Kompenzator vodenog udara u internim vodoopskrbnim sustavima FAR. Kompenzatori hidrauličkog udara Kompenzatori hidrauličkog udara

(VT.CAR19.I) VT.CAR 19 membranski apsorber vodenog čekića dizajniran je za kompenzaciju skokova tlaka koji se javljaju tijekom naglog otvaranja ili zatvaranja zapornih ventila u stambenim vodoopskrbnim sustavima. Uređaj također igra ulogu ekspanzijskog spremnika, primajući višak volumena vode koji se javlja u cijevima tijekom prirodnog grijanja u nedostatku unosa vode. Kompenzator vodenog udara VT.CAR 19 je minijaturni spremnik izrađen od nehrđajućeg čelika AISI 304L s unutarnjom razdjelnom membranom od EPDM elastomera. Male konveksnosti na površini membrane osiguravaju njen labav spoj s tijelom i maksimalnu površinu kontakta membrane s transportiranim medijem. Kapacitet apsorbera vodenog udara VT.CAR 19 je 0,162 l, tvornička postavka tlaka u zračnoj komori je 3,5 bara, maksimalni radni tlak u vodoopskrbi zaštićenog stana je 10 bara, maksimalni tlak pri vodenom udaru je 20 bara, maksimalna radna temperatura je 100 °C. Promjer priključnog navoja je 1/2". Dimenzije (visina x promjer) proizvoda su 112 x 88, mm. Tvornička postavka osigurava zaštitu za cjevovode s nazivnim radnim tlakom od 3 bara. Pri uporabi kompenzatora u sustavima s ostalim parametrima, spremnik treba rekonfigurirati tako da tlak u zračnoj komori premaši nazivni tlak za 0,5 bara.

Opće informacije o vodenom udaru

Vodeni udar je nagla promjena tlaka tekućine koja teče u tlačnom cjevovodu koja se javlja kada dođe do nagle promjene brzine protoka. U opsežnijem smislu, vodeni čekić je brza izmjena "skokova" i "padova" tlaka, popraćena deformacijom tekućine i stijenki cijevi, kao i akustičnim učinkom sličnim udarcu čekićem u čeličnu cijev. Sa slabim hidrauličkim udarima, zvuk se pojavljuje u obliku "metalnih" klikova, ali čak i kod takvih naizgled beznačajnih udara, pritisak u cjevovodu može se značajno povećati.

Faze vodenog udara mogu se ilustrirati sljedećim primjerom ( Sl. 1): neka se jednoručna slavina ili mješalica ugradi na kraju cjevovoda stana spojenog na kućni uspon (upravo te mješalice omogućuju relativno brzo zatvaranje protoka).

Sl. 1. Faze vodenog udara

Kada se slavina zatvori, događaju se sljedeći procesi:

  1. Dok je slavina otvorena, tekućina se kreće kroz cjevovod stana brzinom " ν " U isto vrijeme, tlak u usponu i cjevovodu stana je isti ( str).
  2. Kada se slavina zatvori i protok naglo uspori, kinetička energija protoka se pretvara u rad deformacije stijenki cijevi i tekućine. Stijenke cijevi su rastegnute, a tekućina sabijena, što dovodi do povećanja tlaka za Δp(udarni pritisak). Zona u kojoj se tlak povećao naziva se zona kompresije udarnog vala, a njezin krajnji dio fronta udarnog vala. Fronta udarnog vala širi se prema usponu brzinom "c". Ovdje bih želio napomenuti da pretpostavka o nestlačivosti vode, usvojena u hidrauličkim proračunima, u ovom slučaju ne vrijedi, jer prava voda je stlačiva tekućina s volumetrijskim omjerom kompresije od 4,9x10 -10 1/Pa. Odnosno, pri tlaku od 20 400 bara (2040 MPa) volumen vode se prepolovi.
  3. Kada prednji dio udarnog vala dođe do uspona, sva tekućina u cjevovodu stana će biti komprimirana, a zidovi cjevovoda stana će se rastegnuti.
  4. Volumen tekućine u kućnom sustavu mnogo je veći nego u ožičenju stana, stoga, kada prednji dio udarnog vala dosegne uspon, višak tlaka tekućine uglavnom se izglađuje zbog širenja poprečnog presjeka i uključivanja ukupnog volumena tekućine u kućnom sustavu. Tlak u cjevovodu stana počinje se izjednačavati s tlakom u usponu. Ali u isto vrijeme, cjevovod stana, zbog elastičnosti zidnog materijala, vraća svoj izvorni presjek, komprimira tekućinu i istiskuje je u uspon. Zona uklanjanja deformacija sa stijenki cjevovoda proteže se prema slavini brzinom " S».
  5. U trenutku kada se tlak u cjevovodu stana izjednači s početnim, kao i brzina tekućine, smjer strujanja će biti obrnut („nulta točka“).
  6. Sada tekućina u cjevovodu brzinom od " ν „Teži „otrgnuti“ od slavine. Pojavljuje se "zona razrjeđivanja udarnog vala". U ovoj zoni brzina strujanja je nula, a tlak tekućine postaje niži od početnog, što dovodi do kompresije stijenki cijevi (smanjenje promjera). Prednji dio vakuumske zone kreće se prema usponu brzinom od " S" Pri značajnom početnom protoku, vakuum u cijevi može dovesti do pada tlaka ispod atmosferskog tlaka, kao i do kršenja kontinuiteta protoka (kavitacija). U tom se slučaju u cjevovodu u blizini slavine pojavljuje kavitacijski mjehurić, čiji kolaps dovodi do činjenice da tlak tekućine u zoni reflektiranog udarnog vala postaje veći od istog pokazatelja u izravnom udarnom valu.
  7. Kada se dosegne kompresijska fronta udarnog vala uspona, brzina protoka u cjevovodu stana je nula, a tlak tekućine niži je od početnog i niži od tlaka u usponu. Zidovi cjevovoda su komprimirani.
  8. Razlika tlaka između tekućine u usponskom vodu i cjevovodu stana uzrokuje protok tekućine u cjevovod stana i izjednačavanje tlakova na izvornu vrijednost. U tom smislu, zidovi cijevi također počinju poprimati svoj izvorni oblik. Tako nastaje reflektirani udarni val, a ciklusi se opet ponavljaju do potpunog gašenja. U ovom slučaju, vremensko razdoblje tijekom kojeg se događaju sve faze i ciklusi vodenog udara u pravilu ne prelazi 0,001–0,06 s. Broj ciklusa može varirati i ovisi o karakteristikama sustava.

Na riža. 2 Faze vodenog udara prikazane su grafički.

Riža. 2. Grafovi promjena tlaka tijekom vodenog udara.

Raspored za riža. 2a prikazuje razvoj hidrauličkog udara kada tlak fluida u zoni pražnjenja udarnog vala ne padne ispod atmosferskog tlaka (linija 0).

Raspored za riža. 2b prikazuje udarni val čija je zona vakuuma ispod atmosferskog tlaka, ali hidraulički kontinuitet medija nije narušen. U ovom slučaju, tlak tekućine u zoni vakuuma je niži od atmosferskog tlaka, ali se ne opaža učinak kavitacije.

Raspored za Sl.2c predstavlja slučaj kada je poremećen hidraulički kontinuitet toka, odnosno nastaje kavitacijska zona čije naknadno kolaps dovodi do povećanja tlaka u reflektiranom udarnom valu.

Vrste hidrauličkih udara i osnovne konstrukcijske odredbe

Ovisno o brzini zatvaranja zapornog ventila na cjevovodu, vodeni udar može biti "izravan" ili neizravan." „Izravan“ je udar kod kojeg je protok blokiran u vremenu kraćem od perioda udara, odnosno ispunjen je uvjet:

T 3 ≤ 2L/s,

Gdje T 3– vrijeme zatvaranja zapornog organa, s; L– duljina cjevovoda od uređaja za zatvaranje do točke u kojoj se održava stalni tlak (u stanu - do uspona), m; S– brzina udarnog vala, m/s.

U suprotnom se vodeni čekić naziva neizravnim. S neizravnim udarom, val tlaka je mnogo manji po veličini, budući da je dio energije protoka prigušen djelomičnim curenjem kroz zaporni element.

