Гидравлический удар в трубопроводах

Водопроводные и канализационные сети и системы отопления нуждаются в особом внимании во время эксплуатации.

Одно из самых опасных явлений, приводящих к аварийным ситуациям в таких системах – гидравлический удар (гидроудар).

Наибольшей опасности выхода из строя при его возникновении подвергаются трубопроводы и насосное оборудование.

• Опасный потенциал
• Понятие и причины возникновения
• Несколько слов о теории
• Способы защиты
• За счет влияния на динамику процессов
• Автоматика для насосного оборудования
• За счет снижения избыточного давления
• Демпфирование нагрузок

Опасный потенциал

Гидроудар в системах вызывает нарушение целостности труб, повреждение крыльчаток насосов, перегрузку источников электроснабжения и т.д.

Масштабы таких аварий на коммунальных сетях – огромны.

Яркими примерами последствий гидроударов могут служить:

• Затопление Люблинской канализационной насосной станции 12.09.1998 г., ставшее результатом гидроудара, возникшего из-за аварийного отключения насосов;
• Выход из строя трубы Кызылской ТЭЦ 18.12.2005 г.;
• Образование воронки с диаметром несколько метров и 30-метрового столба горячего пара на Манхэттене 19.07.2017 г.
  Результате повреждения гидроударом теплотрассы стала остановка пяти линий метро и парализация движения в центре Нью-Йорка, практически, на сутки.

 
В домашних сетях последствия гидроударов не столь разрушительны, однако, и здесь экономический ущерб для владельцев квартир может достигать сумм в десятки тысяч, а то и миллионов рублей.

Понятие и причины возникновения

Гидравлический удар в трубопроводах – изменение давления (повышение или снижение) в трубопроводе, по которому движется поток жидкости, из-за значительного изменения скорости ее движения в короткий промежуток времени.

А вы знаете, как установить сиденье на унитаз для инвалидов? Способы монтажа различных аксессуаров на сантехнику описаны в полезной статье.

Чем можно заменить моющее средство для посудомоечной машины, прочитайте на этой странице.

Причинами гидроударов (в отоплении) служат:

• быстрое перекрытие или открывание запорной арматуры;
• мгновенная остановка или быстрый разгон насоса;
• скачкообразное изменение площади сечения трубопровода;
• появление препятствий движению жидкости в виде потока другого направления или скопления воздуха и т.д.

 
При этом, величина избыточного давления зависит от:

• сжимаемости жидкости (вода, практически, не сжимаема),
• скорости ее движения,
• времени развития процесса.

Играет роль и жесткость материалов, подвергающихся воздействию: чем она выше, тем сильнее оказываемое явлением воздействие.

Связано явление с невозможностью быстрого преобразования энергии движущейся жидкости в другие виды, например, в потенциальную энергию сжатия самой жидкости или деформации стенок трубы.

В результате, давление в точке появления препятствия (расширения) скачкообразно увеличивается (снижается), порождая ударную волну.

При превышении давлением допустимых значений для материала трубопровода, происходит его разрушение.

К сведению! Гидроудар не всегда захватывает весь объем жидкости.

К примеру, при работе крыльчаток насосного оборудования, например, станции для повышения давления воды для частного дома (написано здесь), в зонах турбулентности возникают кавитационные пузырьки.

Их схлопывание порождает локальный (микро) гидроудар с энергией, не приводящей к глобальным разрушениям.

Однако, ее хватает для того, чтобы привести к микроповреждениям поверхности деталей насосов, что при постоянном воздействии выводит их из строя.

Несколько слов о теории

О возникновении ударных явлений в напорных трубопроводах при перекрытии запорной арматуры стало известно с началом их эксплуатации.

Применявшиеся, изначально, пробковые краны мгновенно перекрывали поток воды, инициируя гидроудар.

А что вам известно про такое явление, как кавитация, что это такое, написано в полезной статье. Прочитайте, как можно сделать кавитационный теплогенератор своими руками.

Чем убрать накипь в стиральной машине написано здесь.

На странице: http://ru-canalizator.com/kanalizatsiya/vygrebnaya-yama/zhiroulovitel.html написано про устройство жироуловителя канализации.

Разрушения труб централизованного водопровода, вследствие этого явления, происходили, практически, в каждом городе.

В разной степени работы по исследованию гидроудара велись и в России, и за рубежом, в частности:

• братьями Монгольфье,
• швейцарским изобретателем Э. Арганом,
• М. Бультоном,
• профессором Казанского университета И.С.Громекой.

 
Массовое разрушение водопроводных труб в Москве конца XIX века вынудило, действовавшее в то время Управление городским хозяйством, организовать комиссию для выяснения причин и разработки методов борьбы с этим явлением.

По приглашению Главного инженера Московского водопровода Н. П. Зимина в ее работе принял участие профессор механики Московского высшего технического училища Николай Егорович Жуковский.

Исследования проводились на базе Алексеевской водокачки.

Для работы использовались манометры и самопишущие аппараты, установленные на участках, путем врезки в чугунную трубу водопровода (как сделать, прочитайте здесь).

Отрезки трубопроводов диаметром 2, 4 и 6 дюймов были проложены по поверхности и соединены с водоводом, отвечавшим за подачу в город.

Предметом исследования стала динамика движения жидкости, изменения давления в трубах при срабатывании заслонок.

Результаты подтвердили, что причиной разрушения водопровода стала ударная волна, появляющаяся и распространяющаяся при быстром срабатывании запорной арматуры.

Собранный материал позволил Н.Е.Жуковскому получить соотношение для времени срабатывания арматуры, которое полностью исключало гидроудар, или сводило его последствия к минимальным:

• t = L*v/75P.

 
В формулу входят величины:

• t – время срабатывания задвижки в секундах;
• L – длина участка трубопровода в саженях;
• v – скорость движения потока жидкости в трубопроводе в футах, в секунду;

 
P – допустимое давление для материала трубы в атмосферах.

Это соотношение и другие результаты исследований вошли в работу Н.Е. Жуковского «О гидравлическом ударе в водопроводных трубах», материалы которой были представлены в докладе в Политехническом обществе 26.09.1897 г.

Способы защиты

Теория развития гидравлического удара устанавливает главные факторы, отвечающие за опасность явления для оборудования:

• время развития процесса, определяющее мощность воздействия;
• коэффициент сжимаемости жидкости, влияющий на величину избыточного давления;
• жесткость материалов, на основании которой устанавливается их способность поглотить энергию гидроудара без нарушения целостности.

 
Защита водопроводных, канализационных и отопительных сетей от негативных последствий этого явления связана с влиянием на эти характеристики.

За счет влияния на динамику процессов

Сегодня, нормативные документы, регламентирующие эксплуатацию систем отопления и водоснабжения, устанавливают время отпирания и запирания арматуры.

