Кран с питьевой водой в каждом доме – это не роскошь, а достижение прогресса, но лишиться такого приятного удобства можно в один миг, если образовался гидроудар в трубопроводе. Гидравлический удар может стать причиной не только отсутствия воды, но и привести к затоплению квартиры.

О том, каким образом возникает такое опасное явление и как его избежать, будет подробно рассказано в данной статье.

Содержание

Природа гидравлического удара в трубопроводах

Гидроудар – это ударная волна, которая распространяется по поверхности водопровода, а также по элементам арматуры. Разрушительное действие такого явления связано, прежде всего, с невозможностью жидкости сжиматься.

Если воду можно было, например, как газ сжать в несколько раз, то трубы не разрывались бы от резкого увеличения давления. Чрезмерное давление возникает в том случае, когда движение жидкости резко останавливается, но вызвать гидроудар могут и другие явления в системе водоснабжения .

Причины

Наиболее часто гидравлический удар происходит при резком закрытии запорной арматуры. Когда вода течёт по трубам и выливается из крана, то в системе водопровода сохраняется постоянное значение давления, но в момент резкого перекрытия арматуры, это значение может увеличиться в несколько раз, в результате чего, стенки трубы не выдерживают напора и лопаются.

Причиной гидроудара могут также стать:

  • Резкое включение или выключение мощного насоса.
  • Воздушные пробки имеющиеся в контуре водопровода или отопления.

Включение и отключение насоса может быть спровоцировано нестабильным электроснабжением объекта, на котором находятся мощные насосные станции для перекачки воды. Воздушные пробки также занимают не последнее место в возникновении такого опасного явления, поэтому прежде чем эксплуатировать замкнутые системы с жидкостью, следует убедиться в полном отсутствии воздуха в них.

Последствия

При многократном воздействии высокого давления, которое возникает в результате гидравлического удара, даже очень надёжные системы могут потерять герметичность. Разрыв трубопровода может произойти и от однократного, но сильного гидравлического удара.

В результате такого воздействия водоснабжение объектов, к которым подведена водопроводная труба, полностью прекращается. К сожалению, последствия такого явления не ограничиваются только отсутствием воды в кране.

Если разрыв трубы произошёл в многоквартирном доме, то после разрыва трубы и попадания жидкости в жилое помещение будет повреждено имущество владельцев квартиры, а также соседей этажом ниже.

Если разрывается магистральная труба водопровода, по которой снабжается водой целый район города, то авария уже может расцениваться как ЧП.

В результате такого происшествия жильцы десятков многоквартирных домов останутся не только без питьевой воды, но и без канализации, так как все бачки унитазов запитываются от трубы холодного водоснабжения. Воспользоваться душем, даже при неповреждённом трубопроводе с горячей водой, также вряд ли получится.

Если в результате гидравлического удара повреждается труба с горячей водой, то такое происшествие, кроме материального ущерба, может привести к серьёзным ожогам. Особенно опасна может быть разгерметизация системы отопления, в которой теплоноситель всегда находится под значительным давлением, а температура жидкости составляет более +70 градусов.

Смотреть видео

Последствия гидроударов в трубопроводах большого диаметра в черте города, могут быть также весьма плачевными. Кроме возможных травм, которые могут получить пешеходы, находящиеся рядом с местом аварии, значительное истечение жидкости очень часто приводит к парализации участка автодороги, особенно в том случае, когда на данном участке осуществляется перевозка пассажиров транспортом работающем на электрической тяге.

Последствия от возникновения гидроудара, могут привести к значительному ущербу, поэтому так важно научиться предотвращать появление резкого усиления давления в трубопроводах.

Способы защиты

Соблюдение правил монтажа водопроводных и отопительных коммуникаций позволяет свести к минимуму вероятность возникновения такого опасного явления, как гидравлический удар, но полностью исключить его только правильно спроектированными системами не получится. Для избегания такой неприятной ситуации необходим комплексный подход и соблюдение правил безопасности и технических инструкций.

Значительно снизить вероятность возникновения гидравлического удара, можно если следовать следующим правилам при проведении монтажа водопроводов и их эксплуатации.

