vattenhammare i rörsystem ( Del 1)

1. vad är vattenhammare?

vattenhammare är en tryckvåg eller våg som resulterar när en vätska i rörelse tvingas stoppa eller ändra hastigheten.,

en vattenhammare uppträder vanligen när en ventil stängs plötsligt i slutet av ett rörledningssystem och en tryckvåg sprids i röret. Det kallas också hydraulisk chock.

en signifikant, nästan ögonblicklig tryckstötvåg kan genereras när en ventil öppnas eller stängs för snabbt, eller när en pump börjar med en tom urladdningslinje eller plötsligt stängs av. Detta fenomen är resultatet av den plötsliga förändringen i vätskeflödets hastighet i kombination med rörets egenskaper., Denna chockvåg manifesteras av en serie hammerblow – liknande ljud, kallad vattenhammare, som kan ha tillräcklig storlek för att orsaka katastrofalt misslyckande inom rörsystemet.

Mer förstå:

• överväga ett långt Rör AB som visas nedan Fig. ansluten i ena änden till en tank som innehåller vatten på en höjd av H från rörets mitt.
• i den andra änden av röret tillhandahålls en ventil för att reglera flödet av vatten. När ventilen är helt öppen strömmar vattnet med en hastighet-V i röret., Om nu ventilen plötsligt är stängd, kommer momentum av det strömmande vattnet att förstöras och följaktligen kommer en våg av högt tryck att ställas in.
• denna våg av högt tryck kommer att överföras längs röret med en hastighet som är lika med ljudvågens hastighet och kan skapa ljud som kallas knock-ing. Även denna våg av högt tryck har effekten av hamrande verkan på rörets väggar och det är därför också känt som vattenhammare.

2. När uppstår vattenhammare & orsak?,

– vattenhammare uppträder vanligen när en ventil stängs plötsligt i slutet av ett rörledningssystem, strömavbrott, huvudbrott, pumpstart och avstängning, backventilslam, snabb efterfrågevariation, öppning och stängning av brandposter och en tryckvåg sprids i röret etc.

– andra orsaker till vattenhammare är pumpfel och backventil slam (på grund av plötslig retardation kan en backventil Slam stängas snabbt, beroende på den dynamiska egenskapen hos backventilen och vattnets massa mellan en backventil och tank).,

– om röret plötsligt stängs eller öppnas vid utloppet (nedströms), massan av vatten innan stängningen fortfarande rör sig framåt med viss hastighet, bygga upp ett högt tryck och chockvågor och hamra buller. Vattenhammare kan orsaka rörledningar att bryta om trycket är tillräckligt högt. – > för att förhindra detta tillsätts ibland Luftfällor eller stativrör (öppna på toppen) som spjäll till vattensystem för att ge en kudde för att absorbera kraften i rörligt vatten för att förhindra skador på systemet., (Vid vissa vattenkraftverk är det som verkar vara ett vattentorn faktiskt en av dessa enheter, känd som en överspänningstrumma).

– å andra sidan, när en ventil i ett rör är stängd, kommer vattnet nedströms ventilen att försöka fortsätta flöda, vilket skapar ett vakuum som kan orsaka att röret kollapsar eller imploderar. Detta problem kan vara särskilt akut om röret ligger på en nedförsbacke., – > för att förhindra detta installeras luft-och vakuumventiler, eller luftventiler, strax nedströms ventilen för att tillåta luft att komma in i linjen och förhindra att detta vakuum uppstår.

– plötslig öppning eller stängning av ventiler i en rörledning.

– starta eller stoppa pumparna i ett pumpsystem.

– driftsfel eller funktionsfel i utrustningen. El stängs.

– gränsöppning:

– felaktig användning av överspänningsskydd kan göra mer skada än nytta., Ett exempel är överdimensionering av överspänningsventilen eller felaktigt val av vakuumbrytare-luftavlastningsventil.

3. Effekt:

4. Förhindra / undvika:

a) Vätskehastigheter som överstiger värdet fötter per sekund ( beräknas genom design ) i plaströrsystem ökar den hydrauliska stöteffekten till följd av Start och stopp av pumpar och snabb öppning och stängning av ventiler. Vätskehastighet som inte överstiger värdet fötter per sekund (beräknas genom design ) anses vara säker, och kommer att minimera effekterna av vattenhammare.,

b) installera övertrycksventiler för att dämpa effekterna av vattenhammare och lindra övertryck och flöde.