Ovisno o stupnju začepljenja protoka, vodeni čekić može biti potpun ili nepotpun. Potpuni udarac je onaj kod kojeg zaporni organ potpuno blokira protok. Ako se to ne dogodi, to jest, dio protoka i dalje teče kroz ventil za zatvaranje, tada će vodeni čekić biti nepotpun. U ovom slučaju, izračunata brzina za određivanje veličine hidrauličkog udara bit će razlika u protoku prije i nakon blokiranja. Veličina povećanja tlaka tijekom izravnog punog hidrauličkog udara može se odrediti formulom N.E. Zhukovsky (u zapadnoj tehničkoj literaturi formula se pripisuje Alieviu i Michaudu):

Δp = ρ ν c, Pa,

Gdje ρ – gustoća transportirane tekućine, kg/m3; ν – brzina transportirane tekućine prije trenutka naglog kočenja, m/s; S– brzina širenja udarnog vala, m/s.

Zauzvrat, brzina širenja udarnog vala c određena je formulom:

Gdje c 0- brzina širenja zvuka u tekućini (za vodu – 1425 m/s, za ostale tekućine može se uzeti prema stol 1); D– promjer cjevovoda, m; δ – debljina stijenke cijevi, m; E– volumetrijski modul elastičnosti tekućine (može se uzeti prema stol 2), Pa; Jelo– modul elastičnosti materijala stijenke cijevi, Pa (može se uzeti prema stol 3).

Tablica 1. Karakteristike tekućine


Tablica 2. Karakteristike materijala stijenke cijevi


Ako uzmemo u obzir da brzina vode u stambenim sustavima ne smije biti veća od 3 m/s (klauzula 7.6. SNiP 2.04.01), tada je za cjevovode izrađene od različitih materijala moguće izračunati količinu povećanja tlaka s mogućim direktni puni vodeni čekić. Takvi zbirni podaci za neke cijevi prikazani su u stol 3.

Tablica 3. Porast tlaka tijekom vodenog udara pri brzini strujanja od 3 m/s


Materijal i dimenzije cijevi

Brzina udarnog vala, m/s

Δr, bar

Metalni polimer

Polietilen

Polipropilen

Čelik (VGP normalne cijevi)

S neizravnim vodenim čekićem, povećanje tlaka izračunava se pomoću formule:

U stol 4 Dano je prosječno vrijeme odziva glavne armature stana. Za svaku vrstu ove armature izračunava se duljina cjevovoda, nakon koje vodeni čekić prestaje biti izravan.

Tablica 4. Duljina dijela izravnog udara za ventile za zatvaranje vode


Vrsta opreme stana

Vrijeme odziva, s

Duljina dionice izravnog udara, m

Za nemetalne cjevovode

Za metalni cjevovod

Slavina s polugom ili mješalica

Prekidač za tuš (skretač)

Elektromagnetni ventil perilice rublja

Solenoidni ventil perilica suđa

Elektromagnetski ventil za zaštitu od curenja (1/2")

Ventil za punjenje WC školjke

Moguće posljedice vodenog udara

U stambenim mrežama, pojava vodenog udara, naravno, ne podrazumijeva tako velike destruktivne posljedice kao na glavnim cjevovodima velikog promjera. Međutim, čak i ovdje mogu izazvati mnogo problema i gubitaka ako ne uzmete u obzir mogućnost njihove pojave.

Povremeno ponavljani hidraulički udari u stambenim cjevovodima mogu uzrokovati sljedeće probleme:

– smanjenje vijeka trajanja cjevovoda. Standardni vijek trajanja unutarnjih cjevovoda određen je skupom karakteristika (temperatura, tlak, vrijeme) u kojima cijev radi. Čak i takvi kratkotrajni, ali često ponavljani, izmjenični skokovi i padovi tlaka koji se javljaju tijekom hidrauličkog udara značajno iskrivljuju sliku radnih uvjeta cjevovoda, smanjujući razdoblje njegovog nesmetanog rada. To se u većoj mjeri odnosi na polimerne i višeslojne cjevovode;

– istiskivanje brtvila i brtvila u fitinzima i spojnicama cjevovoda. Tome su podložni elementi kao što su klipni reduktori tlaka, kuglasti ventili, ventili i miješalice s gumenim brtvenim prstenovima, brtveni prstenovi crimp i press spojnica, kao i polusklopni prstenovi („amerikanke”). U vodomjerima za stanove, istiskivanje brtvenog prstena između mjerne komore i mehanizma za brojanje može dovesti do ulaska vode u mehanizam za brojanje (slika 3);

Riža. 3. Voda ulazi u mehanizam za brojanje vodomjera kao rezultat istiskivanja brtve

– čak i jedan hidraulični udar može potpuno onesposobiti kontrolno-mjerne instrumente postavljene u stanu. Na primjer, savijanje igle manometra zbog interakcije s graničnom iglom jasan je znak vodenog udara koji se dogodio (slika 4);

Riža. 4. Tipično oštećenje manometra uslijed hidrauličkog udara

– svaki hidraulični udar u stambenom cjevovodu izrađenom od polimernih materijala, izrađenih s crimp, press ili kliznim spojnicama, neizbježno dovodi do mikroskopskog „klizanja“ spojnice iz cjevovoda. Na kraju može doći trenutak kada sljedeći vodeni čekić postane kritičan - cijev potpuno "ispuzi" iz konektora (slika 5);

Riža. 5. Kvar spoja MPT crimp kao rezultat vodenog udara

– fenomeni kavitacije, koji mogu pratiti vodeni udar, često su uzrok pojave šupljina u kalemu i tijelu ventila. Kolaps vakuumskih mjehurića tijekom kavitacije jednostavno "izgriza" komadiće metala s površine na kojoj se formiraju. Kao rezultat toga, kalem prestaje obavljati svoju funkciju, odnosno prekida se nepropusnost zapornog organa. I tijelo takvih okova će vrlo brzo propasti (slika 6);

Riža. 6. Kavitacijsko razaranje unutarnje površine ispusta ispred solenoidnog ventila

– posebnu opasnost za stambene cjevovode od višeslojnih cijevi predstavlja zona ispuštanja udarnog vala tijekom hidrauličkog udara. Ako je ljepljivi sloj loše kvalitete ili postoje nezalijepljena mjesta, vakuum nastao u cijevi otkida unutarnji sloj cijevi, uzrokujući njegovo "kolabiranje" (sl. 7, 8).

Riža. 7. Višeslojni polipropilenska cijev, oštećen vodenim čekićem

Riža. 8. "Srušena" metal-polimerna cijev

Kad se djelomično sruši, cijev će nastaviti obavljati svoju funkciju, ali s puno većim hidrauličkim otporom. Međutim, može doći i do potpunog kolapsa - u ovom slučaju cijev će biti blokirana vlastitim unutarnjim slojem. Nažalost, GOST 53630-2009 "Višeslojne tlačne cijevi" ne zahtijeva ispitivanje uzoraka cijevi pri unutarnjem tlaku ispod atmosferskog. Međutim, brojni proizvođači, svjesni ovog problema, u tehničke specifikacije uključuju obveznu klauzulu o provjeri cijevi pod vakuumom. Konkretno, svaki kolut višeslojnih cijevi VALTEC povezan je s vakuumskom pumpom, koja dovodi apsolutni tlak u cijevi do 0,2 atm (–0,8 bara). Zatim se pomoću kompresora kroz cijev provlači kugla od polistirenske pjene promjera nešto manjeg od projektiranog unutarnjeg promjera cijevi. Valjci kroz koje lopta nije mogla proći nemilosrdno se odbacuju i uništavaju;

– još jedna opasnost leži u prisutnosti unutarnjih cjevovoda tople vode zbog vodenog udara. Kao što je poznato, vrelište vode usko ovisi o tlaku ( stol 5).

Tablica 5. Ovisnost temperature vrenja vode o tlaku


Ako npr. cjevovod stana prima Vruća voda s temperaturom od 70 °C, au zoni razrjeđivanja vodenog udara tlak se smanjuje na apsolutnu vrijednost od 0,3 atm, tada će se u ovoj zoni voda pretvoriti u paru. S obzirom da je volumen pare u normalnim uvjetima gotovo 1200 puta veći od volumena iste mase vode, za očekivati ​​je da ova pojava može dovesti do još većeg povećanja tlaka u zoni kompresije udarnog vala.

