Перепад давления считается серьёзной проблемой при эксплуатации автономных систем отопления и водоснабжения. Причиной повреждения может стать гидроудар, который возникает как следствие этого перепада. Первыми признаками выступают щелчки, стуки, глухие удары, подтёки в местах соединения элементов водопроводной сети, подтекающие краны в квартире или частном доме.
Из-за скачков давления нарушается герметичность, сопровождающаяся разрушением трубопровода. Гидроудар может стать причиной не только отсутствия воды, но и привести к затоплению квартиры или частного дома. В этом обзоре расскажем, как избавиться от гидроударов в системе водоснабжения и какие способы защиты лучше выбрать.
Что такое гидроудар
Гидроудар — это резкое повышение давления в системе водоснабжения, которое спровоцировано изменением скорости течения жидкости в трубопроводах. Прокладки в кранах и изоляция стыков рассчитаны на определённое давление, поэтому при увеличении силы воздействия они дают течь. Причинами становятся:
- резкое перекрытие запорной арматуры;
- внезапная остановка насоса;
- воздушная пробка и другие.
Гидроудары бывают положительные, когда внезапно повышается давление в трубопроводе, и отрицательное, когда оно стремительно снижается. Если вода сталкивается с помехой на своём пути, она по инерции продолжает течение с первоначальной скоростью до появления препятствия. Первые контактные слои уплотняются, сохраняя ту же скорость за счёт поступления следующих. Это становится причиной резкого повышения давления в системе водоснабжения.
При возникновении аварийных ситуаций от эффекта гидроударов может страдать оборудование, имущество, люди. Отопительные приборы разрушаются, вытекающая вода затапливает квартиру или частный дом, а жильцы рискуют получить термические ожоги.
Причины гидроудара в системе водоснабжения
Благодаря пониманию того, что представляет собой гидроудар в системе водоснабжения, довольно просто выявить причины его возникновения. Повышение давления происходит из-за резких закрытий задвижек или кранов, воздушных пробок, противоположно направленного потока, включения или отключения насосного оборудования, наличия труб разного диаметра. Водопроводы в квартире или частном доме полностью утрачивают или существенно снижают свою пропускную способность, вследствие чего повышается давление жидкости в системе.
Наступление гидроудара в системе отопления в квартире возникает довольно редко. Причинами гидроудара в системе отопления могут быть неправильный монтаж или комплектация отопительных приборов и устройств.
Последствия гидроудара
Гидроудар существенно влияет на соединения труб, клапана, вентиля, запорной арматуры и других элементов системы водоснабжения. От первого гидроудара повреждение водопровода маловероятно, но зато последующие бьют в самое слабое место и выводят из строя какой-либо элемент системы. Если прорыв водопровода произошёл в квартире многоквартирного дома, то будет повреждено ваше имущество и соседей снизу. Материальный ущерб, в свою очередь, влечёт расходы на устранение последствий воздействия воды. Это особенно актуально для трубопроводов с горячей водой, которые находятся под большим давлением. Другими последствиями гидроудара в системе водоснабжения могут быть:
- разрушение трубных разводок;
- затопление жилых, административных и хозяйственных помещений;
- поломка теплообменников, насосного оборудования и запорной арматуры;
- порча имущества;
- разрушение конструкций зданий и сооружений;
- прекращение водоснабжения;
- прекращение электроснабжения;
- пожары, возникающие в квартиреили частном доме по причине короткого замыкания электрической проводки.
Как избежать гидроудара в водопроводе?
Профилактика гидравлических ударов заключатся в правильной эксплуатации и защите от гидроударов в системе водоснабжения. Здесь необходимо предпринять следующие меры:
- плавно перекрыть системы— это одно из главных требований при запуске и отключении трубопроводов;
- применить автоматические устройства, которые настроены на плавную коррекцию статического давления в системе.
Для этого используют специальные насосы или приборы с электронным управлением и встроенными частотными преобразователями.
Защита от гидроудара в системе водоснабжения
Существует ряд технических средств защиты, которые помогают минимизировать последствия скачков давления жидкости в системах водоснабжения и отопления и предотвратить их появление. К ним относятся:
- замена труб;
- замена запорной арматуры;
- установка компенсаторов гасителей и гидроаккумуляторов;
- использование вставок из армированного пластика или каучука;
- применение защитного термостата;
- шунтирование;
- использование защитного клапана.
