Гидроудар в трубе — причины, защита, компенсаторы
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.
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.
Компенсатор (гаситель) гидроударов для защиты трубопроводов
В последнее время все чаще появляются сообщения о разрушении некоторых элементов системы отопления или водопровода. Причина поломки — гидроудар. Спасает от подобных неприятностей компенсатор (гаситель) гидроудара. Что это за устройство такое, как и где его устанавливать — читайте в этой статье.
Что такое гидроудар в трубопроводе, причины возникновения
Гидроудар — это резкое повышение давления в системах транспортирующих жидкость, которое возникает при резком изменении скорости движения жидкости. Скачок давления может стать причиной разрушения некоторых элементов системы. Разрушения происходят, если превышен предел прочности соединения или материала.
Если говорить о наших домах и квартирах, гидроудары возникают в системах отопления и водоснабжения.
В системах отопления частных домов — при старте или остановке циркуляционного насоса. Да, сам по себе он давления не создает. Но резкое ускорение или останов теплоносителя и является той нагрузкой, которая действует на стенки труб и близлежащие устройства. В системах отопления закрытого типа стоит расширительный бак. Он компенсирует гидроудар, если насос находится рядом. В этом случае дополнительные устройства могут и не понадобиться. Проверить необходимость установки компенсатора можно по манометру. Если стрелка не движется или движется едва заметно, все нормально.
В централизованных системах отопления, гидроудар возникает при резком закрытии заслонки, когда быстро открывают краны для заполнения системы после ремонта/профилактики. По правилам надо делать это медленно и постепенно, но на практике случается иначе…
В водоснабжении гидроудар возникает даже при резком закрытии крана или другой запорной арматуры.
Более выраженные «эффекты» получаем в завоздушенных системах. Вода при движении ударяется в воздушные пробки, что создает дополнительные ударные нагрузки. Мы можем при этом слышать щелчки или потрескивание. А если водопровод разведен пластиковыми трубами, во время эксплуатации можно заметить, как эти трубы сотрясаются. Так они реагируют на гидроудары. Вы, наверное, замечали, как дергается шланг в металлической оплетке. Причина та же — скачки давления. Рано или поздно они приведут к тому, что либо труба лопнет в самом слабом месте, либо соединение потечет (что более вероятно и чаще встречается).
Почему же раньше это явление не отмечалось? Потому что сейчас большая часть кранов имеют шаровую заслонку и поток перекрывается/открывается очень резко. Раньше краны были вентильного типа и заслонка опускалась медленно и постепенно.
Как же бороться с гидроударами в отоплении и водоснабжении? Можно, конечно, приучить обитателей квартиры или дома не крутить резко краны.
Но стиральную или посудомоечную машину не научишь бережному отношению к трубам. И циркуляционный насос не замедлишь в процессе старта и останова. Поэтому в систему отопления или водоснабжения добавляют компенсаторы гидроударов. Их же называют гасителями, амортизаторами.
Что такое компенсатор гидроудара: виды, конструкция, принцип работы
Компенсатор гидроудара есть двух типов: мембранный и с подпружиненным клапаном. Они выполняют одну и ту же функцию: принимают излишки жидкости, снижая тем самым нагрузку на другие элементы системы. Так как эти устройства имеют небольшие размеры, защищают они те приборы, которые расположены в непосредственной близости.
Компенсатор гидроудара — небольшое устройство, но картину меняет значительноКак устроен и работает мембранный компенсатор
Мембранный компенсатор гидроудара — это емкость, которую делит на две части эластичная мембрана.
Одна из частей заполнена воздухом, вторая, в нормальном состоянии пуста. Воздух в заполненной части закачивается под определенным давлением. Для проверки/подкачки давления в этой части корпуса имеется золотник (ниппель). С завода изделия поставляются с исходным давлением в 3 Бар. Это «стандартное» значение для большинства систем отопления одноэтажных частных домов. Если давление требуется изменить, к ниппелю подсоединяют насос и доводят его до требуемого значения. Это значение — на 20-30% выше рабочего в конкретной системе. Но оно должно быть значительно ниже предела работоспособности самого компенсатора.
