ciocan de Apă în sistem de conducte ( Partea 1 )

1. ce este ciocanul de apă?

ciocanul de apă este un val de presiune sau val care rezultă atunci când un fluid în mișcare este forțat să oprească sau să schimbe viteza.,un ciocan de apă apare frecvent atunci când o supapă se închide brusc la un capăt al unui sistem de conducte și un val de presiune se propagă în conductă. Se mai numește șoc hidraulic.o undă de șoc de presiune aproape instantanee poate fi generată atunci când o supapă se deschide sau se închide prea repede sau când o pompă pornește cu o conductă de evacuare goală sau se oprește brusc. Acest fenomen este rezultatul schimbării bruște a vitezei fluxului de fluid în combinație cu caracteristicile conductelor., Această undă de șoc se manifestă printr-o serie de hammerblow-cum ar fi sunete, numite ciocan de apă, care pot avea suffcient de mari pentru a provoca defecțiuni catastrofale în sistemul de conducte.

Mai multe înțelegeți:

• luați în considerare o țeavă lungă AB așa cum se arată mai jos Fig. conectat la un capăt la un rezervor care conține apă la o înălțime de H din centrul conductei.
• la celălalt capăt al conductei, este prevăzută o supapă pentru reglarea debitului de apă. Când supapa este complet deschisă, apa curge cu o viteză-V în conductă., Dacă acum supapa este închisă brusc, impulsul apei curgătoare va fi distrus și, prin urmare, va fi creat un val de presiune ridicată.acest val de presiune înaltă va fi transmis de-a lungul conductei cu o viteză egală cu viteza undei sonore și poate crea zgomot numit knock-ing. De asemenea, acest val de presiune ridicată are ca efect acțiunea ciocanului pe pereții țevii și, prin urmare, este, de asemenea, cunoscut sub numele de ciocan de apă.

2. Când apare ciocanul de apă & cauza?,

– ciocan de Apă apare frecvent atunci când o supapă este închisă brusc la un capăt de un sistem de conducte, pană de curent, principalele pauze, pompa de pornire și de oprire a operațiunilor, check-supapa de slam, rapidă a cererii de variație, de deschidere și de închidere a gurilor de incendiu și un val de presiune se propagă în conducta etc.- alte cauze ale ciocanului de apă sunt defectarea pompei și supapa de reținere slam (datorită decelerării bruște, o supapă de reținere se poate închide rapid, în funcție de caracteristica dinamică a supapei de reținere și de masa apei dintre o supapă de reținere și rezervor).,

– în cazul în care conducta este brusc închisă sau deschisă la ieșirea (în aval), masa de apă înainte de închidere este încă în mișcare înainte cu o anumită viteză, construirea unei valuri de înaltă presiune și de șoc și ciocanul de zgomot. Ciocanul de apă poate provoca ruperea conductelor dacă presiunea este suficient de mare. –> pentru a preveni acest lucru, Aer capcane sau suport conducte (deschisă în partea de sus) sunt uneori adăugate ca amortizoare pentru sistemele de apă pentru a oferi o pernă pentru a absorbi forța de apă în mișcare, în scopul de a preveni deteriorarea sistemului., (La unele stații hidroelectrice, ceea ce pare a fi un turn de apă este de fapt unul dintre aceste dispozitive, cunoscut sub numele de tambur de supratensiune).- pe de altă parte, atunci când o supapă într-o conductă este închisă, apa din aval de supapa va încerca să continue să curgă, creând un vid care poate provoca conducta să se prăbușească sau implozie. Această problemă poate fi deosebit de acută dacă conducta se află pe o pantă descendentă., –> Pentru a preveni acest lucru, aer și vacuum relief valve, sau guri de aer, sunt instalate doar în aval de supapa permite aerului să intre în linie și de a preveni acest vid de la care apar.- deschiderea sau închiderea bruscă a supapelor într-o conductă.- pornirea sau oprirea pompelor într-un sistem de pompare.

– erori de operare sau defecțiuni ale echipamentului. Electricitatea s-a oprit.- funcționarea necorespunzătoare a dispozitivelor de protecție la supratensiune poate face mai mult rău decât bine., Un exemplu este supradimensionarea supapei de supratensiune sau selectarea necorespunzătoare a întrerupătorului de vid-supapa de evacuare a aerului.