  • При запуске водопровода или отопления в эксплуатацию, запорные элементы арматуры должны открываться очень медленно. Перекрытие подачи жидкости, также должно осуществляться очень плавно. Плавное закрытие и открытие запорной арматуры должно осуществляться не только на промышленных объектах, но и при запуске водоснабжения и отопления в частном доме. Чрезмерное давление при возникновении гидравлического удара способно легко повредить домашние коммуникации, поэтому не стоит пренебрегать правилами технической безопасности, в случае когда вода в частном доме подаётся со значительным давлением.
  • Если в системе водопровода или отопления установить автоматические устройства плавного открытия и закрытия запорной арматуры, то можно полностью исключить человеческий фактор при возникновении гидравлического удара. Конечно, при использовании электроники, водопроводные системы становятся зависимыми от электрического тока, но, чтобы полностью исключить вероятность выхода из строя по причине установленных автоматов, необходимо оборудовать такие механизмы резервным источником электроэнергии. Такая подстраховка абсолютно необходима, как на крупном предприятии, так и для нормального функционирования коммуникаций расположенных в частном доме. Автоматической регулировкой рекомендуется оснастить и насосные станции. В этом случае, также можно избежать гидроудара от резкого перепада давления в результате включения или отключения мощного насосного оборудования.
  • Применение гидроаккумуляторов и демпферных устройств, также позволяет свести к минимуму последствия резкого увеличения давления в водопроводной сети. Такие устройства обычно состоят из металлического корпуса с расположенной внутри мембраной. При возникновении гидроудара, мембрана перемещается, что позволяет вместить излишек жидкости. Когда угроза разрыва трубопровода
    минует и давление уменьшится мембрана будет возвращена в исходное положение за счёт воздуха расположенного с обратной стороны.
  • Для уменьшения давления в водопроводных сетях может быть использован предохранительный клапан, который открывается при достижении жидкости определённого значения. Такие устройства также способны предохранить трубопровод от разрушения, но для организации такого вида защиты, потребуется сделать дополнительную отводку от клапана к канализационной системе
  • Для защиты от гидроудара в частном доме или квартире можно использовать очень простой способ, в котором компенсация чрезмерного давления осуществляется за счёт растяжения стенок трубопровода. Совсем необязательно производить монтаж отопления или водоснабжения с применением таких материалов, но участок трубопровода выполненный с использованием термостойкого каучука, способен полностью принять на себя гидроудар в небольшой системе.
  • Шунтирование термостата, является эффективной мерой борьбы с гидроударом небольшой силы, поэтому такое “улучшение” автономного отопления может быть произведено только в частной системе отопления. Как правило, достаточно сделать отверстие диаметром 0,5 мм в основном клапане, чтобы при возникновении высокого давления излишек жидкости свободно перемещался в контур с холодной водой.
  • Термостат с защитой установленный в систему отопления, также позволяет избежать такого опасного явления, как гидроудар. Принцип работы такого устройства заключается в том, что в основном клапане термостата располагается дополнительный небольшой механизм, который открывается вне зависимости от температуры жидкости. Такой внутренний клапан начнёт пропускать жидкость, когда давление теплоносителя приблизится к максимально допустимому значению, тем самым предохраняя трубы от разрыва.

Смотреть видео

Как защитить от гидравлического удара коммуникации в квартире

Разгерметизация водопровода в квартире может привести к очень серьёзным последствиям, особенно в том случае, когда вследствие прорыва, был причинён ущерб соседям, квартира которых расположена этажом ниже, где произошла авария.

На участке водопровода находящегося в квартире, могут быть установлены старые металлические трубы, которые со временем ржавеют и могут разрушаться в процессе эксплуатации, не говоря уже об убийственной” силе гидроудара.

ВАЖНО! Чтобы свести к минимуму вероятность возникновения протечки, рекомендуется установить краны вентильного типа, которые в силу конструктивной особенности не способны мгновенно перекрыть воду. Шаровые рычажные краны, которые так удобны не только на кухне, но и душе, могут стать причиной серьёзной аварии.

Несмотря на то что гидроаккумуляторы наиболее часто используются в частных домах, водоснабжение которых осуществляется посредством насоса находящегося в глубокой скважине, такие изделия помогут защитить и водопровод находящийся в квартире от гидроудара.

Кроме этого, накопленная жидкость в таких устройствах, можно будет использовать в случае временного отключения водоснабжения. Защитить водопровода от гидроудара можно также с помощью специальных гасителей, которые устанавливаются в трубу холодного или горячего водоснабжения.

Самовольно устанавливать какие-либо приборы в системе централизованного отопления категорически запрещается. Чтобы защитить жилплощадь от возникновения гидроудара, следует допустить специалиста управляющей компании во время тестового запуска отопления.

Если все воздушные пробки будут вовремя удалены из радиаторов и трубопроводов, то можно будет не опасаться гидроудара, по причине соблюдения всех необходимых мер для предотвращения такого явления в котельной и на пути доставки теплоносителя в квартиру.

Чтобы уменьшить риск разгерметизации систем горячего водоснабжения, рекомендуется также заменить краны на винтовые конструкции, а трубопровод сделать из современных материалов, которые позволяют максимально эффективно справляться с избыточным давлением в трубопроводе.

