Kompensator palu air dalam sistem pasokan air internal JAUH. Kompensator palu air Kompensator kejut hidrolik

(VT.CAR19.I) Penyerap palu air membran VT.CAR 19 dirancang untuk mengkompensasi lonjakan tekanan yang terjadi selama pembukaan atau penutupan katup penutup secara tiba-tiba dalam sistem pasokan air perumahan. Perangkat ini juga berperan sebagai tangki ekspansi, menerima volume air berlebih yang terjadi di dalam pipa selama pemanasan alami tanpa adanya pemasukan air. Kompensator palu air VT.CAR 19 adalah tangki mini yang terbuat dari baja tahan karat AISI 304L dengan membran pemisah internal yang terbuat dari elastomer EPDM. Cembung kecil pada permukaan membran memastikan sambungan longgar ke badan dan area kontak maksimum membran dengan media yang diangkut. Kapasitas penyerap water hammer VT.CAR 19 adalah 0,162 l, pengaturan pabrik tekanan di ruang udara adalah 3,5 bar, tekanan operasi maksimum pada pasokan air apartemen terlindung adalah 10 bar, tekanan maksimum selama water hammer adalah 20 bar, suhu pengoperasian maksimum adalah 100 ° C. Diameter ulir penghubung adalah 1/2". Dimensi (tinggi x diameter) produk adalah 112 x 88, mm. Pengaturan pabrik memberikan perlindungan untuk pipa dengan tekanan operasi nominal 3 bar. Saat menggunakan kompensator dalam sistem dengan parameter lain, tangki harus dikonfigurasi ulang sehingga tekanan di ruang udara melebihi tekanan nominal sebesar 0,5 bar.

Informasi umum tentang palu air

Water hammer adalah perubahan mendadak tekanan suatu fluida yang mengalir dalam pipa bertekanan yang terjadi ketika terjadi perubahan kecepatan aliran secara tiba-tiba. Dalam pengertian yang lebih komprehensif, water hammer adalah pergantian “lompatan” dan “penurunan” tekanan yang cepat, disertai dengan deformasi cairan dan dinding pipa, serta efek akustik yang mirip dengan memukul pipa baja dengan palu. Dengan guncangan hidrolik yang lemah, suara muncul dalam bentuk bunyi klik “logam”, tetapi bahkan dengan guncangan yang tampaknya tidak signifikan, tekanan di dalam pipa dapat meningkat cukup signifikan.

Tahapan water hammer dapat diilustrasikan dengan contoh berikut ( Gambar.1): biarkan keran atau mixer tuas tunggal dipasang di ujung pipa apartemen yang terhubung ke riser rumah (mixer inilah yang memungkinkan Anda mematikan aliran dengan relatif cepat).

Gambar.1. Tahapan palu air

Saat keran dimatikan, proses berikut terjadi:

  1. Saat keran terbuka, cairan bergerak melalui pipa apartemen dengan kecepatan " ν " Pada saat yang sama, tekanan di riser dan pipa apartemen adalah sama ( P).
  2. Ketika keran ditutup dan aliran tiba-tiba melambat, energi kinetik aliran diubah menjadi kerja deformasi dinding pipa dan cairan. Dinding pipa diregangkan dan cairan dikompresi, yang menyebabkan peningkatan tekanan sebesar hal(tekanan kejut). Zona dimana tekanan meningkat disebut zona kompresi oleh gelombang kejut, dan bagian ekstrimnya disebut muka gelombang kejut. Muka gelombang kejut merambat menuju riser dengan kecepatan “c”. Di sini saya ingin mencatat bahwa asumsi ketidakmampuan air, yang diadopsi dalam perhitungan hidrolik, tidak berlaku dalam kasus ini, karena air sebenarnya adalah cairan yang dapat dikompresi dengan rasio kompresi volumetrik 4,9x10 -10 1/Pa. Artinya, pada tekanan 20.400 bar (2040 MPa), volume air menjadi setengahnya.
  3. Ketika bagian depan gelombang kejut mencapai riser, semua cairan dalam pipa apartemen akan terkompresi, dan dinding pipa apartemen akan meregang.
  4. Volume cairan dalam sistem rumah jauh lebih besar daripada di kabel apartemen, oleh karena itu, ketika bagian depan gelombang kejut mencapai riser, kelebihan tekanan cairan sebagian besar dihaluskan karena perluasan penampang dan penyertaan. dari total volume cairan dalam sistem rumah. Tekanan dalam pipa apartemen mulai seimbang dengan tekanan riser. Tetapi pada saat yang sama, pipa apartemen, karena elastisitas bahan dinding, mengembalikan penampang aslinya, mengompresi cairan dan menekannya ke dalam riser. Zona penghilangan deformasi dari dinding pipa meluas ke arah keran dengan kecepatan " Dengan».
  5. Pada saat tekanan dalam pipa apartemen sama dengan tekanan awal, begitu juga dengan kecepatan fluida, arah aliran akan terbalik (“titik nol”).
  6. Sekarang cairan di dalam pipa dengan kecepatan " ν Cenderung "melepaskan diri" dari keran. Sebuah “zona penghalusan gelombang kejut” muncul. Di zona ini, kecepatan aliran adalah nol, dan tekanan cairan menjadi lebih rendah dari tekanan awal, yang menyebabkan kompresi dinding pipa (pengurangan diameter). Bagian depan zona vakum bergerak menuju riser dengan kecepatan " Dengan" Pada laju aliran awal yang signifikan, kevakuman pada pipa dapat menyebabkan penurunan tekanan di bawah tekanan atmosfer, serta terganggunya kontinuitas aliran (kavitasi). Dalam hal ini, gelembung kavitasi muncul di pipa dekat keran, keruntuhannya mengarah pada fakta bahwa tekanan cairan di zona gelombang kejut yang dipantulkan menjadi lebih besar daripada indikator yang sama pada gelombang kejut langsung.
  7. Ketika bagian depan kompresi gelombang kejut riser tercapai, kecepatan aliran dalam pipa apartemen adalah nol, dan tekanan cairan lebih rendah dari tekanan awal dan lebih rendah dari tekanan di riser. Dinding pipa dikompresi.
  8. Perbedaan tekanan antara cairan di riser dan pipa apartemen menyebabkan cairan mengalir ke dalam pipa apartemen dan menyamakan tekanan ke nilai semula. Dalam hal ini, dinding pipa juga mulai mengambil bentuk aslinya. Ini adalah bagaimana gelombang kejut yang dipantulkan terbentuk, dan siklus tersebut berulang lagi hingga benar-benar padam. Dalam hal ini, periode waktu di mana semua tahapan dan siklus terjadinya palu air biasanya tidak melebihi 0,001–0,06 detik. Jumlah siklus dapat bervariasi dan bergantung pada karakteristik sistem.

Pada beras. 2 Tahapan water hammer ditunjukkan secara grafis.

Beras. 2. Grafik perubahan tekanan pada saat water hammer.

Jadwal untuk beras. 2a menunjukkan perkembangan kejutan hidrolik ketika tekanan fluida di zona pelepasan gelombang kejut tidak turun di bawah tekanan atmosfer (garis 0).

Jadwal untuk beras. 2b menampilkan gelombang kejut, zona vakum yang berada di bawah tekanan atmosfer, tetapi kontinuitas hidrolik medium tidak terganggu. Dalam hal ini, tekanan cairan di zona vakum lebih rendah dari tekanan atmosfer, namun efek kavitasi tidak diamati.

Jadwal untuk Gambar.2c mewakili kasus ketika kontinuitas aliran hidrolik terganggu, yaitu zona kavitasi terbentuk, keruntuhan selanjutnya menyebabkan peningkatan tekanan pada gelombang kejut yang dipantulkan.

Jenis guncangan hidrolik dan ketentuan desain dasar

Tergantung pada kecepatan penutupan katup penutup pada pipa, water hammer bisa bersifat “langsung” atau tidak langsung.” “Langsung” adalah dampak yang alirannya terhambat dalam waktu yang lebih singkat dari jangka waktu dampak, dengan syarat terpenuhi:

T 3 ≤ 2L/dtk,

Di mana T 3– waktu penutupan organ penutup, s; L– panjang pipa dari perangkat penutup ke titik di mana tekanan konstan dipertahankan (di apartemen - ke riser), m; Dengan– kecepatan gelombang kejut, m/s.

Kalau tidak, palu air disebut tidak langsung. Dengan dampak tidak langsung, besarnya lonjakan tekanan jauh lebih kecil, karena sebagian energi aliran teredam oleh kebocoran sebagian melalui elemen penutup.

