1/Koncept

Vodný klad sa tiež nazýva vodný klad. Počas prepravy vody (alebo iných kvapalín) v dôsledku náhleho otvorenia alebo zatvoreniaAPI motýľový ventil, uzatváracie ventily, skontrolujte ventily aguľové ventilyNáhle zastavenie vodných čerpadiel, náhle otvorenie a zatvorenie vodiacich lopatiek atď., prietok sa náhle zmení a tlak výrazne kolíše. Efekt vodného rázu je živý pojem. Označuje silný vodný ráz spôsobený nárazom prúdu vody na potrubie pri spustení a zastavení vodného čerpadla. Pretože vo vnútri vodovodného potrubia je vnútorná stena potrubia hladká a voda voľne prúdi. Keď sa otvorený ventil náhle zatvorí alebo sa zastaví prívodné čerpadlo vody, prietok vody vytvorí tlak na ventil a stenu potrubia, najmä na ventil alebo čerpadlo. Pretože stena potrubia je hladká, pôsobením zotrvačnosti následného prúdu vody hydraulická sila rýchlo dosiahne maximum a spôsobí deštruktívne účinky. Toto je „efekt vodného rázu“ v hydraulike, teda pozitívny vodný ráz. Naopak, keď sa náhle otvorí zatvorený ventil alebo sa spustí vodné čerpadlo, vznikne aj vodný ráz, ktorý sa nazýva negatívny vodný ráz, ale nie je taký veľký ako ten predchádzajúci. Náraz tlaku spôsobí namáhanie steny potrubia a vydá hluk, podobne ako kladivo narážajúce na potrubie, preto sa nazýva efekt vodného rázu.

2/Nebezpečenstvá

Okamžitý tlak generovaný vodným rázom môže dosiahnuť desiatky alebo dokonca stovky násobkov normálneho prevádzkového tlaku v potrubí. Takéto veľké kolísanie tlaku môže spôsobiť silné vibrácie alebo hluk v potrubnom systéme a môže poškodiť spoje ventilov. Má to veľmi škodlivý vplyv na potrubný systém. Aby sa predišlo vodnému rázu, musí byť potrubný systém správne navrhnutý, aby sa zabránilo príliš vysokému prietoku. Vo všeobecnosti by navrhovaný prietok potrubia mal byť menší ako 3 m/s a rýchlosť otvárania a zatvárania ventilov je potrebné regulovať.
Pretože sa čerpadlo spúšťa a zastavuje príliš rýchlo a ventily sa otvárajú a zatvárajú príliš rýchlo, rýchlosť vody sa drasticky mení, najmä vodný ráz spôsobený náhlym zastavením čerpadla, ktorý môže poškodiť potrubia, vodné čerpadlá a ventily a spôsobiť spätný chod vodného čerpadla a zníženie tlaku v potrubnej sieti. Účinok vodného rázu je mimoriadne deštruktívny: ak je tlak príliš vysoký, spôsobí to prasknutie potrubia. Naopak, ak je tlak príliš nízky, spôsobí to zrútenie potrubia a poškodenie ventilov a upevňovacích prvkov. Vo veľmi krátkom čase sa prietok vody zvýši z nuly na menovitý prietok. Keďže kvapaliny majú kinetickú energiu a určitý stupeň stlačiteľnosti, obrovské zmeny prietoku vo veľmi krátkom čase spôsobia nárazy vysokého a nízkeho tlaku na potrubie.

3/generovať

Existuje mnoho dôvodov pre vodný ráz. Bežné faktory sú nasledovné:

1. Ventil sa náhle otvorí alebo zatvorí;

2. Jednotka vodného čerpadla sa náhle zastaví alebo spustí;

3. Jedno potrubie prepravuje vodu na vysoké miesto (výškový rozdiel terénu zásobovania vodou presahuje 20 metrov);

4. Celkový zdvih (alebo pracovný tlak) vodného čerpadla je veľký;

5. Rýchlosť prúdenia vody vo vodovodnom potrubí je príliš veľká;

6. Vodovodné potrubie je príliš dlhé a terén sa výrazne mení.
7. Nepravidelná výstavba predstavuje skryté nebezpečenstvo v projektoch vodovodných potrubí
(1) Napríklad výroba cementových oporných pilierov pre T-kusy, kolená, redukcie a iné spoje nespĺňa požiadavky.
Podľa „Technických predpisov pre podzemné potrubia z pevného polyvinylchloridu“ by sa mali v miestach spojov, ako sú T-kusy, kolená, redukcie a iné potrubia s priemerom ≥ 110 mm, inštalovať cementové oporné piliere, aby sa zabránilo pohybu potrubia. „Betónové oporné piliere“ by nemali byť nižšej triedy ako C15 a mali by sa odliať na mieste na pôvodný základ vykopanej zeminy a svah výkopu. Niektorí stavebníci nevenujú dostatočnú pozornosť úlohe oporných pilierov. Vedľa potrubia pribíjajú drevený kolík alebo zakliňujú železný hrot, ktorý slúži ako oporný pilier. Niekedy je objem cementového piliera príliš malý alebo sa nenalieva na pôvodnú zeminu. Na druhej strane, niektoré oporné piliere nie sú dostatočne pevné. V dôsledku toho počas prevádzky potrubia oporné piliere nemôžu fungovať a stávajú sa nepoužiteľnými, čo spôsobuje nesprávne zarovnanie a poškodenie potrubných armatúr, ako sú T-kusy a kolená.
(2) Automatický výfukový ventil nie je nainštalovaný alebo je montážna poloha nevhodná.
Podľa princípu hydrauliky by sa automatické výfukové ventily mali navrhovať a inštalovať v najvyšších bodoch potrubí v horských oblastiach alebo kopcoch s veľkými zvlneniami. Aj v rovinatých oblastiach s malým zvlnením terénu musia byť potrubia pri kopaní zákopov umelo navrhnuté. Sú tam stúpania a klesania, cyklické stúpanie alebo klesanie, sklon nie je menší ako 1/500 a v najvyššom bode každého kilometra sú navrhnuté 1-2 výfukové ventily.
Pretože počas prepravy vody v potrubí plyn z potrubia uniká a hromadí sa vo vyvýšených častiach potrubia, čo môže dokonca viesť k vzduchovej blokáde. Keď prietok vody v potrubí kolíše, vzduchové bubliny vytvorené vo vyvýšených častiach sa naďalej stláčajú a rozpínajú a plyn sa... Tlak vytvorený po stlačení je desiatky alebo dokonca stovky krát väčší ako tlak vytvorený po stlačení vody (verejný účet: Pump Butler). V tomto prípade môže táto časť potrubia so skrytými nebezpečenstvami viesť k nasledujúcim situáciám:
• Po pretečení vody pred potrubím kvapkajúca voda mizne po prúde. Je to preto, že vzduchový vak v potrubí blokuje tok vody a spôsobuje oddeľovanie vodného stĺpca.
• Stlačený plyn v potrubí je stlačený na maximálnu hranicu a rýchlo sa rozpína, čo spôsobuje prasknutie potrubia.
• Keď je voda z vysokotlakového zdroja prepravovaná po prúde určitou rýchlosťou gravitáciou, po rýchlom zatvorení ventilu proti prúdu sa vodný stĺpec v potrubí proti prúdu v dôsledku zotrvačnosti výškového rozdielu a prietoku okamžite nezastaví. Stále sa pohybuje určitou rýchlosťou. Tou istou rýchlosťou prúdi aj po prúde. V tomto okamihu sa v potrubí vytvorí vákuum, pretože vzduch sa nedá včas doplniť, čo spôsobí, že sa potrubie v dôsledku podtlaku vyfúkne a poškodí.
(3) Výkop a zásypová zemina nespĺňajú predpisy.
Nekvalifikované zákopy sa často vyskytujú v horských oblastiach, najmä preto, že v určitých oblastiach sa nachádza veľa kameňov. Zákopy sa kopú ručne alebo sa odstreľujú výbušninami. Dno zákopu je veľmi nerovné a vyčnievajú z neho ostré kamene. V takom prípade by sa podľa príslušných predpisov mali kamene na dne zákopu odstrániť a pred položením potrubia by sa malo vydláždiť viac ako 15 centimetrov piesku. Stavební robotníci však boli nezodpovední alebo šetrili a piesok priamo položili bez toho, aby ho vydláždili alebo symbolicky vydláždili. Potrubie sa položí na kamene. Po dokončení zásypu a uvedení vody do prevádzky je v dôsledku hmotnosti samotného potrubia, vertikálneho tlaku zeminy, zaťaženia vozidlami na potrubie a superpozície gravitácie podopreté jedným alebo niekoľkými ostrými vyvýšenými kameňmi na dne potrubia. V dôsledku nadmernej koncentrácie napätia je veľmi pravdepodobné, že sa potrubie v tomto bode poškodí a praskne pozdĺž priamky. Toto sa často nazýva „efekt ryhovania“.

