециальные резиновые листыСпецификация lty Прорезиненные ткани Баки для разливовШпиндельная лента ТканьСтатическое покрытиеБезопасные баллоны для антипомпажных резервуаровМатериалы спасательных костюмовМатериал футеровки резервуаров Брезент и крышки контейнеровБрезентная ткань Настил палатокТепловые расширительные баллоны для резервуаровТепловая изоляцияТепловой экранТепловой щит для ракетных расширительных баков / Материалы для плавучего резервуараТермопластовые материалы Контрольные уплотненияВлагонепроницаемые простыни из материала VitonВодонепроницаемые чехлыВодные виды спорта и досуг Надувная одежда Материал подкладки Сварочные одеялаОдежда и материалы для химической защитыРентгеновский защитный материал »,« формы »:« Форма »,« приложения »:« Применение »}Укрощение гидравлического удара | Дизайн машин
Автор: Под редакцией Кеннета Дж. Коран [email protected] Ключевые моменты: Ресурсы: |
Гидравлический удар (или паровой молот) — это резкий переходный процесс потока в трубопроводе, названный в честь громких ударов, которые он производит.Это может повлиять практически на любую жидкостную систему, которая испытывает быстро меняющиеся потоки, включая трубопроводы электростанции, системы водоснабжения, гидроаккумулирующие сооружения, нефтепроводы, а также гидравлические и общие трубопроводы перекачки жидкостей.
Гидравлический удар — это не просто неприятность. Он может разорвать или разрушить трубы, вырвать анкеры и вызвать другие бедствия, связанные с чрезмерным перемещением трубы. Правильная конструкция и эксплуатация предотвращают такое разрушение.
Волны давления
Чтобы спроектировать трубопроводные системы, устойчивые к силам, создаваемым гидроударами, инженерам в первую очередь необходимо распознавать распространение волны давления в трубах.Это включает как размер, так и скорость скачка давления, а также то, как волны давления влияют на трубу.
Внезапное закрытие задвижки или клапана создает давление на Δ p, которое распространяется вверх по потоку со скоростью звука. Волна давления отражается от резервуара или стыка и возвращается к затвору, изменяя давление в трубе на –Δ p. Волна отражается от закрытого затвора, превращается в волну отрицательного давления и движется к резервуару для второго обхода. Волна давления затухает за два-три цикла.
Инженеры могут определить величину скачка давления, рассматривая слой жидкости, прилегающий к затвору (как показано на иллюстрации Контрольный том ). Когда заслонка закрывается, чтобы заблокировать поток, возникающие граничные силы в контрольном объеме ускоряют массу жидкости внутри.
(p o + Δ p) A + ρ A (V o + Δ V) 2 — p o A — ρ AV o 2 = ρA ( a — V o ) Δ t (- Δ V / Δ t) Δ p = –ρ (a — V o ) Δ V — ρ (V o + Δ В) 2 + ρV o 2 Δ p = — ρa Δ В (1 + V o / a) ≈ –ρ aΔ В.
Акустическая скорость воды в стальных трубах Schedule 40-60 составляет около 4000 футов в секунду. Для пара или газов рассчитайте акустическую скорость, используя:
a = (144 g c kpv ) 0,5 .
Коэффициент теплоемкости, k , составляет от 1,25 до 1,3 для пара и 1,4 для воздуха и большинства газов.
Для быстрого полного закрытия затвора, Δ V = — V o , скачок давления и соответствующая сила на затворе, соответственно:
Коэффициент безопасности, S f = 1.1, обычно подходит для расчетов импульсного давления. Скачки давления, измеренные в 24-дюйм. основные паропроводы электростанций во время испытаний турбины на отключение менее чем на 5% выше аналитического прогноза с использованием этих уравнений. Это разумное подтверждение этого метода расчета, который не учитывает трение, сжимаемость и связанные с ним факторы.
