Гидроудар в водопроводе происходит из-за резкого изменения скорости потока воды, что вызывает давление в системе. Это может произойти при внезапном закрытии крана, запуске или остановке насосов, а также из-за изменений температуры, что приводит к расширению и сжатию воды.
Когда поток воды резко останавливается, создается ударная волна, которая передается по трубам. Эта волна может вызывать шум, вибрацию и даже повреждение трубопроводных систем, что делает гидроудар серьезной проблемой для водопроводных сетей.
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.
Источник3: termosklad.ru
Гидроудар в системах водоснабжения и отопления
Гидравлический удар – резкий скачок давления в трубопроводе, причина которого быстрое изменение скорости потока воды. Положительный гидроудар возникает из-за резкого закрытия задвижки, а отрицательный гидроудар — из-за резкого открытия. Очень нежелателен для систем отопления и водоснабжения положительный гидроудар.
Последствиями могут стать – трещины в трубах, выход из строя насоса, теплообменника, счётчика воды, манометра и другого оборудования, работающего под давлением, и конечно прекращение водо- и теплоснабжения дома, затопление соседей в квартире с нижних этажей. Самое неприятное – разрыв трубопровода. Постоянное воздействие ударов может привести к разгерметизации даже нового водопровода.
Причины возникновения гидроудара
- Резкое закрытие/открытие запорной арматуры
- Наличие воздуха в трубах(необходимо стравливать воздух из системы)
- Перебои в работе или выход из строя насоса
- Ошибки при монтаже системы
В современной системе вместо резьбовых вентилей, которые предусматривают плавное перекрытие потока воды, чаще применяют шаровые краны , которые резко перекрывают систему. Они удобны и надёжны в использовании, но количество гидроударов возрастает с их использованием в системе.
Если система водоснабжения неправильно смонтирована, то гидроудары могут возникать и с использованием вентилей. Основная причина – резкие переходы в диаметре труб . Когда жидкость перемещается под давлением по трубе большого диаметра и доходит до места, где труба «сужается» — это тоже может стать причиной для возникновения проблем, так как любая преграда на пути жидкости, двигающейся со скоростью, изменяет её объём и, соответственно, давление. Также это относится к резким поворотам и изгибам трубопровода . Меньше всего от такого удара защищены трубопроводы с диаметром труб до 100 мм и разводкой на большие расстояния.
Гидравлический удар возникает и из-за образования воздушных пустот, особенно на изгибе трубы.
На нижеприведённом рисунке наглядно видно, что происходит с трубой при резко закрытом кране — гидроудар:
Способы предотвращения гидроударов
Защитить систему водоснабжения дома или квартиры можно по-разному:
- Сначала необходимо осмотреть всю систему на предмет обнаружения протечек и вообще пригодности к эксплуатации, степени износа труб. Старые трубы лучше заменить на новые. Надёжность системы зависит от качества материалов и правильного монтажа.
- Установка запорной арматуры вентильного типа. Плавно закрывать кран, чтобы давление в системе водоснабжения выравнивалась плавно.
- Использование труб большего диаметра . Диаметр труб выбирайте более 100 мм. Чем больше диаметр труб, тем ниже скорость потока воды и соответственно гидроудар.
- Избегайте длинных участков прокладки труб и без резких изгибов, тогда в них не будут образовываться воздушные пробки.
- Не допускайте резкого перепада температур в водопроводной трубе. При проектировании дома необходимо учитывать, чтобы трубы шли по тем местам и помещениям, где перепад температуры будет минимален. Делать теплоизоляцию труб.
- Постоянно выполняйте профилактику:
- Проверяйте работу группы безопасности: манометра, воздухоотводчика, предохранительного клапана.
- Регулярно проверяйте состояние фильтров, которые задерживают песок, ржавчину.
- Используйте компенсаторное оборудование.
Компенсаторы и гасители гидроударов
Компенсаторы и гасители гидроударов – специальные приспособления, которые способны принимать в себя часть жидкости из общей системы, когда возрастает давление, снижая его таким образом.
Если ваш дом снабжается водой из автономного источника при помощи насосного оборудования, то используйте гидроаккумулятор. Он входит в состав насосных станций и представляет собой бак с резиновой мембраной, куда при гидроударе будет сбрасываться излишняя вода до нормализации давления системы.
Реле давления — элемент, который не спасёт от гидроудара, но отключит насос, когда вы перекроете кран, и давление превысит определённое значение. При этом надо учитывать, что выключение насоса не произойдёт мгновенно. Используйте насос с частотным преобразователем, который автоматически регулирует его работу и обеспечивает плавный пуск и остановку. Резкое повышение давления в системе, которое приводит к гидроудару, исключается.
В качестве амортизатора можно использовать трубу из эластичного пластика или термостойкого армированного каучука, который будет гасить энергию гидравлического удара.
Наиболее уязвимы для гидравлических ударов длинные трубопроводы, например, тёплый пол. Чтобы обезопасить такую систему, её оснащают термостатическим клапаном.
Термостат с суперзащитой. Иногда применяют термостат со спецзащитой от гидроудара. Подобные устройства имеют пружинный механизм, установленный между клапаном и термоголовкой. При избыточном давлении пружина срабатывает и не позволяет клапану полностью закрыться, как только мощность гидроудара снижается, клапан плавно закрывается. Устанавливают такой термостат строго по направлению стрелки на корпусе.
Схема устройства компенсатора гидроударов
На вышеприведённых схемах показаны примеры, как нужно правильно устанавливать компенсаторы. Они могут монтироваться горизонтально или вертикально, на коллекторах холодной и горячей воды или на любом участке трубопровода, ведущего к конечной точке потребления воды.
Здесь необходимо обратить внимание на то, что нельзя допускать застой воды у входа в компенсатор, иначе в системе могут начать размножаться бактерии. Поэтому инструкция не допускает его установку в верхней части стояка.
Согласно статистике, больше половины аварий на трубопроводах возникает не из-за коррозии или усталости материалов. Их причиной становятся гидроудары в системе водоснабжения. Но их вполне можно избежать, если сразу монтировать систему по всем правилам, и оснащать её специальными устройствами, гасящими ударную волну.
Перечисленные выше меры защиты будут более эффективными, если их применять комплексно, и всегда можно нейтролизовать неприятные последствия гидроудара и продлить срок эксплуатации труб и бытовой техники.
Источник4: termosklad.ru