Распределение процесса во времени снижает мощность воздействия, устраняя негативные последствия гидроудара и повышая безопасность эксплуатации систем.

На промышленных и коммунальных сетях для этой цели применяют автоматическую арматуру с управляемым временем срабатывания.

В случае, если открывание и закрывание осуществляется вручную, используют винтовые механизмы, которые обеспечивают постепенное уменьшение (увеличение) эффективного сечения участков трубопроводов.

Практический совет! В домашних условиях защиту внутренних сетей от гидроударов обеспечат многооборотные запорные вентили, использующиеся вместо шаровых.

Для уже установленных шаровых запорных кранов, например, на батарею отопления (описаны здесь), желательно, придерживаться простого правила – открывать и закрывать их постепенно, плавно снижая (увеличивая) скорость потока воды в трубах.

Автоматика для насосного оборудования

Источником гидроударов в системе становится и насосное оборудование. Динамика потока жидкости зависит от скорости вращения валов насосов.

Соответственно, плавное регулирование скорости вращения (в том числе, при пуске) снизит интенсивность воздействия и вероятность возникновения гидроударов.

В промышленных условиях для управления работой насосов используют полупроводниковые и трансформаторные регуляторы, преобразователи частоты и другие аналогичные устройства.

Не помешает подобное оборудование и в домашних условиях.

Наиболее, просто, вопрос решается для частных домов с установленными автономными системами водоснабжения, отопления и канализации.

Гидроудар в системе возникает и при остановке насоса, например, в случае пропадания питающей сети.

Опыт использования резервных источников на коммунальных и промышленных предприятиях свидетельствует об эффективности этого метода.

Экономия от предотвращения аварийных ситуаций и снижения затрат на ремонт составляет десятки миллионов рублей.

Циркуляционные и водозаборные насосы в домашних условиях, включенные через стабилизаторы и источники бесперебойного питания, обезопасят внутренние коммуникации.

За счет снижения избыточного давления

Один из источников гидроударов – установленные в системах клапаны — байпасы.

Причем, для большинства из них, высокая скорость срабатывания – важная характеристика, обеспечивающая защиту оборудования.

Устранить возникающее противоречие позволяют способы снижения избыточного давления в момент срабатывания клапана.

Примером могут служить полностью управляемые устройства, обеспечивающие быстрое перекрытие основного сечения и постепенную доводку до полного запирания.

В этом случае, избыточное давление стравливается за счет остающегося в работе (до полного закрытия) канала.

Поток жидкости через него не влияет на работу защищаемого оборудования, при этом, снижается опасность гидроудара.

По этому принципу работают многие приборы для бытового применения, например, клапаны с шунтированием или компенсаторами.

Наиболее распространенными устройствами с шунтированием стали термостаты для радиаторов отопления.

К сведению! В европейских странах применение арматуры с компенсаторами, практически, обязательно.

В противном случае, может последовать отказ от гарантийного обслуживания систем.

Демпфирование нагрузок

Различные характеристики материалов трубопроводов обеспечивают различную способность к противостоянию гидроударам.

К примеру, при прочих, равных, максимум давления при запирании арматуры на полиэтиленовом трубопроводе меньше, чем в стальном, в несколько раз, в стеклопластиковом – на 65%, в трубопроводе ПВХ – на 50%.

С этими свойствами связано применение демпферов – отрезков трубопровода с высокой эластичностью на участках магистралей, где опасность появления гидроударов повышена.

Практический совет! Для домашних систем водоснабжения или отопления, достаточно, установить в разрыв стальной трубы отрезок трубы из полиэтилена, армированного каучука или аналогичных материалов длиной 20-30 см!

Посмотрите, к каким последствиям может привести гидравлический удар в водопроводе.

ru-canalizator.com

Физические основы явления гидроудара.Резкое изменение во времени в некотором сечении трубопровода скорости движения жидкости сопровождается рядом чередующихся повышений и понижений давления внутри жидкости, действующих в виде ударов на стенки трубопроводов.

Это явление называется гидравлическим ударом и обусловливается инерцией той массы жидкости, скорость которой изменяется во времени.

Гидравлический удар представляет собой пример неустановившегося движения. Чаще всего он возникает вследствие быстрого закрытия или открытия задвижки или иного устройства управления потоком.

Теоретическое и экспериментальное исследование гидравлического удара в трубах было впервые выполнено профессором Н.Е. Жуковским.

Рассмотрим, что происходит в жидкости при внезапной ее остановке. Предположим, что жидкость движется по трубопроводу, в конце которого установлен мгновенно закрывающийся кран (рис. 7.2).

 

 

Рис. 7.2. Схема движения ударной волны

при гидравлическом ударе

 

Если при установившемся движении до закрытия крана жидкость обладает некоторой скоростью V₀, то при внезапном закрытии крана она остановится. Все жидкости и стенки трубопроводов обладают хотя и малой, но конечной величиной сжимаемости. Поэтому за бесконечно малый промежуток времени dt после мгновенного закрытия остановится ближайший к задвижке слой An (рис. 7.2, а) бесконечно малой величины ds. Скорость частиц жидкости, натолкнувшихся на кран, будет погашена, а их кинетическая энергия перейдет в работу деформации стенок трубы и жидкости. При этом стенки трубы растягиваются, а жидкость сжимается в соответствии с повышением давления Dр. Если до закрытия крана давление у него было p₀, то после закрытия оно будет равно p₀+ Dp. В течение следующего бесконечно малого промежутка времени dt остановится ближайший к первому второй слой толщиной ds, давление в котором также возрастет, затем третий и т.д.

Таким образом, увеличенное давление, возникшее у крана, распространится по трубопроводу против течения в виде волны повышения давления с некоторой скоростью с.

Если l — длина трубопровода, то по истечении времени t = l/с остановится последний слой жидкости и вся жидкость будет находиться в мгновенном покое при сжатом состоянии (рис. 7.2, б).

Так как давление p₀у свободного конца трубопровода постоянно (например, трубопровод заканчивается в резервуаре большого объема), то это состояние неустойчиво. Под влиянием разности давлений крайний слой толщиной ds к концу промежутка времени dt, следующего за моментом
t =l/с, приобретает скорость V₀, равную, но противоположно направленную первоначальной, т.е. начнет двигаться в сторону открытого конца трубопровода.

Избыточное давление в этом слое погасится и спад давления начнет распространяться со скоростью с в виде волны понижения давления
(рис. 7.2, в).

Жидкость и стенки трубы предполагаются упругими, поэтому они возвращаются к прежнему состоянию, соответствующему давлению p₀ (рис. 7.2, г). Работа деформации переходит в кинетическую энергию и жидкость в трубе (к моменту времени ) приобретает первоначальную скорость V₀, но направленную теперь в противоположную сторону.

