Что такое гидроудар в системе отопления: Гидравлический удар в системах водоснабжения и отопления

Гидроудар в системе отопления частного дома

Резкий перепад давления воды в системе отопления может стать причиной выхода ее из строя. Это явление называется гидроударом и характеризуется неравномерным распределением жидкости в трубопроводе отопления. Во временном промежутке он длится доли секунд, но этого может быть достаточно для разрыва стыков труб и разрушения приборов отопления. Нередко выходит из строя и отопительная техника – котел.

Для того, чтобы понять и предотвратить последствия гидроудара, необходимо знать причины его возникновения. А их может быть несколько.

Содержание

1. Причины
2. Последствия
3. Защитные меры

Причины

Первая и самая главная причина возникновения этого явления – неправильно спроектированная и установленная система отопления. Во время движения жидкость может сталкиваться с естественными препятствиями в трубопроводе (запорная арматур, переходники с большего диаметра на меньший и т.д.). При этом скорость существенно снижается, однако растет создаваемое потоком внутреннее давление. Это и приводит к повреждениям и поломкам.

Существует целый ряд причин его возникновения, которые могут сопровождаться характерными признаками – щелчки в трубах, гудение. Самыми распространенными являются:

• Перебои в работе циркуляционного насоса . Если при его включении(выключении) крыльчатка начинает движение с больших оборотов, то объем жидкости нагнетается свыше положенной нормы.
• Наличие в трубопроводе воздушных зон. Эти места не заполняются водой и поэтому при циркуляции может создаваться избыточное давление на трубы.
• Резкое закрытие запорной арматуры (кранов).

[box type=»warning» ]Именно это явление может служить основной причиной возникновения гидроудара. Связано это с появлением шаровых кранов, конструкция которых в большинстве случаев не предусматривает плавный ход. Старые винтовые модели были намного безопаснее по части вероятности возникновения гидроудара.[/box]

Последствия

Заранее определить возможные последствия гидроудара практически невозможно. Для этого необходимо провести профессиональный анализ всей системы отопления. Эта процедура крайне дорога и для рядового гражданина, решившего проверить устойчивость своего трубопровода, финансово недоступна.

Однако есть и некоторые положительные моменты, которые можно почерпнуть, изучая последствия. Они явно указывают на «слабые» места в системе отопления. Помимо нарушения структуры материала труб и аппаратуры существуют явные негативные последствия гидроударов:

• Нарушение герметичности трубопроводов, прорыв горячего теплоносителя в помещение.
• Поломка отопительных приборов и вспомогательной аппаратуры – котлов, насосов, расширительных баков.
• Нормально работающая система отопления является основным источником формирования комфортной температуры в доме. При ее поломке жильцы не защищены от резких морозов и перепада температур.
• Взаимодействие воды из системы труб с мебелью, полом приводит к их порче.
• Опасность для человека – самый важный и учитываемый фактор гидроудара. Термические ожоги, травмы и ранения – вот не полный перечень возможных негативных последствий.

Для того, чтобы этого не произошло или для снижения риска появления гидроудара к минимуму, можно предпринять ряд защитных мер.

Защитные меры

Для профилактики возникновения избыточного давления как на определенном участке трубопровода, так во всей системе в целом, можно задействовать ряд мер:

1. Обеспечение плавной работы запорной арматуры. Для этого еще на этапе проектирования и монтажа необходимо предусмотреть установку специальных кранов с относительно большим промежутком перекрытия воды.
2. Монтаж автоматических систем, которые регулируют поток жидкости, считывая показатели ее давления в системе.
3. Гидроаккумулятор. На определенном промежутке трубопровода можно установить специальное компенсирующее устройство – гидроаккумулятор.

Он представляет собой герметичную стальную колбу, разделенную на две секции резиновой мембранной. Одна часть подключается к системе отопления, а во второй с помощью штуцера можно регулировать давление воздуха. При возникновении избыточного давления в системе происходит взаимодействие водяного столба на мембрану, вследствие чего она изгибается в сторону воздушной камеры. Тем самым добивается искусственное увеличение объема трубопровода. После гидроудара мембрана возвращается в исходное состояние.

1. Модернизация системы. После термостат можно заметить жесткую трубу на пластиковую. Она более эластична и способна будет расширяться под воздействием давления. Метод спорный, так как могут разгерметизироваться стыки.
2. Установка термостатов со специальной защитной системой. Он работает по принципу гидроаккумулятора, за исключением относительно небольшого объема воздушной камеры и вместо резиновой мембраны используется пружинный механизм.

