Vodní rázy v potrubí systému ( Část 1 )

1. Co je vodní kladivo?

vodní kladivo je tlakový nárůst nebo vlna, která vzniká, když je tekutina v pohybu nucena zastavit nebo změnit rychlost.,

vodní kladivo se obvykle vyskytuje, když se ventil náhle zavře na konci potrubního systému a v potrubí se šíří tlaková vlna. Nazývá se také hydraulický šok.

tak významnou, téměř okamžitý tlak rázové vlny mohou být generovány, když se ventil otevírá nebo zavírá příliš rychle, nebo když čerpadlo začne s prázdnou výtlačného potrubí nebo se náhle vypne. Tento jev je důsledkem náhlé změny rychlosti proudění tekutiny v kombinaci s charakteristikami potrubí., Tato rázová vlna se projevuje řadou zvuků podobných hammerblow, nazývaných vodní kladivo, které může mít dostatečnou velikost, aby způsobilo katastrofální selhání v potrubním systému.

Více pochopit:

• zvažte dlouhou trubku AB, jak je znázorněno na obr. připojen na jednom konci do nádrže obsahující vodu ve výšce H od středu potrubí.
• na druhém konci potrubí je zajištěn ventil pro regulaci průtoku vody. Když je ventil zcela otevřený, voda proudí rychlostí – v v potrubí., Pokud je nyní ventil náhle uzavřen, hybnost tekoucí vody bude zničena a následně bude nastavena vlna vysokého tlaku.
• tato vlna vysokého tlaku bude přenášena podél potrubí rychlostí rovnající se rychlosti zvukové vlny a může vytvářet hluk zvaný knock-ing. Také tato vlna vysokého tlaku má za následek zatloukání na stěnách potrubí, a proto je také známá jako vodní kladivo.

2. Kdy se vyskytuje vodní kladivo & příčina?,

– Vodní kladivo běžně dochází, když ventil je uzavřen náhle na konci potrubního systému, výpadku napájení, hlavní přestávky, čerpadlo, start-up a vypnutí operace, check-ventil slam, rychlé poptávky variace, otevírání a zavírání požárních hydrantů a tlakové vlny se šíří v potrubí atd.

– Jiné příčiny vodní kladivo jsou Čerpadla selhání, a Zkontrolujte, zda ventil slam (vzhledem k náhlé zpomalení, zpětný ventil, může zabouchnout rychle, v závislosti na dynamickou charakteristiku ventilu a hmotnost vody mezi ventilu a nádrže).,

– Pokud je potrubí náhle uzavřeno nebo otevřeno na výstupu (po proudu), hmotnost vody před uzavřením se stále pohybuje vpřed s určitou rychlostí, vytváří vysokotlaké a rázové vlny a buší hluk. Vodní kladivo může způsobit přerušení potrubí, pokud je tlak dostatečně vysoký. –> aby se tomu zabránilo, Vzduch pasti nebo stát trubky (otevřený nahoře) jsou někdy přidány jako tlumiče na vodu systémy k poskytování polštář absorbovat síla pohybující se vody, aby nedošlo k poškození systému., (Na některých vodních elektrárnách se zdá, že vodní věž je ve skutečnosti jedním z těchto zařízení, známých jako přepěťový buben).

– Na druhou stranu, když je ventil v potrubí uzavřen, voda po proudu od ventilu se pokusí pokračovat v proudění a vytvoří vakuum, které může způsobit zhroucení nebo implodování potrubí. Tento problém může být obzvláště akutní,pokud je trubka na svahu., –> Aby se tomu zabránilo, vzduchu a vakuové pojistné ventily, nebo větrací otvory, jsou nainstalovány jen po proudu od ventilu, aby umožňují vstup vzduchu do linky a zabránit tento vysavač z vyskytující.

– náhlé otevření nebo uzavření ventilů v potrubí.

– spouštění nebo zastavení čerpadel v čerpacím systému.

– provozní chyby nebo poruchy zařízení. Elektřina vypnuta.

– omezovač clony:

– nesprávný provoz zařízení na ochranu proti přepětí může způsobit více škody než užitku., Příkladem je přepětí přepěťového ventilu nebo nesprávný výběr vakuového jističe-pojistného ventilu vzduchu.