С этой скоростью жидкость (рис. 7.2, д) стремится оторваться от крана, вследствие чего давление понижается на величину Dp. Волна понижения давления достигнет свободного конца трубопровода к моменту времени и жидкость остановится (рис. 7.2, е). Давление в трубопроводе будет p₀— Dp, а стенки трубопровода несколько сожмутся. Кинетическая энергия жидкости вновь переходит в работу деформации, но противоположного знака.

Однако состояние покоя жидкости неустойчиво и под влиянием разности давлений жидкость у свободного конца трубопровода придет в движение. На рис. 7.2, ж показан процесс выравнивания давления в трубе, сопровождающийся возникновением движения жидкости со скоростью V₀. Очевидно, что как только отраженная от резервуара ударная волна под давлением Dp достигнет крана (при этом ), возникнет ситуация, уже имевшая место в момент закрытия крана. Весь цикл гидравлического удара повторится снова.

Изменение давления во времени у крана показано на рис. 7.3.

 

 

 

Рис. 7.3. Изменение давления во времени у крана

Сплошной линией показано теоретическое изменение давления в сечении А (см. рис. 7.2) непосредственно у крана (закрытие крана предполагается мгновенным). Штриховыми линиями показан примерный вид действительной картины изменения давления во времени. В действительности давление нарастает (а также падает), хотя и круто, но не мгновенно. Кроме того, имеет место затухание колебаний давления, т.е. уменьшение амплитудных его значений вследствие трения в трубе, рассеивания энергии в резервуаре, наличия остаточных деформаций, т.е. вследствие диссипации механической энергии.

Время, равное половине периода колебаний давления, называют длительностью фазы удара у крана или просто фазой и обозначают

.

То есть фаза удара — это время, в течение которого у крана сохраняется повышенное давление p₀+ Dp, а ударная волна доходит до конца трубопровода и возвращается отраженная волна.

Повышение давления при гидроударе.Определим величину повышения давления при гидравлическом ударе. Для этого воспользуемся известным из механики положением: импульс силы равен изменению количества движения. В рассматриваемом случае это положение запишется так:

, (7.7)

где (p₀ + Dp — p₀)w = Dpw — сила, действующая в сечении А (см. рис. 7.2) с площадью wв результате повышения давления на dp; rwds = rdW = dm — масса жидкости, заключенная в остановившемся за промежуток времени dt слое ds (r — плотность жидкости ); V₀ — изменение скорости за промежуток времени dt, так как конечная скорость в остановившемся слое ds равна нулю.

Из формулы (7.7) следует:

,

где — скорость распространения волны.

Величина с тем больше, чем больше толщина слоя ds, останавливающегося за бесконечно малый промежуток времени dt, иначе говоря, чем менее сжимаема жидкость и чем жестче стенки трубы.

Таким образом, окончательно формула для определения величины повышения давления при гидравлическом ударе имеет вид:

. (7.8)

Эта формула впервые была получена профессором Н.Е. Жуковским, выполнившим теоретическое и экспериментальное исследование гидравлического удара в трубах, результаты которого опубликованы были в
1899 г. в его фундаментальной работе «О гидравлическом ударе».

Скорость распространения ударной волны с определим, исходя из следующих соображений. Предположим, жидкость вытекала из круглого трубопровода. В случае мгновенного перекрытия крана давление у крана возрастет на величину p = rV₀c и жидкость сожмется, а стенки трубопровода раздвинутся (см. рис. 7.2). Так как жидкость за пределами слоя ds продолжает двигаться, то через сечение n — n₁площадью w войдет объем жидкости

. (7.9)

Этот объем займет добавочные емкости, образовавшиеся в результате расширения трубопровода и сжатия жидкости, т.е.

. (7.10)

В последнем выражении учтено, что коэффициент сжатия равен:

,

где W = wds — объем жидкости в слое ds.

Приравнивая правые части формул (7.9) и (7.10), получаем:

или . (7.11)

Так как и , то

, (7.12)

откуда , (7.13)

где — модуль объемной упругости жидкости .

С увеличением давления в слое ds радиус трубопровода равен и, следовательно,

, (7.14)

где — относительное удлинение радиуса трубы, которое обусловит дополнительное напряжение в стенке трубопровода

. (7.15)

Здесь Е — модуль упругости материала стенки трубопровода.

Это дополнительное напряжение в стенке трубопровода в результате повышения давления на величину Dp равно

, (7.16)

где d — диаметр трубы; d — толщина стенки.

С учетом уравнений (7.14), (7.15) и (7.16) получим:

. (7.17)

После подстановки формулы (7.17) в формулу (7.13) выражение для скорости распространения ударной волны примет вид:

. (7.18)

Из термодинамики известно, что скорость звука в среде равна

и, значит,

. (7.19)

Для воды при температуре 20 ^oС скорость распространения звука равна с_o = 1435 м/с и скорость распространения ударной волны в трубопроводе с водой определится по формуле

. (7.20)

Следует отметить, что наличие в жидкости различного количества газа, который находится либо в растворенном состоянии, либо в виде пузырьков или воздушных мешков, уменьшает скорость распространения ударной волны. Существенное влияние на скорость распространения ударной волны, а следовательно, и на величину повышения давления Dp оказывает жесткость материала стенки трубопровода.

Если Е ® ¥ (т.е. Е >> К, например, стальные трубопроводы), то скорость распространения ударной волны стремится к скорости звука (с ® с_о) и повышение давления достигнет максимальных значений. Если К ® ¥
(К >> Е, например, резиновые шланги), то из формулы (7.18) следует:

, (7.21)

т.е. скорость ударной волны и Dp значительно снижаются, и они определяются размерами трубопровода, толщиной стенки и модулем упругости материала трубы.

Формулу (7.19) можно использовать для круглых труб. Для некруглых труб изменение происходит вследствие изгиба контура поперечного сечения трубы, что необходимо учитывать при определении скорости распространения ударной волны.

Прямой и непрямой гидравлический удар. Способы снижения давления при гидравлическом ударе.Мы рассматривали мгновенное закрытие крана. Однако все действия, как бы быстро они не протекали, имеют конечную скорость. Возникает вопрос, в каком случае можно пользоваться приведенными выше зависимостями (7.8) и (7.19)? Если время закрытия крана t₃меньше фазы удара (t₃ < t₀ = 2 l/c), то полученными формулами можно пользоваться, так как кран будет полностью перекрыт и скорость жидкости у крана упадет до нуля еще до прихода волны понижения давления.

Гидравлический удар называется прямым, если время закрытия регулирующего органа (крана, задвижки, клапана и т.д.) меньше фазы удара (t₃ < t₀). Зависимостью (7.8) можно пользоваться для прямого удара.