Metode zaštite od vodenog udara u stambenim sustavima

Najučinkovitiji i najpouzdaniji način zaštite od vodenog udara je produljenje vremena u kojem zaporni ventil zatvara protok. Ova metoda se koristi na glavnim cjevovodima. Glatko zatvaranje ventila ne uzrokuje destruktivne smetnje u protoku i eliminira potrebu za ugradnjom glomaznih i skupih prigušnih uređaja. U apartmanskim sustavima ova metoda nije uvijek prihvatljiva, jer “jednokrake” miješalice, elektromagnetni ventili za kućanske aparate i druge armature koje mogu zatvoriti protok u kratkom vremenu čvrsto su se udomaćile u našoj svakodnevnici. U tom smislu, sustavi inženjeringa stanova, već u fazi projekta, moraju biti projektirani uzimajući u obzir rizik od vodenog udara. Konstruktivne mjere, poput upotrebe elastičnih umetaka, ekspanzijskih petlji i ekspandera, nisu široko korištene. Trenutno su najpopularniji spojevi posebno dizajnirani za tu svrhu - pneumatski (klip, slika 9a i membrana, slika 9b) ili opružni (sl. 9c) apsorberi vodenog čekića.

Riža. 9. Vrste apsorbera vodenih udara

U pneumatskim prigušivačima kinetička energija protoka tekućine gasi se energijom kompresije zraka, čiji se tlak adijabatski mijenja s indeksom K = 1,4. Volumen zračne komore pneumatskog prigušivača određuje se iz izraza:

gdje je P 0 početni tlak u zračnoj komori, P K je konačni (krajnji) tlak u zračnoj komori. U gornjoj formuli lijeva strana je izraz za kinetičku energiju protoka fluida, a desna je energija kompresije zraka.

Parametri opruge za kompenzatore opruge nalaze se iz izraza:

gdje je D pr prosječni promjer opruge, I broj zavoja opruge, G modul smicanja, F k konačna sila koja djeluje na oprugu, F 0 početna sila koja djeluje na oprugu.

Među dizajnerima i instalaterima postoji mišljenje da povratni ventili i reduktori tlaka također imaju sposobnost apsorbiranja vodenog udara.

Nepovratni ventili, doista, odsijecanjem dijela cjevovoda u trenutku iznenadnog blokiranja protoka, smanjuju procijenjenu duljinu cjevovoda, pretvarajući izravni udarac u neizravni udarac manje energije. Međutim, naglo se zatvarajući pod utjecajem stupnja kompresije udarnog vala, sam se ventil pretvara u uzrok vodenog udara u cjevovodu koji se nalazi ispred njega. Tijekom faze vakuuma, ventil se ponovno otvara i, ovisno o omjeru duljina cijevi ispred i iza ventila, može doći trenutak kada se udarni valovi dva dijela zbrajaju, povećavajući val tlaka. Klipni reduktori tlaka ne mogu služiti kao hidraulički amortizeri zbog svoje velike inercije - zbog rada sila trenja u klipnim brtvama jednostavno nemaju vremena reagirati na trenutnu promjenu tlaka. Osim toga, takvi mjenjači sami trebaju zaštitu od vodenog udara, što uzrokuje istiskivanje brtvenih prstenova iz sjedišta klipa.

Membranski reduktori tlaka imaju sposobnost djelomične apsorpcije energije vodenog udara, ali su dizajnirani za potpuno različite učinke sile, pa će ih rad na prigušivanju čestih vodenih udara brzo izbaciti iz pogona. Osim toga, oštro preklapanje mjenjača tijekom udarnog vala vodi, kao u slučaju provjeriti ventil, do pojave udarnog vala u području do mjenjača, nezaštićenog membranom.

Između ostalog, prigušivači vodenog čekića za stan, osim obavljanja svoje glavne zadaće, obavljaju još nekoliko funkcija koje su važne za siguran rad cjevovoda u stanovima. O ovim funkcijama raspravljat ćemo na primjeru membranskog hidrauličkog amortizera VALTEC VT.CAR19 (slika 10).

Prigušivač vodenog čekića VT.CAR19

Riža. 10. Prigušivač vodenog čekića VALTEC VT.CAR19

Stambena zaklopka vodenog čekića VALTEC VT.CAR19 strukturno se sastoji (Sl. 11) od sferičnog tijela izrađenog od nehrđajućeg čelika AISI 304L ( 1 ), sa smotanom EPDM membranom ( 2 ). Zahvaljujući malim konveksnostima na površini membrane, osigurana je njezina labava povezanost s tijelom i maksimalna površina kontakta membrane s transportiranim medijem. Zračna komora zaklopke je na tvornički tlak od 3,5 bara, što osigurava zaštitu stambenih cjevovoda čiji tlak ne prelazi 3 bara. Zaklopka također može zaštititi cjevovode s radnim tlakom do 10 bara, ali u ovom slučaju potrebno je koristiti pumpu spojenu na nipl ( 3 ) povećati tlak u zračnoj komori na 10,5 bara. U slučajevima kada je radni tlak u stambenoj mreži ispod 3 bara, preporučuje se kroz spojnicu ( 3 ) ispustite dio zraka iz komore do vrijednosti Prab + 0,5 bara.

Slika 11. Dizajn prigušivača VALTEC VT.CAR19

Tehnički podaci a date su i ukupne dimenzije prigušnice stol 6.

Tablica 6. Tehničke karakteristike VALTEC VT.CAR19


Karakteristično ime

Značenje

Radni volumen

Tvornička vrijednost predtlaka u zračnoj komori

Maksimalni pritisak kod vodenog udara

Maksimalni radni tlak u zaštićenom stambenom cjevovodu

Raspon temperature radne okoline


Dimenzije (vidi skicu):



H – visina

O – promjer

G – spojni navoj

Materijal:



Nehrđajući čelik AISI 304L

Membrana

Zaklopka je sposobna zaštititi cjevovode od vodenog udara, čiji se tlak povećava na 20 bara, stoga je prije ugradnje zaklopke potrebno provjeriti veličinu vodenog udara koji se može pojaviti u određenom stambenom cjevovodu. Izračun mogućeg tlaka tijekom vodenog udara Rg može se izračunati pomoću formule:

, bar

Omjer Ewater/Eat za cjevovode izrađene od različitih materijala uzima se prema stol 2.

Pouzdano štiteći cjevovode stanova od vodenog udara, zaklopka VT.CAR19, zbog svojih značajki dizajna, može apsorbirati višak vode koji nastaje pri zagrijavanju ulazne hladne vode tijekom pauze u korištenju vode. Na primjer, ako je voda s temperaturom od +5°C dovedena u stan koji je na ulazu opremljen reduktorom ili povratnim ventilom, a preko noći se zagrijala do 25°C (uobičajena temperatura zraka u kupaonici), tada je tlak u presječenom dijelu cjevovoda povećat će se za:

ΔP = β t Δt/β v = 0,00015 · (25 – 5) / 4,9 · 10 –9 = 61,2 bara.

U navedenoj formuli β t je koeficijent toplinskog širenja vode, i β v je koeficijent volumenske kompresije vode (recipročna vrijednost modula elastičnosti). Formula ne uzima u obzir toplinsko rastezanje materijala same cijevi, ali praksa pokazuje da svaki stupanj povećanja temperature vode u cjevovodu povećava tlak od 2 do 2,5 bara.

Ovdje je potrebna druga funkcija membranske zaklopke vodenog čekića. Apsorpcijom dijela vode iz cjevovoda grijanja, oslobodit će ga prekomjernog opterećenja i pomoći u izbjegavanju hitnih slučajeva. U stol 7 Navedene su maksimalne duljine cjevovoda zaštićenih zaklopkom VT.CAR19 od toplinskog širenja tekućine.

Tablica 7. Granična duljina cjevovoda zaštićenih od toplinskog širenja (pri ΔT = 20°C)


Što se tiče cjevovoda za opskrbu toplom vodom za stambene objekte, i ovdje zaklopka VT.CAR19 obavlja važnu zadaću sprječavanja vrenja vode u zoni pražnjenja udarnog vala. Apsorbiranjem energije hidrauličkog udara, amortizer otklanja tu opasnost.

Najveća učinkovitost amortizera hidrauličnog udara postiže se ugradnjom neposredno ispred štićene armature. U tom slučaju potpuno je eliminirana mogućnost nastanka vodenog udara (slika 12).

Riža. 12. Ugradnja zaklopki neposredno ispred štićenih uređaja

U stambenim sustavima gdje cjevovodi nemaju značajnu duljinu, dopušteno je ugraditi jednu zaklopku po skupini uređaja. U tom slučaju treba provjeriti da ukupna duljina dijelova cjevovoda zaštićenih jednim prigušivačem ne prelazi vrijednosti navedene u stol 8.