Несколько слов о теории гидроудара

Возникновение гидравлического удара возможно только по той причине, что жидкость не сжимается настолько, чтобы произошла компенсация резкого скачка давления. При увеличении давления в одном месте его сила распространяется на весь участок трубопровода, и найдя “слабое звено” приводит к деформации либо разрушению материала.

Такой эффект возникающий в трубопроводах высокого давления был впервые обнаружен российским учёным Н. Е. Жуковским в конце XIX века. Жуковским также была выведена формула, по которой можно рассчитать минимальное время необходимое для закрытия крана, чтобы избежать опасного повышения давления в замкнутой системе водопровода.

Смотреть видео

Данная формула имеет следующий вид:

  • Dp=p(u0-u1)

где:

  • Dp – увеличение давления в Н/м2;
  • р – плотность жидкость кг/м3.
  • u0 и u1 – среднее значение скорости жидкости в трубопроводе до и после закрытия крана.

Учёный доказал, что скорость распространения ударной волны зависит прежде всего от диаметра и материала трубы. Также этот показатель зависит от степени сжимаемости жидкости.

Расчёт обязательно следует проводить только после того, как будет экспериментально установлена плотность воды, которая в зависимости от количества растворённый в ней солей может существенно различаться. Скорость распространения гидроудара всегда рассчитывается по следующей формуле:

  • c=2L/T.

где:

  • с – скорость ударной волны;
  • L – длина трубопровода;
  • T – время.

Подставляя значения в данную формулу можно точно определить скорость распространения гидравлического удара. Гидравлический удар представляет собой волну, которая имеет колебания с определённой частотой.

Вычислить, при необходимости, количество колебаний в единицу времени также не составит большого труда. Достаточно воспользоваться следующей формулой:

  • М = 2L/a

где:

  • М – продолжительность цикла колебаний;
  • L – длина трубопровода;
  • а – скорость волны (м/с).

Для упрощения вычислений ниже будут приведены показатели скорости ударной волны при гидравлическом ударе для труб из следующих материалов:

  • Сталь – 900 – 1300 м/с;
  • Чугун – 1000 – 1200 м/с;
  • Пластик – 300 – 500 м/с.

Подставляя эти значения в формулу можно точно рассчитать частоту колебаний гидроудара на участке водопровода определённой длины.

Такова теория гидравлического удара в самых кратких математических описаниях. При проектировании современных инженерных систем, для выполнения подобных расчётов, применяются мощные вычислительные машины, поэтому прибегать к ручному вычислению скорости и силы гидроудара нет никакой необходимости.

Заключение

Гидроудар в водопроводе может стать причиной серьёзных аварий в сфере ЖКХ. Особенно неприятными такие происшествия бывают в зимнее время года. Разрушение трубопровода отопления, может привести к переохлаждению и заболеванию людей, особенно когда без тепла остаются маленькие дети и пожилые граждане.

Смотреть видео

Поэтому чтобы максимально обезопасить себя от такого грозного явления, необходимо применять на практике все советы изложенные в данной статье.

Гидроудар в системе водоснабженияГидроудар в системе водоснабжения

Причиной возникновения гидравлических ударов в системе водоснабжения становится свойство воды –ее несжимаемость. Напор воды из кухонного крана можно закрыть быстрым поворотом рукоятки. Сопротивляясь о возникшее препятствие, вода создает упругую обратную силу. При этом воде некуда деваться, так как труба герметична. Ее энергия сталкивается с инерционным потоком воды. При таком столкновении гидроудар в системе водоснабжения определяется тем, что энергию потока воды невозможно поглотить ее сжатием. В небольших трубопроводах такие процессы являются незначительными.

Заметно такое явление проявляется при значительных скоростях воды в трубах, прочном трубопроводе большого диаметра и резком закрытии прохода на некотором участке трубы. Гидроудары в системах могут уменьшаться при использовании эластичных материалов для труб или установкой специальных компенсаторов. Такие удары могут сглаживать воздушные пробки, оказавшиеся в системе. Но в любом случае сила толчка останется неизменной, кроме того, что ее действие снизится.

Этого достаточно для предохранения повреждений в системе трубопроводов. Только принцип сглаживания сильного удара воды заключен в основе многих защитных сооружений, а также оборудования.

Особенности защитных устройств

В локальных современных системах водоснабжения для загородных домов защита от гидравлических ударов накладывается на гидравлические аккумуляторы различных видов и устройств. Обычно такие емкости уже имеются в комплекте станции насосов. Сам гидроаккумулятор чаще всего изготавливается в форме бака объемом более 30 литров. Внутри он разделен прочной каучуковой мембраной на две части – водяную и воздушную.