Tergantung pada tingkat penyumbatan aliran, water hammer bisa lengkap atau tidak lengkap. Pukulan total adalah pukulan yang organ penghentinya menghalangi aliran sepenuhnya. Jika hal ini tidak terjadi, yaitu sebagian aliran terus mengalir melalui katup penutup, maka water hammer tidak akan lengkap. Dalam hal ini, kecepatan yang dihitung untuk menentukan besarnya kejutan hidrolik adalah perbedaan laju aliran sebelum dan sesudah pemblokiran. Besarnya kenaikan tekanan pada kejutan hidrolik penuh langsung dapat ditentukan dengan rumus N.E. Zhukovsky (dalam literatur teknis Barat, rumus ini dikaitkan dengan Alievi dan Michaud):

Δp = ρ ν c, Pa,

Di mana ρ – massa jenis cairan yang diangkut, kg/m3; ν – kecepatan zat cair yang diangkut sebelum momen pengereman mendadak, m/s; Dengan– kecepatan rambat gelombang kejut, m/s.

Pada gilirannya, kecepatan rambat gelombang kejut c ditentukan dengan rumus:

Di mana c 0- kecepatan rambat bunyi dalam zat cair (untuk air – 1425 m/s, untuk zat cair lain dapat diambil menurut meja 1); D– diameter pipa, m; δ – ketebalan dinding pipa, m; E– modulus elastisitas volumetrik zat cair (dapat diambil menurut meja 2), Pa; Makan– modulus elastisitas bahan dinding pipa, Pa (dapat diambil menurut meja 3).

Tabel 1. Karakteristik zat cair


Tabel 2. Karakteristik material dinding pipa


Jika kita memperhitungkan bahwa kecepatan air dalam sistem apartemen tidak boleh melebihi 3 m/s (klausul 7.6. SNiP 2.04.01), maka untuk pipa yang terbuat dari berbagai bahan, dimungkinkan untuk menghitung besarnya kenaikan tekanan dengan kemungkinan palu air penuh langsung. Ringkasan data untuk beberapa pipa disajikan pada meja 3.

Tabel 3. Peningkatan tekanan pada saat water hammer pada kecepatan aliran 3 m/s


Bahan dan dimensi pipa

Kecepatan gelombang kejut, m/s

Δр, batang

Polimer logam

Polietilen

Polipropilena

Baja (pipa normal VGP)

Dengan water hammer tidak langsung, kenaikan tekanan dihitung menggunakan rumus:

DI DALAM meja 4 Waktu respons rata-rata dari perlengkapan apartemen utama diberikan. Untuk setiap jenis pemasangan ini, panjang pipa dihitung, di luar itu palu air tidak lagi bersifat langsung.

Tabel 4. Panjang bagian tumbukan langsung untuk katup penutup air


Jenis perlengkapan apartemen

Waktu respons, s

Panjang bagian tumbukan langsung, m

Untuk pipa non-logam

Untuk pipa logam

Keran tuas atau mixer

Saklar pancuran (pengalih)

Katup solenoid mesin cuci

Katup solenoid pencuci piring

Katup solenoid pelindung kebocoran (1/2")

Katup pengisian toilet

Kemungkinan konsekuensi dari palu air

Pada jaringan perumahan, terjadinya water hammer tentu saja tidak menimbulkan akibat destruktif berskala besar seperti pada jaringan pipa utama berdiameter besar. Namun, di sini pun mereka dapat menimbulkan banyak masalah dan kerugian jika Anda tidak memperhitungkan kemungkinan terjadinya.

Guncangan hidrolik yang berulang secara berkala pada pipa perumahan dapat menyebabkan masalah berikut:

– pengurangan umur layanan pipa. Masa pakai standar pipa internal ditentukan oleh serangkaian karakteristik (suhu, tekanan, waktu) di mana pipa dioperasikan. Bahkan lonjakan dan penurunan tekanan yang terjadi dalam jangka pendek, namun sering berulang, yang terjadi selama kejutan hidrolik secara signifikan mendistorsi gambaran kondisi pengoperasian pipa, sehingga mengurangi periode operasi bebas masalah. Hal ini sebagian besar berlaku untuk jaringan pipa polimer dan multilayer;

– memeras gasket dan segel pada fitting dan konektor pipa. Elemen seperti peredam tekanan piston, katup bola, katup dan mixer dengan cincin kelenjar karet, cincin penyegel konektor crimp dan tekan, serta cincin setengah pas (“wanita Amerika”) rentan terhadap hal ini. Pada meter air apartemen, menekan cincin penyegel antara ruang pengukuran dan mekanisme penghitungan dapat menyebabkan air masuk ke mekanisme penghitungan (Gbr. 3);

Beras. 3. Air masuk ke mekanisme penghitungan meter air akibat terjepitnya paking

– bahkan satu palu air dapat sepenuhnya menonaktifkan kontrol dan alat ukur yang dipasang di apartemen. Misalnya, bengkoknya jarum pengukur tekanan karena interaksi dengan pin pembatas merupakan tanda yang jelas telah terjadi palu air (Gbr. 4);

Beras. 4. Kerusakan umum pada pengukur tekanan akibat guncangan hidrolik

– setiap water hammer pada pipa perumahan yang terbuat dari bahan polimer, dibuat dengan konektor crimp, press atau slide, pasti akan menyebabkan “gesernya” mikroskopis konektor dari pipa. Pada akhirnya, mungkin akan tiba saatnya ketika palu air berikutnya menjadi kritis - pipa sepenuhnya “merangkak keluar” dari konektor (Gbr. 5);

Beras. 5. Kegagalan sambungan crimp MPT akibat water hammer

– Fenomena kavitasi yang dapat menyertai water hammer seringkali menjadi penyebab munculnya rongga pada spool dan badan katup. Runtuhnya gelembung vakum selama kavitasi hanya “menggerogoti” potongan logam dari permukaan tempat terbentuknya. Akibatnya, spool berhenti menjalankan fungsinya, yaitu kekencangan organ penutupnya rusak. Dan badan alat kelengkapan seperti itu akan cepat rusak (Gbr. 6);

Beras. 6. Penghancuran kavitasi pada permukaan bagian dalam pelepasan di depan katup solenoid

– bahaya khusus untuk jaringan pipa perumahan yang terbuat dari pipa multilayer adalah zona pelepasan gelombang kejut selama kejutan hidrolik. Jika lapisan perekat berkualitas buruk atau ada area yang tidak direkatkan, ruang hampa yang terbentuk di dalam pipa akan merobek lapisan dalam pipa, menyebabkannya “runtuh” (Gbr. 7, 8).

Beras. 7. Berlapis-lapis pipa polipropilen, rusak karena palu air

Beras. 8. Pipa logam-polimer “runtuh”.

Ketika sebagian runtuh, pipa akan terus menjalankan fungsinya, tetapi dengan hambatan hidrolik yang jauh lebih besar. Namun, keruntuhan total juga dapat terjadi - dalam hal ini, pipa akan tersumbat oleh lapisan dalamnya sendiri. Sayangnya, "Pipa tekanan multilayer" GOST 53630-2009 tidak memerlukan pengujian sampel pipa pada tekanan internal di bawah tekanan atmosfer. Namun, sejumlah pabrikan, yang menyadari masalah ini, memasukkan dalam spesifikasi teknis klausul wajib tentang pemeriksaan pipa dalam kondisi vakum. Secara khusus, setiap gulungan pipa multilapis VALTEC dihubungkan ke pompa vakum, yang menjadikan tekanan absolut di dalam pipa menjadi 0,2 atm (–0,8 bar gauge). Kemudian, dengan menggunakan kompresor, bola busa polistiren dengan diameter sedikit lebih kecil dari diameter dalam desain pipa didorong melalui pipa. Gulungan yang tidak bisa dilewati bola ditolak dan dihancurkan tanpa ampun;

– bahaya lainnya terletak pada adanya pipa air panas internal akibat water hammer. Seperti diketahui, titik didih air sangat bergantung pada tekanan ( meja 5).

Tabel 5. Ketergantungan titik didih air pada tekanan


Jika, misalnya, pipa apartemen menerima air panas dengan suhu 70 °C, dan pada zona penghalusan water hammer tekanannya turun hingga nilai absolut 0,3 atm, kemudian pada zona ini air akan berubah menjadi uap. Mengingat volume uap dalam kondisi normal hampir 1200 kali lebih besar dari volume massa air yang sama, fenomena ini diperkirakan dapat menyebabkan peningkatan tekanan yang lebih besar di zona kompresi gelombang kejut.