Tablica 8. Duljina dionica cjevovoda zaštićenih jednom zaklopkom


Ako su vrijednosti navedene u tablici prekoračene, potrebno je ugraditi ne jednu, već nekoliko prigušnica. U slučaju kada izračunati tlak tijekom hidrauličnog udara premašuje najveći dopušteni tlak za određenu zaklopku (20 bara za VT.CAR19), treba odabrati drugu vrstu uređaja s većim karakteristikama čvrstoće.

U skladu s točkom 7.1.4. SP 30.13330.2012 „Unutarnja vodoopskrba i kanalizacija zgrada”, čije su odredbe stupile na snagu 1. siječnja 2013., dizajn vodoopskrbnih i zapornih ventila mora osigurati glatko otvaranje i zatvaranje protoka vode. Ali ovaj zahtjev vjerojatno neće biti ispunjen, jer trgovina nudi stanovnicima veliki izbor armatura i uređaja u kojima je nemoguća glatka regulacija. Uzimajući to u obzir, vodeće projektantske i građevinske organizacije u našoj zemlji već u svojim projektima predviđaju ugradnju amortizera vodenih čekića za stanovanje. Na primjer, DSK-1 u gradu Moskvi restrukturira proizvodnju za implementaciju ulaznih jedinica vodoopskrbe za stambene jedinice prema dijagramu prikazanom na slici. 13.

Riža. 13. Ulazna jedinica vodoopskrbe stana

U U zadnje vrijeme Sve češće postoje izvješća o uništenju nekih elemenata sustava grijanja ili vodovoda. Uzrok kvara bio je vodeni čekić. Kompenzator vodenog čekića (apsorber) spašava vas od takvih problema. Kakav je ovo uređaj, kako i gdje ga instalirati - pročitajte ovaj članak.

Što je vodeni čekić u cjevovodu, njegovi uzroci

Vodeni čekić- ovo je naglo povećanje tlaka u sustavima koji transportiraju tekućinu, što se događa kada dođe do oštre promjene u brzini kretanja tekućine. Prenapon tlaka može uzrokovati uništenje nekih elemenata sustava. Kvarovi nastaju kada se prekorači vlačna čvrstoća veze ili materijala.

Ako govorimo o našim kućama i stanovima, vodeni udar se javlja u sustavima grijanja i vodoopskrbe. U sustavima grijanja privatnih kuća - prilikom pokretanja ili zaustavljanja cirkulacijske crpke. Da, ne stvara pritisak sam po sebi. Ali oštro ubrzanje ili zaustavljanje rashladne tekućine je opterećenje koje djeluje na zidove cijevi i obližnje uređaje. U sustavima grijanja zatvorenog tipa košta. Kompenzira vodeni udar ako je pumpa u blizini. U tom slučaju možda neće biti potrebni dodatni uređaji. Potrebu za ugradnjom kompenzatora možete provjeriti pomoću manometra. Ako se igla ne pomiče ili se pomiče jedva primjetno, sve je u redu.

Najčešći uzrok vodenog udara je naglo zatvaranje slavine.

U centraliziranim sustavima grijanja, vodeni udar nastaje kada se zaklopka iznenada zatvori kada se slavine brzo otvore kako bi se napunio sustav nakon popravka/prevencije. Prema pravilima, to treba raditi polako i postupno, ali u praksi je drugačije...

U opskrbi vodom do vodenog udara dolazi čak i kada se slavina ili neki drugi ventil za zatvaranje iznenada zatvori. Izraženiji "učinci" postižu se u sustavima punjenim zrakom. Dok se voda kreće, ona udara u zračne džepove, što stvara dodatna udarna opterećenja. Možemo čuti škljocanje ili pucketanje. A ako je dovod vode usmjeren plastičnim cijevima, tijekom rada možete primijetiti kako se te cijevi tresu. Ovako reagiraju na vodeni čekić. Vjerojatno ste primijetili kako se crijevo s metalnim pletenicama trza. Razlog je isti - skokovi tlaka. Prije ili kasnije oni će dovesti do činjenice da će ili cijev puknuti u samom slaba točka, ili će veza procuriti (što je vjerojatnije i češće).

Zašto ovaj fenomen nije prije zabilježen? Jer sada većina slavina ima kuglasti ventil i protok se zatvara/otvara vrlo naglo. Prije su slavine bile ventilskog tipa i ventil se spuštao polako i postupno.

Kako se nositi s vodenim čekićem u grijanju i vodoopskrbi? Možete, naravno, trenirati stanovnike stana ili kuće da ne otvaraju slavine oštro. Ali ne možete naučiti perilicu rublja ili posuđa pažljiv stav do cijevi. A cirkulacijska crpka ne može se usporiti tijekom procesa pokretanja i zaustavljanja. Stoga se u sustav grijanja ili vodoopskrbe dodaju kompenzatori vodenog čekića. Također se nazivaju prigušivači, amortizeri.

Što je kompenzator vodenog čekića: vrste, dizajn, princip rada

Postoje dvije vrste kompenzatora vodenog udara: membranski i s ventilom s oprugom. Oni obavljaju istu funkciju: prihvaćaju višak tekućine, čime se smanjuje opterećenje drugih elemenata sustava. Budući da su ti uređaji male veličine, oni štite one uređaje koji se nalaze u neposrednoj blizini.

Kompenzator vodenog čekića je mali uređaj, ali značajno mijenja sliku

Kako radi i radi membranski kompenzator

Membranski kompenzator vodenog čekića je spremnik koji je elastičnom membranom podijeljen na dva dijela. Jedan od dijelova je ispunjen zrakom, drugi je prazan u svom normalnom stanju. Zrak u ispunjenom dijelu pumpa se pod određenim pritiskom. Za provjeru/pumpanje tlaka, u ovom dijelu tijela nalazi se ventil (bradavica). Proizvodi se isporučuju iz tvornice s početnim tlakom od 3 bara. Ovo je "standardna" vrijednost za većinu sustava grijanja u jednokatnim privatnim kućama. Ako je potrebno promijeniti tlak, pumpa se spaja na bradavicu i dovodi do potrebne vrijednosti. Ova vrijednost je 20-30% veća od radne u određenom sustavu. Ali trebao bi biti znatno niži od granice performansi samog kompenzatora.

Sve dok tlak u sustavu ne premaši tlak u tom dijelu spremnika, ništa se ne događa. Kada dođe do vodenog udara, pod utjecajem povećanog tlaka, membrana se rasteže, dio tekućine ulazi u spremnik. Kako se normalizira, elastična membrana teži zauzeti svoje normalno stanje, gurajući tekućinu natrag u sustav. Tako je skok izglađen.

Značajke prigušivača opružnog vodenog čekića

Drugi tip kompenzatora vodenog čekića radi na istom principu: tekućina prolazi u kućište kako se tlak povećava. Ali pristup spremniku blokiran je plastičnim diskom koji je podržan oprugom. Tlak pod kojim tekućina počinje teći unutra ovisi o elastičnoj sili opruge. Ne može se prilagoditi ni na koji način (barem još nisu naišli na podesive modele), pa morate odabrati uređaj s odgovarajućim parametrima.

Princip rada ove zaklopke sličan je gore opisanom. Dok je tlak u sustavu normalan, opruga pritišće disk na tijelo. Kada dođe do vodenog udara, on se skuplja i voda ulazi u kućište. Kako se tlak smanjuje, on postaje manji od elastične sile opruge. Postupno se otpušta, vraćajući tekućinu u cjevovod.

Kao što vidite, oba uređaja rade na sličnom principu. Opružni modeli smatraju se pouzdanijima, jer su radni elementi u njima manje podložni habanju (metalna opruga i izdržljiva plastika). Ali membrane se također izrađuju od materijala koji Dugo vrijeme ne gube svoju elastičnost. Dodatni plus je mogućnost podešavanja tlaka pri kojem se membrana počinje rastezati. No nedostatak je potreba za redovitom provjerom tlaka i, ako je potrebno, pumpanjem.

Kompenzator vodenog čekića je malih dimenzija, samo mala količina vode može stati u kućište (obično manje od 200 ml). Instalira se u neposrednoj blizini izvora vodenog udara: kuglasti ventil, vodeni češalj, na crijevo do perilice rublja ili posuđa, nakon cirkulacijske pumpe, na grijani podni češalj.

Možete ga pričvrstiti u bilo kojem položaju: gore, dolje, sa strane. Za membranske modele važno je samo da postoji slobodan pristup bradavici. Bez obzira na dizajn, ne preporuča se instalirati uređaj na duge grane od glavne linije. Dio dovodne cijevi treba biti što kraći.