4/Opatrenia

Existuje mnoho ochranných opatrení proti vodnému rázu, ale je potrebné prijať rôzne opatrenia v závislosti od možných príčin vodného rázu.
1. Zníženie prietoku vodovodných potrubí môže do určitej miery znížiť tlak vodného rázu, ale zväčší priemer vodovodných potrubí a zvýši investície do projektu. Pri pokládke vodovodných potrubí by sa malo zvážiť vyhýbanie sa hrboľom alebo drastickým zmenám sklonu, aby sa skrátila dĺžka vodovodného potrubia. Čím dlhšie je potrubie, tým väčšia je hodnota vodného rázu pri zastavení čerpadla. Z jednej čerpacej stanice na dve čerpacie stanice sa na prepojenie dvoch čerpacích staníc používa sacia studňa.
Vodný ráz pri zastavení čerpadla

Takzvaný vodný ráz pri zastavení čerpadla označuje jav hydraulického rázu spôsobený náhlymi zmenami rýchlosti prúdenia vo vodnom čerpadle a tlakovom potrubí pri otvorení a zastavení ventilu v dôsledku náhleho výpadku prúdu alebo z iných dôvodov. Napríklad porucha napájacieho systému alebo elektrického zariadenia, občasná porucha jednotky vodného čerpadla atď. môže spôsobiť, že odstredivé čerpadlo otvorí ventil a zastaví sa, čo má za následok vodný ráz pri zastavení čerpadla. Veľkosť vodného rázu pri zastavení čerpadla súvisí najmä s geometrickým výtlakom v čerpacej stanici. Čím vyšší je geometrický výtlak, tým väčšia je hodnota vodného rázu pri zastavení čerpadla. Preto by sa mal primeraný výtlak čerpadla zvoliť na základe skutočných miestnych podmienok.

Maximálny tlak vodného rázu pri zastavení čerpadla môže dosiahnuť 200 % normálneho pracovného tlaku alebo dokonca vyšší, čo môže zničiť potrubia a zariadenia. Bežné nehody spôsobujú „únik vody“ a výpadok vody; vážne nehody spôsobujú zaplavenie čerpacej miestnosti, poškodenie zariadení a poškodenie budov alebo dokonca spôsobujú zranenie osôb či smrť.

Po zastavení čerpadla z dôvodu nehody počkajte, kým sa potrubie za spätným ventilom nenaplní vodou, a až potom ho spustite. Pri spúšťaní čerpadla úplne neotvárajte výstupný ventil vodného čerpadla, inak dôjde k silnému vodnému rázu. Za takýchto okolností často dochádza k rozsiahlym nehodám spôsobeným vodným rázom v mnohých čerpacích staniciach.

2. Nastavenie zariadenia na elimináciu vodného rázu
(1) Použitie technológie riadenia konštantným napätím
Na riadenie čerpadla s premenlivou frekvenciou otáčok a na automatické riadenie prevádzky celého systému čerpacej stanice vody sa používa automatický riadiaci systém PLC. Keďže tlak vo vodovodnej sieti sa neustále mení so zmenami prevádzkových podmienok, počas prevádzky systému sa často vyskytuje nízky alebo pretlak, čo môže ľahko spôsobiť vodný ráz a následne poškodenie potrubí a zariadení. Na riadenie potrubnej siete sa používa automatický riadiaci systém PLC. Detekcia tlaku, spätnoväzobné riadenie spustenia a zastavenia vodného čerpadla a nastavenie rýchlosti, riadenie prietoku a tým udržiavanie tlaku na určitej úrovni. Tlak prívodu vody do čerpadla je možné nastaviť riadením mikropočítača, aby sa udržal konštantný tlak v prívode vody a zabránilo sa nadmernému kolísaniu tlaku. Pravdepodobnosť vodného rázu sa tým znižuje.
(2) Nainštalujte eliminátor vodného rázu
Toto zariadenie zabraňuje najmä vodnému rázu, keď je čerpadlo zastavené. Zvyčajne sa inštaluje v blízkosti výstupného potrubia vodného čerpadla. Využíva tlak samotného potrubia ako energiu na realizáciu automatického nízkotlakového pôsobenia. To znamená, že keď je tlak v potrubí nižší ako nastavená ochranná hodnota, vypúšťací otvor sa automaticky otvorí na vypustenie vody. Odľahčenie tlaku sa používa na vyrovnanie tlaku v miestnych potrubiach a na zabránenie vplyvu vodného rázu na zariadenia a potrubia. Eliminátory možno vo všeobecnosti rozdeliť na dva typy: mechanické a hydraulické. Mechanické eliminátory sa po zásahu manuálne resetujú, zatiaľ čo hydraulické eliminátory sa dajú automaticky resetovať.
(3) Nainštalujte pomaly uzatvárací spätný ventil na výstupné potrubie vodného čerpadla s veľkým priemerom.

