Wasserschlag in Rohrleitungen system ( Teil 1 )

1. Was ist wasser hammer?

Wasserschlag ist ein Druckstoß oder eine Welle, die entsteht, wenn ein in Bewegung befindliches Fluid gezwungen ist, die Geschwindigkeit anzuhalten oder zu ändern.,

Ein Wasserschlag tritt häufig auf, wenn ein Ventil an einem Ende eines Rohrleitungssystems plötzlich schließt und sich eine Druckwelle im Rohr ausbreitet. Es wird auch hydraulischer Schock genannt.

Wenn ein Ventil zu schnell öffnet oder schließt, oder wenn eine Pumpe mit einer leeren Entladungsleitung startet oder plötzlich abschaltet, kann eine bedeutsame, fast augenblickliche Druckstoßwelle erzeugt werden. Dieses Phänomen ist das Ergebnis der plötzlichen Änderung der Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstroms in Kombination mit den Eigenschaften der Rohrleitung., Diese Stoßwelle äußert sich in einer Reihe von hammerartigen Geräuschen, die als Wasserhammer bezeichnet werden und eine ausreichende Größe haben können, um katastrophale Ausfälle im Rohrleitungssystem zu verursachen.

Mehr verstehen:

• Betrachten Sie ein langes Rohr AB, wie in der folgenden Abbildung gezeigt. verbunden an einem Ende mit einem Tank mit Wasser in einer Höhe von H von der Mitte des Rohres.
• Am anderen Ende des Rohres ist ein Ventil zur Regulierung des Wasserflusses vorgesehen. Wenn das Ventil vollständig geöffnet ist, fließt das Wasser mit einer Geschwindigkeit-V in das Rohr., Wenn jetzt das Ventil plötzlich geschlossen wird, wird der Impuls des fließenden Wassers zerstört und folglich wird eine Welle von hohem Druck eingerichtet.
• Diese Hochdruckwelle wird entlang des Rohres mit einer Geschwindigkeit übertragen, die der Schallwellengeschwindigkeit entspricht, und kann Geräusche erzeugen, die als Klopfen bezeichnet werden. Auch diese Welle von hohem Druck hat die Wirkung von Hämmerwirkung auf die Wände des Rohres und daher ist es auch als Wasserhammer bekannt.

2. Wann tritt Wasserschlag auf & Verursachen?,

– Wasserschlag tritt häufig auf, wenn ein Ventil plötzlich an einem Ende eines Rohrleitungssystems geschlossen wird, Stromausfall, Hauptunterbrechungen, Pumpenanlauf-und-abschaltvorgänge, Rückschlagventilschlag, schnelle Bedarfsänderung, Öffnen und Schließen von Hydranten und eine Druckwelle breitet sich im Rohr aus usw.

– Andere Ursachen für Wasserschlag sind Pumpenausfall und Rückschlagventil-Slam (aufgrund plötzlicher Verzögerung kann ein Rückschlagventil schnell zuschlagen, abhängig von der dynamischen Eigenschaft des Rückschlagventils und der Masse des Wassers zwischen Rückschlagventil und Tank).,

– Wenn das Rohr plötzlich am Auslass (stromabwärts) geschlossen oder geöffnet wird, bewegt sich die Wassermasse vor dem Verschluss noch mit einer gewissen Geschwindigkeit vorwärts, wodurch ein hoher Druck und Stoßwellen und Hämmergeräusche entstehen. Wasserhammer kann dazu führen, dass Rohrleitungen brechen, wenn der Druck hoch genug ist. –> um dies zu verhindern, werden manchmal Luftfallen oder Standrohre (oben offen) als Dämpfer zu Wassersystemen hinzugefügt, um ein Kissen zur Absorption der Kraft des sich bewegenden Wassers bereitzustellen, um eine Beschädigung des Systems zu verhindern., (An einigen Wasserkraftwerken scheint ein Wasserturm tatsächlich eines dieser Geräte zu sein, das als Überspanntrommel bezeichnet wird.)

– Wenn andererseits ein Ventil in einem Rohr geschlossen ist, versucht das Wasser stromabwärts des Ventils weiter zu fließen, wodurch ein Vakuum erzeugt wird, das zum Zusammenbruch oder Implodieren des Rohrs führen kann. Dieses Problem kann besonders akut sein, wenn sich das Rohr an einem Abhang befindet., –> Um dies zu verhindern, werden Luft-und Vakuumentlastungsventile oder Lüftungsöffnungen direkt hinter dem Ventil installiert, damit Luft in die Leitung eindringen und dieses Vakuum verhindern kann.

– Plötzliches Öffnen oder Schließen von Ventilen in einer Rohrleitung.

– Starten oder Stoppen der Pumpen in einem Pumpsystem.

– Betriebsfehler oder Fehlfunktionen von Geräten. Strom abgeschaltet.

– Begrenzeröffnung:

– Unsachgemäßer Betrieb von Überspannungsschutzgeräten kann mehr schaden als nützen., Ein Beispiel ist das Überdimensionieren des Überspannungsventils oder das unsachgemäße Auswählen des Vakuumunterbrechers-Luftentlastungsventils.

