Kaj je vodno kladivo?
Do vodnega udara pride, ko pride do nenadnega izpada električne energije ali ko se ventil prehitro zapre. Zaradi vztrajnosti tlačnega vodnega toka nastane udarni val vodnega toka, podobno kot pri udarcu kladiva, zato se imenuje vodni udar. Sila, ki jo povzročajo udarni valovi vodnega toka naprej in nazaj, je včasih tako velika, da lahko poškoduje ventile in črpalke.
Ko se odprt ventil nenadoma zapre, voda teče ob ventil in steno cevi, kar ustvarja tlak. Zaradi gladke stene cevi nadaljnji pretok vode pod vplivom vztrajnosti hitro doseže maksimum in povzroči poškodbe. To je v mehaniki tekočin "učinek vodnega udara", torej pozitivno vodno udarno kladivo. Ta dejavnik je treba upoštevati pri gradnji vodovodnih cevovodov.
Nasprotno pa bo po nenadnem odprtju zaprtega ventila prišlo do vodnega udara, imenovanega negativni vodni udar. Tudi ta ima določeno uničujočo moč, vendar ni tako velika kot prvi. Ko električna vodna črpalka nenadoma izgubi moč ali se zažene, bo to povzročilo tudi tlačni udar in učinek vodnega udara. Udarni val tega tlaka se širi vzdolž cevovoda, kar lahko zlahka povzroči lokalni nadtlak v cevovodu, kar povzroči pokanje cevovoda in poškodbe opreme. Zato je zaščita pred učinkom vodnega udara postala ena ključnih tehnologij v inženirstvu oskrbe z vodo.
Pogoji za vodni udar
1. Ventil se nenadoma odpre ali zapre;
2. Vodna črpalka se nenadoma ustavi ali zažene;
3. Enocevna dostava vode na višje ležeča mesta (višinska razlika na terenu oskrbe z vodo presega 20 metrov);
4. Skupna tlačna višina (ali delovni tlak) črpalke je velika;
5. Hitrost vode v vodovodnem cevovodu je prevelika;
6. Vodovod je predolg in teren se močno spreminja.
Nevarnosti vodnega kladiva
Povečanje tlaka, ki ga povzroči vodni udar, lahko doseže nekajkrat ali celo desetkratnik normalnega delovnega tlaka cevovoda. Takšna velika nihanja tlaka povzročajo škodo cevovodnemu sistemu predvsem na naslednje načine:
1. Povzročiti močne vibracije cevovoda in odklop spoja cevovoda;
2. Ventil je poškodovan, resen tlak pa je previsok, da bi povzročil počenje cevi, tlak v vodovodnem omrežju pa se zmanjša;
3. Nasprotno, če je tlak prenizek, se bo cev zrušila, ventil in pritrdilni deli pa bodo poškodovani;
4. Povzročiti vzvratno vrtenje vodne črpalke, poškodovati opremo ali cevovode v črpališču, resno povzročiti potopitev črpališča, povzročiti telesne žrtve in druge večje nesreče ter vplivati na proizvodnjo in življenja.
Zaščitni ukrepi za odpravo ali ublažitev vodnega udara
Obstaja veliko zaščitnih ukrepov proti vodnemu udaru, vendar je treba glede na možne vzroke vodnega udara sprejeti različne ukrepe.
1. Zmanjšanje pretoka vodovodne cevi lahko do neke mere zmanjša tlak vodnega udara, vendar bo povečalo premer vodovodne cevi in povečalo naložbo v projekt. Pri polaganju vodovodnih cevi je treba upoštevati, da se izognemo grbinam ali drastičnim spremembam naklona. Velikost vodnega udara ob ustavitvi črpalke je v glavnem povezana z geometrijskim tlakom črpališča. Višji kot je geometrijski tlak, večji je vodni udar ob ustavitvi črpalke. Zato je treba izbrati primeren tlak črpalke glede na dejanske lokalne razmere. Po ustavitvi črpalke v nesreči počakajte, da se cevovod za povratnim ventilom napolni z vodo, preden jo zaženete. Pri zagonu črpalke ne odpirajte popolnoma izpustnega ventila vodne črpalke, sicer bo prišlo do velikega udara vode. Večina večjih nesreč z vodnim udarom v mnogih črpališčih se zgodi v takšnih okoliščinah.
2. Namestitev naprave za odpravljanje vodnega udara
(1) Uporaba tehnologije za nadzor konstantnega tlaka:
Ker se tlak v vodovodnem omrežju nenehno spreminja s spreminjanjem delovnih pogojev, se med delovanjem sistema pogosto pojavi nizek ali nadtlak, ki je nagnjen k vodnemu udaru, kar lahko poškoduje cevi in opremo. Za nadzor tlaka v cevovodnem omrežju se uporablja avtomatski krmilni sistem. Zaznavanje, povratno krmiljenje zagona, zaustavitve in prilagajanja hitrosti vodne črpalke nadzoruje pretok in nato vzdržuje tlak na določeni ravni. Tlak dovoda vode črpalke je mogoče nastaviti z nadzorom mikroračunalnika, da se vzdržuje konstanten tlak v dovodu vode in se prepreči prekomerno nihanje tlaka. Verjetnost vodnega udara se zmanjša.