Расчет по давлению
Расчет по давлению для гидроудара должен учитывать как разрыв , так и отказ от потери устойчивости .Избыточное давление может привести к разрыву трубы из-за разрыва кольцевого натяжения. Напряжение кольцевого растяжения в стенке трубы от внутреннего давления составляет:
S л.с. = pr / h = pd i / 2h, p = p 0 + Δ p max
Продольный напряжение в трубе составляет половину кольцевого напряжения. Но он должен сочетаться с растягивающими и изгибающими напряжениями от всех сопутствующих нагрузок и может определять конструкцию.
Если давление в трубе (p o — Δ p max ) станет отрицательным, труба может сморщиться или прогнуться от внешнего давления.Критическое чистое внешнее давление для изгиба цилиндрической оболочки составляет:
Трубы и сильфоны большого диаметра низкого давления наиболее уязвимы к изгибу. Внешнее давление из-за просачивания из-под земли на заглубленные трубы или футеровку туннелей может быть достаточно высоким, чтобы изогнуть трубу во время гидроудара, при осушении или даже во время строительства. Вместо толстых оболочек можно использовать кольца жесткости. Критическое давление на единицу осевой длины для изгиба кольца составляет:
q cr = 3 EI / r 3 .
Хорошей практикой является приваривание элемента жесткости к внешней стороне стенки оболочки непрерывными сварными швами с полным проплавлением, чтобы суммарный момент инерции поперечного сечения превышал сумму двух отдельных моментов инерции.
Скорость скачка давления на задвижке зависит от характеристик клапана с точки зрения массового расхода в зависимости от времени. Типичная нелинейная характеристика клапана может быть аппроксимирована прямой линией. Линейное эффективное время закрытия составляет от половины до одной трети номинального времени хода.Для линейных характеристик клапана импульсное давление увеличивается до Δ p max во времени, t g , а затем остается постоянным. Это функция нарастания Δ p (t) , определяемая как:
Δ p (t) = Δ p max ( t / t г ), 0 ≤ t ≤ т г ; Δ p (t) = Δ p макс , т г ≤ т .
Продольная нагрузка на участок трубы создается фронтом волны, ударяющей по обоим концам с запаздыванием по времени.Рассмотрим прямой участок трубы между коленами B 1 и B 2 , показанный на прилагаемом рисунке. Фронт волны достигает B 1 в момент времени t 1 и достигает B 2 при t 2 . Силы на B 1 и B 2 являются функциями линейного изменения со сдвигом во времени:
Δ F (t) = Δ p (t) A; Δ F 1 (t) = — Δ F (t – t 1 ), Δ F 2 (t) = — Δ F (t– т 2 ).
Чистая неуравновешенная сила на участке трубы представляет собой трапециевидный импульс:
Δ F с (t) = Δ F 1 (t) + Δ F 2 (t) = — Δ F (t – t 1 ) + Δ F (t – t 2 ).
Для длинных участков труб, определяемых как L s ≥ при г , Δ F smax = Δ F max .Для коротких участков трубы, где L s при g , Δ F smax = Δ F max ( t 2 –t 1 t) / t г . Таким образом, на короткие участки действуют меньшие силы, поскольку фронт волны ударяется о B 2 до того, как Δ F 1 (t) достигнет пика. Для L s L cr = при g нагрузка на участок трубы меньше.
Это указывает на то, что неуравновешенные силы, Δ F smax , на участках труб могут быть уменьшены путем замедления клапана для L s L cr . Большинство участков труб на коммунальных предприятиях и других предприятиях короче критической длины.
Коэффициент динамической нагрузки
Коэффициент динамической нагрузки (DLF) — это множитель для оценки максимальной динамической нагрузки от статической нагрузки с учетом входных взаимодействий с динамической системой с одной степенью свободы.Например, при загрузке объекта на весы, если весы наклоняются до 15 фунтов, прежде чем опуститься до 10 фунтов, статическая нагрузка на весы составляет 10 фунтов, а максимальная динамическая нагрузка на весах составляет 15 фунтов. Таким образом, DLF составляет 1,5 .