Гидроудар в сети водоснабжения или отопления способен нанести серьёзный вред, поэтому основная задача заключается в оперативном устранении проблемы.
Замена труб
Замена труб подразумевает полную ревизию трубопровода. Изделия из современных полимерных материалов надёжные, не поддаются коррозии и служат дольше, чем стальные. Выбирать трубы нужно с учётом условий эксплуатации с небольшим запасом по параметрам.
Замена запорной арматуры
Замена шаровых кранов на вентильные помогает избежать резких перепадов давления независимо от способа открытия и закрытия запорной арматуры. Можно менять не все запирающие устройства, а ограничиться только критичными для системы.
Компенсаторы, гасители и гидроаккумуляторы
Компенсаторы — это цилиндрические ёмкости, внутри которых находится пружина. При увеличении давления в сети вода давит на диск и сжимает пружину, при уменьшении сила её упругости компенсирует потерю давления. Также защитой от гидроударов служат гасители или гидроаккумуляторы, которые можно выбрать в интернет-магазине Epool.
Это компенсирующие устройства в виде стальной колбы объёмом до 30 литров. Они собирают жидкость и устраняют лишний объём. К функциям гидроаккумулятора относятся водонапорная, резервная и предохранительная. Для частных домов актуально наличие запаса воды в случае отключения электричества и невозможности воспользоваться насосом.
Гасители гидроударов используются в сетях принудительного перемещения жидкостей при помощи насосов. Они помогают увеличить срок службы трубопровода, сберечь дорогостоящее сантехническое оборудование и защитить устройства, подключённые к водопроводу. К плюсам приборов относятся простота монтажа, высокое качество, компактные размеры.
Амортизирующие приспособления
Приспособления из армированного пластика или каучука способны растягиваться или сжиматься при скачках давления, обеспечивая надёжную защиту. Это помогает уменьшить деформирующее воздействие на остальные части трубопровода. Стенки амортизаторов при сжатии или расширении не деформируются и возвращаются в исходное состояние.
Защитный термостат
Термостат представляет собой компактный предохранитель, отслеживающий давление в сетях и не допускающий их работы при достижении критической отметки. Термостаты должны быть установлены исключительно по обозначенному на корпусе направлению. Приборы имеют механическое или электронное управление, выполнены из современных материалов, отличаются лёгким монтажом и простым управлением.
Шунтирование
Шунтирование используют при обустройстве автономных сетей, трубопровод которых выполнен только из новых элементов. Осадок и ржавчина центральных коммуникаций делают его неэффективным. Узкую трубку с просветом в 0,2–0,4 мм устанавливают по направлению циркуляции теплоносителя. При появлении перегрузок она должна постепенно снижать давление. Использование шунта на входе в контур отопления предполагает установку надёжных водяных фильтров.
Защитный (предохранительный) клапан от гидроудара в системе водоснабжения
Принцип работы клапана довольно прост: он открывается при достижении значений давления в точках его установки выше критических параметров. Затем происходит сброс жидкости. Клапан может быть автономным элементом, который открывается за счёт срабатывания механизмов или электронных датчиков. Также он бывает частью системы, состоящей из нескольких датчиков и клапанов под компьютерным управлением.
Клапан защищает насосную станцию при аварийной остановке оборудования. С его помощью Возможно остановка и начало работы отопления. Клапан с электроприводом предназначен для распределения тепловых потоков в случаях, когда различные рабочие агрегаты связаны одним теплоносителем, но при этом имеют разную температуру нагрева. Конструкция позволяет автоматизировать процесс.
Ряд перечисленных устройств можно купить в каталоге Epool по хорошей цене. Мы оказываем услуги самовывоза, а также организуем адресную курьерскую доставку или доставку через транспортные компании.
| Ctrl + Enter . Сообщите об ошибке—> | Версия для печати |
Что надо знать про гидроудары в системах водоснабжения и отопления
Что такое гидравлический удар в системе водоснабжения и отопления: последствия и способы защиты
Гидроудар в результате внезапного перекрытия запорного клапана, для иллюстрации использована тяжелая стальная пружина
Гидроудар – это повышение или снижение давления при резком скачке ненаправленного действия.