Пока давление в системе не превышает давление в этой части резервуара, ничего не происходит. При возникновении гидроудара, под действием возросшего давления мембрана растягивается, часть жидкости поступает в резервуар. По мере нормализации, эластичная мембрана стремиться занять свое нормальное состояние, выталкивая жидкость обратно в систему.
Тем самым скачок сглаживается.
Особенности пружинного гасителя гидроудара
Второй тип компенсаторов гидроударов работает по тому же принципу: в корпус при повышении давления пропускается жидкость. Вот только доступ в емкость перекрывает пластиковый диск, который подпирается пружиной. Давление, при котором жидкость начинает поступать внутрь, зависит от силы упругости пружины. Регулировать его никак нельзя (во всяком случае пока регулируемые модели не попадались), так что приходится подбирать устройство с подходящими параметрами.
Устройство компенсатора гидроудара пружинного/тарельчатого типаПринцип работы этого гасителя аналогичен вышеописанному. Пока давление в системе в норме, пружина прижимает диск к корпусу. При возникновении гидроудара, она сжимается, вода заходит в корпус. По мере понижения давления, оно становится меньше, чем сила упругости пружины.
Она постепенно разжимается, возвращая жидкость в трубопровод.
Как видите, оба устройства работают по схожему принципу. Более надежными принято считать пружинные модели, так как рабочие элементы в них меньше подвержены износу (металлическая пружина и прочный пластик). Но мембраны также делаются из материалов, которые длительное время не теряют своей эластичности. Дополнительный плюс — возможность выставить давление, при котором мембрана начнет растягиваться. Но минусом можно считать необходимость регулярной проверки давления и, при необходимости, подкачки.
Где и как устанавливать: рекомендации по монтажу
Компенсатор гидроударов имеет небольшие размеры, в корпус может поместиться лишь небольшое количество воды (менее 200 мл обычно). Устанавливается он в непосредственной близости перед источником появления гидроудара: шаровым краном, водяной гребенкой, на шланге к стиральной или посудомоечной машине, после циркуляционного насоса, на гребенке теплого пола.
Крепить его можно в любом положении: вверх, вниз, в сторону. Для мембранных моделей только важно, чтобы был свободный доступ к ниппелю. Независимо от конструкции, не рекомендуется ставить устройство на длинных отводках от магистрали. Подводящий отрезок трубы должен быть максимально коротким.
Правила монтажа компенсатора гидравлического удараПри выборе обратите внимание на максимальное рабочее и компенсируемое давление. Второй момент — диаметр подключения. Обычно это 1/2 дюйма, но есть и на 3/4 и дюймовые.
При подключении стиральной и/или посудомоечной машины на шланг устанавливается тройник. Один свободный выход тройника идет на машину, на второй устанавливают компенсатор гидроудара.
Другие способы борьбы с гидроударом
Один из возможных вариантов нейтрализации гидроудара уже озвучивали — краны закрывать плавно. Но это не панацея, да и неудобно в наше стремительное время. И есть еще бытовая техника, ее не научишь.
Бороться с гидроударом можно и другими методами:
- При разводке или реконструкции водопровода или отопления, перед источником гидроудара вставлять кусок эластичной трубы. Это армированный термостойкий каучук или пластика PPS. Длинна эластичной вставки — 20-40 см. Чем длиннее труба, тем длиннее вставка.
- Покупка бытовой техники и запорно-регулирующей арматуры с плавным ходом клапана. Если говорить об отоплении, часто наблюдаются проблемы с теплым водным полом. Не все сервомоторы работают плавно при закрытии потока. Выход — ставить термостаты/терморегуляторы с плавным ходом поршня.