Все вышеописанные меры защиты будут действенны, если применять их комплексно, предварительно проанализировав возможные причины возникновения гидроудара.

Поделиться с друзьями

Гидроудар системы отопления и как его избежать

Гидроудар в системе отопления из медных труб

Содержание:

• Причины возникновения
• Щелчки в трубопроводах
• Что будет после гидроудара?
• Защита: плавное перекрытие
• Защита: реконструкция системы
• Защита: центробежные насосы

Явление гидравлического удара уже давно привлекало внимание многих ученых разных страх.

Особый интерес к этому вопросу в свое время проявил ученый Н.Е. Жуковский. Его работа, рассказывающая о природе возникновения гидроудара, считается по праву классической. С началом внедрения электронно-вычислительных машин произошел явный прогресс в методике вычисления гидравлического удара. Методика проведения расчетов значительно улучшилась.

Каждому из нас знакомы возникающие иногда щелчки и стуки в трубах системы отопления. Это может быть связано с тем, что стали все чаще отключать электроэнергию. Поэтому вопросу защиты от гидроудара необходимо уделять особое внимание.

В основном же люди не придают этому большого значения и не видят серьезных угроз. Однако последствия данного факта могут быть плачевными.

Гидроудар в системе водоснабжения может привести к повреждению и раскопу оборудования. Кроме этого, возможно образование трещин в трубопроводе. Чтобы избежать аварийных ситуаций, достаточно соблюдать простые правила эксплуатации и модернизации инженерной сети.

Основные причины возникновения

Причины возникновения

Когда в системе водоснабжения происходит резкое, но мощное и непродолжительное повышение давления, тогда и возникают характерные стуки и щелчки в трубах.

Это является следствием того, что жидкость, циркулирующая по контуру, резко приостанавливается, и происходит ее торможение.

Существует несколько причин, которые приводят к возникновению гидравлического удара. Рассмотрим их подробнее:

• В случае поломки насосного агрегата или же его аварийного отключения;
• Когда из контура не выводиться воздух. Перед тем, как включить систему и заполнить его жидкостью, воздух обязательно нужно выпустить через специальные краны;
• Когда вентили, перекрывающие циркулирующий поток, резко закрываются.

Самой распространенной считается последняя причина. Это связано с появлением шаровых кранов. Когда отключалась или запускалась жидкость в контуре, старые устройства обеспечивали плавную подачу и перекрытие.

Это осуществлялось с помощью ритмичного раскручивания крановых бюкс. Винтовые краны считаются более безопасными, так как они не позволяют подниматься давлению выше критической нормы.

Смотрите видео-фильм о причинах возникновения гидроударов и всех процессах, происходящих в это время в трубах:

То же самое происходит в контуре, если перед включением в нем не выведен воздух. Шаровое устройство открывается и, таким образом, возникает столкновение запускаемой жидкости с воздушным потоком.

В данном случае воздух можно сравнить с пневматическим амортизатором. Поэтому, если в своей системе коммуникаций вы услышите хлопки или щелчки, то обязательно обратите на это внимание.

В противном случае может случиться так, что ваша система водоснабжения просто не выдержит давления, так как его уровень может возрасти до отметки нескольких десятков атмосфер.

Демфер как способ защиты

Когда сильный поток воды с большой скоростью движется по коммуникационной системе, то на его пути возникает барьер, в который он врезается. В качестве преграды может выступать либо воздушный столб, либо же запорная арматура.

Столкнувшись с воздухом, происходит сжимание жидкости. Трубы в свою очередь тоже немного растягиваются, что может привести к негативным последствиям.

Когда появились щелчки в трубопроводах

Если в своем доме вы часто слышите щелчки и стуки, то это значит, что ваша инженерная коммуникация организована совершенно неграмотно.

Это возникает из-за того, что большие трубы сопрягаются с трубами, диаметр которых значительно меньше.

Таким образом, когда жидкость циркулирует по контуру с определенной скоростью, то на ее пути возникает преграда, в которую она упирается.

Скорость не меняется, но происходит замедление разгрузки и увеличение объёма жидкости, вследствие чего и увеличивается давление.

В этом месте должна осуществляться разгрузка воды по разным реестрам. Если этого не происходит, то высокое давление может привести к прорыву.

Что будет с системой после гидроудара?

Последствия гидравлического удара — разрыв радиаторов

Как вы уже поняли, барьер, встречающийся на пути движущейся жидкости, создает давление.

Фактически оно не имеет определенных критических значений. Несколько десятков атмосфер может превратиться в гораздо большую величину.