(2) Namestite eliminator vodnega udara
Ta oprema preprečuje predvsem vodni udar, ko je črpalka ustavljena. Običajno je nameščena v bližini izstopne cevi vodne črpalke. Uporablja tlak same cevi kot pogon za doseganje samodejnega delovanja pri nizkem tlaku, kar pomeni, da se odtok samodejno odpre in izpusti vodo, ko je tlak v cevi nižji od nastavljene zaščitne vrednosti. Zmanjšanje tlaka uravnava tlak lokalnih cevovodov in preprečuje vpliv vodnega udara na opremo in cevovode. Eliminatorje lahko na splošno razdelimo na dve vrsti: mehanske in hidravlične. Ponastavitev.
3) Na izpustno cev vodne črpalke velikega kalibra namestite počasno zapiralni povratni ventil.
Učinkovito lahko odpravi vodni udar, ko je črpalka ustavljena, vendar ker ob aktiviranju ventila pride do določene količine povratnega toka vode, mora imeti sesalni vodnjak prelivno cev. Obstajata dve vrsti počasno zapirajočih se povratnih ventilov: kladivni in energijsko shranjevalni. Ta vrsta ventila lahko prilagodi čas zapiranja ventila v določenem območju glede na potrebe. Na splošno se 70 % do 80 % ventila zapre v 3 do 7 sekundah po izpadu električne energije, čas zapiranja preostalih 20 % do 30 % pa se prilagodi glede na pogoje vodne črpalke in cevovoda, običajno v območju od 10 do 30 sekund. Omeniti velja, da je počasno zapirajoči se povratni ventil zelo učinkovit, ko je v cevovodu grba za premostitev vodnega udara.
(4) Postavite enosmerni prenapetostni stolp
Zgrajen je v bližini črpališča ali na ustreznem mestu cevovoda, višina enosmernega tlačnega stolpa pa je nižja od tlaka v cevovodu. Ko je tlak v cevovodu nižji od gladine vode v stolpu, tlačni stolp dovaja vodo v cevovod, da prepreči preboj vodnega stebra in se izogne vodnemu udaru. Vendar pa je njegov učinek zniževanja tlaka na vodni udar, razen vodnega udara pri zaustavitvi črpalke, kot je vodni udar pri zapiranju ventila, omejen. Poleg tega mora biti delovanje enosmernega ventila, ki se uporablja v enosmernem tlačnem stolpu, popolnoma zanesljivo. Ko ventil odpove, lahko to povzroči večje nesreče.
(5) V črpališču namestite obvodno cev (ventil)
Ko črpalni sistem deluje normalno, je povratni ventil zaprt, ker je tlak vode na tlačni strani črpalke višji od tlaka vode na sesalni strani. Ko črpalka nenadoma ustavi izpad električne energije, tlak na izhodu črpališča močno pade, tlak na sesalni strani pa močno naraste. Zaradi te razlike v tlaku je prehodni visokotlačni vodni tlak v glavni sesalni cevi prehodni nizkotlačni vodni tlak, ki potisne ploščo povratnega ventila in teče v glavno tlačno cev, kjer poveča nizek tlak vode; po drugi strani pa se zmanjša tudi povečanje vodnega udara na sesalni strani vodne črpalke. Na ta način se nadzoruje dvig in padec vodnega udara na obeh straneh črpališča, s čimer se učinkovito zmanjša in prepreči nevarnost vodnega udara.
(6) Nastavite večstopenjski povratni ventil
V daljšem vodovodnem cevovodu dodajte enega ali več nepovratnih ventilov, vodovodni cevovod razdelite na več odsekov in na vsak odsek namestite nepovratni ventil. Ko se voda v vodovodni cevi med vodnim udarom vrne nazaj, se nepovratni ventili zaprejo drug za drugim, da se povratni tok razdeli na več odsekov. Ker je hidrostatični tlak v vsakem odseku vodovodne cevi (ali odseka povratnega toka) precej majhen, se pretok vode zmanjša. Ojačanje zaradi vodnega udara. Ta zaščitni ukrep se lahko učinkovito uporablja v primerih, ko je geometrijska višinska razlika dovoda vode velika; vendar ne more odpraviti možnosti ločitve vodnega stolpca. Njegova največja pomanjkljivost je: poraba energije vodne črpalke se med normalnim delovanjem poveča, stroški oskrbe z vodo pa se povečajo.
(7) Na najvišji točki cevovoda so nameščene avtomatske naprave za izpušne pline in dovod zraka, da se zmanjša vpliv vodnega udara na cevovod.
Čas objave: 23. november 2022