- Использовать насосы с плавным пуском и остановом.
Гидроудар — действительно опасная для закрытой системы вещь.
Он ломает радиаторы, разрывает трубы. Чтобы избежать проблем, лучше продумать меры борьбы заранее. Если все уже работает, но появились проблемы, разумнее и проще всего установить компенсаторы. Да, они недешевы, но ремонт обойдется дороже.
Производители, характеристики, цены
Лучше всего компенсатор гидроудара покупать известных фирм. Это не тот участок, где уместно экономить. Наибольшей популярностью пользуется несколько фирм:
Есть и другие фирмы, но они не так популярны. некоторый из-за слишком завышенной цены, другие не завоевали доверие. Во всяком случае, пока.
Защита от гидроудара — HydroSolution
Что такое гидроудар?
Гидравлический удар, или гидравлический удар, представляет собой быстрое повышение давления, возникающее при внезапном изменении скорости жидкости после внезапного открытия или закрытия крана или внезапного запуска или остановки насоса.
Это может привести к серьезным проблемам, таким как обратный поток, увеличение скорости потока и стук водопроводных труб.
Этот скачок давления может быть значительным. Часто вызывает громкий шум и может привести к разрыву труб на крупных объектах из-за большого количества движущейся жидкости. Решить эту проблему можно установкой гасителя гидроударов или амортизатора. Устройство защиты от гидроударов используется для предотвращения разрыва бака и труб, вибраций и шума.
Сила гидроудара сравнима с силой взрыва. Ударная волна падает в трубопровод до тех пор, пока не наткнется на изгиб (например, колено трубы или большую трубу) и мгновенно течет обратно к исходной точке удара.
Средняя скорость ударной волны гидравлического удара: 1300 м/с (4265 футов/с)
Можно создать устройство для перекачивания жидкости на определенную высоту без какой-либо другой энергии, кроме скорости самой жидкости с помощью явления гидроудара.
Это называется гидравлической энергией .
Когда трубу внезапно закрывают, масса жидкости перед закрытием все еще движется с определенной скоростью, создавая скачок давления, а также ударную волну. В обычной сантехнике это ощущается громким шумом, напоминающим стук молотка. Гидравлический удар может привести к разрыву труб, если достигнутое давление станет слишком высоким. Воздушные камеры могут быть добавлены к системе трубопроводов для поглощения ударной волны и защиты системы.
В домашних условиях гидроудар может возникнуть, когда стиральная машина или посудомоечная машина перекрывают подачу воды . Обычно это приводит к громкому хлопку.
Другими причинами гидравлического удара могут быть отказ насоса или захлопывание обратного клапана.
Наконец, необходимо несколько гасителей гидравлического удара, чтобы предотвратить все внезапные проблемы с обратным потоком. Каждый разрядник предназначен для поглощения ударных волн, которые могут создаваться определенным количеством устройств и, соответственно, всей системой трубопроводов.
Профилактические меры:
Гидравлический удар может привести к несчастным случаям, но последствия обычно ограничиваются разрывом труб или повреждением оборудования, подключенного к системе трубопроводов . Трубопроводы, транспортирующие опасные жидкости, требуют тщательного проектирования, строительства и эксплуатации.
Для уменьшения или устранения гидравлического удара можно принять следующие меры:
- Уменьшить давление водопровода, установив регулятор давления
- Уменьшить скорость жидкости в трубах. Чтобы значительно уменьшить ударную волну, в некоторых руководствах по размерам рекомендуется скорость потока, эквивалентная или ниже 1,5 м/с .
- Установка смесителей с медленным закрыванием
- Использовать процедуры запуска и остановки на существующей установке
- Установите механическое устройство для предотвращения гидравлического удара, также называемое амортизатором или ограничителем гидравлического удара
- Установить воздушную камеру
- Уменьшите длину прямых труб, добавив колена или компенсационные петли.