Инерция воды, постоянно воздействуя на систему коммуникаций, может привести к разрушению жестких деталей оборудования, резьбовых соединений и трубопровода в целом.

Больше всего неприятностей гидравлические удары доставляют длинным трубопроводам. Например, «теплый пол» имеет длинные трубы.

Чтобы предотвратить возникновение гидравлического удара в системе, необходимо прикрепить термостатический клапан к «подпольному» отопительному контуру.

Эта деталь выполняет функцию регулирующего устройства. Однако он защитит ваш пол только в том случае, если будет правильно установлен. Если же установка будет произведена неправильно, то термостатический клапан создаст только внеочередную угрозу.

Термостатический клапан монтируется на входе теплоносителя в систему. Когда происходит его перекрытие, то вода еще определенное время продолжает двигаться по инерции.

После клапана расположен участок контура, в котором возникает вакуум. Однако разница давления в нем не выходит за рамки одной атмосферы. Перепады не наносят вред трубопроводу, ведь стандарты оборудования составляют 4 атмосферы. Перекрытие движения потока осуществляется также клапаном, который установлен на выходе из системы.

Смотрите короткое видео, которое наглядно и схематично, на примере резиновой трубки и лейки, покажет что возникает в трубах с воздухом при гидравлическом ударе:

Когда жидкость сталкивается с барьером, то на нее давит следующая порция воды. Таким образом, происходит растягивание, ломка и крушение стенок трубопровода. Напор составляет 10, а иногда и больше атмосфер.

Для того чтобы защитить трубопровод от разовых, или периодических гидроударов, необходимо нейтрализовать их действия или снизить силу.

Способ защиты «плавное перекрытие»

Снижение давления возле заглушки

Согласно стандартам эксплуатации теплосетей включать и отключать систему нужно плавно.

Эти правила разработаны не только для промышленных поставщиков, но и для индивидуальных пользователей. Если отключение и включение осуществляется плавно, то возникает замедление во времени гидравлического удара.

Таким образом, действие энергия гидроудара в зоне барьера не является кратковременным.

Происходит перераспределение энергии на несколько отрезков времени. Вследствие этого, мощность удара не такая сильная.

Вывод: Чтобы защитить свой трубопровод от повреждений и разрушений, необходимо плавно повышать и снижать давление, скорость и объём теплоносителя.

Способ защиты «реконструкция»

Терморегулирующие клапаны

Для того чтобы не возникало гидравлического удара, необходимо придерживаться определенных правил по реконструкции систем:

• Заменить жесткую трубу перед термостатом куском трубы, сделанной из эластичного пластика или армированного термостойкого каучука.

Эти материалы имеют свойство растягиваться, поэтому будут самостоятельно снижать энергию гидравлического удара, в случае возникновения высокого давления.

Для амортизатора потребуется эластичная труба длиною приблизительно в 20-30 см. Если трубопровод очень длинный, то трубу для амортизатора нужно брать еще на 10 см. длиннее.

• Шунт с просветом до 0,4 мм в терморегулирующем клапане.

Узкая трубка с сечением от 0,2 мм до 0, 4 мм вставляется в термостат со стороны движения жидкости.

Можно самостоятельно сделать отверстие заданного диаметра. Если система работает нормально, то шунт никак не влияет на ее функционирование.

В случае, если давление повышается, он способен плавно снизить объём, превышающий критическую норму. Конечно же, привести в действие этот метод можно только тогда, когда вы отлично разбираетесь в конструкции термостата. В противном случае браться за это дело не рекомендуется.

Помните: Метод шунтирования используется только в автономных сетях, где установлены новые трубопроводы, сделанные из качественных материалов. Центральные городские коммуникации имеют много ржавчин и осадков. Все это приведет к быстрому засорению отверстия.

• Термостат со специальной защитой.

Эти устройства имеют специальные пружины, которые находятся между клапаном и термоголовкой. Пружина срабатывает в тот момент, когда повышается давление. Таким образом, она не позволяет клапану полностью закрыться.

Когда сила гидроудара снижается, клапан самостоятельно плавно закрывается. Чтобы правильно установить термостаты с устройством защиты, необходимо обращать внимание на то, куда направлена стрелка на их корпусе. Производить монтировку нужно строго следуя направлению стрелки.

Схема подключение термолегулирующих клапанов

Стоить обратить внимание на то, что не все модели термостатов имеют средства защиты от гидроудара. О том, оснащено ли устройство данной функцией, можно узнать, прочитав техническую документацию, которая прилагается к изделию.