DLF зависит от формы входного импульса, скорости приложения нагрузки и жесткости системы. DLF для конкретного входного импульса обычно представляется как функция от ˆτ / T , где ˆ τ = временной интервал, определяющий входной импульс, а T = собственный период колебаний системы.Гидравлическая нагрузка на участок трубы представляет собой трапециевидный или треугольный импульс, когда L с = при g . Максимальный отклик на трапециевидный импульс может произойти до или после затухания входного сигнала. В первом случае используется DLF функции рампы; для последнего применяется остаточный DLF. Эти DLF нанесены на график с τ = t g и τ / T = f n t g на диаграмме, DLF для нагрузок гидроударов .Конструкция DLF, охватывающая все вышеперечисленное, представляет собой образованное приближение со стороны инженера-конструктора.
Проблемы, решения
Гидравлический удар вызывает продольные нагрузки на участки трубы, что приводит к лишним движениям трубы , которые могут перегрузить трубу или сломать небольшие ответвления. Это может вырвать анкеры, необратимо деформировать опоры или перегрузить соединения с соседним оборудованием. Трубы могут даже протаранить окружающие конструкции или оборудование. Следовательно, трубопроводы должны быть ограничены, чтобы выдерживать гидравлические удары в источниках или рядом с ними и ограничивать движение.
Ограничители Waterhammer включают в себя осевые ограничители и ограничители смещения, а также соединения оборудования. При выборе типа ограничения инженеры должны учитывать другие нагрузки, такие как тепловое перемещение трубы. Типичные ограничения включают:
- Жесткие стержни, зажимы и кронштейны являются обычными для опор холодных труб.
- Демпферы блокируются и действуют как жесткая стойка, когда подвергаются быстродействующей осевой силе, и в противном случае допускают медленные тепловые движения с небольшим сопротивлением.
- Зажимы Ubolt могут соскользнуть или погнуться под нагрузкой вне плоскости.
- Деформационные швы могут соскользнуть, если какой-либо конец не удерживается жестко. (Компенсатор действует как гидравлический домкрат.)
Разделительная сила pA на компенсаторе может быть огромной даже без гидравлического удара, хотя гидравлический удар может обнажить скрытые в противном случае слабые места опоры. Пренебрежение этими силами часто приводит к разрушению опоры вокруг компенсатора. Небольшие патрубки должны быть достаточно гибкими, чтобы выдерживать движения, в противном случае они могут быть перенапряжены и даже сломаться.Длинные и большие трубы, такие как напорные водозаборники, обычно закрепляются на изгибах и имеют компенсаторы в каждой секции между анкерами.
Быстрое открытие заслонки напрямую увеличивает давление для ускорения массы жидкости, и фронт волны устремляется вперед со скоростью звука. Клапан с быстрым приводом, который забирает воду из источника высокого давления, может вызвать гидроудар в ответвлении. Незакрепленные детали в клапанном узле могут дребезжать, вызывая гидроудар при определенных условиях.
Замедление скорости закрытия клапана снижает гидравлические удары по трубопроводу. Калитки гидротурбин и главные паровпускные клапаны паровых турбин на электростанциях должны быстро закрываться, чтобы турбогенераторы не превышали допустимую частоту вращения, когда блок с высокой мощностью отключен от электросети. В этом случае быстрозакрывающаяся заслонка вызывает гидравлический / паровой удар, и система трубопроводов должна быть готова выдерживать нагрузки.
С другой стороны, многие клапаны закрываются намного быстрее, чем необходимо, просто потому, что они приводятся в действие быстродействующими приводами.Если скорость гидравлического или пневматического привода не регулируется, установка импровизированного ограничителя потока (трубного соединителя с малым проходным сечением) на трубопроводе управляющей жидкости привода замедляет привод без ухудшения его силовых возможностей.
Насколько медленный клапан? Выберите время прохождения волны давления в оба конца, t r = 2 L / a , в качестве ориентира. При замедлении клапана до t g > t r , волна –Δ ‰ p возвращается к затвору до полного закрытия затвора, чтобы отменить дальнейшие скачки давления.Это пропорционально снижает пик скачка давления.
Установив приемлемую величину скачка давления, можно рассчитать необходимое т г . Фактическое необходимое время закрытия клапана (от 2 до 3) т г , зависит от характеристик клапана.