Когда гидростатический напор начинает влиять на систему, возникает энергия, действующая в трубах водоснабжения и отопления.
При внезапном повышении давления в трубах в трубопроводе происходит:
- разрыв трубы;
- разрушение крепежа трубы и элементов системы;
- повреждения насосов, фундаментов, фитингов и трубопроводной арматуры.
При понижении давления:
- смятие тонкостенных труб из сшитого полиэтилена и пластика;
- выкрашивание цементной облицовки внутри труб;
- подсос загрязненной воды или воздуха в трубопровод через фланцы или соединительные муфты, сальниковые уплотнения начинают засасывать воздух в местах утечек;
- нарушение сплошности движения потока, который вызывает скачки давления;
- макрокавитация.
Явление макрокавитации в результате внезапной остановки насоса
Причины возникновения гидроудара
Гидроудар возникает при преобразовании кинетической энергии потока воды в энергию деформации, действующую на стенки труб, на устройства в трубопроводе.
Появление гидроудара вызвано внезапным и быстрым усилением движения потока жидкости.
Например, гидроудар можно вызвать неожиданным перекрытием запорного клапана.
Он может быть, если произошел сбой работы насоса. В этот момент происходит действие силы инерции жидкостного столба на затворный клапанный механизм.
Инерционные свойства жидкости не дают скорости потока её столба подстраиваться под состояние движения. Происходит деформация воды. А деформация возникает одновременно со скачками давления.
Причина опасности гидроудара в том, что он, практически не уменьшая давления, движется стремительно со скоростью звука. А это 1000 м/с. Многие современные материалы, из которых делают трубы систем водоснабжения дома, не выдерживают и разрушаются в частях трубопровода, которых он достигает.
Таким образом, гидроудар может быть вызван основными причинами неустановившегося изменения режима течения жидкости водоснабжения:
- Аварийная остановка насосного оборудования при отключении электрического питания или перебоя в электроэнергии.
- Неожиданный пуск или остановка одного или нескольких работающих насосов.
- Внезапное закрытие или открытие запорной арматуры в трубопроводной системе.
- Возбуждение резонансных колебаний из-за насосов с нестабильной характеристикой.
- Изменение уровня жидкости на всасывании.
Как избежать проблемы?
От проблемы можно избавиться, используя следующие принципы:
- применять компенсирующие устройства для подсасывания жидкости и впуска воздуха;
- использовать устройства для аккумулирования энергии;
- использовать запорный клапан;
- применять алгоритм управления трубопроводной системой
Вариант #1. Плавное закрытие системы трубопровода
Одна из защит от гидроудара – плавное перекрытие отопления. Мощность воздействия энергии воды будет понижаться и минимизирует повреждения.
Вариант #2. Применение автоматических устройств
Можно использовать компенсаторы гидроудара или настроить работу насоса, воздушного бака и трубного стояка. Всё использовать в комплексе, но с применением устройств с электронным управлением и частотным преобразователем.
Аккумулирование воды в доме происходит при использовании мембранных воздушных баков и трубных стояков. Энергия аккумулируется в качестве энергии давления.
При использовании маховика насоса энергия сохраняется в виде инерционной массы. Таким образом, аккумулируемая энергия в воздушном баке в достаточном количестве поддерживает стационарный поток в течение большого отрезка времени. И служит гарантом обеспечения медленного плавного уменьшения скорости потока жидкости.
Резкое падение давления не допускается. Если воздушный бак, трубный стояк встроены в трубопровод задолго до насоса, то защита от гидроудара обеспечена.
Способы комплексной модернизации системы
Обратный клапан двойного действия, выпуск/впуск с приводом от рабочей среды
Применение защитных средств в комплексе защиты водоснабжения многоквартирного и частного дома требует полной оптимизации системы за счет модернизации оборудования.
Способ #1. Применение компенсирующих устройств и амортизаторов
Компенсатор гидроударов не требует настройки, работает автоматически. Из-за веса его нужно закрепить, чтобы снизить нагрузку на трубопровод. Не стоит забывать, что гаситель гидроудара может помочь только на холодной воде, в системе отопления он не спасет. Почему? В отоплении есть обратка и может «рвануть», например, полотенцесушитель.
Способ #2. Установка защитного клапана диафрагменного типа
Высокая надежность возможно, когда на клапанах с электроприводом контролируется время срабатывания привода и точка прерывания отключения.
