Каждая авария означает перебои в нормальной работе системы и расходы, связанные с приобретением необходимых деталей и проведением ремонта. Конечно, в большинстве случаев неисправность является случайностью. Однако существует множество рисков, которых можно избежать благодаря надлежащему уходу и планированию. В случае водопроводных установок и любых водных систем одной из основных опасностей является возникновение так называемого гидравлического удара. Как показывают исследования, это явление является причиной почти 80% всех аварий на участках водопроводных сетей, не оборудованных защитными устройствами. Но что такое гидравлический удар? Каковы его причины? И что делать, чтобы его предотвратить? На эти и другие вопросы мы отвечаем в нашей статье.
Гидравлический удар — теоретические основы явления
Гидравлический удар — это термин, обозначающий внезапное повышение давления, вызванное непреднамеренным, быстрым и происходящим за короткое время изменением скорости потока в трубопроводе. Само название явления происходит от характерного звука, возникающего в процессе и напоминающего удары молотком. Согласно специальному определению, гидравлический удар «вызывается инерцией массы жидкости, движущейся в трубопроводе, скорость потока которой внезапно изменяется». Более того, «резкое изменение скорости и объемного расхода движущейся жидкости вызывает локальное изменение доли кинетической и потенциальной энергии в общей энергии сечения, выражающееся в повышении или снижении давления в потоке. При очень быстром торможении потока происходит резкое снижение кинетической энергии, что приводит к увеличению потенциальной энергии, проявляющемуся значительным повышением давления».
В зависимости от характера явления мы можем иметь дело с положительным гидравлическим ударом (повышение давления) или отрицательным гидравлическим ударом (внезапное падение давления). Независимо от типа, гидравлический удар может стать причиной множества проблем, в том числе:
- разрушения трубопровода,
- повреждения насоса,
- повреждения двигателя,
- повреждения обратных клапанов,
- прерывания потока текущей воды.
Каковы причины этой проблемы?
Что приводит к возникновению такого негативного явления, как гидравлический удар? Причин может быть много, однако практика показывает, что два основных аспекта таковы:
- ситуация, при которой обратный клапан на трубе, идущей от насоса, установлен выше девяти метров над уровнем водной поверхности,
- ситуация, при которой обратный клапан, установленный на трубопроводе, идущем от насоса, негерметичен, а следующий обратный клапан, установленный выше предыдущего, остается герметичным.
К другим причинам, которые могут привести к проблемам, относятся:
- аварии, такие как разрыв трубопровода, внезапная блокировка насоса, скручивание штока или срыв резьбы задвижки, вибрации деформируемых элементов,
- кавитация, вызванная чрезмерной скоростью потока воды, большой разницей между высотой давления и значением давления испарения жидкости при данной температуре, закрытием задвижки или высоким расположением узловой точки сети,
- случайные события, включая внезапное прекращение подачи электроэнергии, изменение начальных условий потока, изменение узловых расходов, изменение уровня воды в начальных или промежуточных сетевых резервуарах,
- неправильная эксплуатация системы, проявляющаяся во внезапном отключении всех насосов, питающих этот же трубопровод, неправильном закрытии или открытии задвижек, ненадлежащем техническом обслуживании и ремонте,
- вибрации, связанные с неравномерной работой насосов или функционированием поплавковых клапанов.
Однако это еще не все. Другой причиной проблемы может быть также применение неподходящих решений, например прокладка внутри старого трубопровода нового трубопровода меньшего диаметра (следствием этого становится увеличение скорости потока жидкости). Важно помнить, что любые изменения могут привести к незапланированным повреждениям, поэтому новые решения следует подбирать с учетом характеристик анализируемой системы.
Как предотвратить гидравлический удар?
Важно отметить, что гидравлические удары и связанные с ними проблемы можно предотвратить. Вот некоторые способы:
- правильный подбор сечений и защитных устройств, выбор подходящих клапанов и задвижек, а также предотвращение резонанса,
- попытка устранить гидравлический удар путем непосредственного изменения конфигурации системы, включая изменение трассы, длины трубопроводов, диаметров, материала трубопроводов, соединений или обходных линий,
- установка в системе различных устройств и механизмов, благодаря которым жидкость сбрасывается из трубопровода или удерживается в определенном пространстве за пределами системы; это означает использование гидропневматических резервуаров, гидропневматических резервуаров с дифференциальной диафрагмой, установленной на выходе, воздушных или предохранительных клапанов.
