młot Wodny w systemie rurociągów (Część 1 )

1. co to jest młot wodny?

młot wodny jest skokiem ciśnienia lub falą powstającą, gdy płyn w ruchu jest zmuszony do zatrzymania lub zmiany prędkości.,

młotek wodny zwykle występuje, gdy zawór zamyka się nagle na końcu systemu rurociągów, a fala ciśnienia rozprzestrzenia się w rurze. Jest również nazywany wstrząsem hydraulicznym.

znacząca, prawie natychmiastowa fala uderzeniowa może być generowana, gdy zawór otwiera się lub zamyka zbyt szybko, lub gdy pompa uruchamia się z pustą linią rozładowczą lub nagle się wyłącza. Zjawisko to jest wynikiem nagłej zmiany prędkości przepływu płynu w połączeniu z charakterystyką rurociągu., Ta fala uderzeniowa objawia się szeregiem dźwięków podobnych do młota, zwanych młotem wodnym, które mogą mieć wystarczającą wielkość, aby spowodować katastrofalną awarię w systemie rur.

Więcej zrozumieć:

• rozważ długą rurę AB, jak pokazano na poniższym rysunku. podłączony na jednym końcu do zbiornika zawierającego wodę na wysokości H od środka rury.
• na drugim końcu rury znajduje się zawór regulujący przepływ wody. Gdy zawór jest całkowicie otwarty, woda płynie z prędkością-V w rurze., Jeśli zawór zostanie nagle zamknięty, pęd płynącej wody zostanie zniszczony i w konsekwencji powstanie fala wysokiego ciśnienia.
• ta fala wysokiego ciśnienia będzie transmitowana wzdłuż rury z prędkością równą prędkości fali dźwiękowej i może powodować hałas zwany knock-ing. Również ta fala wysokiego ciśnienia ma wpływ na działanie młota na ścianach rury, a zatem jest również znany jako młot wodny.

2. Kiedy pojawia się młot wodny & przyczyna?,

– młotek Wodny często występuje, gdy zawór zostaje nagle zamknięty na końcu systemu rurociągów, awaria zasilania, główne przerwy, operacje rozruchu i wyłączenia pompy, trzask zaworu zwrotnego, szybka zmiana popytu, otwieranie i zamykanie hydrantów przeciwpożarowych i fala ciśnienia rozprzestrzenia się w rurze itp.

– inne przyczyny uderzenia wody są awaria pompy i zawór zwrotny slam (z powodu nagłego opóźnienia, zawór zwrotny może slam zamknąć się szybko, w zależności od dynamicznej charakterystyce zaworu zwrotnego i masy wody między zaworem zwrotnym i zbiornika).,

– – jeśli rura zostanie nagle zamknięta lub otwarta na wylocie (poniżej), masa wody przed zamknięciem nadal porusza się do przodu z pewną prędkością, tworząc wysokie ciśnienie i fale uderzeniowe oraz hałas młota. Młot wodny może spowodować pęknięcie rurociągów, jeśli ciśnienie jest wystarczająco wysokie. –> aby temu zapobiec, pułapki powietrza lub rury stojące (otwarte u góry) są czasami dodawane jako amortyzatory do systemów wodnych, aby zapewnić poduszkę absorbującą siłę poruszającej się wody, aby zapobiec uszkodzeniu systemu., (W niektórych elektrowniach wodnych to, co wydaje się być wieżą wodną, jest w rzeczywistości jednym z tych urządzeń, znanym jako Bęben przepięciowy).

– z drugiej strony, gdy zawór w rurze jest zamknięty, woda za zaworem będzie próbować kontynuować przepływ, tworząc próżnię, która może spowodować zawalenie lub implodację rury. Problem ten może być szczególnie dotkliwy, jeśli rura znajduje się na stoku zjazdowym., –> aby temu zapobiec, zawory nadmiarowe powietrza i próżni, lub otwory wentylacyjne, są instalowane tuż za zaworem, aby umożliwić powietrze do linii i zapobiec występowaniu próżni.

– nagłe otwieranie lub zamykanie zaworów w rurociągu.

– uruchamianie lub zatrzymywanie pomp w układzie pompowym.

– błędy eksploatacyjne lub nieprawidłowe działanie sprzętu. Wyłączono prąd.

– kryza ogranicznika:

– niewłaściwe działanie urządzeń ochrony przeciwprzepięciowej może wyrządzić więcej szkody niż pożytku., Przykładem jest przewymiarowanie zaworu przepięciowego lub niewłaściwy wybór zaworu bezpieczeństwa próżniowego-powietrza.