C) långsamma aktiveringsventiler ska installeras för att styra hastigheten vid vilken ventilerna öppnas och stängs. De kan styras elektriskt eller pneumatiskt, vilket eliminerar risken för mänskligt fel.

bra VENTILPRESTANDA:
långsam drift: långsammare ventildrift genom att öka sin slagtid är ett bra sätt att förhindra vattenhammare., Det enda exakta sättet att beräkna den minsta slagtiden är genom att göra en övergående modell av systemet, inklusive de korrekta ventilegenskaperna (Cv mot stängningsvinkeln) och sedan modellera olika slagtider tills en gräns hittas. Ställdon kan sakta ner för att uppnå den säkra stängningstiden beräknad. Handventiler kan utrustas med växellådor så att det inte är möjligt för en operatör att stänga dem plötsligt. Detta bör alltid göras i utsatta situationer i stället för att förlita sig på”god operativ praxis”.,
goda egenskaper: ventiler kan göras med ett antal olika karakteristiska kurvor. Många ventiler har dåliga kurvor ur överspänningssynpunkt, och de saktar vätskan lite under huvuddelen av deras resa, men orsakar sedan en snabb förändring av flödet när de närmar sig stängning, t.ex. ”snabb öppning” – typen. Överspänningsskydd kräver smidiga förändringar i hastighet, och så är sådana ventiler inte välkomna i system som är mottagliga för överspänningsproblem. Den ideala kurvan för Cv mot ventilpositionen beror på andelen tryckfall som uppstår över ventilen när flödet är normalt., Detta visas i Figur 6. För en typisk design, där ventiltryckfallet är ca 10% till 20% av det totala friktionstryckfallet, ger en krökt egenskap (den nedre kurvan) det önskade flödet vs ventilpositionsmönstret. Ventilklädseln som kallas” lika procent ” – typen matchar detta bäst. Detta ger därför en ganska linjär minskning av flödeshastigheten när ventilen stängs, och därför delas vätskans saktning jämnare över ventilslaget. Detta är idealiskt för överspänningsskydd, och ventilslagstiden kan minimeras genom att använda en sådan ventilegenskaper.,

pump tröghet
plötslig avstängning av en pump, på grund av ett fel på pumpen eller ett fel på elförsörjningen, är inte möjligt att förhindra absolut. Beroende på konsekvenserna av en resa kan det vara önskvärt att öka trögheten hos pumpen så att dess avmattningshastighet minskar. Detta kan ibland göras genom att montera en överdimensionerad motor, men om det inte är möjligt är det nödvändigt att montera ett svänghjul mellan motorn och pumpen. Detta kan tyckas vara ett ovanligt arrangemang, men det har använts vid många tillfällen.,

komprimerbart MATERIAL i röret
ett ytterligare sätt att förhindra vattenhammare är att öka vätskans kompressibilitet genom att injicera en gas i flödet. Gasbubblor ökar effektivt kompressibiliteten, minskar därmed våghastigheten och minskar storleken på eventuella överspänningsproblem. Vågen
celeric kan minskas med så mycket som 90% genom att lägga till så lite som 1 volymprocent luft i ett rör. Det kan dock vara dyrt att ordna på ett tillförlitligt sätt, och är inte en vanlig lösning., Man bör komma ihåg att när våghastigheten minskar måste fördelen med det reducerade Joukowski-huvudet (ekvation 1) kompenseras mot den reducerade rörlängden som är tillåten utan att orsaka överspänningsproblem (ordna ekvation 2).

d) anordningar för skydd mot vattenhammare:

se nästa del för att veta mer om:

5. HUR KAN KONSEKVENSERNA AV TRYCKSLAG UNDVIKAS?

6. HUR MAN ANALYSERAR ETT RÖRSYSTEM FÖR RISKEN FÖR TRYCKSLAG?

7., Sammanfattning om vattenhammare:

pls se nästa del: vattenhammare i rörsystem (Del 1)