В первую половину под высоким давлением закачивается периодически вода. В другую половину закачивается воздух под заданным давлением. В таком случае гидравлические удары в системе водоснабжения также сбрасываются в данный бак. После того, как напор воды нормализуется, упругая перегородка выдавливает деформирующую ее воду назад в трубопроводы.

Практически становится видно, что использование только гидравлического аккумулятора является довольно эффективной защитой от гидроударов в напорной системе водоснабжения.

Видео: Пример возникновение гидроудара

В доме с гидроаккумулятором

В населённых пунктах без центрального водоснабжения многие владельцы частных домов пользуются глубинными насосами. Подобное оборудование берёт воду из скважины, причём некоторая часть жидкости сохраняется в специальном расширительном бачке (гидроаккумуляторе). Из этой ёмкости вода под определённым давлением поступает в систему.

Разрушение радиатора отопления вследствие гидроудара

Последствиями гидравлического удара могут быть:

  • Разрушения теплового оборудования и трубопроводов;
  • Появление трещин и дальнейшее разрушение материала отопительных приборов;
  • Возможность получения сильных ожогов при авариях отопительной системы;
  • Прекращение тепло- и водоснабжения загородного дома;
  • Возможность подтопления соседей.

Как устранить

Основным методом устранения гидравлических ударов считается уменьшение скорости потока воды в системе. В данном случае необходимо использовать специальные задвижки, имеющие длинный шток, а также увеличить диаметр трубопроводов.

Гидроудара можно избежать врезкой в металлическую магистраль участка из пластиковой или металлопластиковой трубы. Для компенсации возникающих нагрузок достаточно участка длиной 30-40 сантиметров. Скорость жидкости можно уменьшить методом установки на стояк отрезка трубы, выполненного в виде символа «П». В отопительной системе подобные функции может взять на себя полотенцесушитель.

П-образный отрезок трубы поможет предотвратить гидроудар

Одним из самых эффективных способов устранения гидроудара считается использование специального предохранительного клапана. Подобное оборудование пропускает через себя определённое количество воды при повышении давления, что снижает нагрузку на установленное оборудование и систему в целом. В данном случае необходимо правильно отрегулировать работу клапана, так как высокие параметры открытия механизма не дадут возможности предотвратить гидроудар.

Устранение повышенного давления в локальных водопроводах предполагает использование гидроаккумуляторов, которые монтируются в непосредственной близости к насосной станции. Минимальная ёмкость резервуара составляет 30 литров. Прибор разделён на две части (водную и воздушную) специальной перегородкой. При избыточном давлении происходит растягивание груши, во время компенсации нагрузки вода из гидроаккумулятора возвращается в систему.

Защита от гидроудара квартиры и загородного дома

Защита загородной недвижимости, а также городских квартир от возможного гидроудара подразумевает нейтрализацию избыточного давления в водопроводе и отопительной системы. Основным требованием в работе тепловых сетей считается плавное перекрытие или открытие запорной арматуры при запуске отопления.

  • Скопление лишней жидкости в резервуаре;
  • Уменьшение давления в системе путём растягивания мембраны (груши);
  • Предотвращения аварийных ситуаций.

Причины гидравлического удара

Возникновение гидроударов обычно происходит из-за нескольких причин.

  • Резкое перекрывание/открывание вентилей, задвижек и прочей запорной арматуры меняет скорость потока;
  • Включение/отключение насосов провоцирует смену давления в системе;
  • Гидроудар может возникнуть из-за резких перепадов сечения труб в коммуникации;
  • Наличия преград на пути перемещения рабочей среды – в качестве таких преград могут быть воздушные пробки, противоположно направленный поток и прочее.

Резкие манипуляции с запорной арматурой (открывание, закрывание) приводят к быстрому изменению давления в точках установки оборудования. При перекрытии арматуры, она и её комплектующие подвергаются воздействию быстро возросшего давления. В результате этого, уплотнители резьбовых соединений и фланцевые прокладки приходят в негодность. Эксплуатация системы в условиях повышенного давления приводит к выходу из строя деталей запорных элементов.

При резком открывании жидкость стремительно набирает скорость и начинает двигаться в зону с более низким давлением, которая находится за арматурой. В этом случае опасности подвергаются места, расположенные после запорного оборудования. От гидроударов особенно часто страдают участки с наиболее высоким сопротивлением рабочей среды (изгибы трубопровода, батареи и прочее).

Избыточное давление может быть разным, его величина обусловлена следующими факторами:

  • Способностью жидкости к сжиманию (например, вода практически не сжимается);
  • Скоростью перемещения рабочей среды;
  • Временем протекания процесса.