То есть, на запорных клапанах с гидроприводом должны быть надежные регулирующие устройства. Это может быть ограничительная диафрагма в виде шайбы или клапаны регулировки подачи.
Следует регулярно контролировать время срабатывания привода защиты и смотреть за его надлежащим закрытием/открытием.
Способ #3. Оснащение терморегулирующего клапана шунтом
Основная задача шунтирующего механизма – регулировать и уменьшать давление при возникновении перегрузок. Шунт используют при модернизации автономных систем с трубопроводами, где применяются только новые трубы.
Способ #4. Использование термостата с суперзащитой
Термостат – это предохранительное устройство с контролирующей давление защитой. К ней относится механизм с пружиной между термоголовкой и клапаном. При достижении критической отметки давления происходит срабатывание механизма, который не допускает полное закрытие клапана.
Проведение профилактических работ
Схема воздушного бака компрессорного типа. Чтобы предотвратить образование высокого давления при возврате воды в бак, соединительный трубопровод должен быть оснащен обратным клапаном и дросселированным обводным байпасом
Профилактика оборудования и дополнительные расчёты в проектах помогают избежать гидроудара.
Чтобы убрать проявление макрокавитации после останова насоса, рассчитывают использование системы с воздушным клапаном, установленным в самой высокой точке трубопровода водоснабжения в доме – на выходе.
Применение дополнительных устройств защиты от гидроудара в квартире не гарантирует его отсутствия. На трубы из полиэтилена высокой плотности прилагается недопустимо высокое давление сразу через несколько секунд после торможения насоса. Чтобы исключить повышения, добавляют байпас с запорным клапаном между входом в систему и баком на всасывании насоса.
При одновременной остановке всех насосов клапан автоматически открывается электрогидравлическим сервоприводом с грузовым рычагом.
Гидравлический удар: что это такое и как с этим бороться
30.11.2021 Гидравлический удар – это явление, представляющее собой кратковременное, но резкое и сильное изменение (повышение или понижение) давления в трубопроводе при внезапном изменении скорости движения (торможение или ускорение) потока рабочей среды (жидкости), транспортируемой по трубопроводной системе. Дословное описание гидравлического удара в Политехническом словаре 1957 года звучит так: "Гидравлический удар – сложный комплекс явлений, происходящих в жидкостях при резком изменении её скорости.
Возникает в движущейся жидкости при быстром перекрытии трубопровода каким-либо запорным устройством, при резкой остановке насоса. Существенной частью гидроудара является волновой характер изменения давления и скорости в трубопроводе". Последствия после гидроудара довольно внушительны – это разрушение трубопроводов, запорно-регулирующей арматуры, насосного оборудования и других элементов трубопроводной системы. Также гидроудар может привести к загрязнению окружающей среды.
Последствия от возникновения гидроудара, могут привести к значительному ущербу. Поэтому необходимо принимать все меры для предотвращения резкого изменения давления в трубопроводах.
Гидравлический удар подразделяется на два типа, в зависимости от того, повышается или понижается давление в трубопроводе:
- Положительный – при быстром повышении давления в трубопроводе. Это может произойти, при быстром закрытии запорной арматуры или при включении насосного оборудования.
- Отрицательный – при резком понижении давления в трубопроводе, которое возникает при открытии запорной арматуры (задвижка, кран, вентиль) или отключении насосного оборудования.
Причины возникновения гидроудара
Гидроудары возникают в основном из-за следующих причин:
- Изменение скорости потока рабочей среды возникает из-за резкого открывания или закрывания вентилей, задвижек и прочей запорной арматуры;
- Включение или отключение насосов может повлечь резкое изменение давления в трубопроводе;
- Наличие резких перепадов сечения труб в системе Влечет за собой возникновение гидроудара;
- Воздушные пробки, возникающие в системе водопровода или отопления, противоположно направленный поток рабочей среды и прочие преграды в трубопроводе тоже являются причиной гидроудара.
В основном гидравлический удар в трубопроводе возникает, когда трубопроводная арматура резко закрывается. При постоянном потоке воды в трубопроводе и давление постоянно. Но, как только происходит резкое перекрытие потока рабочей среды, давление на стенки трубопровода увеличивается в несколько раз. В итоге могут лопнуть трубы или повредиться прокладки в местах присоединения труб и трубопроводной арматуры.