При прямом гидравлическом ударе (t₃ < t_o) в сечениях, удаленных от крана в сторону конца трубопровода (резервуара), повышение давления не будет достигать величины Dp = rV_oc,так как отраженная волна в этой части трубопровода успеет появиться раньше, чем дойдет волна максимального давления, соответствующая моменту полного закрытия крана.

Гидравлический удар называется непрямым, если время закрытия крана больше фазы удара, т.е. t₃ > t_o = 2 l/c.

При t₃ > t₀ влияние скорости закрытия на величину повышения давления в ударной волне очень существенно. Понижение давления у крана возникает в то время, когда кран еще не полностью закрылся и повышение давления не достигло максимальной величины.

Приближенно максимальное повышение давления при непрямом гидравлическом ударе можно определить по формуле Н.З. Френкеля:

. (7.22)

Формула (7.22) справедлива только при t₃> t_o.

Гидравлический удар вызывает значительное повышение напряжений в материале труб, связанное с ударным повышением давления. Это может повлечь за собой разрыв трубопроводов (особенно из хрупких материалов, например, чугунных) или их деформацию с нарушением стыковых соединений. Такие ударные повышения давления снижают ресурс работы трубопроводов и агрегатов. Кроме того, ударные забросы давления служат ложными сигналами, вызывающими нежелательные срабатывания датчиков и реле различных автоматических гидравлических приборов.

Величину повышения давления при гидравлическом ударе можно снизить, увеличивая время закрытия регулирующего органа. Безопасная продолжительность закрытия определяется по формуле

, (7.23)

где V₀ — начальная скорость жидкости; l — длина трубопровода; Н_макс — допустимый максимальный напор; Н₀ — начальный напор.

Эффективным способом борьбы с гидравлическим ударом является использование арматуры, исключающей опасные гидравлические удары, и компенсаторов гидравлических ударов, позволяющих сохранить режим быстродействия установок тушения.

Компенсатор (гаситель) гидравлического удара обычно представляет собой соединенный с трубопроводом сосуд различной формы и конструкции с упругим элементом, обладающим более высокой сжимаемостью, чем жидкость в трубопроводе. Снижение компенсатором давления происходит в результате поглощения при деформации упругим элементом части энергии ударной волны, поступающей в компенсатор с потоком жидкости. Компенсатор должен подсоединяться рядом с регулирующим органом трубкой возможно малой длины и большего сечения.

studepedia.org

Возможные причины возникновения

Существует несколько основных причин гидроудара в трубопроводе:

1. В процессе заполнения системы водой, находящийся в ней воздух обычно спускают через открытый вентиль. Если сечение вентиля меньше, чем у основной трубы, его пропускная способность не позволяет справиться сразу со всем потоком воды. В таком случае создается повышенное давление в месте задержки, и возникает гидроудар.
2. В системах, где вода циркулирует с постоянным давлением, при некоторых обстоятельствах могут перекрывать запорные устройства. Тогда несжимаемая до этого жидкость начинает оказывать повышенное давление на стенки трубы, вследствие чего происходит гидроудар.

Различают два типа гидроудара в трубопроводе: отрицательный – происходит снижение напора из-за выключения насоса или открытия задвижки; положительный – давление в системе резко поднимается в результате перекрытия задвижек или включения подкачки.

Стоит отметить, что наиболее опасным для безопасной эксплуатации системы отопления и водоснабжения является положительный гидравлический удар в трубопроводах. Из-за резкого подъема давления, запорные арматурные элементы, со временем, теряют свою непроницаемость, на них могут образовываться трещины, расколы, так что может пострадать вся система в целом.

Для того чтобы рассчитать мощность гидроудара в трубах, теоретиком Н. Е. Жуковским был разработан целый ряд формул. Он не только подробно расписал, что такое гидроудар в трубопроводе, но и определил, как можно вычислить степень роста давления в системе в той или иной ситуации.

Какие последствия гидроудара могут быть для системы отопления

Довольно часто после запуска системы отопления с приходом холодов в трубах можно услышать периодические щелчки и стук. Обратите внимание, что если подобные явления возникают слишком часто, это может привести к необходимости проведения срочного ремонта системы отопления. Связана такая необходимость может быть с тем, что гидроудар в трубах иногда приводит к прорыву теплоносителя, неисправности отопительного оборудования или повреждениям расширительного бачка.

Поскольку самостоятельно определить возможные результаты воздействия ударной волны на систему довольно сложно, обычно для этих целей приглашают специалистов, чьи услуги стоят достаточно дорого. Поэтому настоятельно рекомендуем перед началом отопительного сезона провести диагностику отопительного контура и выявить все возможные недостатки.

Наиболее распространенной причиной гидроударов в отопительном контуре является различное сечение используемых труб. Поскольку на участке трубопровода с меньшим диаметром создается постоянное повышенное трение, оно мешает теплоносителю свободно двигаться по системе. Следовательно, в трубах постоянно слышится гудение, шипение или щелчки из-за повышенного давления.

Если в вашей системе отопления присутствует такая проблема, ее придется переделывать. В противном случае, по прошествии времени неприятности с ней возникнут снова.

Способы предотвращения гидроударов

Сразу после проведения установки или капитального ремонта системы отопления следует позаботиться о недопущении гидроударов. Добиться этого можно с помощью корректной настройки работы контура. Если все сделать правильно, вы минимизируете последствия ошибок монтажа или планировки всей системы.

Если вы планируете провести обновление и усовершенствование отопления в доме, для этих целей стоит выбирать прочные и износостойкие комплектующие и расходные материалы. При этом нужно обращать внимание на эксплуатационные характеристики деталей.

Чтобы не допустить резкого роста давления в трубах, следует дополнить отопительный контур компенсаторными устройствами – гидроаккумуляторами. Они поглощают излишний объем воды, предотвращая образование пробок и гидроударов.

Кроме того, удобным устройством, контролирующим уровень давления внутри системы, является электрический насос. Он позволяет подавать воду в трубопровод постепенно, регулируя напор в случае малейших колебаний давления.

Итак, мы рассказали об основных причинах и последствиях гидравлических ударов в трубопроводах. Надеемся, что данная информация позволит вам избежать возможных проблем и материальных затрат.

trubaspec.com

Основное заблуждение

Ошибочно считается гидравлическим ударом результат заполнения жидкостью надпоршневого пространства в двигателе соответствующей конфигурации (поршневом). Вследствие этого поршень не доходит до мертвой точки и начинает сжатие воды. Это, в свою очередь, приводит к поломке двигателя. В частности, к излому штока либо шатуна, обрыву шпилек в головке цилиндра, разрывам прокладок.