Способ защиты «центробежные насосы»

Центробежный насос

Для того чтобы плавно запускать и останавливать инженерную систему, необходимо использовать центробежные насосы, имеющие автоматическую регулировку.

С помощью автоматики происходит плавное увеличение оборотов электродвигателей насосного оборудования. Кроме этого, давление в трубах после пуска поднимается также планомерно. Такой же механизм действий характерен и для обратного порядка.

Насосы запрограммированы таким образом, что способны самостоятельно наблюдать за изменениями давления, происходящими в инженерных сетях. Регулировка параметров напора осуществляется автоматически.

Природу возникновения гидравлического удара понять не так сложно. Действие происходит в двух случаях:

• Когда не соблюдаются правила использования коммуникаций;
• Когда сети спроектированы неграмотно.

Если не обращать внимания на щелчки и неприятный шум, то домочадцев ожидают весьма неприятные последствия.

Намного разумнее будет разобраться с причинами возникновения шумовых эффектов и устранить их, чем заниматься впоследствии ремонтом трубопроводной системы, не выдержавшей мощного давления.

Гидравлический удар в системах парового отопления

Опубликовано: 24 июня 2014 г. — Дэн Холохан

Категории: Пар

Нужно избавиться от гидравлического удара в системе парового отопления? Вот контрольный список того, что нужно искать. Я надеюсь, что вы найдете его хорошим, чтобы сохранить в файле.

Трубы имеют неправильный шаг. В любой паровой системе конденсат должен стекать самотеком обратно в котел или в приемник конденсата. Если в промежутках между обжигами в трубах скопилась вода, пар подхватит ее и загонит в первый доступный фитинг. Гидравлический удар из-за плохого шага трубы обычно происходит при первом запуске системы. Пар также будет быстро конденсироваться над лужей воды, заставляя воду резко подниматься в частичный вакуум, оставленный сконденсировавшимся паром. Надлежащий шаг для параллельной паровой магистрали составляет один дюйм на 20 футов. Для противоточной сети это один дюйм на десять футов. Проверьте шаг линейным уровнем.

Трубопровод рядом с котлом не соответствует требованиям производителя. В настоящее время производители котлов считают околокотловую обвязку частью котла. Они используют его, чтобы высушить пар перед тем, как он попадет в систему. Если трубопровод рядом с котлом не соответствует спецификациям производителя, вы можете подбрасывать воду в трубопровод, и это вызовет гидравлический удар. Получите руководство по установке и эксплуатации от производителя котла и проверьте трубопроводы на соответствие спецификациям.

Плохое качество пара. Подброс воды в систему может быть не только из-за неисправного трубопровода возле котла. Грязная вода или вода со слишком высоким уровнем pH также может способствовать этому. Этот тип гидравлического удара обычно происходит в середине цикла обжига. Посмотрите внимательно на мерное стекло котла. Если пар сухой, часть мерного стекла над линией воды также должна быть сухой. Попробуйте поднять линию подачи воды в пределах дюйма от верхней части мерного стекла. Если вода в бойлере чистая, она не должна подниматься выше мерного стекла. Проверьте рН воды с помощью индикаторной бумаги. Хороший уровень pH для паровой системы находится в диапазоне от семи до девяти. Если pH достигает 11, вода начинает вспениваться и перетекать в систему, вызывая гидравлический удар. Мертвецы часто добавляли уксус в системы парового отопления, чтобы понизить pH и уменьшить заливку и пульсацию.

Котел перегрет. Если вы перетопите котел, вода сильно поднимется, и часть воды попадет в трубы. Этот тип гидравлического удара обычно происходит в середине цикла обжига. Зажигать следует на подключенную нагрузку котла (трубопроводы и излучение). Это D.O.E котла. Нагрузка на теплопроизводительность. Не превышайте размер сменных котлов. Всегда проверяйте расход топлива в зависимости от подключенной нагрузки.

Паровые трубы не изолированы. Вы должны изолировать подающие трубы в паровой системе, чтобы пар не конденсировался на пути к радиаторам. Голые трубы теряют примерно в пять раз больше тепла, чем трубы с изоляционным слоем толщиной в один дюйм. Без изоляции способность трубопровода конденсировать пар может превышать способность котла производить пар. Вы часто будете сталкиваться с радиаторами на концах магистрали, которые плохо нагреваются. Но хуже того, вы столкнетесь с гидравлическим ударом при первом запуске системы. Холодные неизолированные трубы создают больше конденсата, чем могут выдержать. Когда пар попадает во всю эту воду, возникает гидравлический удар.