При резком открывании арматуры рабочая среда с большим ускорением устремляется в область с более низким давлением, которая находится за открытой арматурой. В данной ситуации опасности подвергаются места, находящиеся после запорного оборудования.
Способы защиты от гидроудара
Чтобы свести к минимуму вероятность возникновения гидроудара необходимо соблюдать правила монтажа водопроводных и отопительных коммуникаций. Но, только этого недостаточно. Для более полной уверенности необходим комплексный подход, соблюдение правил безопасности и технических инструкций.
Проще говоря, чтобы защитить трубопроводные системы от гидроудара необходимо:
- Плавно закрывать и открывать запорную арматуру.
При плавном закрывании крана давление в трубопроводе будет постепенно выравниваться. Ударная волна, возникающая при этом процессе будет иметь незначительную силу, и следовательно, мощность гидравлического удара будет минимальной. Плавное открывание и закрывание запорной арматуры необходимо выполнять не только на промышленных объектах, но когда запускается водоснабжение и отопление в частном доме.
- Использовать в системе амортизирующее устройство.
Такое устройство представляет из себя отрезок трубы из эластичного пластика либо каучука, которым заменяется часть жёсткой трубы. Монтируется оно перед термостатом по направлению движения рабочей жидкости. В случае возникновения гидравлического удара происходит растяжение стенок эластичного отрезка трубы, и сила гидроудара значительно гасится.
- Использовать гидроаккумуляторы и демпферные устройства.
Гидравлический аккумулятор применяется для поддержания стабильного давления жидкости в трубопроводной системе. Такие устройства выполнены в виде металлического герметичного бака с расположенными внутри эластичной мембраной и воздушным клапаном. В момент возникновения гидроудара, эластичная мембрана перемещается — это позволяет вместить излишек жидкости. Когда давление нормализуется, уменьшается, то мембрана возвращается в исходное положение под воздействием воздуха, расположенного с обратной стороны.
- Применять автоматику насосного оборудования и запорной арматуры.
Специальные регуляторы, частотные преобразователи и прочие подобные приборы позволяют плавно регулировать снижение или увеличение скорости вращения насосных валов, которые влияют на скорость движения рабочей среды. Это позволяет уменьшить силу воздействия и снизить риск появления гидроударов. Чтобы обеспечить плавный пуск и остановку насосов в современных системах применяются специальные клапаны, работающие под управлением электричества.
Также запорная арматура может закрываться автоматически, поэтому применяются автоматические устройства плавного открытия и закрытия арматуры. Конечно вся эта электроника позволяет исключить человеческий фактор, но ставит всю систему в зависимость от электричества. Такие системы необходимо оборудовать резервным источником электроэнергии.
- Использовать байпас.
Байпас — это дополнительный участок трубопровода, который монтируется в качестве обходного канала и служит для регулирования пропускной способности трубопроводной системы.
- Применять защитный (предохранительный) клапан.
Защитный клапан реагирует на скачки давления и предохраняет систему от гидроударов. Принцип работы таких устройств достаточно прост. Как только давление рабочей среды в местах установки клапанов превышает допустимое, то клапан сразу открывается и происходит сброс давления. Как только давление уменьшается и приходит в норму – клапан закрывается.
Также эти клапаны надо устанавливать рядом с насосом. Предохранительный клапан защищает насосное оборудование в случае непредвиденной остановки в момент отключения электричества.
- Применять воздушные клапаны (воздухоотводчики).
Данные устройства необходимы для успешной борьбы с воздушными пробками, которые являются одной из причин возникновения гидравлических ударов. Воздушные клапаны отводят газы из трубопроводной системы, образовавшиеся в процессе работы.
- Использовать трубы большего диаметра.
Скорость движения рабочей среды в трубопроводе большего диаметра меньше, чем в трубах с маленьким диаметром. Следовательно, уменьшается возможность возникновения гидроудара. Однако, этот способ гораздо затратнее, так как стоимость труб большего диаметра гораздо выше.
Чтобы избежать последствий, возникающих после гидроударов, необходимо выполнять все рекомендации специалистов. Тем самым защитить всю трубопроводную систему от возникновения гидравлических ударов. Это позволит обеспечить бесперебойную и эффективную работу системы на протяжении длительного времени.