Классификация

В соответствии с направлением скачка давления гидравлический удар может быть:

• Положительным. В этом случае повышение давления происходит вследствие резкого включения насоса либо перекрытия трубы.
• Отрицательным. В данном случае речь идет о падении давления в результате открытия заслонки либо выключения насоса.

В соответствии со временем распространения волны и периодом перекрытия задвижки (либо прочей запорной арматуры), в течение которого образовался гидравлический удар в трубах, его разделяют на:

• Прямой (полный).
• Непрямой (неполный).

В первом случае фронт образовавшейся волны двигается в сторону, обратную первоначальному направлению водяного потока. Дальнейшее движение будет зависеть от элементов трубопровода, которые располагаются до закрытой задвижки. Вполне вероятно, что фронт волны пройдет неоднократно прямое и обратное направление. При неполном гидравлическом ударе поток не только может начать двигаться в другую сторону, но и частично пройти далее через задвижку, если она закрыта не до конца.

Последствия

Самым опасным считается положительный гидравлический удар в системе отопления либо водоснабжения. При слишком высоком скачке давления может повредиться магистраль. В частности, на трубах возникают продольные трещины, что приводит впоследствии к расколу, нарушению герметичности в запорной арматуре. Из-за этих сбоев начинает выходить из строя водопроводное оборудование: теплообменники, насосы. В связи с этим гидравлический удар необходимо предотвращать либо снижать его силу. Давление воды становится максимальным в процессе торможения потока при переходе всей кинетической энергии в работу по растяжению стенок магистрали и сжатия столба жидкости.

Исследования

Экспериментально и теоретически изучал явление в 1899 г. Николай Жуковский. Исследователем были выявлены причины гидравлического удара. Явление связано с тем, что в процессе закрытия магистрали, по которой идет поток жидкости, либо при ее быстром закрытии (при присоединении тупикового канала с источником гидравлической энергии), формируется резкое изменение давления и скорости воды. Оно не одновременно по всему трубопроводу. Если в данном случае произвести определенные измерения, то можно выявить, что изменение скорости происходит по направлению и величине, а давления – как в сторону снижения, так и увеличения относительно исходного. Все это означает, что в магистрали имеет место колебательный процесс. Он характеризуется периодическим понижением и повышением давления. Весь этот процесс отличается быстротечностью и обуславливается упругими деформациями самой жидкости и стенок трубы. Жуковским было доказано, что скорость, с которой осуществляется распространение волны, находится в прямой пропорциональной зависимости от сжимаемости воды. Также значение имеет величина деформации стенок трубы. Она определяется модулем упругости материала. Скорость волны зависит и от диаметра трубопровода. Резкий скачок давления не может возникнуть в магистрали, наполненной газом, поскольку он достаточно легко сжимается.

Ход процесса

В автономной системе водяного снабжения, например загородного дома, для создания давления в магистрали может использоваться скважинный насос. Гидравлический удар возникает при внезапном прекращении потребления жидкости – при перекрытии крана. Водяной поток, совершавший движение по магистрали, неспособен останавливаться мгновенно. Столб жидкости по инерции врезается в водопроводный «тупик», который образовался при закрытии крана. От гидравлического удара реле в данном случае не спасает. Оно только лишь реагирует на скачок, отключая насос после того, как будет перекрыт кран, а давление превысит максимальное значение. Выключение, как и остановка водяного потока, не осуществляется мгновенно.

Примеры

Можно рассмотреть трубопровод с постоянным напором и движением жидкости, имеющим постоянный характер, в котором был резко закрыт клапан или внезапно перекрыта задвижка. В скважинной системе водоснабжения, как правило, гидравлический удар возникает в случае, когда обратный затворный элемент располагается выше, чем статический уровень воды (на 9 метров и более), либо имеет утечку, в то время как находящийся выше следующий клапан удерживает давление. И в том, и в другом случае имеет место частичное разряжение. В следующем пуске насоса протекающая с высокой скоростью вода будет заполнять вакуум. Жидкость соударяется с закрытым обратным клапаном и потоком над ним, провоцируя скачок давления. В результате происходит гидроудар. Он способствует не только образованию трещин и разрушению соединений. При возникновении скачка давления повреждается насос или электродвигатель (а иногда и оба элемента сразу). Такое явление может возникнуть в системах объемного гидравлического привода, когда применяется золотниковый распределитель. При перекрытии золотником одного из каналов нагнетания жидкости возникают процессы, описанные выше.

Защита от гидравлических ударов

Сила скачка будет зависеть от скорости потока до и после перекрытия магистрали. Чем интенсивнее движение, тем сильнее удар при внезапной остановке. Скорость самого потока будет зависеть от диаметра магистрали. Чем больше сечение, тем слабее движение жидкости. Из этого можно сделать вывод о том, что использование крупных трубопроводов снижает вероятность гидроудара или ослабляет его. Еще один способ заключается в увеличении продолжительности перекрытия водопровода либо включения насоса. Для осуществления постепенного перекрытия трубы используются запорные элементы вентильного типа. Специально для насосов применяются комплекты по плавному пуску. Они позволяют не только избежать гидроудара в процессе включения, но и существенно увеличивают эксплуатационный срок насоса.

Компенсаторы

Третий вариант защиты предполагает применение демпферного устройства. Оно представляет собой мембранный расширительный бак, который способен «гасить» возникающие скачки давления. Компенсаторы гидравлического удара работают по определенному принципу. Он заключается в том, что в процессе увеличения давления происходит перемещение поршня жидкостью и сжатие упругого элемента (пружины или воздуха). В результате ударный процесс трансформируется в колебательный. Благодаря рассеиванию энергии последний затухает достаточно быстро без существенного повышения давления. Компенсатор применяют в линии наполнения. Его заряжают сжатым воздухом при давлении 0,8-1,0 МПа. Расчет производится приближенно, в соответствии с условиями поглощения энергии движущего столба воды от наполнительного бака или аккумулятора до компенсатора.

fb.ru

Гидравлический удар

Гидравлическим ударом (гидроударом) называется резкое повышение давления в трубопроводе при внезапной остановке движущейся жидкости.
Скачок давления вызывает внезапная преграда на пути потока жидкости, и последствия этого явления зависят от энергии, которой обладает поток. Несмотря на то, что по представлению обывателя жидкостью невозможно "ударить", подобное явление может нанести настолько внушительный погром в русле (например, в трубопроводе), которого не всегда удается достигнуть увесистой кувалдой.

Гидравлический удар может иметь место при быстром закрывании различных запорных устройств (задвижек, кранов), при внезапной остановке насоса перекачивающего жидкость, и т.д.
Подобное нередко приводит к разрушению трубопроводов, арматуры и гидромашин, поскольку массивы подвижной жидкости, перемещающиеся в напорном режиме, могут нести в себе значительную кинетическую энергию.