Водопровод котла заполняется или вскипает. Обычно виновата грязь. Когда вы увидите капли воды в части мерного стекла над ватерлинией, пора чистить котел. Если котел наполняется и пульсирует, возможно, он также выбрасывает воду в трубопровод, что может вызвать гидравлический удар. Попробуйте поднять линию подачи воды в пределах дюйма от верхней части мерного стекла. Если вода в бойлере чистая, она не будет подниматься выше мерного стекла. Если это так, очистите котел и трубопровод системы.

На Hartford Loop есть длинный сосок . Должен быть закрытый ниппель в точке, где выравниватель и влажный возврат соединяются, образуя петлю Хартфорда. Если вы используете длинный ниппель между уравнителем котла и мокрой обраткой, обратная вода будет бурно устремляться вперед по мере конденсации пузырьков пара в уравнителе. Закрытый ниппель уменьшит расстояние, которое должен пройти возвращающийся конденсат, и устранит гидравлический удар. Этот тип гидравлического удара обычно происходит ближе к концу цикла обжига.

Ниппель Hartford Loop находится слишком близко к ватерлинии котла. Проверьте, может ли уровень воды в котле упасть до точки, при которой пар может получить доступ к влажной обратке через уравнитель котла. Если это возможно, пар быстро протолкнется в мокрую обратку и создаст гидравлический удар. Обычно это происходит ближе к концу цикла приготовления на пару.

Самотечный возврат забит. В конце концов это произойдет, потому что система парового отопления открыта для атмосферы. Трубы подвергаются коррозии, а шлам, ржавчина и осадок смываются в линию мокрого возврата под действием силы тяжести, по которой конденсат движется очень медленно. Поскольку обратная линия засоряется, конденсат с трудом вытекает из магистрали в мокрую обратку. Если вода лежит в магистрали, она встретится с паром, и тогда начнется стук. Обычно это происходит на дальних концах сети и почти всегда в середине цикла розжига. Вода также будет брызнуть из ваших вентиляционных отверстий.

В системе есть клапаны с электроприводом. Если это система с самотечным возвратом и на линиях подачи есть клапаны с электроприводом, вода будет выходить из котла, когда клапан закрывается против давления пара. Добавление обратного клапана на обратку не сильно помогает. Конечно, это предотвратит выход воды из котла, но давление пара в котле быстро компенсирует отсутствие давления пара после закрытого клапана с электроприводом. Конденсат не будет стекать из сети, а последует гидроудар. Клапаны с электроприводом действительно не имеют никакого отношения к самотечной системе возврата. Возможно, вам придется добавить питательный насос котла и конденсатоотводчики, чтобы вылечить это. Избегайте использования клапанов с электроприводом в системах с гравитационным возвратом.

Это однотрубный пар, и клапаны подачи не полностью открыты. Если это не так, вы получите гидравлический удар, так как пар и конденсат попытаются передать друг друга в этом ограниченном пространстве. Клапан на однотрубном паровом радиаторе является сервисным. Он должен быть либо полностью открыт, либо полностью закрыт. Дросселирование клапана вызывает проблемы с гидравлическим ударом. Если вы считаете, что клапан полностью открыт, а гидравлический удар по-прежнему возникает, проверьте, не отвалились ли части клапана и не застряли в седле клапана. Если клапан новый, проверьте его внутренний размер. Клапаны подачи пара старых времен имели больше места внутри, чем их современные аналоги. Возможно, вам придется использовать клапан большего размера.

Конденсатоотводчики не работают. Двухтрубная паровая система похожа на лестницу. Каждый радиатор — ступенька на этой лестнице, и в конце каждой ступеньки вы найдете паровой конденсатоотводчик. Часть работы ловушки состоит в том, чтобы предотвратить попадание пара на сторону без давления «лестницы». Если хотя бы одна ловушка выйдет из строя в открытом положении, пар перепрыгнет через нее и ударит по воде, которая пытается стекать из других радиаторов. Этот гидроудар повредит работающие конденсатоотводчики, что усугубит проблему. На концах магистралей и у основания стояков поплавково-термостатические и ковшовые конденсатоотводчики служат той же цели, что и радиаторные конденсатоотводчики. Если они выходят из строя в открытом положении или, в случае с ковшовыми конденсатоотводчиками, если они теряют заправочную воду, пар попадет в сухие возвратные линии и вызовет гидравлический удар. Уход за ловушкой имеет важное значение.

