Jeder Ausfall bedeutet Störungen im ordnungsgemäßen Betrieb des Systems und Kosten im Zusammenhang mit der Beschaffung der erforderlichen Teile und der Durchführung von Reparaturen. Natürlich ist das Scheitern in den meisten Situationen eine Frage des Zufalls. Es gibt jedoch viele Risiken, die durch die richtige Pflege und Planung vermieden werden können. Eine der Grundgefahren bei Wasserversorgungsanlagen und allen Wassersystemen ist das Auftreten des sogenannten Wasserschlags. Wie Untersuchungen zeigen, ist dieses Phänomen für fast 80 % aller Ausfälle an Wasserversorgungskabeln verantwortlich, die nicht mit Sicherheitsvorrichtungen ausgestattet sind. Aber was ist ein Wasserschlag? Was ist die Ursache? Und was tun, um das zu verhindern? Diese und weitere Fragen beantworten wir in unserem Artikel.
Wasserschlag – theoretische Grundlage des Phänomens
Unter Wasserschlag versteht man einen plötzlichen Druckanstieg, der durch eine ungeplante, schnelle und erzwungene Änderung der Durchflussrate in einer Rohrleitung in einem kurzen Zeitraum verursacht wird. Der Name des Phänomens selbst leitet sich von dem charakteristischen Geräusch ab, das dabei entsteht und das dem Schlagen mit einem Hammer ähnelt. Nach einer speziellen Definition wird ein Wasserschlag „durch die Trägheit einer Flüssigkeitsmasse verursacht, die sich in einer Rohrleitung bewegt und deren Fließgeschwindigkeit sich plötzlich ändert“. Darüber hinaus „bewirkt eine plötzliche Änderung der Geschwindigkeit und des Volumenstroms der strömenden Flüssigkeit eine lokale Änderung des Anteils der kinetischen und potentiellen Energie an der Gesamtenergie des Querschnitts, ausgedrückt durch einen Anstieg oder Abfall des Drucks im Strom. Bei einer sehr schnellen Verlangsamung der Strömungsgeschwindigkeit kommt es zu einem starken Abfall der kinetischen Energie, was zu einem Anstieg der potentiellen Energie führt, der sich in einem starken Druckanstieg äußert.“
Abhängig von der Art des Phänomens kann es sich um einen positiven Wasserschlag (Druckanstieg) oder einen negativen Wasserschlag (plötzlicher Druckabfall) handeln. Unabhängig von der Art kann ein Wasserschlag viele Probleme verursachen, darunter:
- Zerstörung der Pipeline,
- Schaden Pumpen,
- Motorschaden,
- Schäden an Rückschlagventilen,
- Unterbrechung des fließenden Wasserstroms.
Was sind die Ursachen des Problems?
Dadurch wird es zu dem negativen Phänomen, das es ist Wasserschlag? Es mag viele Gründe geben, aber die Praxis zeigt, dass zwei Hauptaspekte sind:
- eine Situation, in der das Rückschlagventil an der Leitung von der Pumpe mehr als neun Meter über dem Grundwasserspiegel installiert ist,
- eine Situation, in der ein in der Rohrleitung von der Pumpe installiertes Rückschlagventil undicht ist und ein anderes über dem vorherigen Niveau installiertes Rückschlagventil dicht bleibt.
Weitere Ursachen, die zu Problemen führen können, sind:
- Störungen wie Rohrbruch, plötzliche Blockierung der Pumpe, Verdrehung der Spindel oder Bruch des Gewindes des Ventils, Vibration verformter Elemente,
- das Phänomen der Kavitation, das durch eine zu hohe Wasserströmungsgeschwindigkeit, einen großen Unterschied des Druckniveaus zum Wert des Flüssigkeitsverdampfungsdrucks bei einer bestimmten Temperatur, das Schließen des Absperrschiebers oder eine hohe Lage des Netzpunkts verursacht wird,
- zufällige Ereignisse, einschließlich einer plötzlichen Unterbrechung der Stromversorgung, einer Änderung der anfänglichen Abflussbedingungen, einer Änderung der Abflüsse an Knotenpunkten, einer Änderung des Wasserstands in den anfänglichen oder Zwischenreservoirs des Netzes,
- unsachgemäßer Betrieb des Systems, der sich in plötzlichem Abschalten aller Pumpen, die die Rohrleitung versorgen, falschem Schließen oder Öffnen von Absperrschiebern, unsachgemäßer Wartung und Reparatur äußert,
- Vibrationen im Zusammenhang mit ungleichmäßigem Betrieb von Pumpen oder Schwimmerventilen.
Aber das ist noch nicht das Ende. Eine weitere Ursache des Problems kann die Verwendung inkompatibler Lösungen sein, beispielsweise das Einsetzen eines neuen mit kleinerem Durchmesser in das alte Rohr (dies führt zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit der fließenden Flüssigkeit). Es ist zu beachten, dass Änderungen zu ungeplanten Schäden führen können. Daher sollten neue Lösungen in Abhängigkeit von den Eigenschaften des analysierten Systems ausgewählt werden.
Wie kann man vorbeugen?
Wichtig ist, dass Wasserschläge und die damit verbundenen Probleme verhindert werden können. Einige der Möglichkeiten sind:
- Auswahl der richtigen Querschnitte und Sicherheitseinrichtungen, Auswahl geeigneter Ventile und Absperrschieber sowie Bekämpfung der Resonanzerscheinung,
- ein Versuch, das Phänomen des Wasserschlags durch direkte Änderung der Systemkonfiguration zu beseitigen, einschließlich der Änderung der Route, der Rohrlängen, -durchmesser, des Rohrleitungsmaterials, der Verbindungen oder Umgehungen,
- Einführung verschiedener Vorrichtungen und Mechanismen in das System, die bewirken, dass die Flüssigkeit aus der Rohrleitung abgelassen oder in einem bestimmten Raum außerhalb des Systems aufbewahrt wird; Dies bedeutet die Verwendung von Wasser-Luft-Behältern, Wasser-Luft-Behältern mit einer am Abfluss angebrachten Differenzialöffnung, Belüftungsventilen oder Sicherheitsventilen.