Чтобы понять суть процессов, сопровождающих явление гидравлического удара, рассмотрим трубопровод, по которому движется жидкость со скоростью v (рис.1). При этом кинетическая энергия потока прямо пропорциональна квадрату его скорости и массе перемещающейся по трубопроводу жидкости. Если принять условие неразрывности потока, то в длинных трубопроводах массивы движущейся жидкости могут достигать значительной величины, что в совокупности с высокой скоростью придает жидкости колоссальную энергию движения (кинетическую энергию).

Если быстро закрыть установленный на трубопроводе кран, то слой жидкости, находящийся непосредственно у крана, останавливается. При этом кинетическая энергия частиц жидкости превращается в потенциальную и давление быстро возрастает. В результате происходят сжатие ближнего к крану слоя жидкости и деформация трубопровода.
В следующий момент остановится соседний слой, затем последующий и так по всей длине трубопровода.
Таким образом, жидкость в трубе останавливается не мгновенно, а через некоторый промежуток времени, который определяется соотношением:

Δt = L/C,

где L — длина трубопровода, C — скорость распространения ударной волны.

В момент остановки последнего слоя жидкости (в точке А) или в момент достижения ударной волны входного сечения трубопровода вся жидкость в трубопроводе окажется сжатой, скорости частиц жидкости равны нулю, а давление имеет максимальное значение. При этом через время Δt_в точке А давление жидкости слева меньше, чем справа.
В этих условиях равновесие жидкости нарушается, и она начинает перемещаться из трубопровода в резервуар, при этом давление в трубопроводе понижается.
Через время Δt давление в трубопроводе станет меньше, чем было до закрытия крана, и жидкость из резервуара снова начнет перемещаться в трубопровод. Вследствие действия внутренних сопротивлений колебания давления в трубопроводе будут затухающими.
Давление жидкости при гидравлическом ударе определяется по формуле Н.Е. Жуковского:

Δp = Cρv,        (1)

где ρ — плотность жидкости.
Для чугунных и стальных водопроводных труб скорость распространения ударной волны принимается 1000…1400 м/с.

Из формулы Жуковского следует, что при скорости воды (имеющей плотность ρ ≈ 1000 кг/м³) в трубе v = 1 м/с, в момент резкого перекрытия трубы давление в ней возрастет на величину, равную 100…140 кПа.
Гидравлический удар особенно опасен для длинных трубопроводов, в которых движутся значительные массы жидкости с большими скоростями, и внезапное уменьшение скорости (или резкая остановка) этой массы приводит к деформации трубопроводов и их разрушению.

Для предотвращения разрушения гидравлических систем применяются различные конструктивные устройства. Основными из них являются винтовые запорные устройства, предохранительные клапаны и воздушные колпаки (рис. 2).

а — винтовые запорные устройства; б — предохранительные клапаны; в — воздушные колпаки

Винтовые запорные устройства просты, широко распространены для защиты трубопроводов от гидравлических ударов и обеспечивают достаточно продолжительное время перекрытия проходного сечения трубопровода.
Если необходимо быстро перекрыть трубопровод, применяются специальные устройства – предохранительные клапаны, воздушные колпаки и др.

***

Использование гидравлического удара в технике

Резкое повышение давления при гидравлическом ударе часто бывает весьма опасно. Однако человеческая мысль нашла применение и этому явлению. В 1796 г. была изобретена водоподъемная машина — гидравлический таран.
Гидравлический таран — весьма простое устройство, позволяющее подавать воду с некоторого горизонтального уровня h₁на более высокую отметку H₂, используя эффект гидравлического удара.

Устройство состоит (рис. 3) из: рабочей камеры 1 с двумя клапанами — ударным 8 и нагнетательным 2, воздушного колпака 5, питательной трубы 3, соединяющей таран с водоемом 4, нагнетательной трубы 6, соединяющей таран с бассейном 7, расположенным выше водоема.

Принцип работы гидравлического тарана

Для упрощения будем считать, что в начальный момент оба клапана тарана закрыты, избыточное давление в воздушном колпаке p_r = ρgH, вода в водоеме неподвижна.

Рис. 3. Схема гидравлического тарана

Для запуска гидротарана необходимо открыть ударный клапан 8. Вода начнет вытекать через этот клапан, а скорость течения воды в питательной трубе 3 будет постепенно увеличиваться от нуля до некоторой предельной величины v_пр, которая должна соответствовать напору H и гидравлическим сопротивлениям в системе питательная труба — ударный клапан.

Одновременно со скоростным напором v²/2g будет расти и гидродинамическое давление, действующее на ударный клапан снизу. Когда значение этого давления создаст усилие, превышающее вес клапана, последний закроется и произойдет гидравлический удар.
Давление в питательной трубе резко возрастет, в результате откроется нагнетательный клапан 2.
Вода начнет поступать в воздушный колпак 5, сжимая в нем воздух, а из воздушного колпака по нагнетательному трубопроводу — в приемный бассейн.

В момент закрытия ударного клапана в питательной трубе 3 начнется волновой процесс, который приведет к уменьшению скорости и понижению давления в этой трубе. Поэтому спустя некоторое время после закрытия ударного клапана давление в питательной трубе уменьшится настолько, что нагнетательный клапан 2 закроется, а ударный клапан 8 автоматически откроется, и начнется новый цикл.

Таран работает автоматически, подавая воду порциями, а воздушный колпак сглаживает пульсацию воды в нагнетательной трубе, обеспечивая сравнительно равномерную подачу Q₂ ее в верхний бассейн 7. Однако большая часть воды Q₁, поступающей из водоема Q = Q₁ + Q₂, сбрасывается через ударный клапан.
Отметим, что:
Q₁ – расход воды через ударный клапан 8;
Q₂ – расход воды через нагнетательную трубу 6;
Q = Q₁ + Q₂ — расход воды через питательную трубу 3.

Запишем выражения для следующих мощностей (без учета потерь в соответствующих трубопроводах):

мощность, затрачиваемая на приведение тарана в действие:
          N_затр = ρgQH₁;

полезная мощность тарана:
          N_пол = ρgQ₂H₂,
где H₂ — полезная высота нагнетания.

Выразим КПД гидравлического тарана. Очевидно, что

h = N_пол / N_затр = Q₂H₂ / QH₁,       (2)

где Q = Q₁ + Q₂.

Проанализируем выражение (2).
Для данной конструкции тарана величины Q₁ и Q₂ будут определенными и постоянными, т.е.
Q₂ = соnst    и   Q₁ = const.
Таким образом, формулу (2) можно представить в виде:

h= CH₂/H₁.