Metode perlindungan terhadap palu air di sistem apartemen

Cara paling efektif dan andal untuk melindungi dari water hammer adalah dengan menambah waktu katup penutup mematikan aliran. Metode ini digunakan pada jaringan pipa utama. Penutupan katup yang mulus tidak menyebabkan gangguan aliran yang merusak dan menghilangkan kebutuhan untuk memasang perangkat peredam yang besar dan mahal. Dalam sistem apartemen, metode ini tidak selalu dapat diterima, karena Mixer tuas “bertangan satu”, katup solenoid untuk peralatan rumah tangga, dan perlengkapan lainnya yang mampu mematikan aliran dalam waktu singkat telah menjadi bagian dari kehidupan kita sehari-hari. Dalam hal ini, sistem rekayasa apartemen, yang sudah pada tahap proyek, harus dirancang dengan mempertimbangkan risiko water hammer. Tindakan konstruktif, seperti penggunaan sisipan elastis, loop ekspansi, dan ekspander, tidak banyak digunakan. Yang paling populer saat ini adalah alat kelengkapan yang dirancang khusus untuk tujuan ini - peredam palu air pneumatik (piston, Gambar 9a, dan membran, Gambar 9b) atau pegas (Gambar 9c).

Beras. 9. Jenis peredam palu air

Pada peredam pneumatik, energi kinetik aliran cairan dipadamkan oleh energi kompresi udara, yang tekanannya bervariasi secara adiabatik dengan indeks K = 1,4. Volume ruang udara peredam pneumatik ditentukan dari persamaan:

dimana P 0 adalah tekanan awal di ruang udara, P K adalah tekanan akhir (ultimate) di ruang udara. Pada rumus di atas, ruas kiri merupakan ekspresi energi kinetik aliran fluida, dan ruas kanan adalah energi kompresi udara.

Parameter pegas untuk kompensator pegas ditemukan dari ekspresi:

dimana D pr adalah diameter rata-rata pegas, I adalah jumlah lilitan pegas, G adalah modulus geser, F k adalah gaya akhir yang bekerja pada pegas, F 0 adalah gaya awal yang bekerja pada pegas.

Di kalangan desainer dan pemasang, ada pendapat bahwa katup periksa dan pengurang tekanan juga memiliki kemampuan menyerap palu air.

Katup periksa, memang, dengan memotong sebagian pipa pada saat aliran tersumbat secara tiba-tiba, mengurangi perkiraan panjang pipa, mengubah hembusan langsung menjadi hembusan tidak langsung dengan energi lebih sedikit. Namun, menutup tajam di bawah pengaruh tahap kompresi gelombang kejut, katup itu sendiri menjadi penyebab palu air pada pipa yang terletak sebelumnya. Selama tahap vakum, katup terbuka kembali, dan, tergantung pada rasio panjang pipa sebelum dan sesudah katup, mungkin akan tiba saatnya ketika gelombang kejut dari kedua bagian bertambah, meningkatkan lonjakan tekanan. Peredam tekanan piston tidak dapat berfungsi sebagai peredam kejut hidraulik karena inersianya yang tinggi - karena kerja gaya gesekan pada segel piston, peredam tersebut tidak punya waktu untuk bereaksi terhadap perubahan tekanan seketika. Selain itu, girboks tersebut sendiri memerlukan perlindungan terhadap palu air, yang menyebabkan cincin penyegel terjepit dari dudukan piston.

Peredam tekanan diafragma memiliki kemampuan untuk menyerap sebagian energi palu air, namun dirancang untuk efek gaya yang sangat berbeda, sehingga pekerjaan untuk meredam palu air yang sering akan membuat alat tersebut tidak berfungsi dengan cepat. Selain itu, tumpang tindih tajam pada gearbox selama gelombang kejut menyebabkan, seperti dalam kasus katup periksa, hingga munculnya gelombang kejut di area hingga gearbox yang tidak dilindungi membran.

Peredam palu air apartemen, antara lain, selain menjalankan tugas utamanya, juga melakukan beberapa fungsi lain yang penting untuk pengoperasian pipa apartemen yang aman. Fungsi-fungsi ini akan dibahas dengan menggunakan contoh peredam kejut hidrolik membran VALTEC VT.CAR19 (Gbr. 10).

Peredam palu air VT.CAR19

Beras. 10. Peredam palu air VALTEC VT.CAR19

Peredam palu air perumahan VALTEC VT.CAR19 secara struktural terdiri (Gbr. 11) dari badan bulat yang terbuat dari baja tahan karat AISI 304L ( 1 ), dengan membran EPDM yang digulung ( 2 ). Berkat cembung kecil pada permukaan membran, sambungan longgar ke badan dan area kontak maksimum membran dengan media yang diangkut dipastikan. Ruang udara peredam berada pada tekanan pabrik sebesar 3,5 bar, yang memberikan perlindungan untuk pipa perumahan yang tekanannya tidak melebihi 3 bar. Peredam juga dapat melindungi pipa dengan tekanan kerja hingga 10 bar, namun dalam hal ini perlu menggunakan pompa yang terhubung ke nipel ( 3 ) meningkatkan tekanan di ruang udara menjadi 10,5 bar. Dalam kasus di mana tekanan operasi di jaringan perumahan di bawah 3 bar, disarankan melalui nipel ( 3 ) mengeluarkan sebagian udara dari chamber hingga nilai Prab + 0,5 bar.

Gambar 11. Desain peredam VALTEC VT.CAR19

Spesifikasi dan dimensi keseluruhan peredam diberikan meja 6.

Tabel 6. Karakteristik teknis VALTEC VT.CAR19


Nama karakteristik

Arti

Volume kerja

Nilai pabrik dari tekanan awal di ruang udara

Tekanan maksimum pada water hammer

Tekanan operasi maksimum pada pipa perumahan yang dilindungi

Kisaran suhu lingkungan kerja


Dimensi (lihat sketsa):



H – tinggi

HAI – diameter

G – benang penghubung

Bahan:



Baja tahan karat AISI 304L

Selaput

Peredam mampu melindungi jaringan pipa dari water hammer yang tekanannya meningkat hingga 20 bar, oleh karena itu sebelum memasang peredam perlu dilakukan pengecekan besarnya water hammer yang dapat terjadi pada pipa perumahan tertentu. Perhitungan kemungkinan tekanan selama water hammer Рг dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

, batang

Rasio Ewater/Eat untuk pipa yang terbuat dari bahan berbeda diambil sesuai dengan meja 2.

Dengan andal melindungi saluran pipa apartemen dari water hammer, peredam VT.CAR19, karena fitur desainnya, mampu menyerap kelebihan air yang dihasilkan saat memanaskan air dingin yang masuk selama jeda penggunaan air. Misalnya, jika air dengan suhu +5°C disuplai ke apartemen yang dilengkapi saluran masuk dengan peredam atau katup periksa, dan semalaman memanas hingga 25°C (suhu udara biasa di kamar mandi), maka tekanannya di bagian cut-off pipa akan meningkat sebesar:

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

Dalam rumus yang diberikan β t adalah koefisien muai panas air, dan β v adalah koefisien kompresi volumetrik air (kebalikan dari modulus elastisitas). Rumusnya tidak memperhitungkan pemuaian termal bahan pipa itu sendiri, namun praktik menunjukkan bahwa setiap derajat kenaikan suhu air dalam pipa meningkatkan tekanan dari 2 menjadi 2,5 bar.

Di sinilah fungsi kedua dari peredam water hammer membran diperlukan. Dengan menyerap sebagian air dari pipa pemanas, ini akan menghilangkan beban berlebih dan membantu menghindari keadaan darurat. DI DALAM meja 7 Panjang maksimum pipa yang dilindungi oleh peredam VT.CAR19 dari ekspansi termal cairan diberikan.

Tabel 7. Batas panjang pipa yang terlindung dari muai panas (pada ΔТ = 20°C)


Sedangkan untuk pipa pasokan air panas perumahan, di sini juga peredam VT.CAR19 melakukan tugas penting untuk mencegah air mendidih di zona pelepasan gelombang kejut. Dengan menyerap energi kejutan hidrolik, peredam menghilangkan bahaya ini.

Efisiensi terbesar dari penyerap palu air dicapai ketika dipasang langsung di depan alat kelengkapan yang dilindungi. Dalam hal ini, kemungkinan terjadinya water hammer sepenuhnya dihilangkan (Gbr. 12).

Beras. 12. Pemasangan peredam tepat di depan perangkat yang dilindungi

Dalam sistem apartemen di mana pipa tidak memiliki panjang yang signifikan, diperbolehkan memasang satu peredam per kelompok perangkat. Dalam hal ini, harus diperiksa bahwa panjang total bagian pipa yang dilindungi oleh satu peredam tidak melebihi nilai yang ditentukan dalam meja 8.

Tabel 8. Panjang bagian pipa yang dilindungi oleh satu peredam


Jika nilai yang ditunjukkan dalam tabel terlampaui, maka perlu memasang bukan hanya satu, tetapi beberapa peredam. Jika tekanan yang dihitung selama water hammer melebihi tekanan maksimum yang diizinkan untuk peredam tertentu (20 bar untuk VT.CAR19), jenis perangkat lain dengan karakteristik kekuatan yang lebih tinggi harus dipilih.