Немаловажное значение также имеет уровень жёсткости материалов, на которые воздействует сила гидравлического удара. Это объясняется тем, что энергия движущегося потока не может быстро преобразовываться в иные виды энергии, например, в потенциальную энергию деформирования стенок трубопровода либо сжатия рабочей среды. Это приводит к тому, что давление в месте возникновения преграды/расширения трубы резко увеличивается/уменьшается и тем самым порождает образование ударной волны. Если давление в системе будет больше допустимого значения для конкретного материала магистрали, то это грозит нарушением её целостности.

Последствия гидроудара

Большую опасность для водопроводных и отопительных сетей представляет положительный гидравлический удар. Чрезмерно сильный перепад давления способен привести к повреждению коммуникации. После гидроудара может нарушиться герметичность запорных элементов, произойти растрескивание трубы и выход из строя насосов и теплообменного оборудования. Поэтому важно предотвратить возникновение гидравлических ударов либо уменьшить их силу воздействия.

Узнать о появлении гидравлических ударов в трубопроводе не сложно. Первыми симптомами данных неприятностей является возникновение посторонних звуков (щелчков, стуков и т.д.), которые обычно слышны при открывании/закрывании крана. Многие не придают значения таким шумам, но тем не менее они сигнализируют о повышенных нагрузках в трубопроводе.

Что такое компенсатор гидроудара: виды, конструкция, принцип работы

Компенсатор гидроудара есть двух типов: мембранный и с подпружиненным клапаном. Они выполняют одну и ту же функцию: принимают излишки жидкости, снижая тем самым нагрузку на другие элементы системы. Так как эти устройства имеют небольшие размеры, защищают они те приборы, которые расположены в непосредственной близости.

Как устроен и работает мембранный компенсатор

Мембранный компенсатор гидроудара — это емкость, которую делит на две части эластичная мембрана. Одна из частей заполнена воздухом, вторая, в нормальном состоянии пуста. Воздух в заполненной части закачивается под определенным давлением. Для проверки/подкачки давления в этой части корпуса имеется золотник (ниппель). С завода изделия поставляются с исходным давлением в 3 Бар. Это «стандартное» значение для большинства систем отопления одноэтажных частных домов. Если давление требуется изменить, к ниппелю подсоединяют насос и доводят его до требуемого значения. Это значение — на 20-30% выше рабочего в конкретной системе. Но оно должно быть значительно ниже предела работоспособности самого компенсатора.

Пока давление в системе не превышает давление в этой части резервуара, ничего не происходит. При возникновении гидроудара, под действием возросшего давления мембрана растягивается, часть жидкости поступает в резервуар. По мере нормализации, эластичная мембрана стремиться занять свое нормальное состояние, выталкивая жидкость обратно в систему. Тем самым скачок сглаживается.

Особенности пружинного гасителя гидроудара

Второй тип компенсаторов гидроударов работает по тому же принципу: в корпус при повышении давления пропускается жидкость. Вот только доступ в емкость перекрывает пластиковый диск, который подпирается пружиной. Давление, при котором жидкость начинает поступать внутрь, зависит от силы упругости пружины. Регулировать его никак нельзя (во всяком случае пока регулируемые модели не попадались), так что приходится подбирать устройство с подходящими параметрами.

Принцип работы этого гасителя аналогичен вышеописанному. Пока давление в системе в норме, пружина прижимает диск к корпусу. При возникновении гидроудара, она сжимается, вода заходит в корпус. По мере понижения давления, оно становится меньше, чем сила упругости пружины. Она постепенно разжимается, возвращая жидкость в трубопровод.

Как видите, оба устройства работают по схожему принципу. Более надежными принято считать пружинные модели, так как рабочие элементы в них меньше подвержены износу (металлическая пружина и прочный пластик). Но мембраны также делаются из материалов, которые длительное время не теряют своей эластичности. Дополнительный плюс — возможность выставить давление, при котором мембрана начнет растягиваться. Но минусом можно считать необходимость регулярной проверки давления и, при необходимости, подкачки.

Где и как устанавливать: рекомендации по монтажу

Компенсатор гидроударов имеет небольшие размеры, в корпус может поместиться лишь небольшое количество воды (менее 200 мл обычно). Устанавливается он в непосредственной близости перед источником появления гидроудара: шаровым краном, водяной гребенкой, на шланге к стиральной или посудомоечной машине, после циркуляционного насоса, на гребенке теплого пола.

Крепить его можно в любом положении: вверх, вниз, в сторону. Для мембранных моделей только важно, чтобы был свободный доступ к ниппелю. Независимо от конструкции, не рекомендуется ставить устройство на длинных отводках от магистрали. Подводящий отрезок трубы должен быть максимально коротким.

При выборе обратите внимание на максимальное рабочее и компенсируемое давление. Второй момент — диаметр подключения. Обычно это 1/2 дюйма, но есть и на 3/4 и дюймовые.