Можно сделать вывод, что значения КПД тарана зависят от отношения H₂/H₁.
При H₂ = 0, h = 0;    при H₁ → ∞, h → 0;    при H₂ = H₁, h = С = Q₂/Q.
Из анализа полученных результатов следует, что максимальное значение КПД тарана можно определить по формуле:

h_max = С = Q₂/Q = Q₂/(Q₁ + Q₂).

***

Истечение жидкости из отверстий в тонкой стенке

k-a-t.ru

Доброго времени суток, уважаемые читатели блога nasos-pump.ru 

В рубрике «Общее» рассмотрим такое довольно грозное физическое явление, которое в гидравлике известно под общим названием гидравлический удар. В системах водоснабжения при включении и выключении насосов (это насосы, как с прямым пуском, так и с пуском звезда/треугольник) может возникать гидравлический удар. Гидравлический удар – это резкое, мгновенное (ударное) повышение или понижение давления в напорном трубопроводе, по которому движется жидкость (вода), ввиду резкого изменения во времени скорости ее движения. Это явление появляется тогда, когда движущаяся в трубопроводе жидкость мгновенно останавливается (например, резко закрыли кран, задвижку или выключили насос). Это явление является самой сильной нагрузкой на трубопровод, в результате чего может произойти его разрыв. Опасность удара зависит от нескольких переменных величин, таких как скорость движения жидкости в трубопроводе, характеристик жидкости и характеристик материала трубопровода. Это явление приводит также к появлению вакуума в трубопроводах, вследствие чего часто бывает смещение или износ уплотнительных колец. Обычно гидравлические удары можно обнаружить только при возникновении шума. Теории и методики расчета гидроударов в трубах впервые были разработаны и решены выдающимся российским ученым Н.Е.Жуковским. Жуковский предложил также формулу для расчета минимального времени необходимого при закрытии запорного устройства, чтобы избежать или максимально снизить эффект гидравлического удара до минимума:

Явление гидравлического удара

Явление гидравлического удара открыл в 1897 — 1899 г. Н.Е. Жуковский. Выяснилось, что явление гидравлического удара объясняется возникновением и распространением вдоль труб ударных волн, вызванных сжатием воды и деформацией стенок труб. Увеличение давления при гидроударе определяется исходя из этой теории по формуле:

Dp=ρ(υ0–υ1)

Dp – увеличение давления в Н/м²,

ρ – плотность жидкости в кг/м³,

υ0 и υ1 – средние скорости в трубопроводе до и после закрытия задвижки (запорного крана) в м/с,

Жуковский доказал, что скорость распространения ударной волны (с) находится в прямой пропорциональной зависимости от сжимаемости жидкости, величины деформации стенок трубопровода, определяемой модулем упругости материала, из которого трубопровод изготовлен, а также от его диаметра. Следовательно, гидравлический удар не может возникнуть в трубопроводах, где имеется воздух или газ, так как они легко могут сжиматься. Скорость ударной волны можно определить с помощью следующей формулы;

c=2L/T

c – скорость распространения ударной волны;

L – длина;

Т – время распространения.

Гидроудар представляет собой кратковременное, но резкое повышение давления в трубопроводах при резком торможении движущейся по них потоков жидкости. Такого же эффекта можно достичь при быстром закрытии шарового крана резко перекрывающего поток. Последнее особенно актуально в наши дни, когда на смену старым вентилям с гран буксами которые закрывались плавно за счет большого числа оборотов, и медленно перекрывающих поток, заменяются современными шаровыми кранами, останавливающими поток всего за четверть оборота одним движением руки. Заметнее всего гидравлический удар проявляется только в стальных или чугунных трубопроводах при большой скорости потока. Он происходит тогда, когда движущаяся с некоторой скоростью жидкость вдруг встречает на своём пути жёсткое препятствие, которым бывает заслонка или кран. В результате жидкость останавливается, и её кинетическая энергия превращаются в потенциальную – потенциальную энергию упругого сжатия жидкости, а также потенциальную энергию упругого растяжения стенок трубы. Всё это приводит к тому, что давление в месте остановки стремительно возрастает, значение давления тем больше, чем была выше скорость жидкости и чем меньше ее сжимаемость, а также чем больше жесткость трубопровода. Это повышение давления и является гидравлическим ударом внезапно остановленной жидкости. Когда жидкость ускоряется или замедляется, ударная волна начинает совершать колебания вперед и назад пока не затухнет. Частоту этих колебаний можно рассчитать по следующей формуле:

µ = 2L/а

µ — продолжительность цикла колебаний;

L — длина трубопровода;

а — скорость волны (м/с).

Скорость волны в трубопроводах из различного материала с чистой водой приведена в таблице 1.

Таблица 1.

Если трубопровод выполнен из эластичных материалов, то это значительно снижают силу гидравлического удара, за счет увеличения объём трубы или шланга в месте остановки жидкости. Если в трубе находится воздух и по мере продвижения жидкости он не успевает полностью покинуть трубопровод с нужной скоростью, то присутствие воздуха также способно предотвратить сильный гидравлический удар. Воздух в этом случае играет роль амортизатора, в котором плавно повышается давление, и потому он оказывает всё большее сопротивление, движению жидкости, постепенно замедляя её. Эти принципы используются в большинстве устройств применяемых для защиты трубопроводов от гидравлических ударов.

 Виды гидравлических ударов 

В зависимости от времени распространения ударной волны и времени закрытия задвижки (заслонки, крана или клапана), в результате которого возникает гидравлический удар, можно отметить два вида ударов:

• Полный гидравлический удар, при котором ударная волна движется в направлении, обратном первоначальному направлению протока жидкости в трубопроводе. Его дальнейшее направление движения зависит от элементов трубопровода, расположенных до закрытой задвижки. Возможно также несколько циклов повторного прохождения ударной волны в прямом и обратном направлениях. Полный удар возникает тогда когда время на закрытие задвижки или другой запорной арматуры меньше чем время движения ударной волны.
• Неполный гидравлический удар при котором фронт ударной волны не только меняет направление своего движения на противоположное, но и частично проходит дальше сквозь не до конца закрытую задвижку или другую запорную арматуру. Неполный удар возникает тогда когда время на закрытие задвижки или другой запорной арматуры больше чем время движения ударной волны

 Способы предотвращения возникновения гидравлических ударов при эксплуатации оборудования 