Sesuai dengan pasal 7.1.4. SP 30.13330.2012 “Pasokan air internal dan saluran pembuangan air limbah gedung”, yang ketentuannya mulai berlaku pada tanggal 1 Januari 2013, desain pasokan air dan katup penutup harus menjamin kelancaran pembukaan dan penutupan aliran air. Namun persyaratan ini kemungkinan besar tidak dapat dipenuhi, karena perdagangan menawarkan kepada penduduk sejumlah besar perlengkapan dan perangkat yang pengaturannya tidak mungkin dilakukan dengan lancar. Mempertimbangkan hal ini, organisasi desain dan konstruksi terkemuka di negara kita telah menyediakan pemasangan peredam palu air perumahan di proyek mereka. Misalnya, DSK-1 di kota Moskow sedang merestrukturisasi produksi untuk mengimplementasikan unit input pasokan air perumahan sesuai dengan diagram yang ditunjukkan pada Gambar. 13.

Beras. 13. Unit saluran masuk pasokan air apartemen

DI DALAM Akhir-akhir ini Semakin banyak laporan tentang kerusakan beberapa elemen sistem pemanas atau pipa ledeng. Penyebab kegagalannya adalah water hammer. Kompensator palu air (penyerap) menyelamatkan Anda dari masalah seperti itu. Jenis perangkat apa ini, bagaimana dan di mana memasangnya - baca artikel ini.

Apa itu water hammer pada pipa, penyebabnya

Palu air- ini adalah peningkatan tekanan yang tajam dalam sistem yang mengangkut zat cair, yang terjadi ketika terjadi perubahan tajam dalam kecepatan pergerakan zat cair. Lonjakan tekanan dapat menyebabkan rusaknya beberapa elemen sistem. Kegagalan terjadi ketika kekuatan tarik suatu sambungan atau material terlampaui.

Jika kita berbicara tentang rumah dan apartemen kita, water hammer terjadi pada sistem pemanas dan pasokan air. Dalam sistem pemanas rumah pribadi - saat menghidupkan atau mematikan pompa sirkulasi. Ya, hal itu tidak menimbulkan tekanan dengan sendirinya. Tetapi percepatan atau penghentian cairan pendingin yang tajam adalah beban yang bekerja pada dinding pipa dan perangkat di sekitarnya. Dalam sistem pemanas tipe tertutup, biayanya. Ini mengkompensasi palu air jika pompa berada di dekatnya. Dalam hal ini, perangkat tambahan mungkin tidak diperlukan. Anda dapat memeriksa kebutuhan untuk memasang kompensator menggunakan pengukur tekanan. Jika jarum tidak bergerak atau hampir tidak bergerak, berarti semuanya baik-baik saja.

Penyebab paling umum dari water hammer adalah penutupan keran secara tiba-tiba.

Dalam sistem pemanas terpusat, water hammer terjadi ketika peredam tiba-tiba tertutup ketika keran dibuka dengan cepat untuk mengisi sistem setelah perbaikan/pencegahan. Sesuai aturan, hal ini harus dilakukan secara perlahan dan bertahap, namun dalam praktiknya terjadi berbeda...

Dalam penyediaan air, water hammer terjadi bahkan ketika keran atau katup penutup lainnya ditutup secara tiba-tiba. “Efek” yang lebih nyata diperoleh dalam sistem berisi udara. Saat air bergerak, ia mengenai kantong udara, yang menimbulkan beban kejut tambahan. Kita mungkin mendengar bunyi klik atau berderak. Dan jika pasokan air disalurkan dengan pipa plastik, selama pengoperasian Anda dapat melihat bagaimana pipa-pipa ini bergetar. Beginilah reaksi mereka terhadap water hammer. Anda mungkin pernah memperhatikan bagaimana selang yang dikepang logam bergerak-gerak. Alasannya sama - tekanan melonjak. Cepat atau lambat hal itu akan mengarah pada fakta bahwa pipa tersebut akan pecah titik lemah, atau koneksi akan bocor (yang lebih mungkin terjadi dan lebih umum terjadi).

Mengapa fenomena ini tidak diperhatikan sebelumnya? Karena sekarang kebanyakan keran mempunyai katup bola dan alirannya menutup/membuka dengan sangat tiba-tiba. Sebelumnya, kran berbentuk katup dan katup diturunkan secara perlahan dan bertahap.

Bagaimana cara mengatasi palu air dalam pemanas dan pasokan air? Anda tentu saja bisa melatih penghuni apartemen atau rumah untuk tidak menyalakan keran secara tiba-tiba. Tapi Anda tidak bisa mengajari mesin cuci atau mesin pencuci piring sikap hati-hati ke pipa. Dan pompa sirkulasi tidak dapat diperlambat selama proses start dan stop. Oleh karena itu, kompensator palu air ditambahkan ke sistem pemanas atau pasokan air. Mereka juga disebut peredam, peredam kejut.

Apa itu kompensator palu air: jenis, desain, prinsip operasi

Ada dua jenis kompensator palu air: membran dan katup pegas. Mereka melakukan fungsi yang sama: mereka menerima kelebihan cairan, sehingga mengurangi beban pada elemen lain dari sistem. Karena perangkat ini berukuran kecil, perangkat ini melindungi perangkat yang letaknya berdekatan.

Kompensator palu air adalah perangkat kecil, tetapi mengubah gambaran secara signifikan

Cara kerja kompensator membran dan cara kerjanya

Kompensator palu air membran adalah wadah yang dibagi menjadi dua bagian oleh membran elastis. Salah satu bagiannya berisi udara, bagian kedua kosong dalam keadaan normal. Udara pada bagian yang terisi dipompa dengan tekanan tertentu. Untuk memeriksa/memompa tekanan, terdapat spool valve (nipple) di bagian bodi ini. Produk dipasok dari pabrik dengan tekanan awal 3 bar. Ini adalah nilai “standar” untuk sebagian besar sistem pemanas di rumah pribadi satu lantai. Jika tekanan perlu diubah, pompa dihubungkan ke nipel dan dibawa ke nilai yang diperlukan. Nilai ini 20-30% lebih tinggi dibandingkan nilai kerja pada sistem tertentu. Tapi itu harus jauh lebih rendah dari batas kinerja kompensator itu sendiri.

Selama tekanan dalam sistem tidak melebihi tekanan di bagian tangki tersebut, tidak terjadi apa-apa. Ketika palu air terjadi, di bawah pengaruh peningkatan tekanan, membran meregang, sebagian cairan memasuki reservoir. Ketika menjadi normal, membran elastis cenderung mengambil keadaan normal, mendorong cairan kembali ke dalam sistem. Dengan demikian, lompatannya menjadi lancar.

Fitur peredam palu air pegas

Kompensator palu air jenis kedua bekerja dengan prinsip yang sama: cairan dialirkan ke dalam wadah seiring dengan peningkatan tekanan. Namun akses ke wadah tersebut terhalang oleh piringan plastik yang ditopang oleh pegas. Tekanan di mana cairan mulai mengalir ke dalam bergantung pada gaya elastis pegas. Itu tidak dapat disesuaikan dengan cara apa pun (setidaknya, belum ada model yang dapat disesuaikan), jadi Anda harus memilih perangkat dengan parameter yang sesuai.

Prinsip pengoperasian peredam ini mirip dengan yang dijelaskan di atas. Saat tekanan dalam sistem normal, pegas menekan cakram ke badan. Ketika terjadi water hammer, ia berkontraksi dan air masuk ke dalam housing. Ketika tekanan berkurang, gaya elastis pegas menjadi lebih kecil. Secara bertahap akan terlepas, mengembalikan cairan ke dalam pipa.

Seperti yang Anda lihat, kedua perangkat bekerja dengan prinsip yang sama. Model pegas dianggap lebih andal, karena elemen kerja di dalamnya tidak mudah aus (pegas logam dan plastik tahan lama). Namun membran juga terbuat dari bahan itu lama tidak kehilangan elastisitasnya. Nilai tambah tambahannya adalah kemampuan untuk mengatur tekanan di mana membran mulai meregang. Namun kelemahannya adalah perlunya memeriksa tekanan secara teratur dan, jika perlu, memompanya.

Kompensator palu air berukuran kecil, hanya sedikit air yang dapat masuk ke dalam wadahnya (biasanya kurang dari 200 ml). Itu dipasang di dekat sumber palu air: katup bola, sisir air, pada selang ke mesin cuci atau mesin pencuci piring, setelah pompa sirkulasi, pada sisir lantai yang dipanaskan.

Anda dapat memasangnya di posisi apa pun: atas, bawah, ke samping. Untuk model membran, yang penting adalah adanya akses bebas ke puting. Terlepas dari desainnya, tidak disarankan untuk memasang perangkat di cabang yang panjang dari jalur utama. Bagian pipa suplai harus sependek mungkin.