3. Účinek:

4. Zabránit / vyhnout se :

a) Tekutiny, rychlosti převyšující hodnotu stop za sekundu ( se vypočítá design ) v plastové potrubní systémy zvyšují hydraulické tlumiče efekt vyplývající ze spuštění a zastavení čerpadla a rychlé otevírání a zavírání ventilů. Rychlost kapaliny nepřesahující hodnotu stop za sekundu (se vypočítá podle návrhu ) je považován za bezpečný, a bude minimalizovat účinky vody kladiva.,

b) nainstalujte přetlakové ventily, které tlumí účinky vodního kladiva a zmírňují nadměrný tlak a průtok.

c) pomalu uzavírací ovládané ventily by měly být instalovány pro řízení rychlosti, při které se ventily otevírají a zavírají. Mohou být ovládány elektricky nebo pneumaticky, což eliminuje šance na lidskou chybu.

dobrý výkon ventilu:
pomalý provoz: zpomalení provozu ventilu zvýšením doby zdvihu je dobrým způsobem, jak zabránit vodním kladivům., Jen přesný způsob, jak vypočítat minimální zdvih čas je tím, že přechodný model systému, včetně správného ventilu charakteristiky (Cv proti úhel uzavření) a pak model jiný tah krát, dokud se limit je našel. Pohony mohou být zpomaleny, aby se dosáhlo vypočtené doby bezpečného uzavření. Ruční ventily mohou být vybaveny převodovkami, takže není možné, aby je obsluha náhle zavřela. To by mělo být vždy prováděno ve zranitelných situacích, než aby se spoléhalo na“správnou provozní praxi“.,
dobré vlastnosti: ventily mohou být vyrobeny s řadou různých charakteristických křivek. Mnoho ventily mají špatné křivky z hlediska přepětí, a oni zpomalit kapalinu málo během hlavní části jejich cesty, ale pak způsobit rychlou změnu průtoku, jak se blíží uzavření, např. Přepěťová ochrana vyžaduje plynulé změny rychlosti, a proto takové ventily nejsou vítány v systémech náchylných k problémům s přepětím. Ideální křivka Cv proti poloze ventilu závisí na podílu poklesu tlaku, ke kterému dochází přes ventil, když je průtok normální., To je znázorněno na obrázku 6. Pro typickou konstrukci, kde pokles tlaku ventilu je asi 10% až 20% z celkového poklesu třecího tlaku, zakřivená charakteristika (dolní křivka) dává požadovaný vzor průtoku vs polohy ventilu. Obložení ventilu známé jako typ „stejné procento“to nejlépe odpovídá. To proto dává poměrně lineární pokles průtoku, když se ventil uzavírá, a tak je zpomalení kapaliny sdíleno rovnoměrněji přes zdvih ventilu. To je ideální pro prevenci přepětí a doba zdvihu ventilu může být minimalizována použitím takové charakteristiky ventilu.,

setrvačnost čerpadla
náhlé vypnutí čerpadla v důsledku poruchy čerpadla nebo selhání dodávky elektřiny není možné absolutně zabránit. V závislosti na důsledcích cesty může být žádoucí zvýšit setrvačnost čerpadla tak, aby se snížila jeho rychlost zpomalení. To lze někdy provést montáží motoru nadměrně velké, ale pokud to není možné, je nutné mezi motor a čerpadlo namontovat setrvačník. Může se to zdát jako neobvyklé uspořádání, ale bylo použito při mnoha příležitostech.,

stlačitelný materiál v potrubí
dalším způsobem, jak zabránit kladivu na vodu, je zvýšit stlačitelnost kapaliny vstřikováním plynu do toku. Plynové bubliny účinně zvyšují stlačitelnost, čímž snižují rychlost vlny a snižují velikost problémů s přepětím. Vlna
celeric může být snížena až o 90% přidáním až 1% objemu vzduchu do potrubí. Může však být nákladné spolehlivě zajistit a není obvyklým řešením., Je třeba připomenout, že vždy, když vlna rychlost je snížená, přínos snížení Joukowski hlavy (rovnice 1) musí být kompenzovány sníženou délka potrubí, která je přípustná, aniž by vznikly nárůst problémů (re-zařídit rovnice 2).

d) zařízení pro ochranu před vodním kladivem:

Další informace naleznete v následující části:

5. JAK SE LZE VYHNOUT DŮSLEDKŮM VODNÍHO KLADIVA?

6. JAK ANALYZOVAT POTRUBNÍ SYSTÉM PRO RIZIKO VODNÍHO KLADIVA?

7., Shrnutí o vodním kladivu:

Pls viz další část: vodní kladivo v potrubním systému (Část 1)