При подключении стиральной и/или посудомоечной машины на шланг устанавливается тройник. Один свободный выход тройника идет на машину, на второй устанавливают компенсатор гидроудара.

Другие способы борьбы с гидроударом

Один из возможных вариантов нейтрализации гидроудара уже озвучивали — краны закрывать плавно. Но это не панацея, да и неудобно в наше стремительное время. И есть еще бытовая техника, ее не научишь. Хотя, некоторые производители учитывают этот момент, и последние модели делают с клапаном, который плавно перекрывает воду. Вот поэтому компенсаторы и нейтрализаторы становятся так популярны.

Бороться с гидроударом можно и другими методами:

  • При разводке или реконструкции водопровода или отопления, перед источником гидроудара вставлять кусок эластичной трубы. Это армированный термостойкий каучук или пластика PPS. Длинна эластичной вставки — 20-40 см. Чем длиннее труба, тем длиннее вставка.
  • Покупка бытовой техники и запорно-регулирующей арматуры с плавным ходом клапана. Если говорить об отоплении, часто наблюдаются проблемы с теплым водным полом. Не все сервомоторы работают плавно при закрытии потока. Выход — ставить термостаты/терморегуляторы с плавным ходом поршня.
  • Использовать насосы с плавным пуском и остановом.

Гидроудар — действительно опасная для закрытой системы вещь. Он ломает радиаторы, разрывает трубы. Чтобы избежать проблем, лучше продумать меры борьбы заранее. Если все уже работает, но появились проблемы, разумнее и проще всего установить компенсаторы. Да, они недешевы, но ремонт обойдется дороже.

Производители, характеристики, цены

Лучше всего компенсатор гидроудара покупать известных фирм. Это не тот участок, где уместно экономить. Наибольшей популярностью пользуется несколько фирм:

  • FAR. Компенсатор этой фирмы — без мембраны, с пружиной и запорным диском. Подсоединительная резьба 1/2″, максимальное давление 50 Бар, номинальное — 10 Бар. Температуру выдерживает до 100°C. Цена от 30 $.
  • Uni Fitt. Та же конструкция с подпружиненным диском. Есть два варианта корпуса: латунный и латунный с никелевым покрытием. Подключение 1/2 дюйма. Максимальная температура 90°C, номинальное давление — 10 Бар, пиковое — 20 Бар. Длинна защищаемого трубопровода — 10 м. Цена от 15 $.

Есть и другие фирмы, но они не так популярны. некоторый из-за слишком завышенной цены, другие не завоевали доверие. Во всяком случае, пока.

Природа гидроудара в системах водоснабжения и отопления + методы защиты от него

По статистике около 60% всех разрушений (прорывов) трубопроводов возникают из-за гидроудара, который представляет собой кратковременный, резкий и значительный скачок давления в трубе, возникающий в результате внезапного изменения скорости потока жидкости. Обычные признаки, сопровождающие эту серьезную неприятность – щелчки, стук и прочий шум, который возникает в коммуникациях, снабжающих нас водой и теплом. Многие даже не обращают на них внимания, а ведь гидроудар в системе водоснабжения приводит к повреждению оборудования, появлению трещин, расколу труб. Предотвратить аварийную ситуацию поможет четкое соблюдение правил эксплуатации трубопроводов и проведение модернизации инженерных сетей.

Природа гидроудара, возможные причины

Владельцы частных домов с неграмотно устроенными инженерными коммуникациями часто слышат характерное пощелкивание и стук, которые сигнализируют о том, что в замкнутой системе произошло кратковременное резкое повышение давления в результате внезапного прекращения движения жидкости по контуру или внезапного возобновления ее циркуляции.

Когда поток жидкости, двигающийся с определенной скоростью, сталкивается с преградой (воздухом или запорной арматурой), скорость его меняется не сразу, а вот объем быстро увеличивается, давление растет и иногда достигает 10 и более атмосфер. Если «излишкам» деваться некуда, то возникает риск разрыва трубы.

Возможные причины гидроудара:

  • запуск, остановка и поломка насоса или его аварийное отключение;
  • воздух в системе;
  • резкая остановка потока жидкости в контуре, вызванная быстрым открытием-закрытием запорной арматуры: кранов, задвижек и т.д.

Последняя причина наиболее типична с тех самых пор, как вентильные краны, с их плавным ходом, заменили более современные и «резкие» шаровые собратья.

С точки зрения профилактики гидроудара вентильные краны эффективнее шаровых

В случае если из системы не выведен воздух, то при открытии шарового крана происходит столкновение воздушной массы и практически несжимаемой жидкости, в итоге значение давления может возрасти до нескольких десятков атмосфер. Такая регулярная «проверка на прочность» очень негативно сказывается на состоянии системы в целом и труб в частности, итог предсказать нетрудно.