Локти уменьшают влияние волн давления - Использование сантехнических элементов, предназначенных для снижения давления (дорогостоящее решение)
- Установить маховик на насос
- Установка байпаса насосной станции
- Используйте автоматический клапан насоса
Локти уменьшают влияние волн давленияЗащита от гидроударов
Роджер Андерсен и Мэтт Логан, Hycomp Inc.
При установке различных систем водоснабжения и, в частности, муниципальных систем подачи воды для кухонь, инженеры, как правило, сосредотачиваются на двух основных моментах: 1) проектировании эффективной системы и 2) защите этой системы от возможных проблем.
Что такое гидроудар?
Одной из основных проблем, вызывающих серьезное повреждение или отказ системы любой станции водоподготовки, являются ударные волны гидравлического удара. «Гидравлический удар» или «гидравлический удар» — это скачок давления или ударная волна, возникающая, когда движущаяся жидкость (обычно жидкость, но иногда и газ) вынуждена внезапно остановиться или изменить направление (изменение импульса).
Затем обратный импульс продолжает умножаться по мере того, как он проходит дальше, прежде чем его остановят.
Воздушная подушка гидропневматического бака поглощает ударные волны от гидравлического удара.
Причина и следствие
Эта волна давления может вызвать серьезные проблемы, от шума и вибрации до разрушения трубы и полного отказа системы. Если поток внезапно перекрывается на выходе (ниже по течению), масса воды перед закрытием все еще движется вперед с некоторой скоростью, создавая ударные волны высокого давления. Когда этот поток достигает замыкания, ему некуда идти, кроме как назад к источнику.
В сантехнике жилых помещений это ощущается как громкий стук, напоминающий стук молотка, который обычно возникает вблизи внутреннего источника воды в доме, т. е. хозяйственного чулана. Большинство домов, построенных за последние 20 лет в Соединенных Штатах, имеют миниатюрные защитные резервуары или гасители импульсов, подобные гидропневматическим резервуарам, встроенным в промышленные системы очистки воды.
Эти резервуары демпфера для жилых помещений обычно имеют размер 4 или 5 галлонов и, в отличие от их промышленных аналогов, не имеют компрессора, обеспечивающего подачу сжатого воздуха. Жилые резервуары, как правило, расположены рядом с резервуаром водонагревателя и смягчают удар гидравлического удара с помощью пневматической камеры. Конечный результат защиты промышленной системы водоснабжения и защиты бытовых труб находится в разных масштабах, но теоретически практически одинаков.
Решение
Защита водоочистных сооружений или трубопроводов от гидравлического удара не является новой идеей и используется как в системах под давлением, так и в системах без давления. В безнапорных системах в качестве демпферов иногда добавляют воздушные ловушки или стояки (открытые сверху). Эти методы обеспечивают подушку для поглощения силы движущейся воды или путь для отвода волны гидравлического удара. На некоторых гидроэлектростанциях то, что кажется водонапорной башней, на самом деле является одним из таких устройств, известных как уравнительный барабан.
В системах с водой под давлением очень эффективной защитой от гидроударов является использование гидропневматических баков. Подобно устройству защиты от перенапряжения для электронных устройств, гидропневматический бак предназначен для хранения воды и обеспечивает воздушную подушку под давлением, необходимую для поглощения или демпфирования перенапряжения до того, как оно попадет в систему очистки воды.
Гидропневматические баки правильного размера часто больше, чем может показаться большинству людей. Слишком маленькие баки опасны, поскольку они обеспечивают очень слабую защиту и ложное чувство безопасности. |
Плотность воды в 800 раз выше плотности воздуха. В результате воздух сжимаем, а вода нет. Гидропневматический бак использует совершенно разные плотности воды и воздуха, применяя сжатый воздух для смягчения воды, хранящейся в расширительном баке. Давление воздуха в резервуаре будет меняться по мере увеличения и уменьшения объема воды в зависимости от потребности системы.