Захваченный воздух также может вызвать неприятный гидроудар. Воздух попадает в ловушку из-за слишком быстрого заполнения пустой трубы жидкостью, что препятствует упорядоченному откачке воздуха.Необычно низкий статический напор в нижней части вертикальной трубы может указывать на захваченный столб воздуха. Когда жидкость течет, воздух толкает вверх и вниз по высоте, а давление в определенных местах колеблется, нарушает поток и сотрясает трубы. Сжатый захваченный воздух расширяется по мере приближения к выходу в атмосферу и с большой скоростью толкает водяную пробку впереди. Воздух и вода с огромным перепадом плотности попеременно выходят из трубы, и реактивный момент ρ AV 2 резко изменяется, чтобы сотрясать трубу и сотрясать всю линию.
Поскольку операции наполнения выполняются нечасто и могут быть запланированы, более экономически выгодно дать достаточно времени для медленного наполнения или опорожнения трубопровода, чтобы уменьшить влияние захвата воздуха, а не для укрепления опор. В длинных и больших трубах, таких как напорный водовод, используется байпасный клапан для медленного заполнения линии и удаления воздуха через выпускной воздушный клапан на самой большой высоте. Выпускной воздушный клапан остается открытым при высыхании и закрывается при затоплении. Запорная сила возникает из-за плавучести громоздкого полого диска.
Приоритет инженеров при работе с гидроударами — устранение источников или минимизация последствий. Замедление работы клапанов и предотвращение захвата воздуха может избавить от многих головных болей. Но когда требуется быстрое срабатывание клапана и неизбежен гидроудар, трубопроводные системы должны быть спроектированы с учетом нагрузок.
Расчет гидроударов Вот типовые расчеты для определения гидравлических нагрузок на участок трубы. Для 24-дюйм. Sch. 60, A = 382,35 дюйма 2 , d i = 22,064 дюйма и h = 0.968 дюймов Насыщенный пар находится при давлении p = 900 psia ( p o = 885,3 psig) и удельном объеме v = 0,50091 ‹ft 3 / фунт. Удельный тепловой коэффициент k = 1,265 (Ref. Flow of Fluids through Valves, Fittings and Pipes, Crane Technical Paper 410 ). Скорость звука в паре a = (144 g c kpv ) 0,5 = 1,626 кадров в секунду. Коэффициент безопасности S f = 1.1. Скачок давления ‰ Δ p max = S f × aW / (Agc) = 1,1 [1,626 (2,8 × 10 6 / 3600))/(382,35 × 32,2) = 1,1 × 102,73 = 113 фунтов на квадратный дюйм. Максимальное внутреннее давление p max = p o + Δ ‰ p max = 998,3 фунт / кв. Минимальное внутреннее давление p мин = p o — ‰ Δ p max = 772 фунт / кв.Изгибание — не проблема. Напряжение кольца в трубе S t = (p max d i ) / (2h) = 11,38 тысяч фунтов на квадратный дюйм. Максимальное усилие от скачка давления на затворе ‰ Δ F max = ‰ Δ p max A = 43,2 тысячи фунтов. Критическая длина трубы L cr = a tg = 1,626 × 0,050 = 81,3 фута Коэффициент динамической нагрузки (DLF) = 1.3 из таблицы для žτ / T = f n t g ≥ ‚20 × 0,05 = 1. Продольные нагрузки на участки трубы рассчитываются следующим образом: L s > 81,3 фута, R = ‰ Δ F max × DLF = 43,2 × 1,3 = 56,2 тысячи фунтов. L s R s1 = (56,2 / 81,3) = 0,691 тысяч фунтов / фут (нагрузка на фут длины трубы). Например, для L s = 50 футов, R = R s1 L s = 0.691 × 50 = 34,6 тысячи фунтов. Частота бегущей волны давления f = a / (4 L ) = 1 Гц. Учитывая, что минимальная прочность на растяжение типичных сталей ASTM A106 для силовых трубопроводов составляет не менее 48 тысяч фунтов на квадратный дюйм (предел текучести около 30 тысяч фунтов на квадратный дюйм), похоже, эта труба выдержит гидравлические удары. |
Номенклатура |
© 2013 Penton Media, Inc.