3. Efect:

4. Preveni / evita:

a) Viteze de Fluid în exces de valoare picioare pe secundă (se calculează prin proiectare ) în sistemele de conducte din plastic crește efectul de șoc hidraulic care rezultă din Pornirea și oprirea pompelor și deschiderea și închiderea rapidă a supapelor. Viteza fluidului care nu depășește picioare valoare pe secundă (se calculează prin proiectare ) este considerat sigur, și va minimiza efectele ciocanului de apă.,b) instalați supape de reducere a presiunii pentru a atenua efectele ciocanului de apă și pentru a ușura excesul de presiune și debit.c) supapele acționate cu închidere lentă trebuie instalate pentru a controla viteza cu care supapele se deschid și se închid. Acestea pot fi controlate electric sau pneumatic, eliminând șansele de eroare umană.

performanță bună a supapei:
funcționare lentă: încetinirea funcționării supapei prin creșterea timpului de cursă este o modalitate bună de a preveni ciocanul cu apă., Singura modalitate exactă de a calcula timpul minim de cursă este realizarea unui model tranzitoriu al sistemului, inclusiv caracteristicile corecte ale supapei (Cv față de unghiul de închidere) și apoi modelarea diferitelor timpi de cursă până la găsirea unei limite. Actuatoarele pot fi încetinite pentru a obține timpul de închidere în siguranță calculat. Supapele de mână pot fi echipate cu cutii de viteze, astfel încât nu este posibil ca un operator să le închidă brusc. Acest lucru ar trebui să se facă întotdeauna în situații vulnerabile, mai degrabă decât să se bazeze pe „bune practici de operare”.,
caracteristici bune: supapele pot fi realizate cu un număr de curbe caracteristice diferite. Multe supape au săraci curbele de un val punct de vedere, și-au lent lichidul puțin în cea mai mare parte a lor de călătorie, dar apoi provoca o schimbare rapidă în fluxul ca se apropie de închidere, de exemplu, cu „deschidere rapidă” tip. Protecția la supratensiune necesită modificări netede ale vitezei, astfel încât astfel de supape nu sunt binevenite în sistemele susceptibile la probleme de supratensiune. Curba ideală a Cv-ului față de poziția supapei depinde de proporția căderii de presiune care apare pe supapă atunci când debitul este normal., Acest lucru este prezentat în Figura 6. Pentru un design tipic, în cazul în care căderea de presiune a supapei este de aproximativ 10% până la 20% din scăderea totală a presiunii de frecare, o caracteristică curbată (curba inferioară) dă fluxul dorit vs modelul poziției supapei. Garnitura supapei cunoscută sub numele de” procent egal ” se potrivește cel mai bine cu acest lucru. Prin urmare, aceasta oferă o scădere destul de liniară a debitului pe măsură ce supapa se închide și astfel încetinirea lichidului este împărțită mai uniform pe cursa supapei. Acest lucru este ideal pentru prevenirea supratensiunilor, iar timpul cursei supapei poate fi redus la minimum prin utilizarea unei astfel de caracteristici a supapei.,

inerția pompei
oprirea bruscă a unei pompe, din cauza unei defecțiuni a pompei sau a unei defecțiuni a alimentării cu energie electrică, nu este posibilă prevenirea absolută. În funcție de consecințele unei călătorii, ar putea fi de dorit să crească inerția pompei, astfel încât rata de încetinire a acesteia să fie redusă. Acest lucru se poate face uneori prin montarea unui motor de dimensiuni mari, dar dacă acest lucru nu este posibil, este necesar să montați un volant între motor și pompă. Acest lucru ar putea părea a fi un aranjament neobișnuit, dar a fost folosit în multe ocazii.,un alt mod de a preveni ciocan de apă este de a crește compresibilitatea lichidului prin injectarea unui gaz în fluxul. Bulele de gaz măresc în mod eficient compresibilitatea, reducând astfel viteza undelor și reducând dimensiunea oricăror probleme de supratensiune. Valul
celeric poate fi redus cu până la 90% prin adăugarea a până la 1% din volumul de aer într-o conductă. Cu toate acestea, poate fi costisitor să se aranjeze în mod fiabil și nu este o soluție obișnuită., Acesta ar trebui să fie amintit faptul că ori de câte ori viteza undei este scăzut, în beneficiul redus Joukowski cap (ecuația 1) trebuie să fie compensate redus lungimea conductei care este admisibilă, fără a suporta val de probleme (re-aranja ecuația 2).

d) dispozitive de protecție împotriva ciocanului de apă:

consultați partea următoare pentru a afla mai multe despre:

5. CUM POT FI EVITATE CONSECINȚELE CIOCANULUI DE APĂ?

6. CUM SĂ ANALIZAȚI UN SISTEM DE CONDUCTE PENTRU RISCUL DE CIOCAN DE APĂ?

7., Rezumat despre ciocan de apă:

pls a se vedea partea următoare: ciocan de apă în sistemul de conducte (Partea 1)