Pri odabiru obratite pozornost na maksimalni radni i kompenzirani tlak. Druga točka je promjer veze. Obično je to 1/2 inča, ali postoje i 3/4 i inča.

Prilikom spajanja perilice rublja i/ili perilice posuđa, na crijevo se ugrađuje trojnik. Jedan slobodni izlaz tee ide na stroj, a na drugom je instaliran kompenzator vodenog čekića.

Drugi načini borbe protiv vodenog udara

Jedan od moguće opcije neutralizacija vodenog udara već je najavljena - glatko zatvorite slavine. Ali ovo nije lijek za sve, i nezgodno je u našim brzim vremenima. A ima i kućanskih aparata, ne možeš ih naučiti. Iako neki proizvođači uzimaju u obzir ovu točku, a najnoviji modeli izrađeni su s ventilom koji glatko zatvara vodu. Zbog toga su kompenzatori i neutralizatori postali toliko popularni.

Kompenzator vodenog čekića - mali uređaj (usporedba s kuglastim ventilom od mesinga)

Možete se boriti protiv vodenog udara drugim metodama:

  • Prilikom ugradnje ili rekonstrukcije sustava vodoopskrbe ili grijanja, umetnite komad elastične cijevi ispred izvora vodenog udara. Ovo je ojačana guma otporna na toplinu ili PPS plastika. Duljina elastičnog umetka je 20-40 cm Što je dulja cijev, to je duži umetak.
  • Kupnja kućanskih aparata i zapornih i regulacijskih ventila s glatkim kretanjem ventila. Što se tiče grijanja, često postoje problemi sa. Ne rade svi servo glatko pri zatvaranju protoka. Rješenje je ugradnja termostata/termostata s glatkim hodom klipa.
  • Koristite pumpe s mekim pokretanjem i zaustavljanjem.

Vodeni čekić je doista opasna stvar za zatvoreni sustav. Razbija radijatore i puca cijevi. Da biste izbjegli probleme, bolje je unaprijed razmisliti o mjerama kontrole. Ako već sve radi, ali se pojavljuju problemi, najpametniji i najlakši način je ugradnja kompenzatora. Da, nisu jeftini, ali popravci će koštati više.

Proizvođači, karakteristike, cijene

Najbolje je kupiti kompenzator vodenog čekića od poznatih tvrtki. Ovo nije područje na kojem je primjereno štedjeti. Najpopularnije su nekoliko tvrtki:


Postoje i druge tvrtke, ali nisu toliko popularne. neki zbog precijenjenosti, drugi nisu stekli povjerenje. Barem za sada.

Opće informacije o vodenom udaru

Vodeni udar je nagla promjena tlaka tekućine koja teče u tlačnom cjevovodu koja se javlja kada dođe do nagle promjene brzine protoka. U opsežnijem smislu, vodeni čekić je brza izmjena "skokova" i "padova" tlaka, popraćena deformacijom tekućine i stijenki cijevi, kao i akustičnim učinkom sličnim udarcu čekićem u čeličnu cijev. Sa slabim hidrauličkim udarima, zvuk se pojavljuje u obliku "metalnih" klikova, ali čak i kod takvih naizgled beznačajnih udara, pritisak u cjevovodu može se značajno povećati.

Faze vodenog udara mogu se ilustrirati sljedećim primjerom ( Sl. 1): neka se jednoručna slavina ili mješalica ugradi na kraju cjevovoda stana spojenog na kućni uspon (upravo te mješalice omogućuju relativno brzo zatvaranje protoka).

Sl. 1. Faze vodenog udara

Kada se slavina zatvori, događaju se sljedeći procesi:

  1. Dok je slavina otvorena, tekućina se kreće kroz cjevovod stana brzinom " ν " U isto vrijeme, tlak u usponu i cjevovodu stana je isti ( str).
  2. Kada se slavina zatvori i protok naglo uspori, kinetička energija protoka se pretvara u rad deformacije stijenki cijevi i tekućine. Stijenke cijevi su rastegnute, a tekućina sabijena, što dovodi do povećanja tlaka za Δp(udarni pritisak). Zona u kojoj se tlak povećao naziva se zona kompresije udarnog vala, a njezin krajnji dio fronta udarnog vala. Fronta udarnog vala širi se prema usponu brzinom "c". Ovdje bih želio napomenuti da pretpostavka o nestlačivosti vode, usvojena u hidrauličkim proračunima, u ovom slučaju ne vrijedi, jer prava voda je stlačiva tekućina s volumetrijskim omjerom kompresije od 4,9x10 -10 1/Pa. Odnosno, pri tlaku od 20 400 bara (2040 MPa) volumen vode se prepolovi.
  3. Kada prednji dio udarnog vala dođe do uspona, sva tekućina u cjevovodu stana će biti komprimirana, a zidovi cjevovoda stana će se rastegnuti.
  4. Volumen tekućine u kućnom sustavu mnogo je veći nego u ožičenju stana, stoga, kada prednji dio udarnog vala dosegne uspon, višak tlaka tekućine uglavnom se izglađuje zbog širenja poprečnog presjeka i uključivanja ukupnog volumena tekućine u kućnom sustavu. Tlak u cjevovodu stana počinje se izjednačavati s tlakom u usponu. Ali u isto vrijeme, cjevovod stana, zbog elastičnosti zidnog materijala, vraća svoj izvorni presjek, komprimira tekućinu i istiskuje je u uspon. Zona uklanjanja deformacija sa stijenki cjevovoda proteže se prema slavini brzinom " S».
  5. U trenutku kada se tlak u cjevovodu stana izjednači s početnim, kao i brzina tekućine, smjer strujanja će biti obrnut („nulta točka“).
  6. Sada tekućina u cjevovodu brzinom od " ν „Teži „otrgnuti“ od slavine. Pojavljuje se "zona razrjeđivanja udarnog vala". U ovoj zoni brzina strujanja je nula, a tlak tekućine postaje niži od početnog, što dovodi do kompresije stijenki cijevi (smanjenje promjera). Prednji dio vakuumske zone kreće se prema usponu brzinom od " S" Pri značajnom početnom protoku, vakuum u cijevi može dovesti do pada tlaka ispod atmosferskog tlaka, kao i do kršenja kontinuiteta protoka (kavitacija). U tom se slučaju u cjevovodu u blizini slavine pojavljuje kavitacijski mjehurić, čiji kolaps dovodi do činjenice da tlak tekućine u zoni reflektiranog udarnog vala postaje veći od istog pokazatelja u izravnom udarnom valu.
  7. Kada se dosegne kompresijska fronta udarnog vala uspona, brzina protoka u cjevovodu stana je nula, a tlak tekućine niži je od početnog i niži od tlaka u usponu. Zidovi cjevovoda su komprimirani.
  8. Razlika tlaka između tekućine u usponskom vodu i cjevovodu stana uzrokuje protok tekućine u cjevovod stana i izjednačavanje tlakova na izvornu vrijednost. U tom smislu, zidovi cijevi također počinju poprimati svoj izvorni oblik. Tako nastaje reflektirani udarni val, a ciklusi se opet ponavljaju do potpunog gašenja. U ovom slučaju, vremensko razdoblje tijekom kojeg se događaju sve faze i ciklusi vodenog udara u pravilu ne prelazi 0,001–0,06 s. Broj ciklusa može varirati i ovisi o karakteristikama sustava.

Na riža. 2 Faze vodenog udara prikazane su grafički.

Riža. 2. Grafovi promjena tlaka tijekom vodenog udara.

Raspored za riža. 2a prikazuje razvoj hidrauličkog udara kada tlak fluida u zoni pražnjenja udarnog vala ne padne ispod atmosferskog tlaka (linija 0).

Raspored za riža. 2b prikazuje udarni val čija je zona vakuuma ispod atmosferskog tlaka, ali hidraulički kontinuitet medija nije narušen. U ovom slučaju, tlak tekućine u zoni vakuuma je niži od atmosferskog tlaka, ali se ne opaža učinak kavitacije.

Raspored za Sl.2c predstavlja slučaj kada je poremećen hidraulički kontinuitet toka, odnosno nastaje kavitacijska zona čije naknadno kolaps dovodi do povećanja tlaka u reflektiranom udarnom valu.

