Общие сведения о гидроударе
Системы трубопроводов в многоквартирных домах и производственных зданиях часто включают в себя множество инженерных элементов: нагревательные котлы, винтовые вентиля, узлы автоматики, манометры и другие приборы учета и контроля. Трубы, зачастую, разного диаметра и длины. Даже материал в одной системе бывает не всегда одинаков. Металлические и пластиковые трубы соединяются различными фитингами.
Гидроударом называется резкое изменение давления в закрытом контуре, который изменяет скорость движения жидкости, повышая ее ударную мощность. Это явление было описано в 1897 году Н.Е. Жуковским. Так же он доказал, что скорость распространения ударной волны c находится в прямо пропорциональной зависимости от сжимаемости жидкости, величины деформации стенок трубопровода (определяемой модулем упругости) и сечения трубы.
Последствия удара воды по трубам системы отопления
Различают положительный и отрицательный удар. Первый возникает при росте давления потока, второй — при снижении. Гидроудар чаще всего наблюдается либо при наполнении пустого трубопровода или в результате быстрого перекрытия крана. Последнее является наиболее распространенным случаем возникновения аварии. Поскольку жидкость не имеет способности к сжатию, ее сила становится разрушительной для поверхности труб и элементов водоснабжения. Это приводит к серьезным проблемам. Поэтому в работе находят применение краны вентильного типа, которые закрываются постепенно в несколько оборотов и позволяет избежать опасной ситуации.
Что служит причиной возникновения гидравлического удара
Спровоцировать появление разрыва от гидроудара могут несколько факторов:
- Резкое включение или выключение насоса, вызванное сбоем в электрической сети
- Нарушение правил заполнения нового или отремонтированного трубопровода;
- Резкое закрытие или открытие трубопроводной арматуры, обычно это дисковая заслонка, задвижка, шаровой или пробковый кран;
- Остановка циркуляции в контуре отопительного котла с последующим вскипанием теплоносителя и повышением давления;
- Воздушные пробки, которые нередко появляются в контурах циркуляции жидкости. Поэтому перед эксплуатацией нужно в обязательном порядке проверить систему на их наличие.
Волна гидравлического удара может привести к разрушению запорной арматуры, самого трубопровода, выводу из строя насосного и другого оборудования. В этом случае даже без визуально видимых повреждений и нарушения герметичности системы, в металле образуются усталостные трещины и другие внутренние дефекты. Самые уязвимые части для гидроудара это места соединения, изгибы и швы.
Многократное воздействие мощного давления способно разрушить даже самый прочный и надежный трубопровод. В быту зачастую хватает энергии одного водяного удара, чтобы нанести урон отопительной или водопроводной системе.
Последствия гидроудара
Как защититься от гидравлического удара
Для снижения риска появления деформации от водного удара необходимо принять целый ряд мер, начиная со стадии проектирования схемы: при установке трубопровода очень важно соблюдать все правила и требования монтажа. Плановые осмотры труб водоснабжения и оборудования имеют большое значение. Определить слабые узлы, возможности и последствия гидроудара на них. Свести потери имущества от скачка давления к минимуму, организовать отвод к канализационной сети.
Замена элементов, ремонт помещения и техники вследствие аварийных моментов часто несут больший объем работ и соответственно стоимость, чем профилактические действия по защите от гидроудара. Иногда цена по устранению последствий бывает огромной (например при нанесении ущерба соседним комнатам и техническим узлам). Поэтому важно следить за давлением в системе, проводить плановый обход, расчет проекта сделать правильно или нанять специалистов.
Правила монтажа систем предотвращения удара и их эксплуатации
Запуская водопроводную или отопительную систему в эксплуатацию, краны необходимо открывать плавно и без резких движений. То же самое касается и их перекрытия. Это правило распространяется на промышленные объекты и особенно на частный сектор, где достаточного одного мощного скачка давления, чтобы разрушить целостность герметичного контура. Если вода подается со скважины или бака при помощи насоса, то применяются частотные преобразователи для управления оборотами. Частотник медленно запускает двигатель и доводит его до полного хода. Также это станет преградой для скачка напряжения при запуске. Еще установка преобразователя дает сильное увеличение срока службы насоса и способствует экономии электроснабжения.