Кто стучит? Опасности гидравлического удара
Гидравлический молот Кто стучит? Опасности гидроудара
Оценка (и минимизация) гидроудара в системе отбора проб жидкости. Распространенная, но часто неопознанная проблема представляет собой серьезную угрозу для любой системы отбора проб жидкости. Это называется гидроударом, и он может скрываться в системе, готовый нанести ущерб компонентам гидравлической системы.Как смягчить гидроудар?
Связанные компании
Гидравлический удар может озадачить, разрушить и разрушить любого оператора.(Источник: © Ilona Baha — stock.adobe.com; showcake — stock.adobe.com; [M] Roehm)
Явление гидроудара может показаться знакомым по домашнему водопроводу. Это стук, который возникает в трубе при резком закрытии крана. Но в точно настроенных системах отбора проб жидкости последствия более серьезны.Внезапный скачок давления — достаточно сильный, чтобы повредить или разрушить многочисленные манометры, расходомеры, насосы и другие чувствительные критические компоненты — может пройти через систему без очевидного предупреждения. Если импульс достаточно мощный, он может даже разорвать линии или концевые соединения, что может быть опасно, если система содержит токсичные и / или высокотемпературные жидкости.
Гидравлический удар может озадачить, разрушить и разрушить любого оператора. Это происходит, когда клапан внезапно закрывается и поток жидкости останавливается.В типичных системах отбора проб корень проблемы часто может быть упущен из виду или неправильно диагностирован. Максимальное технологическое давление в системе не превышает расчетное, так откуда берется дополнительное давление?
Галерея
К счастью, оператор может определить, оценить и свести к минимуму гидравлический удар, если он или она знает, на что обращать внимание и какие шаги нужно предпринять для смягчения последствий. Давайте подробнее рассмотрим, что происходит внутри системы отбора проб, когда происходит гидроудар.
Что такое гидравлический удар: причина и следствие
Когда клапан закрывается и прерывает поток жидкости, что-то должно поглотить импульс этой жидкости, чтобы остановить ее. Поскольку жидкость тяжелая и движется быстро, сила, необходимая для замедления жидкости, создает скачок давления. Скачок возникает из-за сжатия жидкости и деформации стенок трубки; образовавшаяся волна давления затем распространяется вверх по трубе.
Этот помпаж происходит быстро — обычно слишком быстро для того, чтобы обычный пропорциональный предохранительный клапан мог выполнять свою функцию.Быстрый скачок давления может привести к разрыву разрывной мембраны предохранительного клапана, как задумано, но это произойдет слишком поздно, чтобы уменьшить серьезное повреждение расположенного выше по потоку датчика или расходомера. Эти компоненты уже получат полную силу скачка давления до открытия предохранительного клапана.
Ясная и настоящая опасность: как снизить риск
Первым шагом в решении проблем гидравлического удара является оценка воздействия скачков давления на систему. Определите это, используя относительно простой расчет, известный как уравнение Жуковского.Используя плотность пробы жидкости (ρ), уравнение оценивает величину импульса давления, связанного с гидравлическим ударом (ΔP), который возникает, когда скорость жидкости (u) внезапно изменяется на Δu следующим образом:
ΔP = c · ρ · Δu
Параметр c — это скорость звука в жидкости в реальных условиях эксплуатации. Например, скорость звука в воде при 20 ° C составляет около 1400 м / с. Следовательно, когда срабатывание клапана внезапно останавливает поток воды со скоростью 1 м / с, расчетный импульс давления составляет:
ΔP = 1400 м / с × 1000 кг / м3 × 1 м / с
ΔP = 1400 кПа
В приведенном выше примере результатом является 14 бар дополнительного давления в системе отбора проб, которое оператор, скорее всего, не запланировал и может быть недопустимым для системы.Если система течет с более высокой скоростью, чем 1 м / с, скачок давления будет еще больше.