Vrste hidrauličkih udara i osnovne konstrukcijske odredbe

Ovisno o brzini zatvaranja zapornog ventila na cjevovodu, vodeni udar može biti "izravan" ili neizravan." „Izravan“ je udar kod kojeg je protok blokiran u vremenu kraćem od perioda udara, odnosno ispunjen je uvjet:

T 3 ≤ 2L/s,

Gdje T 3– vrijeme zatvaranja zapornog organa, s; L– duljina cjevovoda od uređaja za zatvaranje do točke u kojoj se održava stalni tlak (u stanu - do uspona), m; S– brzina udarnog vala, m/s.

U suprotnom se vodeni čekić naziva neizravnim. S neizravnim udarom, val tlaka je mnogo manji po veličini, budući da je dio energije protoka prigušen djelomičnim curenjem kroz zaporni element.

Ovisno o stupnju začepljenja protoka, vodeni čekić može biti potpun ili nepotpun. Potpuni udarac je onaj kod kojeg zaporni organ potpuno blokira protok. Ako se to ne dogodi, to jest, dio protoka i dalje teče kroz ventil za zatvaranje, tada će vodeni čekić biti nepotpun. U ovom slučaju, izračunata brzina za određivanje veličine hidrauličkog udara bit će razlika u protoku prije i nakon blokiranja. Veličina povećanja tlaka tijekom izravnog punog hidrauličkog udara može se odrediti formulom N.E. Zhukovsky (u zapadnoj tehničkoj literaturi formula se pripisuje Alieviu i Michaudu):

Δp = ρ ν c, Pa,

Gdje ρ – gustoća transportirane tekućine, kg/m3; ν – brzina transportirane tekućine prije trenutka naglog kočenja, m/s; S– brzina širenja udarnog vala, m/s.

Zauzvrat, brzina širenja udarnog vala c određena je formulom:

Gdje c 0- brzina širenja zvuka u tekućini (za vodu – 1425 m/s, za ostale tekućine može se uzeti prema stol 1); D– promjer cjevovoda, m; δ – debljina stijenke cijevi, m; E– volumetrijski modul elastičnosti tekućine (može se uzeti prema stol 2), Pa; Jelo– modul elastičnosti materijala stijenke cijevi, Pa (može se uzeti prema stol 3).

Tablica 1. Karakteristike tekućine

Tablica 2. Karakteristike materijala stijenke cijevi

Ako uzmemo u obzir da brzina vode u stambenim sustavima ne smije biti veća od 3 m/s (klauzula 7.6. SNiP 2.04.01), tada je za cjevovode izrađene od različitih materijala moguće izračunati količinu povećanja tlaka s mogućim direktni puni vodeni čekić. Takvi zbirni podaci za neke cijevi prikazani su u stol 3.

Tablica 3. Porast tlaka tijekom vodenog udara pri brzini strujanja od 3 m/s

Materijal i dimenzije cijevi

Brzina udarnog vala, m/s

Δr, bar

Metalni polimer

Polietilen

Polipropilen

Čelik (VGP normalne cijevi)

S neizravnim vodenim čekićem, povećanje tlaka izračunava se pomoću formule:

U stol 4 Dano je prosječno vrijeme odziva glavne armature stana. Za svaku vrstu ove armature izračunava se duljina cjevovoda, nakon koje vodeni čekić prestaje biti izravan.

Tablica 4. Duljina dijela izravnog udara za ventile za zatvaranje vode

Moguće posljedice vodenog udara

U stambenim mrežama, pojava vodenog udara, naravno, ne podrazumijeva tako velike destruktivne posljedice kao na glavnim cjevovodima velikog promjera. Međutim, čak i ovdje mogu izazvati mnogo problema i gubitaka ako ne uzmete u obzir mogućnost njihove pojave.

Povremeno ponavljani hidraulički udari u stambenim cjevovodima mogu uzrokovati sljedeće probleme:

– smanjenje vijeka trajanja cjevovoda. Standardni vijek trajanja unutarnjih cjevovoda određen je skupom karakteristika (temperatura, tlak, vrijeme) u kojima cijev radi. Čak i takvi kratkotrajni, ali često ponavljani, izmjenični skokovi i padovi tlaka koji se javljaju tijekom hidrauličkog udara značajno iskrivljuju sliku radnih uvjeta cjevovoda, smanjujući razdoblje njegovog nesmetanog rada. To se u većoj mjeri odnosi na polimerne i višeslojne cjevovode;

– istiskivanje brtvila i brtvila u fitinzima i spojnicama cjevovoda. Tome su podložni elementi kao što su klipni reduktori tlaka, kuglasti ventili, ventili i miješalice s gumenim brtvenim prstenovima, brtveni prstenovi crimp i press spojnica, kao i polusklopni prstenovi („amerikanke”). U vodomjerima za stanove, istiskivanje brtvenog prstena između mjerne komore i mehanizma za brojanje može dovesti do ulaska vode u mehanizam za brojanje (slika 3);

Riža. 3. Voda ulazi u mehanizam za brojanje vodomjera kao rezultat istiskivanja brtve

– čak i jedan hidraulični udar može potpuno onesposobiti kontrolno-mjerne instrumente postavljene u stanu. Na primjer, savijanje igle manometra zbog interakcije s graničnom iglom jasan je znak vodenog udara koji se dogodio (slika 4);

Riža. 4. Tipično oštećenje manometra uslijed hidrauličkog udara

– svaki hidraulični udar u stambenom cjevovodu izrađenom od polimernih materijala, izrađenih s crimp, press ili kliznim spojnicama, neizbježno dovodi do mikroskopskog „klizanja“ spojnice iz cjevovoda. Na kraju može doći trenutak kada sljedeći vodeni čekić postane kritičan - cijev potpuno "ispuzi" iz konektora (slika 5);

Riža. 5. Kvar spoja MPT crimp kao rezultat vodenog udara

– fenomeni kavitacije, koji mogu pratiti vodeni udar, često su uzrok pojave šupljina u kalemu i tijelu ventila. Kolaps vakuumskih mjehurića tijekom kavitacije jednostavno "izgriza" komadiće metala s površine na kojoj se formiraju. Kao rezultat toga, kalem prestaje obavljati svoju funkciju, odnosno prekida se nepropusnost zapornog organa. I tijelo takvih okova će vrlo brzo propasti (slika 6);

Riža. 6. Kavitacijsko razaranje unutarnje površine ispusta ispred solenoidnog ventila

– posebnu opasnost za stambene cjevovode od višeslojnih cijevi predstavlja zona ispuštanja udarnog vala tijekom hidrauličkog udara. Ako je ljepljivi sloj loše kvalitete ili postoje nezalijepljena mjesta, vakuum nastao u cijevi otkida unutarnji sloj cijevi, uzrokujući njegovo "kolabiranje" (sl. 7, 8).

Riža. 7. Višeslojna polipropilenska cijev oštećena vodenim čekićem

Riža. 8. "Srušena" metal-polimerna cijev

Kad se djelomično sruši, cijev će nastaviti obavljati svoju funkciju, ali s puno većim hidrauličkim otporom. Međutim, može doći i do potpunog kolapsa - u ovom slučaju cijev će biti blokirana vlastitim unutarnjim slojem. Nažalost, GOST 53630-2009 "Višeslojne tlačne cijevi" ne zahtijeva ispitivanje uzoraka cijevi pri unutarnjem tlaku ispod atmosferskog. Međutim, brojni proizvođači, svjesni ovog problema, u tehničke specifikacije uključuju obveznu klauzulu o provjeri cijevi pod vakuumom. Konkretno, svaki kolut višeslojnih cijevi VALTEC povezan je s vakuumskom pumpom, koja dovodi apsolutni tlak u cijevi do 0,2 atm (–0,8 bara). Zatim se pomoću kompresora kroz cijev provlači kugla od polistirenske pjene promjera nešto manjeg od projektiranog unutarnjeg promjera cijevi. Valjci kroz koje lopta nije mogla proći nemilosrdno se odbacuju i uništavaju;

– još jedna opasnost leži u prisutnosti unutarnjih cjevovoda tople vode zbog vodenog udara. Kao što je poznato, vrelište vode usko ovisi o tlaku ( stol 5).

Tablica 5. Ovisnost temperature vrenja vode o tlaku

Ako, na primjer, vruća voda s temperaturom od 70 ° C ulazi u cjevovod stana, au zoni razrjeđivanja vodenog udara tlak se smanjuje na apsolutnu vrijednost od 0,3 atm, tada će se u ovoj zoni voda pretvoriti u paru. S obzirom da je volumen pare u normalnim uvjetima gotovo 1200 puta veći od volumena iste mase vode, za očekivati ​​je da ova pojava može dovesti do još većeg povećanja tlaka u zoni kompresije udarnog vala.