Общие сведения о гидроударе

Явление гидроудара уже давно заинтересовало учёных и инженеров разных стран. Впервые это явление было изучено более 130 лет назад, когда и выяснили причины его появления. С развитием техники и появлением электронно – вычислительных машин стало гораздо проще делать расчёты, предотвращающие возникновение гидроудара. Так что же представляет собой данное явление?

Гидроудар — это кратковременный, резкий и существенный скачок давления в системе, заполненной жидкостью. Он возникает в тех случаях, когда внезапно изменяется скорость потока жидкости. Согласно статистическим данным, примерно 60% всех аварий трубопроводов происходят по причине гидроудара. Выполняя монтаж водоснабжения, необходимо обязательно учитывать данное явления

Эту серьёзную неприятность обычно сопровождают стуки, щелчки и посторонний шум в трубах в коммуникациях, обеспечивающих нас водой и теплом. На первый взгляд это явление может показаться безобидным. Многие не придают ему должного значения. Но на деле всё происходит совсем иначе. Гидравлический удар в системе водообеспечения является причиной повреждения оборудования, возникновения трещин, раскола труб.

Онлайн школа английского языка нового поколения. Более 7 лет предоставляет обучение английскому языку по Skype (Скайп) и является лидером данного направления! Основные преимущества:

  • Вводный урок бесплатно;
  • Большое число опытных преподавателей (нейтивов и русскоязычных);
  • Курсы НЕ на определенный срок (месяц, полгода, год), а на конкретное количество занятий (5, 10, 20, 50);
  • Более 10 000 довольных клиентов.
  • Стоимость одного занятия с русскоязычным преподавателем — от 600 рублей, с носителем языка — от 1500 рублей

Узнать детали

Гидравлическим ударом называют резкое повышение давления, возникающее в напорном трубопроводе при внезапном торможении потока жидкости. По сути, гидравлический удар представляет собой колебательный процесс, возникающий в упругом трубопроводе с капельной жидкостью при внезапном изменении ее скорости, Этот процесс является очень быстротечным и характеризуется чередованием резких повышений и понижений давления. Изменение давления при этом тесно связано с упругими деформациями жидкости и стенок трубопровода.

Гидравлический удар чаще всего возникает при быстром закрытии или открытии крана или иного устройства управления потоком. Однако могут быть и другие причины его возникновения.

Проследим стадии гидравлического удара, возникающего в трубопроводе при быстром перекрытии потока (рисунок 6.4).

Пусть в конце трубы, по которой жидкость движется со скоростью , произведено мгновенное закрытие крана А. Тогда (см. рисункок 6.4, а) 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. Давление в остановившейся жидкости возрастает на Δpуд. На заторможенные частицы жидкости у крана набегают другие частицы и тоже теряют скорость, в результате чего сечение п—п перемещается вправо со скоростью с, называемой скоростью ударной волны, сама же переходная область (сечение п—п), в которой давление изменяется на величину Δpуд, называется ударной волной.

Когда ударная волна достигнет резервуара, жидкость окажется остановленной и сжатой во всей трубе, а стенки трубы — растянутыми. Ударное повышение давления Δpуд распространится на всю трубу (см. рис. 6.4, б).

Но такое состояние не является равновесным. Под действием повышенного давления (р0 + Δpуд) частицы жидкости устремятся из трубы в резервуар, причем это движение начнется с сечения, непосредственно прилегающего к резервуару. Теперь сечение п—п перемещается по трубопроводу в обратном направлении — к крану — с той же скоростью с, оставляя за собой в жидкости давление p0 (см. рисунке 6.4, в).

Жидкость и стенки трубы возвращаются к начальному состоянию, соответствующему давлению p0. Работа деформации полностью переходит в кинетическую энергию, и жидкость в трубе приобретает первоначальную скорость , но направленную в противоположную сторону.

С этой скоростью «жидкая колонна» (см. рисунок 6.4, г) стремится оторваться от крана, в результате возникает отрицательная ударная волна (давление в жидкости уменьшается на то же значение Δpуд). Граница между двумя состояниями жидкости направляется от крана к резервуару со скоростью с, оставляя за собой сжавшиеся стенки трубы и расширившуюся жидкость (см. рисунок 6.4, д). Кинетическая энергия жидкости вновь переходит в работу деформации, но с противоположным знаком.

Состояние жидкости в трубе в момент прихода отрицательной ударной волны к резервуару показано на рисунке 6.4, е. Так же как и для случая, изображенного на рисунке 6.4, б, оно не является равновесным, так как жидкость в трубе находится под давлением (р0 — Δpуд), меньшим, чем в резервуаре. На рисунке 6.4, ж показан процесс выравнивания давления в трубе и резервуаре, сопровождающийся возникновением движения жидкости со скоростью .