Уравнение Жуковского дает теоретическое импульсное давление, но в реальных условиях пульс может быть не таким высоким. Полная сила импульса развивается только тогда, когда изменение скорости происходит внезапно, в частности, когда Δu происходит в течение заданного периода времени (t). Затем выполните точную настройку расчета для учета этих условий с помощью следующего уравнения (в котором L — длина жидкостной линии):
t ≥ (2 · L) / c
Если водная линия в приведенном выше примере имеет вид 100 м, тогда:
t ≥ (200/1400) / с
t ≥ 142 мс
В этом примере t представляет время, за которое волна давления распространяется вверх по потоку и отражается обратно к клапану.Полный импульс давления возникает только тогда, когда отраженная волна давления возвращается, чтобы найти закрытый клапан. Таким образом, приведенный выше результат указывает на то, что импульс будет меньше расчетного давления, если клапан отключается дольше 142 мс. Другими словами, импульс гидроудара можно свести к минимуму, закрыв клапан на более длительный период времени, чем 142 мс.
Сведение к минимуму гидравлического удара
В бытовых водопроводных системах гидравлический удар может быть решен путем установки вертикальных труб, содержащих захваченный воздух, возле каждого крана, что устраняет неприятный звук стука.Эта конструкция теоретически могла бы работать в системах отбора проб жидкости, но, к сожалению, создала бы мертвую ветвь, которая могла бы привести к неприемлемому загрязнению пробы. Таким образом, требуется другой подход — тот, который управляет потоком для смягчения гидравлического удара.
Одним из вариантов более эффективного управления потоком является использование многооборотных игольчатых клапанов с плотно закрывающимися седлами для медленного перекрытия потока, а не шаровых клапанов, которые останавливают поток мгновенно. Шаровые краны нельзя закрывать медленно (или дросселировать) без повреждения клапана.Внезапная остановка потока из-за шарового клапана может потенциально вызвать серьезные скачки давления в чувствительных системах подготовки и транспортировки проб и привести к их повреждению. Система с многооборотными игольчатыми клапанами (показанными в модуле быстрого цикла на рис. 1) позволяет операторам останавливать поток более медленно, эффективно рассеивая импульс жидкости в течение более длительного периода времени, чтобы минимизировать импульсы гидроудара. Однако важно отметить, что игольчатые клапаны вызывают большее падение давления, чем шаровые клапаны, поэтому операторы должны убедиться, что давление подачи в систему адекватно, если используются игольчатые клапаны.
Управление потоком в жидкостных системах
Второй метод управления потоком — просто отклонить поток жидкости в системе, а не останавливать его. На рисунке 2 показана система с быстрым контуром с общей ручкой, которая управляет двумя перепускными клапанами, гарантируя, что каждый клапан не может перемещаться независимо. Можно использовать трехходовой шаровой кран со специализированными отверстиями, открывающий обходной путь до закрытия основного пути. В такой системе клапаны никогда не закрываются, что эффективно исключает возможность возникновения гидроудара.
Даже если система спроектирована, как описано, работа клапана может вызвать небольшой гидроудар, а соответствующие импульсы давления могут повредить манометры. Установка демпферов давления может минимизировать этот потенциал и защитить все манометры, которые могут подвергнуться непреднамеренному воздействию импульса давления. Демпфер давления просто замедляет срабатывание манометра, защищая его от полного переходного импульса давления, возникающего в линии.
Обновлена ли ваша система? Контрольный список для гидравлического удара
Гидравлический удар может вызвать проблемы в любой системе отбора проб жидкости, включая головные боли при техническом обслуживании, простои и потенциально опасные ситуации.
При проектировании системы помните следующие основные советы, чтобы защитить ее от последствий гидроудара:
- Используйте уравнение Жуковского для оценки гидроудара.
- Используйте игольчатые клапаны для перекрытия линий отбора проб.
- Рассмотрите возможность отклонения потока, а не его полного отключения.
- Используйте демпферы давления для защиты манометров во всей системе.
Эти советы помогут эффективно уменьшить гидравлический удар, тем самым повысив безопасность, снизив потребность в техническом обслуживании и сведя к минимуму время простоя системы.