Saat memilih, perhatikan tekanan operasi dan kompensasi maksimum. Poin kedua adalah diameter sambungan. Biasanya berukuran 1/2 inchi, namun ada juga yang 3/4 dan inchi.

Saat menyambungkan mesin cuci dan/atau mesin pencuci piring, tee dipasang pada selang. Satu saluran keluar bebas dari tee menuju ke mesin, dan kompensator palu air dipasang pada saluran kedua.

Cara lain untuk mengatasi palu air

Satu dari pilihan yang memungkinkan netralisasi palu air telah diumumkan - tutup keran dengan lancar. Namun hal ini bukanlah obat mujarab, dan tidak nyaman di zaman kita yang serba cepat. Dan ada juga peralatan rumah tangga, Anda tidak bisa mengajarinya. Meskipun demikian, beberapa produsen mempertimbangkan hal ini, dan model terbaru dibuat dengan katup yang mematikan air dengan lancar. Inilah sebabnya mengapa kompensator dan penetralisir menjadi begitu populer.

Kompensator palu air - perangkat kecil (dibandingkan dengan katup bola kuningan)

Anda dapat melawan palu air menggunakan metode lain:

  • Saat memasang atau merekonstruksi sistem pasokan air atau pemanas, masukkan sepotong pipa elastis di depan sumber palu air. Ini diperkuat karet tahan panas atau plastik PPS. Panjang sisipan elastis 20-40 cm, semakin panjang pipa maka semakin panjang sisipannya.
  • Pembelian peralatan rumah tangga dan katup penutup dan kontrol dengan pergerakan katup yang halus. Dalam hal pemanasan, seringkali ada masalah. Tidak semua servo beroperasi dengan lancar saat menutup aliran. Solusinya adalah dengan memasang termostat/termostat dengan langkah piston yang halus.
  • Gunakan pompa dengan soft start dan stop.

Water hammer adalah hal yang sangat berbahaya untuk sistem tertutup. Dia merusak radiator dan memecahkan pipa. Untuk menghindari masalah, lebih baik memikirkan langkah-langkah pengendalian terlebih dahulu. Jika semuanya sudah berfungsi, tetapi timbul masalah, cara paling cerdas dan termudah adalah dengan memasang kompensator. Ya, memang tidak murah, tetapi perbaikannya akan lebih mahal.

Produsen, karakteristik, harga

Yang terbaik adalah membeli kompensator palu air dari perusahaan terkenal. Ini bukanlah area yang tepat untuk menghemat uang. Yang paling populer adalah beberapa perusahaan:


Ada perusahaan lain, tapi mereka tidak begitu populer. beberapa karena terlalu mahal, yang lain belum mendapatkan kepercayaan. Setidaknya untuk sekarang.

Informasi umum tentang palu air

Water hammer adalah perubahan mendadak tekanan suatu fluida yang mengalir dalam pipa bertekanan yang terjadi ketika terjadi perubahan kecepatan aliran secara tiba-tiba. Dalam pengertian yang lebih komprehensif, water hammer adalah pergantian “lompatan” dan “penurunan” tekanan yang cepat, disertai dengan deformasi cairan dan dinding pipa, serta efek akustik yang mirip dengan memukul pipa baja dengan palu. Dengan guncangan hidrolik yang lemah, suara muncul dalam bentuk bunyi klik “logam”, tetapi bahkan dengan guncangan yang tampaknya tidak signifikan, tekanan di dalam pipa dapat meningkat cukup signifikan.

Tahapan water hammer dapat diilustrasikan dengan contoh berikut ( Gambar.1): biarkan keran atau mixer tuas tunggal dipasang di ujung pipa apartemen yang terhubung ke riser rumah (mixer inilah yang memungkinkan Anda mematikan aliran dengan relatif cepat).

Gambar.1. Tahapan palu air

Saat keran dimatikan, proses berikut terjadi:

  1. Saat keran terbuka, cairan bergerak melalui pipa apartemen dengan kecepatan " ν " Pada saat yang sama, tekanan di riser dan pipa apartemen adalah sama ( P).
  2. Ketika keran ditutup dan aliran tiba-tiba melambat, energi kinetik aliran diubah menjadi kerja deformasi dinding pipa dan cairan. Dinding pipa diregangkan dan cairan dikompresi, yang menyebabkan peningkatan tekanan sebesar hal(tekanan kejut). Zona dimana tekanan meningkat disebut zona kompresi oleh gelombang kejut, dan bagian ekstrimnya disebut muka gelombang kejut. Muka gelombang kejut merambat menuju riser dengan kecepatan “c”. Di sini saya ingin mencatat bahwa asumsi ketidakmampuan air, yang diadopsi dalam perhitungan hidrolik, tidak berlaku dalam kasus ini, karena air sebenarnya adalah cairan yang dapat dikompresi dengan rasio kompresi volumetrik 4,9x10 -10 1/Pa. Artinya, pada tekanan 20.400 bar (2040 MPa), volume air menjadi setengahnya.
  3. Ketika bagian depan gelombang kejut mencapai riser, semua cairan dalam pipa apartemen akan terkompresi, dan dinding pipa apartemen akan meregang.
  4. Volume cairan dalam sistem rumah jauh lebih besar daripada di kabel apartemen, oleh karena itu, ketika bagian depan gelombang kejut mencapai riser, kelebihan tekanan cairan sebagian besar dihaluskan karena perluasan penampang dan penyertaan. dari total volume cairan dalam sistem rumah. Tekanan dalam pipa apartemen mulai seimbang dengan tekanan riser. Tetapi pada saat yang sama, pipa apartemen, karena elastisitas bahan dinding, mengembalikan penampang aslinya, mengompresi cairan dan menekannya ke dalam riser. Zona penghilangan deformasi dari dinding pipa meluas ke arah keran dengan kecepatan " Dengan».
  5. Pada saat tekanan dalam pipa apartemen sama dengan tekanan awal, begitu juga dengan kecepatan fluida, arah aliran akan terbalik (“titik nol”).
  6. Sekarang cairan di dalam pipa dengan kecepatan " ν Cenderung "melepaskan diri" dari keran. Sebuah “zona penghalusan gelombang kejut” muncul. Di zona ini, kecepatan aliran adalah nol, dan tekanan cairan menjadi lebih rendah dari tekanan awal, yang menyebabkan kompresi dinding pipa (pengurangan diameter). Bagian depan zona vakum bergerak menuju riser dengan kecepatan " Dengan" Pada laju aliran awal yang signifikan, kevakuman pada pipa dapat menyebabkan penurunan tekanan di bawah tekanan atmosfer, serta terganggunya kontinuitas aliran (kavitasi). Dalam hal ini, gelembung kavitasi muncul di pipa dekat keran, keruntuhannya mengarah pada fakta bahwa tekanan cairan di zona gelombang kejut yang dipantulkan menjadi lebih besar daripada indikator yang sama pada gelombang kejut langsung.
  7. Ketika bagian depan kompresi gelombang kejut riser tercapai, kecepatan aliran dalam pipa apartemen adalah nol, dan tekanan cairan lebih rendah dari tekanan awal dan lebih rendah dari tekanan di riser. Dinding pipa dikompresi.
  8. Perbedaan tekanan antara cairan di riser dan pipa apartemen menyebabkan cairan mengalir ke dalam pipa apartemen dan menyamakan tekanan ke nilai semula. Dalam hal ini, dinding pipa juga mulai mengambil bentuk aslinya. Ini adalah bagaimana gelombang kejut yang dipantulkan terbentuk, dan siklus tersebut berulang lagi hingga benar-benar padam. Dalam hal ini, periode waktu di mana semua tahapan dan siklus terjadinya palu air biasanya tidak melebihi 0,001–0,06 detik. Jumlah siklus dapat bervariasi dan bergantung pada karakteristik sistem.

Pada beras. 2 Tahapan water hammer ditunjukkan secara grafis.

Beras. 2. Grafik perubahan tekanan pada saat water hammer.

Jadwal untuk beras. 2a menunjukkan perkembangan kejutan hidrolik ketika tekanan fluida di zona pelepasan gelombang kejut tidak turun di bawah tekanan atmosfer (garis 0).

Jadwal untuk beras. 2b menampilkan gelombang kejut, zona vakum yang berada di bawah tekanan atmosfer, tetapi kontinuitas hidrolik medium tidak terganggu. Dalam hal ini, tekanan cairan di zona vakum lebih rendah dari tekanan atmosfer, namun efek kavitasi tidak diamati.

Jadwal untuk Gambar.2c mewakili kasus ketika kontinuitas aliran hidrolik terganggu, yaitu zona kavitasi terbentuk, keruntuhan selanjutnya menyebabkan peningkatan tekanan pada gelombang kejut yang dipantulkan.