3. Efekt:

4. Preview / avoid:

a) prędkości płynu przekraczające wartość stóp na sekundę (obliczane jest zgodnie z projektem) w systemach rur z tworzywa sztucznego zwiększają efekt uderzenia hydraulicznego wynikający z uruchamiania i zatrzymywania pomp oraz szybkiego otwierania i zamykania zaworów. Prędkość płynu nie przekraczająca wartości stóp na sekundę (jest obliczana według projektu) jest uważana za bezpieczną i minimalizuje skutki uderzenia wodą.,

b) zainstaluj zawory nadmiarowe ciśnienia, aby tłumić działanie młota wodnego i złagodzić nadmierne ciśnienie i przepływ.

c) wolno zamykające się zawory uruchamiane powinny być zainstalowane w celu kontrolowania prędkości otwierania i zamykania zaworów. Mogą być sterowane elektrycznie lub pneumatycznie, eliminując ryzyko błędu ludzkiego.

dobra wydajność zaworów:
powolna praca: spowolnienie pracy zaworów poprzez wydłużenie czasu ich skoku jest dobrym sposobem na zapobieganie uderzeniom wodnym., Jedynym dokładnym sposobem obliczenia minimalnego czasu skoku jest wykonanie przejściowego modelu układu, zawierającego prawidłową charakterystykę zaworu (CV względem kąta zamknięcia), a następnie modelowanie różnych czasów skoku do momentu znalezienia limitu. Siłowniki można spowolnić, aby uzyskać obliczony Bezpieczny czas zamykania. Zawory ręczne mogą być wyposażone w przekładnie, dzięki czemu operator nie może ich nagle zamknąć. Należy to zawsze robić w sytuacjach wymagających szczególnej troski, a nie opierać się na”dobrej praktyce operacyjnej”.,
dobra charakterystyka: zawory mogą być wykonane z wieloma różnymi charakterystycznymi krzywymi. Wiele zaworów ma słabe krzywe z punktu widzenia przepięć i spowalniają ciecz w niewielkim stopniu podczas większej części podróży, ale następnie powodują szybką zmianę przepływu w miarę zbliżania się do zamknięcia, np. typu „rapid opening”. Ochrona przeciwprzepięciowa wymaga płynnych zmian prędkości, dlatego takie zawory nie są mile widziane w systemach podatnych na problemy z przepięciami. Idealna krzywa Cv względem położenia zaworu zależy od proporcji spadku ciśnienia, który występuje na zaworze, gdy przepływ jest normalny., Jest to pokazane na rysunku 6. Dla typowej konstrukcji, gdzie spadek ciśnienia zaworu wynosi około 10% do 20% całkowitego spadku ciśnienia tarcia, charakterystyka zakrzywiona (dolna krzywa) daje pożądany wzór przepływu w stosunku do położenia zaworu. Najlepiej pasuje do tego wykończenie zaworu znane jako typ „równy procent”. Daje to zatem dość liniowy spadek przepływu w miarę zamykania zaworu, a więc spowolnienie cieczy jest dzielone bardziej równomiernie w całym skoku zaworu. Jest to idealne rozwiązanie do zapobiegania przepięciom, a czas skoku zaworu można zminimalizować dzięki zastosowaniu takiej charakterystyki zaworu.,

bezwładność pompy
nagłe wyłączenie pompy, spowodowane awarią pompy lub awarią zasilania elektrycznego, nie jest możliwe, aby absolutnie zapobiec. W zależności od konsekwencji podróży pożądane może być zwiększenie bezwładności pompy, aby zmniejszyć jej tempo spowolnienia. Czasami można to zrobić, montując zbyt duży silnik, ale jeśli nie jest to możliwe, konieczne jest zamontowanie koła zamachowego między silnikiem a pompą. Może się to wydawać nietypową aranżacją, ale była wielokrotnie wykorzystywana.,

materiał ściśliwy w rurze
kolejnym sposobem zapobiegania uderzeniom wody jest zwiększenie ściśliwości cieczy poprzez wstrzyknięcie gazu do przepływu. Pęcherzyki gazu skutecznie zwiększają ściśliwość, a tym samym zmniejszają prędkość fali i zmniejszają rozmiar wszelkich problemów z przepięciami. Falę
można zredukować nawet o 90%, dodając do rury zaledwie 1% objętości powietrza. Jednak niezawodne zorganizowanie może być kosztowne i nie jest zwykłym rozwiązaniem., Należy pamiętać, że gdy prędkość fali jest zmniejszona, korzyść ze zmniejszonej głowicy Joukowskiego (równanie 1) musi być równoważona ze zmniejszoną długością rury, która jest dopuszczalna bez problemów z przepięciami(równanie 2).

D) Urządzenia do ochrony przed młotem wodnym:

zobacz następną część, aby dowiedzieć się więcej na temat:

5. JAK MOŻNA UNIKNĄĆ SKUTKÓW MŁOTA WODNEGO?

6. JAK PRZEANALIZOWAĆ SYSTEM RUROCIĄGÓW POD KĄTEM RYZYKA UDERZENIA WODĄ?

7., Podsumowanie o młot Wodny:

pls zobacz następną część: młot Wodny w systemie rurowym ( Część 1 )