При замене котла кто-то переделал мокрую обратку на сухую. Если у вас самотечная система, самая нижняя горизонтальная паропроводящая труба должна находиться на минимальном расстоянии над котлом. В однотрубном паре это расстояние составляет 28 дюймов. В двухтрубном самотечном паре вам потребуется как минимум 30 дюймов на каждый фунт давления в котле. Так, например, если вы используете котел на два фунта на квадратный дюйм, вам нужно 60 дюймов. Если вы эксплуатируете котел на уровне 3 фунта на квадратный дюйм, вам потребуется 90 дюймов. Мертвецы знали об этом, и они соответственно протрубили свои влажные и сухие ответы. Новый котел с линией низкого уровня воды может просто превратить мокрую обратку в сухую. Если это произойдет, у вас будет очень запоминающийся гидравлический удар в середине цикла стрельбы.

Измерьте расстояние между водопроводом котла и самой нижней паропроводящей трубой. И не торопитесь осматривать подвал, потому что эта труба может быть где угодно.

Ой, а тебе тот паровой радиатор на фото стучал?

Имейте в виду, что вода не будет течь в гору.

Включите JavaScript, чтобы просматривать комментарии на базе Vanilla.

Комментарии Vanilla

Гидравлический удар в паровых системах: причина и следствие

Системы теплопередачи практически в любой форме — горячая вода, высокотемпературное масло и пар — требуют тщательного проектирования и эксплуатации из-за соответствующих температур и давлений. Вообще говоря, паровые системы наиболее безопасны при эффективном удалении конденсата. Надлежащее проектирование, установка, эксплуатация и техническое обслуживание паровой системы значительно снижают вероятность разрушительных событий, например, вызванных гидравлическим ударом.

Что такое гидроудар?

Гидравлический удар возникает, когда вода, ускоренная давлением пара или пустотой низкого давления, внезапно останавливается ударом по клапану или фитингу, такому как отвод или тройник, или по поверхности трубы. Скорость воды может быть намного выше, чем нормальная скорость пара в трубе, особенно когда гидравлический удар возникает при запуске. Когда эти скорости разрушаются при ударе, кинетическая энергия воды преобразуется в энергию давления, и к препятствию применяется удар давления.

В легких случаях слышен шум и, возможно, движение трубы. Более тяжелые случаи приводят к разрушению трубы или фитингов почти со взрывным эффектом и последующему выходу острого пара в месте разрыва. Разрушение труб или компонентов паровой системы может привести к выбросу осколков, которые могут привести к травмам или гибели людей.

Гидравлический удар бывает двух типов: паровой и конденсатный. Гидравлический удар, вызванный паровым потоком, представляет собой ударное событие, при котором порция быстро движущейся воды ударяется о неподвижный объект. Обмен импульсом создает давление, возможно, в несколько сотен фунтов на квадратный дюйм в зоне удара.

Гидравлический удар, вызванный конденсатом, является более мощным из двух типов. Это явление быстрой конденсации, которое происходит, когда паровой карман, полностью окруженный более холодным конденсатом, переходит в жидкое состояние. В зависимости от задействованных давлений и температур уменьшение объема может быть от нескольких сотен до более тысячи раз, а образовавшаяся пустота низкого давления позволяет скапливаться окружающему конденсату под давлением, что приводит к огромному столкновению. Это, в свою очередь, создает сильное избыточное давление, которое легко может превысить 1000 фунтов на квадратный дюйм. Прокладки, фитинги и клапаны — практически любые компоненты трубопроводов — подвержены отказам, часто с трагическими последствиями.

Обычными местами для обнаружения обоих типов гидравлических ударов являются паропроводы, паропроводы и змеевики нагрева воздуха.

Причины гидравлического удара

Образование конденсата характерно для обоих типов гидравлического удара. Это может быть вызвано переливом котла, в результате чего в паропровод попадает большое количество котловой воды, что приводит к перегрузке конденсатоотводчиков. Или обратный поток из магистрали конденсата может быть вызван давлением деаэратора и, возможно, паром вторичного вскипания через неисправные конденсатоотводчики или обратные клапаны. Даже снижение производительности ловушки, вызванное низким давлением в паропроводе, может привести к обратному потоку из конденсатопровода.

Элементом, необходимым для парового гидроудара, является поток пара, обычно от какой-либо близлежащей паровой нагрузки, создающей силу, приводящую в движение снаряд.

Для гидравлического удара, вызванного конденсатом, необходимыми элементами являются:

• конденсация пара, при которой происходит конденсация захваченного кармана пара в скопившемся конденсате может привести к созданию вакуума

Снижение рисков

Операторы могут снизить риск гидравлического удара, предотвратив или устранив проблемы с конструкцией паровой системы.