Jenis guncangan hidrolik dan ketentuan desain dasar

Tergantung pada kecepatan penutupan katup penutup pada pipa, water hammer bisa bersifat “langsung” atau tidak langsung.” “Langsung” adalah dampak yang alirannya terhambat dalam waktu yang lebih singkat dari jangka waktu dampak, dengan syarat terpenuhi:

T 3 ≤ 2L/dtk,

Di mana T 3– waktu penutupan organ penutup, s; L– panjang pipa dari perangkat penutup ke titik di mana tekanan konstan dipertahankan (di apartemen - ke riser), m; Dengan– kecepatan gelombang kejut, m/s.

Kalau tidak, palu air disebut tidak langsung. Dengan dampak tidak langsung, besarnya lonjakan tekanan jauh lebih kecil, karena sebagian energi aliran teredam oleh kebocoran sebagian melalui elemen penutup.

Tergantung pada tingkat penyumbatan aliran, water hammer bisa lengkap atau tidak lengkap. Pukulan total adalah pukulan yang organ penghentinya menghalangi aliran sepenuhnya. Jika hal ini tidak terjadi, yaitu sebagian aliran terus mengalir melalui katup penutup, maka water hammer tidak akan lengkap. Dalam hal ini, kecepatan yang dihitung untuk menentukan besarnya kejutan hidrolik adalah perbedaan laju aliran sebelum dan sesudah pemblokiran. Besarnya kenaikan tekanan pada kejutan hidrolik penuh langsung dapat ditentukan dengan rumus N.E. Zhukovsky (dalam literatur teknis Barat, rumus ini dikaitkan dengan Alievi dan Michaud):

Δp = ρ ν c, Pa,

Di mana ρ – massa jenis cairan yang diangkut, kg/m3; ν – kecepatan zat cair yang diangkut sebelum momen pengereman mendadak, m/s; Dengan– kecepatan rambat gelombang kejut, m/s.

Pada gilirannya, kecepatan rambat gelombang kejut c ditentukan dengan rumus:

Di mana c 0- kecepatan rambat bunyi dalam zat cair (untuk air – 1425 m/s, untuk zat cair lain dapat diambil menurut meja 1); D– diameter pipa, m; δ – ketebalan dinding pipa, m; E– modulus elastisitas volumetrik zat cair (dapat diambil menurut meja 2), Pa; Makan– modulus elastisitas bahan dinding pipa, Pa (dapat diambil menurut meja 3).

Tabel 1. Karakteristik zat cair

Tabel 2. Karakteristik material dinding pipa

Jika kita memperhitungkan bahwa kecepatan air dalam sistem apartemen tidak boleh melebihi 3 m/s (klausul 7.6. SNiP 2.04.01), maka untuk pipa yang terbuat dari berbagai bahan, dimungkinkan untuk menghitung besarnya kenaikan tekanan dengan kemungkinan palu air penuh langsung. Ringkasan data untuk beberapa pipa disajikan pada meja 3.

Tabel 3. Peningkatan tekanan pada saat water hammer pada kecepatan aliran 3 m/s

Bahan dan dimensi pipa

Kecepatan gelombang kejut, m/s

Δр, batang

Polimer logam

Polietilen

Polipropilena

Baja (pipa normal VGP)

Dengan water hammer tidak langsung, kenaikan tekanan dihitung menggunakan rumus:

DI DALAM meja 4 Waktu respons rata-rata dari perlengkapan apartemen utama diberikan. Untuk setiap jenis pemasangan ini, panjang pipa dihitung, di luar itu palu air tidak lagi bersifat langsung.

Tabel 4. Panjang bagian tumbukan langsung untuk katup penutup air

Kemungkinan konsekuensi dari palu air

Pada jaringan perumahan, terjadinya water hammer tentu saja tidak menimbulkan akibat destruktif berskala besar seperti pada jaringan pipa utama berdiameter besar. Namun, di sini pun mereka dapat menimbulkan banyak masalah dan kerugian jika Anda tidak memperhitungkan kemungkinan terjadinya.

Guncangan hidrolik yang berulang secara berkala pada pipa perumahan dapat menyebabkan masalah berikut:

– pengurangan umur layanan pipa. Masa pakai standar pipa internal ditentukan oleh serangkaian karakteristik (suhu, tekanan, waktu) di mana pipa dioperasikan. Bahkan lonjakan dan penurunan tekanan yang terjadi dalam jangka pendek, namun sering berulang, yang terjadi selama kejutan hidrolik secara signifikan mendistorsi gambaran kondisi pengoperasian pipa, sehingga mengurangi periode operasi bebas masalah. Hal ini sebagian besar berlaku untuk jaringan pipa polimer dan multilayer;

– memeras gasket dan segel pada fitting dan konektor pipa. Elemen seperti peredam tekanan piston, katup bola, katup dan mixer dengan cincin kelenjar karet, cincin penyegel konektor crimp dan tekan, serta cincin setengah pas (“wanita Amerika”) rentan terhadap hal ini. Pada meter air apartemen, menekan cincin penyegel antara ruang pengukuran dan mekanisme penghitungan dapat menyebabkan air masuk ke mekanisme penghitungan (Gbr. 3);

Beras. 3. Air masuk ke mekanisme penghitungan meter air akibat terjepitnya paking

– bahkan satu palu air dapat sepenuhnya menonaktifkan kontrol dan alat ukur yang dipasang di apartemen. Misalnya, bengkoknya jarum pengukur tekanan karena interaksi dengan pin pembatas merupakan tanda yang jelas telah terjadi palu air (Gbr. 4);

Beras. 4. Kerusakan umum pada pengukur tekanan akibat guncangan hidrolik

– setiap water hammer pada pipa perumahan yang terbuat dari bahan polimer, dibuat dengan konektor crimp, press atau slide, pasti akan menyebabkan “gesernya” mikroskopis konektor dari pipa. Pada akhirnya, mungkin akan tiba saatnya ketika palu air berikutnya menjadi kritis - pipa sepenuhnya “merangkak keluar” dari konektor (Gbr. 5);

Beras. 5. Kegagalan sambungan crimp MPT akibat water hammer

– Fenomena kavitasi yang dapat menyertai water hammer seringkali menjadi penyebab munculnya rongga pada spool dan badan katup. Runtuhnya gelembung vakum selama kavitasi hanya “menggerogoti” potongan logam dari permukaan tempat terbentuknya. Akibatnya, spool berhenti menjalankan fungsinya, yaitu kekencangan organ penutupnya rusak. Dan badan alat kelengkapan seperti itu akan cepat rusak (Gbr. 6);

Beras. 6. Penghancuran kavitasi pada permukaan bagian dalam pelepasan di depan katup solenoid

– bahaya khusus untuk jaringan pipa perumahan yang terbuat dari pipa multilayer adalah zona pelepasan gelombang kejut selama kejutan hidrolik. Jika lapisan perekat berkualitas buruk atau ada area yang tidak direkatkan, ruang hampa yang terbentuk di dalam pipa akan merobek lapisan dalam pipa, menyebabkannya “runtuh” (Gbr. 7, 8).

Beras. 7. Pipa polipropilena multilapis rusak akibat palu air

Beras. 8. Pipa logam-polimer “runtuh”.

Ketika sebagian runtuh, pipa akan terus menjalankan fungsinya, tetapi dengan hambatan hidrolik yang jauh lebih besar. Namun, keruntuhan total juga dapat terjadi - dalam hal ini, pipa akan tersumbat oleh lapisan dalamnya sendiri. Sayangnya, "Pipa tekanan multilayer" GOST 53630-2009 tidak memerlukan pengujian sampel pipa pada tekanan internal di bawah tekanan atmosfer. Namun, sejumlah pabrikan, yang menyadari masalah ini, memasukkan dalam spesifikasi teknis klausul wajib tentang pemeriksaan pipa dalam kondisi vakum. Secara khusus, setiap gulungan pipa multilapis VALTEC dihubungkan ke pompa vakum, yang menjadikan tekanan absolut di dalam pipa menjadi 0,2 atm (–0,8 bar gauge). Kemudian, dengan menggunakan kompresor, bola busa polistiren dengan diameter sedikit lebih kecil dari diameter dalam desain pipa didorong melalui pipa. Gulungan yang tidak bisa dilewati bola ditolak dan dihancurkan tanpa ampun;

– bahaya lainnya terletak pada adanya pipa air panas internal akibat water hammer. Seperti diketahui, titik didih air sangat bergantung pada tekanan ( meja 5).

Tabel 5. Ketergantungan titik didih air pada tekanan

Jika misalnya air panas bersuhu 70°C masuk ke dalam pipa apartemen, dan pada zona penghalusan water hammer tekanannya turun hingga nilai absolut 0,3 atm, maka pada zona ini air akan berubah menjadi uap. Mengingat volume uap dalam kondisi normal hampir 1200 kali lebih besar dari volume massa air yang sama, fenomena ini diperkirakan dapat menyebabkan peningkatan tekanan yang lebih besar di zona kompresi gelombang kejut.

