Minden üzemzavar megzavarja a rendszer megfelelő működését, és költségekkel jár a szükséges alkatrészek beszerzése, valamint a javítás elvégzése miatt. Természetesen a legtöbb esetben a meghibásodás véletlen kérdése. Számos kockázat azonban megfelelő odafigyeléssel és tervezéssel elkerülhető. A vízellátó hálózatok és mindenféle vízrendszer esetében az egyik alapvető veszély az úgynevezett vízütés kialakulása. A kutatások szerint ez a jelenség felelős a biztosítóberendezésekkel nem rendelkező vízellátó hálózati vezetékeken bekövetkező összes meghibásodás csaknem 80%-áért. De mi is az a vízütés? Mi okozza? És mit tehetünk a megelőzéséért? Cikkünkben ezekre és más kérdésekre is választ adunk.
A vízütés – a jelenség elméleti alapjai
A vízütés olyan hirtelen nyomásnövekedést jelent, amelyet a csővezetékben áramló folyadék áramlási sebességének nem tervezett, gyors és rövid idő alatt kikényszerített megváltozása okoz. A jelenség elnevezése a folyamat során hallható jellegzetes hangból ered, amely kalapácsütésre emlékeztet. A szakszerű meghatározás szerint a vízütést „a csővezetékben mozgó folyadéktömeg tehetetlensége okozza, amelynek áramlási sebessége hirtelen megváltozik”. Ezenfelül „az áramló folyadék sebességének és térfogatáramának hirtelen változása a keresztmetszet teljes energiáján belül a mozgási és helyzeti energia arányának helyi megváltozását idézi elő, ami az áramlásban a nyomás növekedésében vagy csökkenésében nyilvánul meg. Az áramlási sebesség nagyon gyors lelassulásakor a mozgási energia hirtelen csökken, ami a helyzeti energia növekedését eredményezi; ez jelentős nyomásnövekedésben nyilvánul meg”.
A jelenség jellegétől függően pozitív vízütésről (nyomásnövekedés) vagy negatív vízütésről (hirtelen nyomáscsökkenés) beszélhetünk. Típusától függetlenül a vízütés számos problémát okozhat, többek között:
- a csővezeték tönkremenetele,
- a szivattyú meghibásodása,
- a motor meghibásodása,
- a visszacsapó szelepek meghibásodása,
- az áramló vízáram megszakadása.
Mik a probléma okai?
Mi idézi elő ezt a negatív jelenséget, a vízütést? Az okok sokfélék lehetnek, a gyakorlat azonban azt mutatja, hogy két fő tényezőről van szó:
- olyan helyzet, amikor a szivattyútól kiinduló csövön lévő visszacsapó szelep a vízfelszín szintje felett kilenc méternél magasabban van felszerelve,
- olyan helyzet, amikor a szivattyútól kiinduló csővezetékre szerelt visszacsapó szelep nem tömít megfelelően, miközben a korábbi szelep szintje felett felszerelt következő visszacsapó szelep tömített marad.
A további, problémákhoz vezető okok a következők lehetnek:
- meghibásodások, például a vezeték megrepedése, a szivattyú hirtelen blokkolása, a szár elcsavarodása vagy a tolózár menetének leszakadása, valamint a deformációnak kitett elemek rezgései,
- kavitáció, amelyet a víz túl nagy áramlási sebessége, a nyomásmagasság és a folyadék adott hőmérsékleten érvényes párolgási nyomása közötti nagy különbség, a tolózár elzárása vagy a hálózati pont magas elhelyezkedése okoz,
- véletlenszerű események, például a villamosenergia-ellátás hirtelen megszakadása, az áramlás kezdeti feltételeinek megváltozása, a csomóponti elfolyások változása, valamint a kezdeti vagy közbenső hálózati tározók vízszintjének megváltozása,
- a rendszer nem megfelelő üzemeltetése, amely abban nyilvánul meg, hogy az adott csővezetéket tápláló összes szivattyút hirtelen leállítják, a tolózárakat helytelenül zárják vagy nyitják, illetve a karbantartást és a felújításokat nem megfelelően végzik,
- a szivattyúk egyenetlen működésével vagy az úszószelepek működésével kapcsolatos rezgések.
Ez azonban még nem minden. A problémát nem megfelelő megoldások alkalmazása is okozhatja, például ha egy régi vezeték belsejébe kisebb átmérőjű új vezetéket helyeznek be (ennek következménye a folyadék áramlási sebességének növekedése). Fontos szem előtt tartani, hogy minden módosítás nem tervezett károsodásokhoz vezethet, ezért az új megoldásokat az elemzett rendszer jellemzői alapján kell kiválasztani.
Hogyan előzhető meg?
Fontos, hogy a vízütések és az általuk okozott problémák megelőzhetők. Néhány lehetséges módszer:
- a megfelelő keresztmetszetek és védőberendezések kiválasztása, a megfelelő szelepek és tolózárak alkalmazása, valamint a rezonanciajelenség elleni védekezés,
- a vízütés megszüntetésére tett kísérlet a rendszer konfigurációjának közvetlen módosításával, beleértve a nyomvonal, a vezetékek hosszának és átmérőjének, a csővezeték anyagának, a csatlakozásoknak vagy a megkerülő ágaknak a módosítását,
- különféle berendezések és mechanizmusok beépítése a rendszerbe, amelyek biztosítják, hogy a folyadékot a csővezetékből leürítsék vagy a rendszeren kívüli térben visszatartsák; ez víz-levegő tartályok, a kifolyónál beépített differenciális fojtással ellátott víz-levegő tartályok, levegőztető szelepek vagy biztonsági szelepek alkalmazását jelenti.