Metode zaštite od vodenog udara u stambenim sustavima

Najučinkovitiji i najpouzdaniji način zaštite od vodenog udara je produljenje vremena u kojem zaporni ventil zatvara protok. Ova metoda se koristi na glavnim cjevovodima. Glatko zatvaranje ventila ne uzrokuje destruktivne smetnje u protoku i eliminira potrebu za ugradnjom glomaznih i skupih prigušnih uređaja. U apartmanskim sustavima ova metoda nije uvijek prihvatljiva, jer “jednokrake” miješalice, elektromagnetni ventili za kućanske aparate i druge armature koje mogu zatvoriti protok u kratkom vremenu čvrsto su se udomaćile u našoj svakodnevnici. U tom smislu, sustavi inženjeringa stanova, već u fazi projekta, moraju biti projektirani uzimajući u obzir rizik od vodenog udara. Konstruktivne mjere, poput upotrebe elastičnih umetaka, ekspanzijskih petlji i ekspandera, nisu široko korištene. Trenutno su najpopularniji spojevi posebno dizajnirani za tu svrhu - pneumatski (klip, slika 9a i membrana, slika 9b) ili opružni (sl. 9c) apsorberi vodenog čekića.

Riža. 9. Vrste apsorbera vodenih udara

U pneumatskim prigušivačima kinetička energija protoka tekućine gasi se energijom kompresije zraka, čiji se tlak adijabatski mijenja s indeksom K = 1,4. Volumen zračne komore pneumatskog prigušivača određuje se iz izraza:

gdje je P 0 početni tlak u zračnoj komori, P K je konačni (krajnji) tlak u zračnoj komori. U gornjoj formuli lijeva strana je izraz za kinetičku energiju protoka fluida, a desna je energija kompresije zraka.

Parametri opruge za kompenzatore opruge nalaze se iz izraza:

gdje je D pr prosječni promjer opruge, I broj zavoja opruge, G modul smicanja, F k konačna sila koja djeluje na oprugu, F 0 početna sila koja djeluje na oprugu.

Među dizajnerima i instalaterima postoji mišljenje da povratni ventili i reduktori tlaka također imaju sposobnost apsorbiranja vodenog udara.

Nepovratni ventili, doista, odsijecanjem dijela cjevovoda u trenutku iznenadnog blokiranja protoka, smanjuju procijenjenu duljinu cjevovoda, pretvarajući izravni udarac u neizravni udarac manje energije. Međutim, naglo se zatvarajući pod utjecajem stupnja kompresije udarnog vala, sam se ventil pretvara u uzrok vodenog udara u cjevovodu koji se nalazi ispred njega. Tijekom faze vakuuma, ventil se ponovno otvara i, ovisno o omjeru duljina cijevi ispred i iza ventila, može doći trenutak kada se udarni valovi dva dijela zbrajaju, povećavajući val tlaka. Klipni reduktori tlaka ne mogu služiti kao hidraulički amortizeri zbog svoje velike inercije - zbog rada sila trenja u klipnim brtvama jednostavno nemaju vremena reagirati na trenutnu promjenu tlaka. Osim toga, takvi mjenjači sami trebaju zaštitu od vodenog udara, što uzrokuje istiskivanje brtvenih prstenova iz sjedišta klipa.

Membranski reduktori tlaka imaju sposobnost djelomične apsorpcije energije vodenog udara, ali su dizajnirani za potpuno različite učinke sile, pa će ih rad na prigušivanju čestih vodenih udara brzo izbaciti iz pogona. Osim toga, naglo isključivanje mjenjača tijekom udarnog vala dovodi, kao u slučaju nepovratnog ventila, do pojave udarnog vala u području uzvodno od mjenjača koji nije zaštićen membranom.

Između ostalog, prigušivači vodenog čekića za stan, osim obavljanja svoje glavne zadaće, obavljaju još nekoliko funkcija koje su važne za siguran rad cjevovoda u stanovima. O ovim funkcijama raspravljat ćemo na primjeru membranskog hidrauličkog amortizera VALTEC VT.CAR19 (slika 10).

Prigušivač vodenog čekića VT.CAR19

Riža. 10. Prigušivač vodenog čekića VALTEC VT.CAR19

Stambena zaklopka vodenog čekića VALTEC VT.CAR19 strukturno se sastoji (Sl. 11) od sferičnog tijela izrađenog od nehrđajućeg čelika AISI 304L ( 1 ), sa smotanom EPDM membranom ( 2 ). Zahvaljujući malim konveksnostima na površini membrane, osigurana je njezina labava povezanost s tijelom i maksimalna površina kontakta membrane s transportiranim medijem. Zračna komora zaklopke je na tvornički tlak od 3,5 bara, što osigurava zaštitu stambenih cjevovoda čiji tlak ne prelazi 3 bara. Zaklopka također može zaštititi cjevovode s radnim tlakom do 10 bara, ali u ovom slučaju potrebno je koristiti pumpu spojenu na nipl ( 3 ) povećati tlak u zračnoj komori na 10,5 bara. U slučajevima kada je radni tlak u stambenoj mreži ispod 3 bara, preporučuje se kroz spojnicu ( 3 ) ispustite dio zraka iz komore do vrijednosti Prab + 0,5 bara.

Slika 11. Dizajn prigušivača VALTEC VT.CAR19

Tehničke karakteristike i ukupne dimenzije zaklopke date su u stol 6.

Tablica 6. Tehničke karakteristike VALTEC VT.CAR19

Karakteristično ime

Značenje

Radni volumen

Tvornička vrijednost predtlaka u zračnoj komori

Maksimalni pritisak kod vodenog udara

Maksimalni radni tlak u zaštićenom stambenom cjevovodu

Raspon temperature radne okoline

Dimenzije (vidi skicu):

H – visina

O – promjer

G – spojni navoj

Materijal:

Nehrđajući čelik AISI 304L

Membrana

Zaklopka je sposobna zaštititi cjevovode od vodenog udara, čiji se tlak povećava na 20 bara, stoga je prije ugradnje zaklopke potrebno provjeriti veličinu vodenog udara koji se može pojaviti u određenom stambenom cjevovodu. Izračun mogućeg tlaka tijekom vodenog udara P gu može se izračunati pomoću formule:

, bar

Omjer Ewater/Eat za cjevovode izrađene od različitih materijala uzima se prema stol 2.

Pouzdano štiteći cjevovode stanova od vodenog udara, zaklopka VT.CAR19, zbog svojih značajki dizajna, može apsorbirati višak vode koji nastaje pri zagrijavanju ulazne hladne vode tijekom pauze u korištenju vode. Na primjer, ako je voda s temperaturom od +5°C dovedena u stan koji je na ulazu opremljen reduktorom ili povratnim ventilom, a preko noći se zagrijala do 25°C (uobičajena temperatura zraka u kupaonici), tada je tlak u presječenom dijelu cjevovoda povećat će se za:

ΔP = β t Δt/β v = 0,00015 · (25 – 5) / 4,9 · 10 –9 = 61,2 bara.

U navedenoj formuli β t je koeficijent toplinskog širenja vode, i β v je koeficijent volumenske kompresije vode (recipročna vrijednost modula elastičnosti). Formula ne uzima u obzir toplinsko rastezanje materijala same cijevi, ali praksa pokazuje da svaki stupanj povećanja temperature vode u cjevovodu povećava tlak od 2 do 2,5 bara.

Ovdje je potrebna druga funkcija membranske zaklopke vodenog čekića. Apsorpcijom dijela vode iz cjevovoda grijanja, oslobodit će ga prekomjernog opterećenja i pomoći u izbjegavanju hitnih slučajeva. U stol 7 Navedene su maksimalne duljine cjevovoda zaštićenih zaklopkom VT.CAR19 od toplinskog širenja tekućine.

Tablica 7. Granična duljina cjevovoda zaštićenih od toplinskog širenja (pri ΔT = 20°C)

Što se tiče cjevovoda za opskrbu toplom vodom za stambene objekte, i ovdje zaklopka VT.CAR19 obavlja važnu zadaću sprječavanja vrenja vode u zoni pražnjenja udarnog vala. Apsorbiranjem energije hidrauličkog udara, amortizer otklanja tu opasnost.

Najveća učinkovitost amortizera hidrauličnog udara postiže se ugradnjom neposredno ispred štićene armature. U tom slučaju potpuno je eliminirana mogućnost nastanka vodenog udara (slika 12).