Dokáže účinne eliminovať vodný ráz, keď je čerpadlo zastavené, ale pretože určité množstvo vody po zastavení prúdi späťAPI 609Po aktivácii ventilu musí mať sacia studňa vody prepadové potrubie. Existujú dva typy pomaly uzatvárajúcich spätných ventilov: kladivkový typ a typ s akumuláciou energie. Tento typ ventilu dokáže podľa potreby nastaviť čas uzatvárania ventilu v určitom rozsahu (pozri: Pump Butler). Ventil sa vo všeobecnosti uzavrie na 70 % až 80 % v priebehu 3 až 7 sekúnd po výpadku prúdu. Zvyšných 20 % až 30 % času uzatvárania sa nastavuje podľa podmienok vodného čerpadla a potrubia, zvyčajne v rozsahu 10 až 30 sekúnd. Stojí za zmienku, že keď sa v potrubí vyskytne hrb a vznikne vodný ráz, úloha pomaly uzatvárajúceho spätného ventilu je veľmi obmedzená.
(4) Zriaďte jednosmernú vežu na reguláciu tlaku
Je postavená v blízkosti čerpacej stanice alebo na vhodnom mieste na potrubí a výška jednosmernej tlakovej veže je nižšia ako tlak v potrubí. Keď je tlak v potrubí nižší ako hladina vody vo veži, tlaková regulačná veža dopĺňa vodu do potrubia, aby sa zabránilo pretrhnutiu vodného stĺpca a preklenul sa vodný ráz. Jej účinok znižovania tlaku na vodný ráz, okrem vodného rázu pri zastavení čerpadla, ako je napríklad vodný ráz pri zatváraní ventilu, je však obmedzený. Okrem toho musí byť výkon jednosmerného ventilu použitého v jednosmernej tlakovej regulačnej veži absolútne spoľahlivý. Porucha ventilu môže spôsobiť veľký vodný ráz.
(5) V čerpacej stanici nainštalujte obtokové potrubie (ventil)
Keď systém čerpadla pracuje normálne, spätný ventil je zatvorený, pretože tlak vody na strane výtlačného potrubia čerpadla je vyšší ako tlak vody na strane sania. Keď dôjde k náhlemu výpadku prúdu a čerpadlo sa zastaví, tlak na výstupe z čerpacej stanice prudko klesne, zatiaľ čo tlak na strane sania prudko stúpne. Pri tomto rozdielovom tlaku krátkodobo vysoký tlak vody v sacom potrubí vody otvorí dosku spätného ventilu a prúdi do krátkodobo nízkeho tlaku vody v tlakovom potrubí vody, čo spôsobuje zvýšenie nízkeho tlaku vody; na druhej strane sa znižuje aj nárast tlaku vodného rázu na strane sania vodného čerpadla. Týmto spôsobom sa reguluje nárast a pokles tlaku vodného rázu na oboch stranách čerpacej stanice, čím sa účinne znižuje a predchádza nebezpečenstvu vodného rázu.
(6) Nainštalujte viacstupňový spätný ventil
V dlhom vodovodnom potrubí pridajte jeden alebo viacspätné ventilyRozdeľte vodovodné potrubie na niekoľko sekcií a na každú sekciu nainštalujte spätný ventil. Keď voda vo vodovodnom potrubí steká späť počas vodného rázu, jednotlivé spätné ventily sa postupne zatvárajú, aby sa spätný preplachovací tok rozdelil na niekoľko sekcií. Keďže hydrostatický tlak v každej sekcii vodovodného potrubia (alebo sekcii spätného preplachovacieho toku) je pomerne malý, prietok vody sa znižuje. Zvýšenie tlaku pri vodnom ráze. Toto ochranné opatrenie možno efektívne použiť v situáciách, keď je geometrický výškový rozdiel prívodu vody veľký; nemôže však vylúčiť možnosť oddelenia vodného stĺpca. Jeho najväčšou nevýhodou je: zvýšená spotreba energie vodného čerpadla počas bežnej prevádzky a zvýšené náklady na dodávku vody.