1. Дренаж:

Полностью избегайте гидравлического удара, принимая меры для обеспечения слива воды (конденсата) до того, как он накопится в количестве, достаточном для того, чтобы его мог собрать пар. Обеспечьте надлежащий дренаж; не решайте ее просто путем установки компонентов с высоким номинальным давлением или производительностью. Компоненты с большим «фактором безопасности» не обязательно обеспечивают безопасный и эффективный дренаж паропровода.

2. Качество пара:

Улучшите качество пара, сохраняя пар максимально сухим. Установите станции кондиционирования пара перед счетчиками и любыми другими важными компонентами паровой системы.

3. Скорости пара:

Не допускайте чрезмерного увеличения скорости пара в результате модификации системы. Чем выше скорость, тем выше сила удара во время действия потока пара.

4. Бойлер и подача пара:

В больших системах рассмотрите возможность установки автоматического клапана на линии подачи пара, устроенного таким образом, чтобы клапан оставался закрытым до тех пор, пока в котле не будет достигнуто приемлемое давление. Затем клапан можно настроить на постепенное открытие, позволяя потоку, температуре и давлению в распределительной системе медленно достигать равновесия. Установите клапан регулировки обратного давления на паропроводе, чтобы предотвратить падение давления внутри самого котла из-за какой-либо неисправности.

5. Конденсатоотводчики:

Убедитесь, что используемые конденсатоотводчики соответствующего типа и мощности. Тип может зависеть от используемых методов запуска. При изменении рабочих процедур могут потребоваться другие типы конденсатоотводчиков. Если вы сомневаетесь, вызовите специалиста по паровым системам. Регулярно проверяйте конденсатоотводчики и обслуживайте их должным образом. Никогда не опускайтесь ниже минимального перепада давления на конденсатоотводчике. Всегда устанавливайте запорные клапаны паровой магистрали с конденсатоотводчиком для отвода конденсата, который может образовываться, когда клапан закрыт. Спроектируйте трубопроводы целевого блока так, чтобы они включали байпасные системы, обеспечивающие постепенный нагрев и повышение давления при запуске.

6. Трубопровод:

Исправьте любые случаи провисания труб и отсутствия, намокания или повреждения изоляции, которые могут вызвать накопление конденсата и превысить пропускную способность конденсатоотводчиков.

7. Змеевики воздушного нагрева:

Эти агрегаты должны предусматривать как удаление конденсата, так и вентиляцию воздуха для предотвращения гидравлического удара. В «горизонтальных» змеевиках трубы не должны быть горизонтальными, а должны иметь небольшой уклон от входа к выходу, чтобы конденсат не собирался в бассейны, а стекал естественным путем. Входы пара в «горизонтальные» коллекторы могут быть на одном конце или посередине длины, но в случае вертикальных коллекторов вход пара предпочтительно расположен ближе к верху.

Змеевики с центральным впускным соединением затрудняют обеспечение подачи воздуха из верхних трубок; пар имеет тенденцию проходить мимо этих трубок к коллектору конденсата. Автоматическая вентиляция верхнего коллектора конденсата этих змеевиков имеет важное значение. При других компоновках необходимо провести оценку наиболее вероятной части агрегата, в которой будут скапливаться воздух и неконденсирующиеся газы. Если это точка естественного слива конденсата, то конденсатоотводчик должен иметь превосходную вентиляцию. Поплавково-термостатический тип является первым выбором. Вакуумный прерыватель должен быть установлен в трубе подачи пара между клапаном контроля температуры и входом в змеевик.

Предотвращение гидравлического удара на практике

Гидравлического удара также можно избежать, предотвратив или решив определенные эксплуатационные проблемы:

1. Опасная смесь:

Пар высокого давления в контакте с переохлажденным конденсатом представляет собой нестабильную и потенциально взрывоопасную смесь .

2. Охлажденный конденсат:

Не допускайте попадания пара в линию, которая предположительно содержит переохлажденный конденсат.

3. Котлы:

Убедитесь, что котлы работают правильно при любых условиях нагрузки, без пенообразования или уноса.

4. Давление пара:

Будьте осторожны, когда давление в паропроводе низкое или равно нулю. Из-за подъема после каплеуловителей затопление будет происходить даже при некотором давлении в паропроводе. Будьте особенно осторожны во время запуска, когда котел выходит из строя и когда технологические нагрузки превышают паропроизводительность.