Riža. 12. Ugradnja zaklopki neposredno ispred štićenih uređaja

U stambenim sustavima gdje cjevovodi nemaju značajnu duljinu, dopušteno je ugraditi jednu zaklopku po skupini uređaja. U tom slučaju treba provjeriti da ukupna duljina dijelova cjevovoda zaštićenih jednim prigušivačem ne prelazi vrijednosti navedene u stol 8.

Tablica 8. Duljina dionica cjevovoda zaštićenih jednom zaklopkom

Ako su vrijednosti navedene u tablici prekoračene, potrebno je ugraditi ne jednu, već nekoliko prigušnica. U slučaju kada izračunati tlak tijekom hidrauličnog udara premašuje najveći dopušteni tlak za određenu zaklopku (20 bara za VT.CAR19), treba odabrati drugu vrstu uređaja s većim karakteristikama čvrstoće.

U skladu s točkom 7.1.4. SP 30.13330.2012 „Unutarnja vodoopskrba i kanalizacija zgrada”, čije su odredbe stupile na snagu 1. siječnja 2013., dizajn vodoopskrbnih i zapornih ventila mora osigurati glatko otvaranje i zatvaranje protoka vode. Ali ovaj zahtjev vjerojatno neće biti ispunjen, jer trgovina nudi stanovnicima veliki izbor armatura i uređaja u kojima je nemoguća glatka regulacija. Uzimajući to u obzir, vodeće projektantske i građevinske organizacije u našoj zemlji već u svojim projektima predviđaju ugradnju amortizera vodenih čekića za stanovanje. Na primjer, DSK-1 u gradu Moskvi restrukturira proizvodnju za implementaciju ulaznih jedinica vodoopskrbe za stambene jedinice prema dijagramu prikazanom na slici. 13.

Riža. 13. Dovodna jedinica za vodovod DSK-1

Vodeni udar je nagli porast tlaka u cjevovodu, koji je uzrokovan brzom promjenom brzine protoka vode. Pozitivni vodeni udar nastaje zbog naglog zatvaranja ventila, a negativni vodeni udar nastaje zbog oštrog otvaranja. Pozitivni vodeni čekić vrlo je nepoželjan za sustave grijanja i vodoopskrbe.

Posljedice mogu biti pukotine u cijevima, kvar pumpe, izmjenjivača topline, vodomjera, manometra i druge opreme koja radi pod pritiskom, i naravno, prestanak dovoda vode i topline u kuću, poplava susjeda u stanu od niže etaže. Najneugodnija stvar je puknuće cjevovoda. Stalna izloženost udarima može dovesti do pada tlaka čak i novog vodoopskrbnog sustava.

Uzroci vodenog udara

  • Naglo zatvaranje/otvaranje zapornih ventila
  • Prisutnost zraka u cijevima (potrebno je ispustiti zrak iz sustava)
  • Prekidi u radu ili kvar crpke
  • Greške tijekom instalacije sustava

U modernom sustavu, umjesto navojnih ventila, koji osiguravaju glatko zatvaranje protoka vode, češće se koriste Kuglasti ventili, koji je naglo isključio sustav. Oni su praktični i pouzdani za korištenje, ali broj vodenih čekića povećava se njihovom upotrebom u sustavu.

Ako sustav opskrbe vodom nije pravilno instaliran, može doći i do vodenog udara kod upotrebe ventila. Glavni razlog - oštri prijelazi u promjeru cijevi. Kada se tekućina kreće pod pritiskom kroz cijev velikog promjera i dođe do mjesta gdje se cijev "sužava", to također može uzrokovati probleme, jer svaka prepreka na putu tekućine koja se kreće brzinom mijenja njen volumen, a time i tlak. To se također odnosi na oštre zavoje i zavoja cjevovoda. Cjevovodi s promjerom cijevi do 100 mm i distribucijom na velikim udaljenostima najmanje su zaštićeni od takvog udara.

Vodeni udar također nastaje zbog stvaranja zračnih šupljina, posebno na zavojima cijevi.

Donja slika jasno pokazuje što se događa s cijevi kada se slavina naglo zatvori - vodeni udar:

Načini sprječavanja vodenog udara

Postoje različiti načini zaštite vodoopskrbnog sustava kuće ili stana:

  • Najprije je potrebno pregledati cijeli sustav na nepropusnost i općenito prikladnost za korištenje te stupanj istrošenosti cijevi. Bolje je zamijeniti stare cijevi novima. Pouzdanost sustava ovisi o kvaliteti materijala i pravilnoj ugradnji.
  • Ugradnja zapornih ventila tipa ventila. Lagano zatvorite slavinu tako da se tlak u vodoopskrbnom sustavu glatko izjednači.
  • Korištenje cijevi većeg promjera . Odaberite promjer cijevi veći od 100 mm. Što je veći promjer cijevi, to je manji protok vode i, shodno tome, vodeni čekić.
  • Izbjegavajte duge dijelove polaganja cijevi i bez oštrih zavoja, tada se u njima neće formirati zračni džepovi.
  • Izbjegavajte nagle promjene temperature u cijevi za vodu. Prilikom projektiranja kuće potrebno je voditi računa da cijevi idu na ona mjesta i prostorije gdje će temperaturna razlika biti minimalna. Izolirajte cijevi.
  • Redovito provodite preventivno održavanje:
  1. Provjerite rad sigurnosne grupe: manometar, odzračni ventil, sigurnosni ventil.
  2. Redovito provjeravajte stanje filtara koji zadržavaju pijesak i hrđu.
  • Koristite opremu za kompenzaciju.

Kompenzatori i apsorberi vodenih udara- posebni uređaji koji mogu apsorbirati dio tekućine iz općeg sustava kada se tlak poveća, čime se smanjuje.

Ako se vaš dom opskrbljuje vodom iz autonomnog izvora pomoću crpne opreme, tada koristite hidraulički akumulator. To je dio crpne stanice i je spremnik s gumenom membranom, u koju će se ispuštati višak vode tijekom vodenog udara dok se tlak u sustavu ne normalizira. Tlačna sklopka je element koji vas neće spasiti od vodenog udara, ali će isključiti pumpu kada zatvorite slavinu i tlak prijeđe određenu vrijednost. Treba imati na umu da se pumpa neće odmah isključiti. Koristite pumpu s pretvaračem frekvencije, koji automatski regulira svoj rad i osigurava glatko pokretanje i zaustavljanje. Isključeno je naglo povećanje tlaka u sustavu, što dovodi do vodenog udara.

Kao amortizer može se koristiti cijev od elastične plastike ili gume otporne na toplinu, koja će apsorbirati energiju hidrauličkog udara.

Dugi cjevovodi, na primjer, grijani podovi, najosjetljiviji su na vodeni udar. Kako bi se osigurao takav sustav, opremljen je termostatskim ventilom.

Termostat sa super zaštitom. Ponekad se koristi termostat s posebnom zaštitom od vodenog udara. Takvi uređaji imaju opružni mehanizam instaliran između ventila i toplinske glave. Ako postoji višak tlaka, opruga se aktivira i ne dopušta da se ventil potpuno zatvori; čim se snaga vodenog udara smanji, ventil se glatko zatvara. Ugradite takav termostat strogo u smjeru strelice na tijelu.

Dijagram kompenzatora hidrauličkog udara

Gornji dijagrami pokazuju primjere kako treba ispravno postaviti dilatacijske spojeve. Mogu se montirati vodoravno ili okomito, na kolektore hladne i tople vode ili na bilo koji dio cjevovoda koji vodi do krajnje točke potrošnje vode.

Ovdje je potrebno obratiti pozornost na činjenicu da voda ne bi trebala stagnirati na ulazu u kompenzator, inače se bakterije mogu početi razmnožavati u sustavu. Stoga upute ne dopuštaju njegovu ugradnju na vrh uspona.

Prema statistikama, više od polovice nesreća na cjevovodima nije posljedica korozije ili zamora materijala. Oni su uzrokovani vodenim udarom u vodoopskrbnom sustavu. Ali oni se mogu potpuno izbjeći ako odmah instalirate sustav prema svim pravilima i opremite ga posebnim uređajima koji prigušuju udarni val.

Gore navedene mjere zaštite bit će učinkovitije ako se primjenjuju sveobuhvatno, a uvijek možete neutralizirati neugodne učinke vodenog udara i produžiti vijek trajanja cijevi i kućanskih aparata.