Определение размеров гидропневматических систем защиты, включая правильный(е) компрессор(ы) и бак(и), может быть затруднено. Спецификации часто требуют, чтобы резервуар был слишком мал для системы, поэтому также рекомендуется использовать недостаточно мощный и перегруженный компрессор. Использование гидропневматической системы неправильного размера похоже на торможение грузового поезда. Это не сработает и может привести к катастрофическим последствиям.
The Hycomp Answer
При работе с кулинарными водными системами очень важно не допускать загрязнения воды. Hycomp Inc. производит безмасляные воздушные компрессоры, которые очень хорошо зарекомендовали себя в обеспечении чистой воздушной подушки, необходимой для буферизации гидропневматических резервуаров и защиты водяных систем без внесения загрязняющих веществ.
Безмасляные воздушные компрессоры Hycomp, предназначенные для защиты гидропневматических резервуаров, рассчитаны на подлинную непрерывную работу.
Это означает, что они предназначены для работы 24 часа в сутки и 7 дней в неделю, что является стандартным требованием к компрессорам, используемым для защиты систем водоснабжения. Стандартные возможности безмасляных компрессоров Hycomp, используемых для этого применения, составляют 150–575 фунтов на кв. дюйм и 5–40 станд. куб. футов в минуту.
Hycomp Inc. производит компрессоры, адаптированные к их конкретному использованию, и поэтому их можно настроить в соответствии с конкретными потребностями и условиями любого применения. Интуитивно понятная и простая в использовании цифровая панель управления обеспечивает точную настройку контроллера и мониторинг. Точные настройки всегда находятся на экране, такие как: масло, давление на входе и выходе и температура нагнетания. Мониторы планово-предупредительного обслуживания и оповещения о неисправностях обеспечивают надежность системы и защищают от непредвиденных простоев с помощью экранов истории событий и руководств по устранению неполадок.
Многие гидропневматические компрессоры Hycomp используются сегодня. Потребность в этом типе защиты системы гораздо более распространена в западной части Соединенных Штатов, поскольку здесь больше различий в географической топографии. И наоборот, уравнительные барабаны, напоминающие водонапорные башни, более широко используются в восточной части Соединенных Штатов, где ландшафт намного более плоский.
Будь то условия на высоте почти 6000 футов над уровнем моря в горах Юты и Колорадо или суровый пустынный климат Невады, Калифорнии и Аризоны, компрессоры Hycomp обеспечивают подушку сжатого воздуха, необходимую для защиты системы водоснабжения. Инженеры Hycomp проектируют каждый компрессор таким образом, чтобы он успешно работал в своей среде и работал непрерывно в любых условиях, которые от него требуются. Следующие тематические исследования иллюстрируют качество и адаптивность разработки Hycomp.
| ||
Компания по охране водных ресурсов устанавливала насосную станцию в Лост-Каньоне, штат Юта, и должна была защитить станцию от повреждения гидравлическим ударом. Крайне важно было иметь безмасляный воздушный компрессор, который не загрязнял бы воду для приготовления пищи. Им также необходимо было постоянно создавать манометрическое давление 520 фунтов на квадратный дюйм на высоте 5862 фута над уровнем моря (ASL), чтобы обеспечить требуемую амортизацию. Система воздушного компрессора 3AN44V компании Hycomp была выбрана для удовлетворения их технологических потребностей. Специальная система опорной рамы для установки компрессора на верхней части резервуара объемом 120 галлонов также была разработана для уменьшения занимаемой площади при установке оборудования. Для обеспечения гарантированного резервирования оборудования была установлена пара идентичных компрессорных систем. Клиент сообщил, что после установки воздушные компрессоры Hycomp работали плавнее, тише и холоднее, чем он ожидал. Что еще более важно, водяная система защищена от гидравлического удара и повреждений от перенапряжения без дополнительного воздействия загрязнения.
|
дюйм изб.