5. Запуск и завершение работы:

Это критически важные операции. Никогда не допускайте отключения или перезапуска паровой системы без участия оператора. В больших системах используйте контролируемую процедуру запуска. Откройте ручные дренажные клапаны, например, те, что расположены на дне каплеуловителей, или продувочные клапаны на сетчатых фильтрах, пока в паропроводе не будет достаточно давления, чтобы паровые конденсатоотводчики взяли на себя управление. На любых установках, кроме самых маленьких, поток пара из котла в холодные трубы при запуске, когда давление в котле все еще составляет всего несколько фунтов на квадратный дюйм, приведет к чрезмерному уносу котловой воды с паром. Такого уноса может быть достаточно, чтобы перегрузить сепараторы на паровом отборе, где они установлены.

6. Неисправные конденсатоотводчики:

Если обнаружено, что конденсатоотводчик не закрывается, временно приоткройте клапан продувки сетчатого фильтра, чтобы обеспечить слив конденсата. Если обнаружено, что конденсатоотводчик не открывается, его нельзя закрывать клапаном — это может привести к накоплению конденсата в паропроводе. Не забудьте внедрить программу регулярных испытаний конденсатоотводчиков, чтобы поддерживать высочайший уровень производительности конденсатоотводчиков.

7. Эксплуатация змеевика воздушного нагрева:

Заклинивание является наиболее распространенной причиной проблем со змеевиком. Остановка происходит, когда давление в паровом пространстве падает в условиях частичной нагрузки. Если давление падает до уровня, при котором поступление конденсата к ловушкам прекращается, система «глохнет». По мере того, как конденсат скапливается в змеевике, начинаются проблемы с заболачиванием в виде ударов, температурного расслоения, коррозии и замерзания. Заболоченный змеевик должен постепенно свободно стекать в ловушку, расположенную ниже по течению, а из ловушки — под действием силы тяжести в ресивер с вентиляцией и возвратный насос. Если это не так, подозревайте отсутствие или неисправность вакуумного прерывателя на катушке. Лучшей стратегией является использование автоматических конденсатоотводчиков, новейшей технологии, сочетающей преимущества поплавкового конденсатоотводчика с преимуществами насоса, работающего под давлением, для обеспечения эффективного отвода конденсата из парового пространства независимо от давления.

Судебно-медицинская экспертиза гидравлического удара

На нефтехимическом заводе Западного побережья произошел инцидент с паровой системой, который привел к мгновенному разрушению и полному отделению 10-дюймовой задвижки. Задняя половина клапана вместе с прикрепленным глухим фланцем была выпущена из трубопровода и приземлилась примерно в 50 футах на асфальтированную подъездную дорожку.

Общая паровая нагрузка завода превышала 200 000 фунтов/час. Клапан был расположен в конце паровой магистрали на 150 фунтов на квадратный дюйм, расположенной на крыше технологического здания. Поплавковый и термостатический конденсатоотводчик располагался рядом с 10-дюймовой задвижкой. Конденсат из каплеуловителей в большинстве случаев поднимался на несколько футов в обратку. Сообщается, что давление в котле упало по неизвестным причинам. Давление, по-видимому, снизилось до 30–35 фунтов на квадратный дюйм, а затем стало медленно увеличиваться. Именно в этот момент времени произошло событие.

Давление деаэратора составляло около 5 фунтов на квадратный дюйм во время этого исследования. Поплавковый и термостатический конденсатоотводчики, расположенные рядом с 10-дюймовой задвижкой, оказались поврежденными; невозможно определить, действительно ли повреждение произошло во время того же события, когда произошел разрыв задвижки. Однако совокупность признаков повреждения задвижки и поплавка конденсатоотводчика указывает на гидравлический удар как на наиболее вероятную причину. Тогда возникнут вопросы: а) какой тип гидравлического удара и б) почему он произошел.

Для справки: 10-дюймовая труба сортамента 40 способна выдерживать около 70 000 фунтов/ч без чрезмерных скоростей и перепадов давления; 12 дюймов, около 100 000. Более высокие скорости увеличивают производительность примерно на 50%, а давление падает более чем на 100%.

Если событие было вызвано паровым гидроударом, то поблизости должна была быть какая-то паровая нагрузка. Это был не тот случай. Кроме того, величина нанесенного ущерба указывает на гидравлический удар, вызванный конденсатом. Потребуются два фактора: вакуум, вызванный конденсацией, и конденсат. Падение давления в паровой системе может иметь здесь некоторое значение, приводя к созданию вакуума. В условиях низкого давления пропускная способность конденсатоотводчиков могла уменьшиться до такой степени, что конденсат не мог стекать из магистрали. Низкое давление вместе с противодавлением в конденсатной системе могло привести к возврату конденсата в паропровод.