Metode perlindungan terhadap palu air di sistem apartemen

Cara paling efektif dan andal untuk melindungi dari water hammer adalah dengan menambah waktu katup penutup mematikan aliran. Metode ini digunakan pada jaringan pipa utama. Penutupan katup yang mulus tidak menyebabkan gangguan aliran yang merusak dan menghilangkan kebutuhan untuk memasang perangkat peredam yang besar dan mahal. Dalam sistem apartemen, metode ini tidak selalu dapat diterima, karena Mixer tuas “bertangan satu”, katup solenoid untuk peralatan rumah tangga, dan perlengkapan lainnya yang mampu mematikan aliran dalam waktu singkat telah menjadi bagian dari kehidupan kita sehari-hari. Dalam hal ini, sistem rekayasa apartemen, yang sudah pada tahap proyek, harus dirancang dengan mempertimbangkan risiko water hammer. Tindakan konstruktif, seperti penggunaan sisipan elastis, loop ekspansi, dan ekspander, tidak banyak digunakan. Yang paling populer saat ini adalah alat kelengkapan yang dirancang khusus untuk tujuan ini - peredam palu air pneumatik (piston, Gambar 9a, dan membran, Gambar 9b) atau pegas (Gambar 9c).

Beras. 9. Jenis peredam palu air

Pada peredam pneumatik, energi kinetik aliran cairan dipadamkan oleh energi kompresi udara, yang tekanannya bervariasi secara adiabatik dengan indeks K = 1,4. Volume ruang udara peredam pneumatik ditentukan dari persamaan:

dimana P 0 adalah tekanan awal di ruang udara, P K adalah tekanan akhir (ultimate) di ruang udara. Pada rumus di atas, ruas kiri merupakan ekspresi energi kinetik aliran fluida, dan ruas kanan adalah energi kompresi udara.

Parameter pegas untuk kompensator pegas ditemukan dari ekspresi:

dimana D pr adalah diameter rata-rata pegas, I adalah jumlah lilitan pegas, G adalah modulus geser, F k adalah gaya akhir yang bekerja pada pegas, F 0 adalah gaya awal yang bekerja pada pegas.

Di kalangan desainer dan pemasang, ada pendapat bahwa katup periksa dan pengurang tekanan juga memiliki kemampuan menyerap palu air.

Katup periksa, memang, dengan memotong sebagian pipa pada saat aliran tersumbat secara tiba-tiba, mengurangi perkiraan panjang pipa, mengubah hembusan langsung menjadi hembusan tidak langsung dengan energi lebih sedikit. Namun, menutup tajam di bawah pengaruh tahap kompresi gelombang kejut, katup itu sendiri menjadi penyebab palu air pada pipa yang terletak sebelumnya. Selama tahap vakum, katup terbuka kembali, dan, tergantung pada rasio panjang pipa sebelum dan sesudah katup, mungkin akan tiba saatnya ketika gelombang kejut dari kedua bagian bertambah, meningkatkan lonjakan tekanan. Peredam tekanan piston tidak dapat berfungsi sebagai peredam kejut hidraulik karena inersianya yang tinggi - karena kerja gaya gesekan pada segel piston, peredam tersebut tidak punya waktu untuk bereaksi terhadap perubahan tekanan seketika. Selain itu, girboks tersebut sendiri memerlukan perlindungan terhadap palu air, yang menyebabkan cincin penyegel terjepit dari dudukan piston.

Peredam tekanan diafragma memiliki kemampuan untuk menyerap sebagian energi palu air, namun dirancang untuk efek gaya yang sangat berbeda, sehingga pekerjaan untuk meredam palu air yang sering akan membuat alat tersebut tidak berfungsi dengan cepat. Selain itu, penghentian mendadak gearbox selama gelombang kejut menyebabkan, seperti dalam kasus katup periksa, munculnya gelombang kejut di area hulu gearbox yang tidak dilindungi oleh membran.

Peredam palu air apartemen, antara lain, selain menjalankan tugas utamanya, juga melakukan beberapa fungsi lain yang penting untuk pengoperasian pipa apartemen yang aman. Fungsi-fungsi ini akan dibahas dengan menggunakan contoh peredam kejut hidrolik membran VALTEC VT.CAR19 (Gbr. 10).

Peredam palu air VT.CAR19

Beras. 10. Peredam palu air VALTEC VT.CAR19

Peredam palu air perumahan VALTEC VT.CAR19 secara struktural terdiri (Gbr. 11) dari badan bulat yang terbuat dari baja tahan karat AISI 304L ( 1 ), dengan membran EPDM yang digulung ( 2 ). Berkat cembung kecil pada permukaan membran, sambungan longgar ke badan dan area kontak maksimum membran dengan media yang diangkut dipastikan. Ruang udara peredam berada pada tekanan pabrik sebesar 3,5 bar, yang memberikan perlindungan untuk pipa perumahan yang tekanannya tidak melebihi 3 bar. Peredam juga dapat melindungi pipa dengan tekanan kerja hingga 10 bar, namun dalam hal ini perlu menggunakan pompa yang terhubung ke nipel ( 3 ) meningkatkan tekanan di ruang udara menjadi 10,5 bar. Dalam kasus di mana tekanan operasi di jaringan perumahan di bawah 3 bar, disarankan melalui nipel ( 3 ) mengeluarkan sebagian udara dari chamber hingga nilai Prab + 0,5 bar.

Gambar 11. Desain peredam VALTEC VT.CAR19

Karakteristik teknis dan dimensi keseluruhan peredam diberikan meja 6.

Tabel 6. Karakteristik teknis VALTEC VT.CAR19

Nama karakteristik

Arti

Volume kerja

Nilai pabrik dari tekanan awal di ruang udara

Tekanan maksimum pada water hammer

Tekanan operasi maksimum pada pipa perumahan yang dilindungi

Kisaran suhu lingkungan kerja

Dimensi (lihat sketsa):

H – tinggi

HAI – diameter

G – benang penghubung

Bahan:

Baja tahan karat AISI 304L

Selaput

Peredam mampu melindungi jaringan pipa dari water hammer yang tekanannya meningkat hingga 20 bar, oleh karena itu sebelum memasang peredam perlu dilakukan pengecekan besarnya water hammer yang dapat terjadi pada pipa perumahan tertentu. Perhitungan kemungkinan tekanan selama water hammer P gu dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

, batang

Rasio Ewater/Eat untuk pipa yang terbuat dari bahan berbeda diambil sesuai dengan meja 2.

Dengan andal melindungi saluran pipa apartemen dari water hammer, peredam VT.CAR19, karena fitur desainnya, mampu menyerap kelebihan air yang dihasilkan saat memanaskan air dingin yang masuk selama jeda penggunaan air. Misalnya, jika air dengan suhu +5°C disuplai ke apartemen yang dilengkapi saluran masuk dengan peredam atau katup periksa, dan semalaman memanas hingga 25°C (suhu udara biasa di kamar mandi), maka tekanannya di bagian cut-off pipa akan meningkat sebesar:

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

Dalam rumus yang diberikan β t adalah koefisien muai panas air, dan β v adalah koefisien kompresi volumetrik air (kebalikan dari modulus elastisitas). Rumusnya tidak memperhitungkan pemuaian termal bahan pipa itu sendiri, namun praktik menunjukkan bahwa setiap derajat kenaikan suhu air dalam pipa meningkatkan tekanan dari 2 menjadi 2,5 bar.

Di sinilah fungsi kedua dari peredam water hammer membran diperlukan. Dengan menyerap sebagian air dari pipa pemanas, ini akan menghilangkan beban berlebih dan membantu menghindari keadaan darurat. DI DALAM meja 7 Panjang maksimum pipa yang dilindungi oleh peredam VT.CAR19 dari ekspansi termal cairan diberikan.

Tabel 7. Batas panjang pipa yang terlindung dari muai panas (pada ΔТ = 20°C)

Sedangkan untuk pipa pasokan air panas perumahan, di sini juga peredam VT.CAR19 melakukan tugas penting untuk mencegah air mendidih di zona pelepasan gelombang kejut. Dengan menyerap energi kejutan hidrolik, peredam menghilangkan bahaya ini.

Efisiensi terbesar dari penyerap palu air dicapai ketika dipasang langsung di depan alat kelengkapan yang dilindungi. Dalam hal ini, kemungkinan terjadinya water hammer sepenuhnya dihilangkan (Gbr. 12).

