Всяка повреда означава нарушения в нормалната работа на системата и разходи, свързани с закупуването на необходимите части и извършването на ремонта. Разбира се, в повечето случаи повредата е въпрос на случайност. Съществуват обаче много опасности, които могат да бъдат избегнати чрез подходяща поддръжка и планиране. При водоснабдителните инсталации и всички водни системи една от основните опасности е появата на т.нар. хидравличен удар. Както показват изследванията, това явление е причина за почти 80% от всички повреди по тръбопроводите на водоснабдителните мрежи, които не са оборудвани със защитни устройства. Но какво представлява хидравличният удар? Какви са причините за него? И какво да направим, за да го предотвратим? На тези и други въпроси отговаряме в нашата статия.
Хидравличен удар - теоретични основи на явлението
Хидравличен удар е термин, който обозначава внезапно повишаване на налягането, причинено от непланирана, бърза и предизвикана за кратко време промяна в скоростта на потока в тръбопровода. Самото наименование на явлението произлиза от характерния звук, който се появява по време на процеса и наподобява удряне с чук. Според специализираната дефиниция хидравличният удар е "предизвикан от инерцията на масата течност, движеща се в тръбопровода, чиято скорост на потока претърпява внезапна промяна". Освен това "рязката промяна на скоростта и обемния дебит на протичащата течност предизвиква локална промяна в дела на кинетичната и потенциалната енергия в общата енергия на сечението, изразяваща се в повишаване или понижаване на налягането в потока. При много бързо забавяне на скоростта на потока настъпва рязък спад на кинетичната енергия, което води до увеличаване на потенциалната енергия, проявяващо се чрез значително повишаване на налягането".
В зависимост от характера на явлението можем да имаме положителен хидравличен удар (повишаване на налягането) или отрицателен хидравличен удар (внезапно спадане на налягането). Независимо от вида си, хидравличният удар може да бъде причина за много проблеми, като например:
- разрушаване на тръбопровода,
- повреда на помпата,
- повреда на двигателя,
- повреда на възвратните клапани,
- прекъсване на потока на течащата вода.
Какви са причините за проблема?
Какво причинява негативното явление, наречено хидравличен удар? Причините могат да бъдат много, но практиката показва, че двата основни аспекта са:
- ситуация, при която възвратният клапан на тръбата, излизаща от помпата, е монтиран на повече от девет метра над нивото на водната повърхност,
- ситуация, при която възвратният клапан, монтиран на тръбопровода, излизащ от помпата, не е херметичен, а следващият възвратен клапан, монтиран над нивото на предходния, остава херметичен.
Други причини, които могат да доведат до проблеми, са:
- повреди, като спукване на тръбопровода, внезапно блокиране на помпата, счупване на стеблото или скъсване на резбата на шибъра, вибрации на елементи, подложени на деформация,
- явлението кавитация, причинено от прекомерна скорост на водния поток, голяма разлика между налягането и стойността на налягането на парите на течността при дадена температура, затваряне на шибъра или високо разположение на точката от мрежата,
- случайни събития, включително внезапно прекъсване на електрозахранването, промяна на началните условия на потока, промяна на оттоците във възлите, промяна на нивото на водата в началните или междинните резервоари на мрежата,
- неправилна експлоатация на системата, изразяваща се във внезапно изключване на всички помпи, захранващи този тръбопровод, неправилно затваряне или отваряне на шибрите, неправилна поддръжка и ремонти,
- вибрации, свързани с неравномерната работа на помпите или с действието на поплавъчните клапани.
Но това не е всичко. Друга причина за проблема може да бъде и използването на неподходящи решения, например вкарване в стария тръбопровод на нов тръбопровод с по-малък диаметър (резултатът е увеличаване на скоростта на течността). Важно е да се помни, че всяка промяна може да доведе до непланирани повреди, затова новите решения трябва да се подбират в зависимост от характеристиките на анализираната система.
Как да предотвратим проблема?
Важно е, че хидравличните удари и свързаните с тях проблеми могат да бъдат предотвратени. Някои от начините са:
- избор на правилни сечения и защитни устройства, избор на подходящи клапани и шибри, както и предотвратяване на явлението резонанс,
- опит за отстраняване на явлението хидравличен удар чрез пряка промяна на конфигурацията на системата, включително промяна на трасето, дължината на тръбопроводите, диаметрите, материала на тръбопроводите, съединенията или байпасите,
- въвеждане в системата на различни устройства и механизми, които осигуряват изхвърлянето на течността от тръбопровода или задържането ѝ в определено пространство извън системата; това означава използване на водно-въздушни резервоари, водно-въздушни резервоари с диференциална дюза, монтирана на оттока, въздушни клапани или предпазни клапани.