Насос с частотным преобразователем
Разумеется, нельзя забывать и о человеческом факторе. Любой может забыться и открыть/перекрыть кран резким движением. Исключить такую возможность помогут специальные автоматические устройства плавного открытия/закрытия.
С другой стороны, внедрение электрооборудования делает систему зависимой от подачи электропитания. Чтобы обезопаситься от несанкционированного отключения электричества, устанавливают резервный энергоисточник. Подобная подстраховка весьма распространена на промышленных предприятиях, но и для частного дома наличие дополнительного генератора крайне желательно. В квартире такие решения не рациональны.
Автоматику следует установить и на насосные станции. Эта мера поможет предотвратить появление гидроудара при включении/выключения помпы.
Виды защитных гидравлических устройств
Существенно снизить ущерб от резких скачков давления позволит установка:
- гидроаккумуляторов;
- демпферных устройств;
- расширительных амортизирующих баков;
- предохранительных клапанов;
- автоматических воздухоотводчиков;
- гидрострелок и емкостей, выполняющих их функции.
Популярные товары в нашем каталоге
Особенности некоторых вариантов
Гидравлический аккумулятор - самый распространенный гаситель гидроудара. Данное оборудование, при всей своей простоте конструкции, может стать весьма эффективным при гашении перегрузок от гидравлического ударе. Гидравлические аккумуляторы и демпферы имеют корпус, выполненный из прочного металла или пластика, внутри которого размещены эластичные мембраны. Как только давление резко возрастает или, наоборот, падает, мембрана начинает перемещаться, впуская внутрь излишки воды. Когда давление стабилизируется, воздух, размещенный с обратной стороны мембраны, возвращает ее в прежнее положение. Нередко внутрь системы устанавливают предохранительный пружинный клапан иногда он оснащен регулировкой. Когда давление достигает критических значений, пружина сжимается и открывает заслонку, тем самым защищая стенки и элементы водопровода от чрезмерной нагрузки. Это простая мера защиты, однако для нее потребуется потратить чуть больше средств на организацию дополнительного отвода, по которому излишки воды будет стекать в канализацию.
Гидравлический аккумулятор в разрезе
Можно пойти еще более простым способом — установить трубопровод с эластичными стенками. Этот способ широко применяют в бытовой сфере. Совсем необязательно монтировать линию, полностью состоящую из каучуковых труб. Достаточно иметь один участок из прочных эластичных материалов в качестве амортизатора. Термостойкий каучук высокого качества легко гасит гидроудар за счет небольшого растяжения и давление на магистральных трубах водопровода остается в допустимых условиях. Во время резкого повышения давления любая сила в замкнутой системе движется по пути наименьшего сопротивления, поэтому избыток воды ударит по отрезку, который растягивается, эта часть оградит другие элементы коммуникации от разрушения.
В частном секторе очень распространен метод шунтирования автономных системы. Шунт очень эффективен в борьбе с незначительными скачками, поэтому не используется в промышленности, где наблюдаются мощнейшие перепады. В большинстве случаев вполне достаточно просверлить маленькое технологическое отверстие (не более 0.5 мм) в главном клапане, и тогда лишняя жидкость будет стекать в контур холодной воды. Использование шунта на ржавых трубах практически не целесообразно.
Еще один вариант обезопасить трубопровод от гидравлического удара это установка системы байпас. Байпас представляет собой трубку, которая используется в качестве обходного канала. Включение регулирует пропускную способность водопровода. Основная задача состоит в правильном выборе точек размещения на трубе. Вариант подходит для старых и новых систем водопровода. Решение не влияет на скорость потока.
Система байпас на водопроводе
Безопасная эксплуатация твердотопливных источников тепла должна предусматривать наличие защиты от вскипания воды в случае нарушения циркуляции теплоносителя. Прорыв горячего контура это не только опасность затопления имущества, поломка может привести к ожогам. Для этого на линии обратного трубопровода устанавливается специальный термоклапан. Использовать в работе термостат с защитным механизмом в основном клапане - старый проверенный метод. Используются такие компенсаторы в отопительных системах. Что самое примечательное, данное устройство может открываться при любой температуре рабочей среды. Когда значение давления приближается к критическому, клапан открывается и начинает сливать теплоноситель, тем самым защищая стенки контура от избыточной нагрузки и обеспечивая нормальное функционирование.