Поговорим о том, как можно предотвратить гидравлический удар. Гидравлический удар может вызвать порывы трубопроводов, разрушения деталей приборов и другого оборудования, неправильную отработку отдельных устройств (реле давления, реле времени, датчиков давления и других устройств). На практике приходилось сталкиваться со следующим случаем. В системе водоснабжения установлен скважинный погружной насос, реле давления и гидроаккумулятор. При отсутствии разбора воды реле давления должно отключить насос, а на самом деле идет дребезг контактов 3-4 и даже больше раз реле включается и выключается. Причина ложных срабатываний реле давления заключалась в том, что гидроаккумулятор и реле находились друг от друга на значительном расстоянии. При такой схеме монтажа гидроаккумулятор не успевал компенсировать гидравлические удары при отключениях насоса. Для предотвращения ложных отработок реле давления необходимо чтобы всегда реле или датчик находились как можно ближе к гидроаккумулятору. А сам гидроаккумулятор должен быть подсоединен е системе водоснабжения трубой или шлангом того же диаметра что и подсоединительный патрубок на самом баке. Сила гидравлического удара снижается за счет увеличения времени срабатывания запорных устройств, а вблизи возможных мест возникновения гидравлических ударов монтируются предохранительные и обратные клапана,  вибровставки или компенсаторы, и специальные вставки с воздушной подушкой принимающие на себя удар. Исходя из формулы Жуковского (определяющей увеличение давления при гидравлическом ударе) и величин, от которых зависит скорость распространения ударной волны, для ослабления силы этого явления или для его полного предотвращения необходимо:

• уменьшить скорость движения жидкости в трубопроводе, за счет увеличения его диаметра;
• установить демпфирующие устройства (так называемые «хлопушки») в местах возможного появления ударов;
• увеличить время закрытия клапанов и задвижек, смонтированных на системе;
• повысить прочность слабых элементов гидравлической системы.

Очень наглядным примером гидравлических ударов является кавитация. При возникновении кавитации, каждое схлопывание пузырька воздуха на поверхности рабочего колеса сопровождается микро гидравлическим ударом. Такие микро удары, происходящие на рабочих поверхностях в миллионных количествах в течение длительно времени способны разрушить поверхность рабочих элементов насоса. Сопровождается кавитация повышенной шумностью в работе оборудования.

И в заключении хотелось отметить следующее. При соблюдении всех выше перечисленных условий по снижению силы гидравлических ударов, система водоснабжения и все установленное в ней оборудование могут работать надежно и плодотворно  в течение длительного срока эксплуатации.

Спасибо за внимание.

P.S. Не упустите возможность сделать доброе дело: нажмите на кнопки социальных сетей расположенных ниже, в которых вы зарегистрированы, чтобы и другие люди тоже получили пользу от этого поста. БОЛЬШОЕ СПАСИБО!

nasos-pump.ru

Основные причины гидроудара

Гидроудар – кратковременный, но сильный и очень резкий перепад давления в трубопроводе. Его возникновение обусловлено внезапным изменением скорости движения воды в коммуникационной системе. В зависимости от характера этого изменения, гидроудар может быть отрицательным – при уменьшении скорости, и положительным – при ее увеличении. Главную опасность для инженерных сетей представляет второй вариант: с молниеносным увеличением скорости и напора рабочей жидкости соответственным образом повышается и ее давление, а это чревато разрывом труб.

Потенциальных причин гидравлического удара несколько:

• резкая активация или деактивация насосного устройства;
• деформация насоса;
• нестравленный воздух в закрытом контуре;

• проблемы с электропитанием, которые препятствуют нормальному функционированию насоса;
• резкое открывание/закрывание арматурных деталей – задвижек, вентилей и всевозможных кранов.

Последняя причина сегодня особенно актуальна, так как старые трубопроводные задвижки начали массово менять на современные быстродействующие шаровые краны. Их потенциальная опасность объясняется следующим образом: если в системе находится определенный объем воздуха, то при резком открывании шарового крана он неизбежно столкнется с почти несжимаемой рабочей жидкостью, что приведет к скачку давления свыше 10 атм. В то же время винтовые краны – предшественники шаровых устройств – обеспечивают плавное открывание арматуры, тем самым исключая вероятность резкого столкновения воздуха и жидкости.

Последствия гидроудара для трубопровода

Повышение давления рабочей жидкости, вызванное гидроударом, может продолжаться почти до бесконечности. В ходе этого непрекращающегося негативного процесса абсолютно все компоненты коммуникационных сетей испытывают серьезные нагрузки, что провоцирует их деформацию. Заранее предугадать точные последствия гидроудара в тех или иных условиях довольно сложно, но чаще всего аварийные ситуации чреваты следующими негативными явлениями:

• разрушение резьбовых соединений труб;
• изменение свойств материала, из которого выполнены трубы;
• нарушение герметичности трубопровода;
• деформация отдельных участков трубопровода – вплоть до их разрыва.

Важно! В особо сложных ситуациях гидроудар может вызвать нарушения функционирования даже крупных отопительных и гидроагрегатов: котла, нагревателя, расширительного бака, насоса.

Все вышеперечисленное может привести не только к временной дисфункции инженерных систем, но и к затоплению жилища с последующей порчей имущества.

Отдельно нужно отметить о последствиях гидроудара для теплых полов, как части длинной трубопроводной системы. Еще на этапе монтажа к ним, как правило, подсоединяют специальный термостатический клапан, который призван защищать «подпольное» оборудование от гидравлических неприятностей. Но здесь важен нюанс: термоклапан спасет только в случае его грамотного монтажа – в иной ситуации устройство создаст дополнительную угрозу возникновения разрушительных процессов в системе.

Способы защиты от гидроудара

Наиболее эффективный вариант защиты от гидроударов – модернизация трубопроводной системы. Здесь вам помогут следующие устройства:

• Компенсатор – гидроаккумулятор или демпфер. Имеет вид герметичного бака с эластичной мембраной и воздушным клапаном. Отвечает сразу за три задачи: накапливает рабочую жидкость, уменьшает давление системы путем забора из нее лишней воды, гасит гидроудары любой мощности.

• Амортизатор – гибкая трубка из каучука или пластика. Ею заменяют часть жесткой трубы перед термостатическим прибором: в случае резкого повышения давления в системе эластичная амортизаторная трубка растягивается и гасит гидроудар без каких-либо негативных последствий для основного трубопровода.

• Шунт – узкая трубка, устанавливаемая в термоклапан. Элемент диаметром не более 0,4 мм монтируется по направлению движения рабочей жидкости. Когда система функционирует без сбоев, шунт никак не дает о себе знать, но как только возникает гидроудар, он плавно уменьшает давление в трубопроводе.

Важно! Шунтирование может использоваться только в новых трубопроводах, выполненных из качественных материалов, так как ржавчина и многолетние осадки старых труб быстро засорят узкую трубку, что сведет ее эффективность к нулю.

Таким образом, гидроудар – опасное явление, которое может спровоцировать серьезные разрушения трубопровода. Чтобы не допустить дисфункции коммуникационных сетей, не пренебрегайте предложенными защитными мерами – они уберегут вас от аварийных ситуаций и непредвиденных затрат.

sandizain.ru