Beras. 12. Pemasangan peredam tepat di depan perangkat yang dilindungi

Dalam sistem apartemen di mana pipa tidak memiliki panjang yang signifikan, diperbolehkan memasang satu peredam per kelompok perangkat. Dalam hal ini, harus diperiksa bahwa panjang total bagian pipa yang dilindungi oleh satu peredam tidak melebihi nilai yang ditentukan dalam meja 8.

Tabel 8. Panjang bagian pipa yang dilindungi oleh satu peredam

Jika nilai yang ditunjukkan dalam tabel terlampaui, maka perlu memasang bukan hanya satu, tetapi beberapa peredam. Jika tekanan yang dihitung selama water hammer melebihi tekanan maksimum yang diizinkan untuk peredam tertentu (20 bar untuk VT.CAR19), jenis perangkat lain dengan karakteristik kekuatan yang lebih tinggi harus dipilih.

Sesuai dengan pasal 7.1.4. SP 30.13330.2012 “Pasokan air internal dan saluran pembuangan air limbah gedung”, yang ketentuannya mulai berlaku pada tanggal 1 Januari 2013, desain pasokan air dan katup penutup harus menjamin kelancaran pembukaan dan penutupan aliran air. Namun persyaratan ini kemungkinan besar tidak dapat dipenuhi, karena perdagangan menawarkan kepada penduduk sejumlah besar perlengkapan dan perangkat yang pengaturannya tidak mungkin dilakukan dengan lancar. Mempertimbangkan hal ini, organisasi desain dan konstruksi terkemuka di negara kita telah menyediakan pemasangan peredam palu air perumahan di proyek mereka. Misalnya, DSK-1 di kota Moskow sedang merestrukturisasi produksi untuk mengimplementasikan unit input pasokan air perumahan sesuai dengan diagram yang ditunjukkan pada Gambar. 13.

Beras. 13. Unit saluran masuk pasokan air apartemen DSK-1

Water hammer adalah lonjakan tekanan secara tiba-tiba di dalam pipa, yang disebabkan oleh perubahan kecepatan aliran air yang cepat. Water hammer positif terjadi karena katup menutup secara tiba-tiba, dan water hammer negatif terjadi karena pembukaan yang tajam. Palu air positif sangat tidak diinginkan untuk sistem pemanas dan pasokan air.

Konsekuensinya dapat berupa keretakan pada pipa, kegagalan pompa, penukar panas, meteran air, pengukur tekanan dan peralatan lain yang beroperasi di bawah tekanan, dan tentu saja, terhentinya pasokan air dan panas ke rumah, banjirnya tetangga di apartemen dari rumah. lantai bawah. Hal yang paling tidak menyenangkan adalah pecahnya pipa. Paparan guncangan yang terus-menerus dapat menyebabkan penurunan tekanan bahkan pada sistem pasokan air baru.

Penyebab palu air

  • Penutupan/pembukaan katup penutup secara tiba-tiba
  • Adanya udara di dalam pipa (perlu mengeluarkan udara dari sistem)
  • Gangguan dalam pengoperasian atau kegagalan pompa
  • Kesalahan selama instalasi sistem

Dalam sistem modern, alih-alih katup berulir, yang memastikan penghentian aliran air dengan lancar, katup ini lebih sering digunakan. Katup bola, yang mematikan sistem secara tiba-tiba. Mereka nyaman dan dapat diandalkan untuk digunakan, namun jumlah water hammer meningkat seiring penggunaannya dalam sistem.

Jika sistem penyediaan air tidak dipasang dengan benar, water hammer juga dapat terjadi akibat penggunaan katup. Alasan utama - transisi tajam dalam diameter pipa. Ketika zat cair bergerak di bawah tekanan melalui pipa berdiameter besar dan mencapai tempat di mana pipa “menyempit”, hal ini juga dapat menimbulkan masalah, karena hambatan apa pun di jalur zat cair yang bergerak dengan kecepatan akan mengubah volumenya dan, karenanya, tekanannya. Hal ini juga berlaku pada tikungan tajam dan tikungan pipa. Pipa dengan diameter pipa hingga 100 mm dan distribusi jarak jauh paling tidak terlindungi dari dampak tersebut.

Water hammer juga terjadi akibat terbentuknya rongga-rongga udara terutama pada tikungan pipa.

Gambar di bawah dengan jelas menunjukkan apa yang terjadi pada pipa ketika keran ditutup secara tiba-tiba - palu air:

Cara mencegah palu air

Ada berbagai cara untuk melindungi sistem pasokan air di rumah atau apartemen:

  • Pertama, perlu untuk memeriksa seluruh sistem dari kebocoran dan kesesuaian umum untuk digunakan, serta tingkat keausan pipa. Sebaiknya pipa lama diganti dengan yang baru. Keandalan sistem tergantung pada kualitas bahan dan pemasangan yang benar.
  • Pemasangan katup penutup tipe katup. Tutup keran secara perlahan agar tekanan dalam sistem pasokan air seimbang dengan lancar.
  • Menggunakan pipa berdiameter lebih besar . Pilih diameter pipa lebih besar dari 100 mm. Semakin besar diameter pipa, semakin rendah laju aliran air dan, karenanya, palu air.
  • Hindari peletakan pipa yang panjang dan tanpa tikungan tajam, maka kantong udara tidak akan terbentuk di dalamnya.
  • Hindari perubahan suhu mendadak pada pipa air. Saat mendesain rumah, perlu diperhitungkan bahwa pipa menuju ke tempat dan ruangan di mana perbedaan suhu minimal. Isolasi pipa.
  • Lakukan pemeliharaan preventif secara teratur:
  1. Periksa pengoperasian kelompok pengaman: pengukur tekanan, ventilasi udara, katup pengaman.
  2. Periksa secara teratur kondisi filter yang memerangkap pasir dan karat.
  • Gunakan peralatan kompensasi.

Kompensator dan peredam palu air- perangkat khusus yang mampu menyerap sebagian cairan dari sistem umum ketika tekanan meningkat, sehingga menguranginya.

Jika rumah Anda mendapat air dari sumber otonom menggunakan peralatan pompa, maka gunakanlah akumulator hidrolik. Itu adalah bagian dari stasiun pompa dan merupakan tangki dengan membran karet, di mana kelebihan air akan dibuang selama water hammer sampai tekanan sistem menjadi normal. Sakelar tekanan adalah elemen yang tidak akan menyelamatkan Anda dari palu air, tetapi akan mematikan pompa ketika keran dimatikan dan tekanan melebihi nilai tertentu. Perlu diingat bahwa pompa tidak akan langsung mati. Gunakan pompa dengan konverter frekuensi, yang secara otomatis mengatur pengoperasiannya dan memastikan start dan stop berjalan lancar. Peningkatan tajam dalam tekanan dalam sistem, yang menyebabkan palu air, tidak termasuk.

Pipa yang terbuat dari plastik elastis atau karet bertulang tahan panas dapat digunakan sebagai peredam kejut, yang akan menyerap energi kejutan hidrolik.

Saluran pipa yang panjang, misalnya, lantai berpemanas, paling rentan terhadap water hammer. Untuk mengamankan sistem seperti itu, dilengkapi dengan katup termostatik.

Termostat dengan perlindungan super. Terkadang termostat dengan perlindungan khusus terhadap water hammer digunakan. Perangkat tersebut memiliki mekanisme pegas yang dipasang di antara katup dan kepala termal. Jika ada tekanan berlebih, pegas diaktifkan dan tidak memungkinkan katup menutup sepenuhnya; segera setelah kekuatan palu air berkurang, katup menutup dengan lancar. Pasang termostat seperti itu secara ketat sesuai arah panah pada badan.

Diagram kompensator kejut hidrolik

Diagram di atas menunjukkan contoh bagaimana sambungan ekspansi harus dipasang dengan benar. Mereka dapat dipasang secara horizontal atau vertikal, pada pengumpul air dingin dan panas atau pada bagian mana pun dari pipa yang mengarah ke titik akhir konsumsi air.

Di sini perlu diperhatikan fakta bahwa air tidak boleh menggenang di pintu masuk kompensator, jika tidak, bakteri dapat mulai berkembang biak di dalam sistem. Oleh karena itu, instruksi tidak mengizinkan pemasangannya di bagian atas riser.

Menurut statistik, lebih dari separuh kecelakaan pipa bukan disebabkan oleh korosi atau kelelahan material. Hal ini disebabkan oleh water hammer pada sistem penyediaan air. Namun hal tersebut dapat dihindari sepenuhnya jika Anda segera menginstal sistem sesuai dengan semua aturan dan melengkapinya dengan perangkat khusus yang meredam gelombang kejut.

Tindakan perlindungan yang tercantum di atas akan lebih efektif jika diterapkan secara komprehensif, dan Anda selalu dapat menetralisir efek tidak menyenangkan dari water hammer dan memperpanjang umur pipa dan peralatan rumah tangga.