3. Wirkung:

4. Verhindern / vermeiden:

a ) Fluidgeschwindigkeiten von mehr als 100 Fuß pro Sekunde ( wird konstruktiv berechnet) in Kunststoffrohrsystemen erhöhen den hydraulischen Schockeffekt, der sich aus dem Starten und Stoppen von Pumpen und dem schnellen Öffnen und Schließen von Ventilen ergibt. Fluidgeschwindigkeit nicht mehr als 100 Fuß pro Sekunde (wird durch Design berechnet) gilt als sicher, und wird die Auswirkungen von Wasser Hammer minimieren.,

b) Installieren Sie Überdruckventile, um die Auswirkungen von Wasserschlägen zu dämpfen und Überdruck und Durchfluss zu entlasten.

c) Langsam schließende betätigte Ventile sollten installiert werden, um die Geschwindigkeit zu steuern, mit der sich Ventile öffnen und schließen. Sie können elektrisch oder pneumatisch gesteuert werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit menschlicher Fehler ausgeschlossen wird.

GUTE VENTILLEISTUNG:
Langsamer Betrieb: Verlangsamung des Ventilbetriebs durch Erhöhung der Hubzeit ist ein guter Weg, um Wasserschlag zu verhindern., Die einzige genaue Möglichkeit, die minimale Hubzeit zu berechnen, besteht darin, ein vorübergehendes Modell des Systems zu erstellen, einschließlich der korrekten Ventileigenschaften (Cv gegen Schließwinkel), und dann verschiedene Hubzeiten zu modellieren, bis eine Grenze gefunden wird. Aktoren können verlangsamt werden, um die berechnete sichere Schließzeit zu erreichen. Handventile können mit Getrieben ausgestattet werden, so dass ein Bediener sie nicht plötzlich schließen kann. Dies sollte immer in gefährdeten Situationen erfolgen, anstatt sich auf „gute Betriebspraxis“zu verlassen.,
Gute Eigenschaften: Ventile können mit einer Reihe von verschiedenen Kennlinien hergestellt werden. Viele Ventile haben schlechte Kurven aus einer Surge-Sicht, und sie verlangsamen die Flüssigkeit wenig während des größten Teils ihrer Reise, aber dann verursachen eine schnelle Änderung der Strömung, wie sie Schließung nähern, zB die“ Rapid Opening “ – Typ. Überspannungsschutz erfordert reibungslose Geschwindigkeitsänderungen, und daher sind solche Ventile in Systemen, die für Überspannungsprobleme anfällig sind, nicht erwünscht. Die ideale Kurve von Cv gegen Ventilposition hängt von dem Anteil des Druckabfalls ab, der über das Ventil auftritt, wenn die Strömung normal ist., Dies ist in Abbildung 6 dargestellt. Für eine typische Konstruktion, bei der der Ventildruckabfall etwa 10% bis 20% des gesamten Reibungsdruckabfalls beträgt, ergibt eine gekrümmte Kennlinie (die untere Kurve) das gewünschte Strömungs-gegen-Ventilpositionsmuster. Die Ventilverkleidung, die als „Equal Percentage“ – Typ bekannt ist, passt am besten zu diesem. Dies führt daher zu einer ziemlich linearen Abnahme der Durchflussmenge beim Schließen des Ventils, und so wird die Verlangsamung der Flüssigkeit gleichmäßiger über den Ventilhub verteilt. Dies ist ideal für den Überspannungsschutz und die Ventilhubzeit kann durch Verwendung einer solchen Ventilcharakteristik minimiert werden.,

PUMPENTRÄGHEIT
Eine plötzliche Abschaltung einer Pumpe aufgrund eines Pumpenausfalls oder eines Ausfalls der Stromversorgung ist nicht absolut zu verhindern. Abhängig von den Folgen einer Fahrt kann es wünschenswert sein, die Trägheit der Pumpe zu erhöhen, damit ihre Verlangsamungsrate verringert wird. Dies kann manchmal durch Anbringen eines übergroßen Motors erfolgen, aber wenn dies nicht möglich ist, muss ein Schwungrad zwischen Motor und Pumpe eingebaut werden. Dies mag eine ungewöhnliche Anordnung zu sein, aber es wurde bei vielen Gelegenheiten verwendet.,

KOMPRESSIBLES MATERIAL IM ROHR
Ein weiterer Weg, um einen Wasserschlag zu verhindern, besteht darin, die Kompressibilität der Flüssigkeit durch Einspritzen eines Gases in die Strömung zu erhöhen. Gasblasen erhöhen effektiv die Kompressibilität, verringern daher die Wellengeschwindigkeit und verringern die Größe von Stoßproblemen. Die Welle
Celeric kann um bis zu 90% reduziert werden, indem nur 1% Luftvolumen in ein Rohr gegeben wird. Es kann jedoch kostspielig sein, zuverlässig zu arrangieren, und ist keine übliche Lösung., Es sollte daran erinnert werden, dass, wenn die Wellengeschwindigkeit verringert wird, der Vorteil des reduzierten Joukowski-Kopfes (Gleichung 1) gegen die reduzierte Rohrlänge versetzt werden muss, die zulässig ist, ohne dass es zu Stoßproblemen kommt (Gleichung 2 neu anordnen).

d) Geräte zum Schutz vor Wasser Hammer:

Siehe nächsten Teil, um mehr über:

5. WIE KÖNNEN DIE FOLGEN VON WASSERSCHLAG VERMIEDEN WERDEN?

6. WIE ANALYSIERT MAN EIN ROHRLEITUNGSSYSTEM AUF DAS RISIKO EINES WASSERSCHADENS?

7., Zusammenfassung über Wasser hammer:

Pls sehen nächsten teil: Wasser hammer in piping system (Teil 1)