Очевидно, что как только отраженная от резервуара ударная волна достигнет крана, возникнет ситуация, уже имевшая место в момент закрытия крана. Весь цикл гидравлического удара повторится.

Теоретическое и экспериментальное исследования гидравлического удара в трубах было впервые выполнено Н.Е.Жуковским. В его опытах было зарегистрировано до 12 полных циклов с постепенным уменьшением Δpуд. В результате проведенных исследований Н.Е.Жуковский получил аналитические зависимости, позволяющие оценить ударное давление Δpуд. Одна из этих формул, получившая имя Н.Е.Жуковского, имеет вид

, (6.1)

где скорость распространения ударной волны с определяется по формуле

,

где К — объемный модуль упругости жидкости;

Е — модуль упругости материала стенки трубопровода;

d и δ — соответственно внутренний диаметр и толщина стенки трубопровода.

Формула (6.1) справедлива при прямом гидравлическом ударе, когда время перекрытия потока tзакр меньше фазы гидравлического удара t0:

,

где l — длина трубы.

Фаза гидравлического удара t0 — это время, за которое ударная волна движется от крана к резервуару и возвращается обратно. При tзакр > t0 ударное давление получается меньше, и такой гидроудар называют непрямым.

При необходимости можно использовать известные способы «смягчения» гидравлического удара. Наиболее эффективным из них является увеличение времени срабатывания кранов или других устройств, перекрывающих поток жидкости. Аналогичный эффект достигается установкой перед устройствами, перекрывающими поток жидкости, гидроаккумуляторов или предохранительных клапанов. Уменьшение скорости движения жидкости в трубопроводе за счет увеличения внутреннего диаметра труб при заданном расходе и уменьшение длины трубопроводов (уменьшение фазы гидравлического удара) также способствуют снижению ударного давления.

Гидравлическим ударом называется волновой процесс, возникающий в капельной жидкости при быстром изменении её скорости. В трубопроводах этот процесс сопровождается мгновенными местными повышениями и понижениями давления, которые могут значительно выходить за пределы, имеющие место при стабильном режиме.

При отказе какого либо элемента системы (особенно крупной), например при внезапной остановке насосов на станции или тепловом пункте, может произойти резкое изменение скорости воды в сети, сопровождающееся гидравлическим ударом.

Опасность возникновения гидроудара возрастает при включении в систему водогрейных котлов. В этом случае внезапное изменение расхода воды через котел может привести к резкому повышению температуры в котле, а затем к вскипанию этой воды в сети и последующей конденсации образовавшихся паровых пузырей в потоке воды более низкой температуры, сопровождающейся гидроударом. Гидроудар может также возникнуть при быстром закрытии регулирующих клапанов на насосных и дроссельных станциях, вызвавшем резкое изменение скорости воды в сети.

Волны гидравлического удара распространяются по системе со скоростью звука в воде порядка 1000 м/с и могут многократно повторяться, пока энергия удара не израсходуется на работу сил трения и деформацию трубопроводов или не будет погашена в специальных устройствах, ограничивающих распространение гидроудара (воздушные колпаки, резервуары и другие устройства). Наибольшую амплитуду изменения давления имеет обычно первая волна удара, которая поэтому является наиболее опасной.

Для защиты системы теплоснабжения от недопустимого повышения при гидроударе применяются специальные устройства, которые по принципу работы можно разделить на следующие группы:

1. Устройства, изменяющие знак волны давлений. К ним относятся обратные клапаны на перемычках, соединяющих трубопроводы, в которых волны давлений имеют разные знаки. В частности, такие перемычки устанавливаются между обратными и подающими коллекторами на ТЭЦ или крупных котельных. При внезапной остановке насосов, когда давление в обратном коллекторе превышает давление в подающем коллекторе, открывается обратный клапан на противоударной перемычке и давления в коллекторах выравниваются.

2. Устройства, тормозящие распространение волнового процесса. К ним относятся газовые и воздушные колпаки.

3. Устройства для сброса давлений. К ним относятся уравнительные резервуары, разрывные диафрагмы и предохранительные клапаны. Последние мало надежны из-за возможного вскипания и недостаточного быстродействия.

4. Устройства, изменяющие характеристику источника возмущения. К ним относится установка маховых колес на валу насосов, которые, увеличивая момент инерции агрегата, замедляют уменьшение частоты вращения, т.е. увеличивают время, за которое частота вращения насоса изменяется от нормальной до нуля, благодаря чему снижается ударный напор. К этой же группе относится быстродействующее устройство для автоматического включения резервного насоса при выходе из строя рабочего насоса (АВР).

Рубрики: Статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *