Compensator de lovitură de berbec în sistemele interne de alimentare cu apă FAR. Compensatoare de lovituri de ariete

(VT.CAR19.I) Amortizorul hidraulic cu membrană VT.CAR 19 este proiectat pentru a compensa supratensiunile care apar atunci când supapele sunt deschise sau închise brusc în sistemele rezidențiale de alimentare cu apă. Dispozitivul joaca si rolul unui vas de expansiune, care primeste volumul in exces de apa care apare in conducte in timpul incalzirii naturale in lipsa aportului de apa. Compensatorul de lovituri de ari VT.CAR 19 este un rezervor miniatural din otel inoxidabil AISI 304L cu membrana de separare interioara din elastomer EPDM. Micile umflături de pe suprafața membranei asigură o conexiune liberă a acesteia la carcasă și aria maximă de contact a membranei cu mediul transportat. Capacitatea amortizorului hidraulic VT.CAR 19 este de 0,162 l, setarea din fabrică a presiunii în camera de aer este de 3,5 bar, presiunea maximă de funcționare în alimentarea cu apă protejată a apartamentului este de 10 bar, presiunea maximă în timpul loviturii de berbec este de 10 bar. 20 bar, temperatura maximă de funcționare este de 100 ° C. Diametru filet de conectare - 1/2". Dimensiuni (înălțime x diametru) ale produsului - 112 x 88 mm. Setarea din fabrică oferă protecție pentru conductele cu o presiune nominală de lucru de 3 bar. Când se utilizează un compensator în sisteme cu alți parametri, rezervorul trebuie reconfigurat astfel încât presiunea din camera de aer să depășească valoarea nominală cu 0,5 bar.

Informații generale despre ciocănirea

Lovitura de berbec este o schimbare bruscă a presiunii unui fluid care curge într-o conductă sub presiune, care are loc atunci când are loc o schimbare bruscă a vitezei curgerii. Într-un sens mai larg, ciocanul de berbec este o alternanță rapidă de „sărituri” și „căderi” de presiune, însoțită de deformarea fluidului și a pereților țevii, precum și de un efect acustic similar cu un ciocan care lovește o țeavă de oțel. Cu șocuri hidraulice slabe, sunetul se manifestă sub formă de clicuri „metalice”, cu toate acestea, chiar și cu astfel de șocuri aparent nesemnificative, presiunea în conductă poate crește destul de semnificativ.

Etapele loviturii de bare pot fi ilustrate prin următorul exemplu ( fig.1): lăsați să fie instalat un robinet cu o singură pârghie sau un mixer la capătul conductei de apartament conectat la nivelul casei (aceste baterii vă permit să opriți fluxul relativ rapid).

Fig.1. Etape de lovituri de ariete

Când supapa este închisă, au loc următoarele procese:

  1. În timp ce robinetul este deschis, lichidul se deplasează prin conducta apartamentului cu o viteză de " ν ". În același timp, presiunea în coloană și conducta apartamentului este aceeași ( p).
  2. Când supapa este închisă și fluxul este încetinit brusc, energia cinetică a fluxului este transformată în lucru de deformare a pereților conductei și a lichidului. Pereții țevii sunt întinși, iar lichidul este comprimat, ceea ce duce la o creștere a presiunii cu o cantitate ∆p(presiune de șoc). Zona în care a avut loc creșterea presiunii se numește zona de compresie a undei de șoc, iar secțiunea sa extremă se numește frontul undei de șoc. Partea frontală a undei de șoc se propagă spre ascensoare cu o viteză de „c”. Aici aș dori să remarc că ipoteza incompresibilității apei, adoptată în calculele hidraulice, nu se aplică în acest caz, deoarece apa reală este un lichid compresibil cu un raport de compresie volumetric de 4,9x10 -10 1/Pa. Adică, la o presiune de 20.400 bar (2040 MPa), volumul de apă este înjumătățit.
  3. Când partea frontală a undei de șoc ajunge la ascensoare, tot lichidul din conducta apartamentului va fi comprimat, iar pereții conductei apartamentului vor fi întinși.
  4. Volumul de lichid în sistemul casei este mult mai mare decât în ​​cablajul apartamentului, prin urmare, atunci când frontul undei de șoc ajunge la ascensoare, presiunea în exces a fluidului este în mare parte netezită prin extinderea secțiunii transversale și pornirea volumului total de lichid în sistemul casei. Presiunea din conducta apartamentului începe să se egalizeze cu presiunea de ridicare. Dar, în același timp, conducta de apartament, datorită elasticității materialului peretelui, își restabilește secțiunea transversală inițială, comprimând lichidul și stoarcendu-l în coloană. Zona de îndepărtare a deformării de pe pereții conductei se extinde până la supapă cu o viteză de " Cu».
  5. În momentul în care presiunea din conducta apartamentului este egală cu cea inițială, precum și viteza fluidului, direcția de curgere va fi inversată ("punctul zero").
  6. Acum lichidul din conductă cu o viteză de " ν ” tinde să se „desprindă” de macara. Există o „zonă de rarefacție a undelor de șoc”. În această zonă, viteza curgerii este zero, iar presiunea fluidului devine mai mică decât cea inițială, ceea ce duce la comprimarea pereților conductei (reducerea diametrului). Frontul zonei de rarefacție se deplasează către ascensoare cu o viteză de " Cu". Cu un debit inițial semnificativ, vidul din conductă poate duce la o scădere a presiunii sub nivelul atmosferic, precum și la o încălcare a continuității fluxului (cavitație). În acest caz, în conducta de lângă supapă apare o bulă de cavitație, a cărei prăbușire duce la faptul că presiunea fluidului în zona undei de șoc reflectată devine mai mare decât același indicator în unda de șoc directă.
  7. Când este atins frontul de compresie al undei de șoc a colonnei, viteza de curgere în conducta de apartament este zero, iar presiunea lichidului este mai mică decât cea inițială și mai mică decât presiunea din conducta. Pereții conductei sunt comprimați.
  8. Diferența de presiune dintre lichidul din canalul de ridicare și conducta apartamentului face ca lichidul să intre în conducta apartamentului și egalizează presiunile la valoarea inițială. În acest sens, pereții țevii încep, de asemenea, să capete forma lor originală. Astfel, se formează o undă de șoc reflectată, iar ciclurile se repetă din nou până la dispariția completă. În acest caz, intervalul de timp în care trec toate etapele și ciclurile șocului hidraulic nu depășește, de regulă, 0,001–0,06 s. Numărul de cicluri poate fi diferit și depinde de caracteristicile sistemului.

Pe orez. 2 etapele loviturii de berbec sunt prezentate grafic.

Orez. 2. Grafice ale modificării presiunii în timpul șocului hidraulic.

Programează pe orez. 2a arată dezvoltarea șocului hidraulic atunci când presiunea lichidului din zona de descărcare a undei de șoc nu scade sub presiunea atmosferică (linia 0).

Programează pe orez. 2b afișează o undă de șoc, a cărei zonă de rarefacție este sub presiunea atmosferică, dar continuitatea hidraulică a mediului nu este încălcată. În acest caz, presiunea lichidului în zona de rarefacție este mai mică decât presiunea atmosferică, dar nu se observă efect de cavitație.

Programează pe fig.2c afișează cazul în care este încălcată continuitatea hidraulică a fluxului, adică se formează o zonă de cavitație, a cărei prăbușire ulterioară duce la o creștere a presiunii în unda de șoc reflectată.

Varietăți de șocuri hidraulice și prevederi de bază de proiectare

În funcție de viteza cu care se închide dispozitivul de închidere de pe conductă, lovirea poate fi „directă” și indirectă. „Direct” se numește șoc, în care suprapunerea fluxului are loc într-un timp mai mic decât perioada șocului, adică este îndeplinită condiția:

T3 ≤ 2L/c,

Unde T 3 este timpul de închidere a organului de blocare, s; L- lungimea conductei de la dispozitivul de blocare până la punctul în care se menține presiunea constantă (în apartament - până la montant), m; Cu este viteza undei de șoc, m/s.

În caz contrar, ciocanul de berbec se numește indirect. Cu un impact indirect, saltul de presiune este mult mai mic ca magnitudine, deoarece o parte din energia de curgere este amortizată de scurgerile parțiale prin dispozitivul de închidere.

În funcție de gradul de blocare a curgerii, ciocănirea poate fi completă sau incompletă. O lovitură completă este aceea în care elementul de închidere blochează complet fluxul. Dacă acest lucru nu se întâmplă, adică o parte din flux continuă să curgă prin organul de închidere, atunci ciocanul de ariete va fi incomplet. În acest caz, diferența dintre debitele înainte și după oprire va fi viteza calculată pentru determinarea mărimii loviturii de berbec. Mărimea creșterii presiunii în timpul șocului hidraulic complet direct poate fi determinată prin formula N.E. Jukovski (în literatura tehnică occidentală, formula este atribuită lui Alievi și Michaud):

Δp = ρ ν s, Pa,

Unde ρ – densitatea lichidului transportat, kg/m 3 ; ν este viteza fluidului transportat până în momentul frânării bruște, m/s; Cu este viteza de propagare a undei de șoc, m/s.

La rândul său, viteza de propagare a undei de șoc c este determinată de formula:

Unde c 0- viteza de propagare a sunetului într-un lichid (pentru apă - 1425 m/s, pentru alte lichide poate fi luată conform fila. 1); D– diametrul conductei, m; δ – grosimea peretelui conductei, m; E f este modulul de elasticitate în vrac al lichidului (poate fi luat în funcție de fila. 2), Pa; Mâncând este modulul de elasticitate al materialului peretelui conductei, Pa (poate fi luat în funcție de fila. 3).

Tabelul 1. Caracteristicile lichidelor


Tabelul 2. Caracteristicile materialelor pereților țevilor


Dacă luăm în considerare faptul că viteza de mișcare a apei în sistemele de apartamente nu trebuie să depășească 3 m / s (clauza 7.6. SNiP 2.04.01), atunci pentru conductele realizate din diferite materiale, este posibil să se calculeze mărimea creșterii presiunii cu un posibil șoc hidraulic complet direct. Astfel de date rezumative pentru unele conducte sunt prezentate în fila. 3.

Tabelul 3. Creșterea presiunii în timpul loviturii de berbec la o viteză de curgere de 3 m/s


Materialul și dimensiunile conductei

Viteza undei de șoc, m/s

Δр, bar

Polimer metalic

Polietilenă

Polipropilenă

Oțel (țevi normale VGP)

Cu lovituri de ariete indirecte, creșterea presiunii se calculează prin formula:

ÎN fila. 4 este dat timpul mediu de răspuns al accesoriilor principale ale apartamentului. Pentru fiecare tip de acest fiting, se calculează lungimea conductei, mai mult decât ciocanul de berbec încetează să fie direct.

Tabelul 4. Lungimea secțiunii de impact direct pentru supapele de închidere a apei


Tipul de amenajare a apartamentului

Timp de răspuns, s

Lungimea zonei de impact direct, m

Pentru conducte nemetalice

Pentru conducte metalice

Pârghie robinet sau robinet

Comutator de dus (devier)

Electrovalva masina de spalat rufe

Valva selenoida maşină de spălat vase

Electrovalvă anti-scurgere (1/2")

Supapă de umplere a toaletei

Consecințele posibile ale șocurilor hidraulice

În rețelele de apartamente, apariția ciocanului de apă, desigur, nu implică consecințe distructive atât de mari ca pe conductele principale de diametru mare. Cu toate acestea, chiar și aici pot provoca multe necazuri și pierderi, dacă nu țineți cont de posibilitatea apariției lor.

Socurile hidraulice care se repetă periodic în conductele apartamentului pot cauza următoarele probleme:

– reducerea duratei de viață a conductelor. Durata de viață normativă a conductelor interne este determinată de totalitatea caracteristicilor (temperatură, presiune, timp) în care este operată conducta. Chiar și astfel de creșteri și scăderi alternante de presiune pe termen scurt, dar adesea recurente, care apar în timpul șocului hidraulic denaturează în mod semnificativ imaginea modului de funcționare al conductei, reducând funcționarea fără probleme. Într-o măsură mai mare, acest lucru se aplică conductelor polimerice și multistrat;

- extrudarea garniturilor si garniturilor in fitinguri si conectori de conducte. Elementele precum reductoarele de presiune cu piston, supapele cu bilă, supapele și mixerele cu inele din cauciuc, inelele O pentru compresie și conectori de presare, precum și inelele pentru semișiruri („femeile americane”) sunt supuse acestui lucru. La apometrele de apartament, extrudarea inelului de etanșare între camera de măsurare și mecanismul de numărare poate duce la intrarea apei în mecanismul de numărare (Fig. 3);

Orez. 3. Pătrunderea apei în mecanismul de numărare al contorului de apă ca urmare a extrudării garniturii

- chiar si un singur ciocan de berbec poate dezactiva complet instrumentatia instalata in apartament. De exemplu, îndoirea acului manometrului din interacțiunea cu știftul restrictiv este un semn clar al unui ciocan de ariete care a avut loc (Fig. 4);

Orez. 4. Deteriorarea caracteristică a manometrului prin ciocan de berbec

- fiecare lovitură de apă dintr-o conductă de apartament realizată din materiale polimerice, realizată pe conectori de sertizare, presare sau glisante, duce inevitabil la o „alunecare” microscopică a conectorului din conductă. În cele din urmă, poate veni un moment în care următorul ciocan de apă devine critic - conducta se va „strecura” complet din conector (Fig. 5);

Orez. 5. Încălcarea conexiunii de sertizare MPT ca urmare a impactului ciocanului de ariete

- fenomenele de cavitație care pot însoți șocul hidraulic sunt adesea cauza unor cavități în bobină și corpul supapei. Prăbușirea bulelor de vid în timpul cavitației pur și simplu „roșează” bucăți de metal de pe suprafața pe care se formează. Ca urmare, bobina încetează să-și îndeplinească funcția, adică etanșeitatea organului de închidere este ruptă. Da, iar corpul unor astfel de fitinguri va eșua foarte repede (Fig. 6);

Orez. 6. Distrugerea prin cavitație a suprafeței interioare a supratensiunii din fața electrovalvei

- un pericol deosebit pentru conductele de apartamente din conducte multistrat este zona de descărcare a undelor de șoc în timpul șocului hidraulic. Dacă stratul de adeziv este de proastă calitate sau există zone nelipite, vidul format în țeavă rupe stratul interior al țevii, provocând „prăbușirea” acesteia (Fig. 7, 8).

Orez. 7. Multistrat teava din polipropilena afectat de lovitură de berbec

Orez. 8. Țeavă metal-polimer „prăbușită”.

Odată cu prăbușirea parțială, conducta va continua să își îndeplinească funcția, dar cu o rezistență hidraulică mult mai mare. Cu toate acestea, poate apărea și o prăbușire completă - în acest caz, conducta va fi blocată de propriul strat interior. Din păcate, GOST 53630-2009 „Țevi de presiune multistrat” nu necesită testarea mostrelor de țevi la o presiune internă sub atmosferică. Cu toate acestea, o serie de producători, cunoscând o astfel de problemă, includ în specificațiile tehnice o clauză obligatorie privind verificarea conductei sub vid. În special, fiecare rolă de țevi multistrat VALTEC este conectată la o pompă de vid, care aduce presiunea absolută în țeavă la 0,2 atm (-0,8 barg). Apoi, cu ajutorul unui compresor, o minge de spumă de polistiren cu un diametru puțin mai mic decât diametrul interior proiectat al țevii este condusă prin țeavă. Rolurile prin care mingea nu a putut trece sunt respinse și distruse fără milă;

- Un alt pericol se ascunde în cazul unui ciocan de berbec conductele interne de alimentare cu apă caldă. După cum știți, punctul de fierbere al apei este strâns legat de presiune ( fila. 5).

Tabelul 5. Dependența punctului de fierbere al apei de presiune


Dacă, de exemplu, intră o conductă de apartament apa fierbinte cu o temperatură de 70 ° C, iar în zona de rarefiere a ciocanului de berbec, presiunea scade la o valoare absolută de 0,3 atm, apoi în această zonă apa se va transforma în abur. Ținând cont de faptul că volumul de abur în condiții normale este de aproape 1200 de ori mai mare decât volumul aceleiași mase de apă, este de așteptat ca acest fenomen să poată duce la o creștere și mai mare a presiunii în zona de compresie a undei de șoc.

Metode de protecție împotriva loviturilor de berbec în sistemele de apartamente

Cea mai eficientă și fiabilă modalitate de a proteja împotriva loviturilor de berbec este creșterea timpului de oprire a fluxului cu un dispozitiv de închidere. Această metodă este utilizată pe conductele principale. Închiderea lină a supapei nu provoacă perturbări distructive în debit și elimină necesitatea instalării unor dispozitive de amortizare voluminoase și costisitoare. În sistemele de apartamente, această metodă nu este întotdeauna acceptabilă, deoarece. Mixerele cu pârghie „cu o singură mână”, supapele solenoide pentru aparatele de uz casnic și alte fitinguri capabile să oprească fluxul într-o perioadă scurtă de timp au intrat ferm în viața noastră de zi cu zi. În acest sens, sistemele de inginerie de apartamente aflate deja în faza de proiectare trebuie în mod necesar să fie proiectate ținând cont de riscul de lovire. Măsurile structurale, cum ar fi utilizarea de inserții elastice, bucle de compensare și expandare, nu sunt utilizate pe scară largă. În prezent, cele mai populare fitinguri special concepute în acest scop sunt amortizoarele hidraulice pneumatice (piston, Fig. 9a și membrană, Fig. 9b) sau cu arc (Fig. 9c).

Orez. 9. Tipuri de amortizoare hidraulice

Într-un amortizor pneumatic, energia cinetică a fluxului de fluid este amortizată de energia compresiei aerului, a cărui presiune variază de-a lungul adiabaticului cu exponentul K = 1,4. Volumul camerei de aer a amortizorului pneumatic se determină din expresia:

unde P 0 este presiunea inițială în camera de aer, P K este presiunea finală (limitatoare) în camera de aer. În formula de mai sus, partea stângă este o expresie pentru energia cinetică a fluxului de fluid, iar partea dreaptă este expresia pentru energia de compresie a aerului.

Parametrii arcului pentru compensatoarele de arc se găsesc din expresia:

unde D pr este diametrul mediu al arcului, I este numărul de spire ale arcului, G este modulul de forfecare, F to este forța finală care acționează asupra arcului, F 0 este forța inițială care acționează asupra arcului.

Există o opinie printre proiectanți și instalatori că supapele de reținere și reductoarele de presiune au și capacitatea de a absorbi lovitura de ariete.

Supapele de reținere, într-adevăr, prin tăierea unei părți a conductei în momentul unei întreruperi bruște a fluxului, reduc lungimea estimată a conductei, transformând o lovitură directă într-o energie indirectă, mai puțină. Cu toate acestea, închizându-se brusc sub influența etapei de compresie a undei de șoc, supapa în sine devine cauza loviturii de ari în conducta situată înaintea acesteia. În faza de refulare, supapa se deschide din nou și, în funcție de raportul dintre lungimile conductelor înainte de supapă și după aceasta, poate veni un moment în care undele de șoc ale celor două secțiuni se vor aduna, crescând saltul de presiune. Reductoarele de presiune cu pistoane nu pot servi ca amortizoare hidraulice din cauza inerției lor mari - datorită muncii forțelor de frecare în garniturile pistonului, pur și simplu nu au timp să răspundă la o schimbare instantanee a presiunii. În plus, astfel de cutii de viteze în sine au nevoie de protecție împotriva loviturilor de berbec, ceea ce face ca inelele de etanșare să fie stoarse din locurile pistonului.

Reductoarele de presiune cu membrană au capacitatea de a absorbi parțial energia ciocanelor de apă, dar sunt proiectate pentru efecte de forță complet diferite, astfel încât munca de atenuare a ciocănilor de apă frecvente le va dezactiva rapid. În plus, o suprapunere ascuțită a cutiei de viteze în timpul unei unde de șoc conduce, ca în cazul verifica valva, la apariția unei unde de șoc în zona până la cutia de viteze, care nu este protejată de o membrană.

Printre altele, amortizoarele de lovitură de apă pentru apartamente, pe lângă îndeplinirea sarcinii lor principale, îndeplinesc mai multe funcții care sunt importante pentru funcționarea în siguranță a conductelor de apartament. Aceste funcții vor fi luate în considerare folosind amortizorul hidraulic cu membrană VALTEC VT.CAR19 ca exemplu (Fig. 10).

Amortizor de lovituri de ari VT.CAR19

Orez. 10. Amortizor ciocan de ariete VALTEC VT.CAR19

Amortizorul hidraulic rezidential VALTEC VT.CAR19 este alcatuit structural (Fig. 11) dintr-un corp sferic din otel inoxidabil AISI 304L ( 1 ), cu membrană EPDM laminată ( 2 ). Datorită umflăturilor mici de pe suprafața membranei, se asigură conexiunea sa liberă cu corpul și zona maximă de contact a membranei cu mediul transportat. Camera de aer a clapetei este la o presiune din fabrică de 3,5 bar, ceea ce asigură protecția conductelor de apartament, presiunea în care nu depășește 3 bar. Extinctorul poate proteja și conductele cu o presiune de lucru de până la 10 bar, dar în acest caz este necesar cu o pompă conectată la niplu ( 3 ) crește presiunea în camera de aer la 10,5 bar. În cazul în care presiunea de funcționare în rețeaua apartamentului este mai mică de 3 bar, se recomandă prin niplu ( 3 ) lăsați o parte din aer să iasă din cameră până la Pwork + 0,5 bar.

Fig.11. Construcția amortizorului VALTEC VT.CAR19

Specificații iar dimensiunile totale ale absorbantului sunt date în fila. 6.

Tabelul 6. Specificații VALTEC VT.CAR19


Nume caracteristic

Sens

Volumul de lucru

Setarea din fabrică a prepresiunii camerei de aer

Presiune maximă în timpul loviturii de berbec

Presiunea maximă de funcționare în conducta de apartament protejată

Interval mediu de temperatură


Dimensiuni (vezi schița):



H - înălțime

O - diametru

G - filet de legătură

Material:



Otel inoxidabil AISI 304L

Membrană

Amortizorul este capabil să protejeze conductele de lovituri de aripă, presiunea la care crește până la 20 de bari, prin urmare, înainte de a instala amortizorul, este necesar să verificați cât de mult lovitură de apă poate apărea într-o anumită conductă de apartament. Calculul presiunii posibile în timpul loviturii de berbec Pg poate fi calculat prin formula:

, bar.

Raportul Ewater/Est pentru conductele din diferite materiale este luat în funcție de fila. 2.

Protejând în mod fiabil conductele de apartament împotriva loviturilor de apă, absorbantul VT.CAR19, datorită caracteristicilor sale de design, este capabil să absoarbă surplusul de apă format atunci când apa rece care intră este încălzită în timpul unei pauze de utilizare a apei. De exemplu, dacă apa cu o temperatură de +5 ° C intră într-un apartament echipat cu un reductor sau o supapă de reținere la admisie și se încălzește până la 25 ° C peste noapte (temperatura obișnuită a aerului în baie), atunci presiunea în secțiunea tăiată a conductei va crește cu:

∆P = β t Δt/β v \u003d 0,00015 (25 - 5) / 4,9 10 -9 \u003d 61,2 bar.

În formula de mai sus βt este coeficientul de dilatare termică a apei și β v este coeficientul de compresie volumetrică a apei (reciproca modulului de elasticitate). Formula nu ține cont de dilatarea termică a materialului conductei în sine, dar practica arată că fiecare grad de creștere a temperaturii apei din conductă crește presiunea de la 2 la 2,5 bar.

Aici este necesară a doua funcție a amortizorului hidraulic cu membrană. După ce a preluat o parte din apa din conducta de încălzire, o va scuti de sarcina excesivă și va ajuta la evitarea unei urgențe. ÎN fila. 7 se dau lungimile maxime ale conductelor protejate de amortizorul VT.CAR19 de dilatarea termica a lichidului.

Tabelul 7. Lungimea maximă a conductelor protejate de dilatare termică (la ΔТ = 20°C)


În ceea ce privește conductele rezidențiale de apă caldă, și aici absorbantul VT.CAR19 îndeplinește o sarcină importantă de prevenire a fierberii apei în zona de descărcare a undelor de șoc. Prin absorbția energiei ciocanului de ariete, absorbantul elimină și acest pericol.

Cea mai mare eficiență a amortizorului hidraulic se obține atunci când este instalat direct în fața armăturii protejate. În acest caz, posibilitatea unui ciocan de berbec este complet exclusă (Fig. 12).

Orez. 12. Instalarea absorbantelor direct în fața dispozitivelor protejate

În sistemele de apartamente, unde conductele nu au o lungime semnificativă, este permisă instalarea unui amortizor pe grup de dispozitive. În acest caz, trebuie verificat dacă lungimea totală a secțiunilor de conducte protejate de un stingător nu depășește valorile prevăzute la fila. 8.

Tabel 8. Lungimea secțiunilor de conductă protejate de un stingător


Dacă valorile specificate în tabel sunt depășite, este necesar să instalați nu unul, ci mai multe absorbante. În cazul în care presiunea lovitului de ariete calculată depășește presiunea maximă admisă pentru un anumit absorbant (20 bari pentru VT.CAR19), trebuie selectat un alt tip de dispozitiv cu caracteristici de rezistență mai mari.

În conformitate cu clauza 7.1.4. SP 30.13330.2012 „Alimentarea internă cu apă și canalizarea clădirilor”, ale căror prevederi au intrat în vigoare la 1 ianuarie 2013, proiectarea robinetelor de pliere și închidere a apei ar trebui să asigure deschiderea și închiderea lină a fluxului de apă. Dar această cerință este puțin probabil să fie îndeplinită, deoarece comerțul oferă rezidenților o gamă largă de fitinguri și electrocasnice în care o reglementare fără probleme este imposibilă. Ținând cont de acest lucru, organizațiile de top de proiectare și construcții din țara noastră prevăd deja instalarea amortizoarelor hidraulice rezidențiale în proiectele lor. De exemplu, DSK-1 al orașului Moscova restructurează producția pentru a efectua nodurile de intrare pentru alimentarea cu apă a apartamentelor conform schemei prezentate în fig. 13.

Orez. 13. Înnodați alimentarea cu apă a apartamentului

Recent, s-au semnalat tot mai multe despre distrugerea unor elemente ale sistemului de încălzire sau sanitare. Cauza defecțiunii este ciocanul de berbec. Compensatorul (stingerea) ciocanului de ari salvează de astfel de probleme. Ce fel de dispozitiv este acesta, cum și unde să-l instalezi - citiți în acest articol.

Ce este un ciocan de apă într-o conductă, cauze

ciocan de apa- aceasta este o creștere bruscă a presiunii în sistemele de transport de lichid, care are loc la o schimbare bruscă a vitezei lichidului. O creștere a presiunii poate provoca distrugerea unor elemente ale sistemului. Distrugerea are loc dacă rezistența la tracțiune a conexiunii sau a materialului este depășită.

Dacă vorbim despre casele și apartamentele noastre, lovirea de berbec apare în sistemele de încălzire și alimentare cu apă. În sistemele de încălzire ale caselor private - la pornirea sau oprirea pompei de circulație. Da, în sine nu creează presiune. Dar o accelerare sau oprire bruscă a lichidului de răcire este sarcina care acționează asupra pereților țevilor și a dispozitivelor din apropiere. În sistemele de încălzire de tip închis costă. Compensează ciocanul de berbec dacă pompa este în apropiere. În acest caz, este posibil să nu fie necesare dispozitive suplimentare. Puteți verifica necesitatea instalării unui compensator folosind un manometru. Dacă săgeata nu se mișcă sau se mișcă doar puțin, totul este bine.

Cea mai frecventă cauză a loviturii de berbec este închiderea bruscă a robinetului.

În sistemele de încălzire centralizată, lovitura de berbec se produce atunci când clapeta se închide brusc, când robinetele sunt deschise rapid pentru a umple sistemul după reparații/întreținere. Conform regulilor, acest lucru ar trebui făcut încet și treptat, dar în practică se întâmplă altfel ...

În alimentarea cu apă, lovirea de berbec apare chiar și atunci când un robinet sau un alt robinet de închidere este închis brusc. „Efecte” mai pronunțate se obțin în sistemele aer-aer. Când se deplasează, apa lovește buzunarele de aer, ceea ce creează încărcări suplimentare de șoc. Este posibil să auzim clicuri sau trosnituri. Și dacă alimentarea cu apă este diluată cu țevi de plastic, în timpul funcționării puteți observa cum se agită aceste țevi. Așa reacționează ei la ciocanul de berbec. Probabil ați observat cum se zvâcnește furtunul din împletitura metalică. Motivul este același - creșterea presiunii. Mai devreme sau mai târziu vor duce la faptul că fie conducta va sparge în punct slab, sau conexiunea se va scurge (ceea ce este mai probabil și mai frecvent).

De ce nu s-a mai văzut asta înainte? Pentru ca acum majoritatea supapelor au un robinet cu bila si debitul este blocat/deschis foarte brusc. Anterior, robinetele erau de tip supapă iar clapeta era coborâtă încet și treptat.

Cum să te descurci cu ciocanul de aripă în încălzire și alimentare cu apă? Puteți, desigur, să-i învățați pe locuitorii unui apartament sau a unei case să nu întoarcă brusc robinetele. Dar nu poți învăța o mașină de spălat sau o mașină de spălat vase atitudine atentă la conducte. Și pompa de circulație nu va încetini în procesul de pornire și oprire. Prin urmare, la sistemul de încălzire sau de alimentare cu apă se adaugă compensatoare de lovi de berbec. Se mai numesc si amortizoare, amortizoare.

Ce este un compensator de lovituri de apă: tipuri, design, principiu de funcționare

Există două tipuri de compensator de lovitură de berbec: membrană și supapă cu arc. Îndeplinesc aceeași funcție: acceptă excesul de lichid, reducând astfel sarcina asupra altor elemente ale sistemului. Deoarece aceste dispozitive sunt mici, ele protejează acele dispozitive care sunt situate în imediata apropiere.

Compensatorul loviturii de ari este un dispozitiv mic, dar schimbă imaginea în mod semnificativ

Cum este aranjat și funcționează un compensator cu membrană

Un compensator de lovitură de arie cu membrană este un recipient care este împărțit în două părți de o membrană elastică. Una dintre părți este umplută cu aer, cealaltă este goală în stare normală. Aerul din partea umplută este pompat sub o anumită presiune. Pentru a verifica/pompa presiunea în această parte a corpului există o bobină (mamelon). Din fabrica, produsele sunt livrate cu o presiune initiala de 3 bar. Aceasta este valoarea „standard” pentru majoritatea sistemelor de încălzire ale caselor private cu un etaj. Dacă presiunea trebuie schimbată, o pompă este conectată la niplu și adusă la valoarea necesară. Această valoare este cu 20-30% mai mare decât cea de lucru într-un anumit sistem. Dar ar trebui să fie semnificativ mai mică decât limita de funcționare a compensatorului în sine.

Atâta timp cât presiunea din sistem nu depășește presiunea din acea parte a rezervorului, nu se întâmplă nimic. Când se produce un ciocan de berbec, sub acțiunea presiunii crescute, membrana este întinsă, o parte din lichid intră în rezervor. Pe măsură ce se normalizează, membrana elastică tinde să revină la starea sa normală, împingând lichidul înapoi în sistem. Astfel, saltul este netezit.

Caracteristici ale amortizorului de ciocan de apă de izvor

Al doilea tip de compensator de lovitură de berbec funcționează pe același principiu: lichidul este trecut în corp atunci când presiunea crește. Dar accesul la container este blocat de un disc de plastic, care este susținut de un arc. Presiunea la care începe să curgă lichidul depinde de forța elastică a arcului. Nu o poți regla în niciun fel (cel puțin până când apar modele reglabile), așa că trebuie să selectezi un dispozitiv cu parametrii potriviți.

Principiul de funcționare al acestui absorbant este similar cu cel descris mai sus. În timp ce presiunea din sistem este normală, arcul apasă discul pe carcasă. Când apare un ciocan de ariete, acesta se contractă, apa pătrunde în corp. Pe măsură ce presiunea scade, aceasta devine mai mică decât forța elastică a arcului. Se extinde treptat, returnând lichidul în conductă.

După cum puteți vedea, ambele dispozitive funcționează pe un principiu similar. Modelele cu arc sunt considerate a fi mai fiabile, deoarece elementele de lucru din ele sunt mai puțin supuse uzurii (arcuri metalice și plastic durabil). Dar membranele sunt realizate și din materiale care perioadă lungă de timp nu-și pierde elasticitatea. Un plus suplimentar este capacitatea de a seta presiunea la care membrana începe să se întindă. Dar dezavantajul poate fi considerat necesitatea verificărilor regulate ale presiunii și, dacă este necesar, pomparea.

Compensatorul loviturii de ari este mic, doar o cantitate mică de apă poate încăpea în carcasă (mai puțin de 200 ml de obicei). Se instalează în imediata apropiere în fața sursei producerii loviturii de berbec: un robinet cu bilă, un pieptene de apă, pe un furtun către o mașină de spălat sau mașină de spălat vase, după o pompă de circulație, pe un pieptene de pardoseală încălzit.

Il poti monta in orice pozitie: sus, jos, lateral. Pentru modelele cu membrană, este important doar să existe acces liber la mamelon. Indiferent de design, nu este recomandat să instalați dispozitivul pe ramuri lungi de la principal. Conducta de alimentare trebuie să fie cât mai scurtă posibil.

Atunci când alegeți, acordați atenție presiunii maxime de lucru și compensate. Al doilea punct este diametrul conexiunii. De obicei este de 1/2 inch, dar există și 3/4 și inch.

Când conectați o mașină de spălat și/sau o mașină de spălat vase, pe furtun este instalat un tee. O ieșire liberă a tee-ului merge la mașină, pe al doilea este instalat un compensator de lovitură de ariete.

Alte moduri de a trata ciocanul de ariete

Unul dintre Opțiuni neutralizarea ciocanului de ari a fost deja exprimată - închideți robinetele fără probleme. Dar acesta nu este un panaceu și este incomod în timpul nostru rapid. Și există și electrocasnice, nu le poți învăța. Deși, unii producători țin cont de acest moment, iar cele mai recente modele sunt realizate cu o supapă care oprește lin apa. De aceea, compensatorii și neutralizatorii devin atât de populari.

Compensator de lovitură de apă - un dispozitiv mic (comparație cu o supapă cu bilă din alamă)

Puteți face față cu ciocănirea de ari în alte moduri:

  • Când distribuiți sau reconstruiți un sistem de alimentare cu apă sau de încălzire, introduceți o bucată de țeavă elastică în fața sursei de ciocănire. Este din cauciuc ranforsat rezistent la caldura sau plastic PPS. Lungimea inserției elastice este de 20-40 cm Cu cât țeava este mai lungă, cu atât inserția este mai lungă.
  • Achiziționarea de aparate electrocasnice și supape de închidere și control cu ​​o cursă lină de supapă. Dacă vorbim despre încălzire, de multe ori apar probleme cu. Nu toate servomotoarele funcționează fără probleme când fluxul este închis. Ieșirea este să instalați termostate / termostate cu o cursă lină a pistonului.
  • Utilizați pompe cu pornire și oprire ușoară.

Lovitura de berbec este un lucru cu adevărat periculos pentru un sistem închis. El sparge calorifere, sparge tevi. Pentru a evita problemele, este mai bine să vă gândiți în avans la măsurile de control. Dacă totul funcționează deja, dar există probleme, este mai înțelept și mai ușor să instalați compensatoare. Da, nu sunt ieftine, dar reparațiile vor costa mai mult.

Producatori, caracteristici, preturi

Cel mai bine este să cumpărați un compensator de lovitură de apă de la companii cunoscute. Aceasta nu este zona în care este potrivit să economisiți. Cele mai populare sunt mai multe companii:


Există și alte companii, dar nu sunt atât de populare. unele din cauza supraprețurilor, altele nu au câștigat credibilitate. Oricum, deocamdată.

Informații generale despre ciocănirea

Lovitura de berbec este o schimbare bruscă a presiunii unui fluid care curge într-o conductă sub presiune, care are loc atunci când are loc o schimbare bruscă a vitezei curgerii. Într-un sens mai larg, ciocanul de berbec este o alternanță rapidă de „sărituri” și „căderi” de presiune, însoțită de deformarea fluidului și a pereților țevii, precum și de un efect acustic similar cu un ciocan care lovește o țeavă de oțel. Cu șocuri hidraulice slabe, sunetul se manifestă sub formă de clicuri „metalice”, cu toate acestea, chiar și cu astfel de șocuri aparent nesemnificative, presiunea în conductă poate crește destul de semnificativ.

Etapele loviturii de bare pot fi ilustrate prin următorul exemplu ( fig.1): lăsați să fie instalat un robinet cu o singură pârghie sau un mixer la capătul conductei de apartament conectat la nivelul casei (aceste baterii vă permit să opriți fluxul relativ rapid).

Fig.1. Etape de lovituri de ariete

Când supapa este închisă, au loc următoarele procese:

  1. În timp ce robinetul este deschis, lichidul se deplasează prin conducta apartamentului cu o viteză de " ν ". În același timp, presiunea în coloană și conducta apartamentului este aceeași ( p).
  2. Când supapa este închisă și fluxul este încetinit brusc, energia cinetică a fluxului este transformată în lucru de deformare a pereților conductei și a lichidului. Pereții țevii sunt întinși, iar lichidul este comprimat, ceea ce duce la o creștere a presiunii cu o cantitate ∆p(presiune de șoc). Zona în care a avut loc creșterea presiunii se numește zona de compresie a undei de șoc, iar secțiunea sa extremă se numește frontul undei de șoc. Partea frontală a undei de șoc se propagă spre ascensoare cu o viteză de „c”. Aici aș dori să remarc că ipoteza incompresibilității apei, adoptată în calculele hidraulice, nu se aplică în acest caz, deoarece apa reală este un lichid compresibil cu un raport de compresie volumetric de 4,9x10 -10 1/Pa. Adică, la o presiune de 20.400 bar (2040 MPa), volumul de apă este înjumătățit.
  3. Când partea frontală a undei de șoc ajunge la ascensoare, tot lichidul din conducta apartamentului va fi comprimat, iar pereții conductei apartamentului vor fi întinși.
  4. Volumul de lichid în sistemul casei este mult mai mare decât în ​​cablajul apartamentului, prin urmare, atunci când frontul undei de șoc ajunge la ascensoare, presiunea în exces a fluidului este în mare parte netezită prin extinderea secțiunii transversale și pornirea volumului total de lichid în sistemul casei. Presiunea din conducta apartamentului începe să se egalizeze cu presiunea de ridicare. Dar, în același timp, conducta de apartament, datorită elasticității materialului peretelui, își restabilește secțiunea transversală inițială, comprimând lichidul și stoarcendu-l în coloană. Zona de îndepărtare a deformării de pe pereții conductei se extinde până la supapă cu o viteză de " Cu».
  5. În momentul în care presiunea din conducta apartamentului este egală cu cea inițială, precum și viteza fluidului, direcția de curgere va fi inversată ("punctul zero").
  6. Acum lichidul din conductă cu o viteză de " ν ” tinde să se „desprindă” de macara. Există o „zonă de rarefacție a undelor de șoc”. În această zonă, viteza curgerii este zero, iar presiunea fluidului devine mai mică decât cea inițială, ceea ce duce la comprimarea pereților conductei (reducerea diametrului). Frontul zonei de rarefacție se deplasează către ascensoare cu o viteză de " Cu". Cu un debit inițial semnificativ, vidul din conductă poate duce la o scădere a presiunii sub nivelul atmosferic, precum și la o încălcare a continuității fluxului (cavitație). În acest caz, în conducta de lângă supapă apare o bulă de cavitație, a cărei prăbușire duce la faptul că presiunea fluidului în zona undei de șoc reflectată devine mai mare decât același indicator în unda de șoc directă.
  7. Când este atins frontul de compresie al undei de șoc a colonnei, viteza de curgere în conducta de apartament este zero, iar presiunea lichidului este mai mică decât cea inițială și mai mică decât presiunea din conducta. Pereții conductei sunt comprimați.
  8. Diferența de presiune dintre lichidul din canalul de ridicare și conducta apartamentului face ca lichidul să intre în conducta apartamentului și egalizează presiunile la valoarea inițială. În acest sens, pereții țevii încep, de asemenea, să capete forma lor originală. Astfel, se formează o undă de șoc reflectată, iar ciclurile se repetă din nou până la dispariția completă. În acest caz, intervalul de timp în care trec toate etapele și ciclurile șocului hidraulic nu depășește, de regulă, 0,001–0,06 s. Numărul de cicluri poate fi diferit și depinde de caracteristicile sistemului.

Pe orez. 2 etapele loviturii de berbec sunt prezentate grafic.

Orez. 2. Grafice ale modificării presiunii în timpul șocului hidraulic.

Programează pe orez. 2a arată dezvoltarea șocului hidraulic atunci când presiunea lichidului din zona de descărcare a undei de șoc nu scade sub presiunea atmosferică (linia 0).

Programează pe orez. 2b afișează o undă de șoc, a cărei zonă de rarefacție este sub presiunea atmosferică, dar continuitatea hidraulică a mediului nu este încălcată. În acest caz, presiunea lichidului în zona de rarefacție este mai mică decât presiunea atmosferică, dar nu se observă efect de cavitație.

Programează pe fig.2c afișează cazul în care este încălcată continuitatea hidraulică a fluxului, adică se formează o zonă de cavitație, a cărei prăbușire ulterioară duce la o creștere a presiunii în unda de șoc reflectată.

Varietăți de șocuri hidraulice și prevederi de bază de proiectare

În funcție de viteza cu care se închide dispozitivul de închidere de pe conductă, lovirea poate fi „directă” și indirectă. „Direct” se numește șoc, în care suprapunerea fluxului are loc într-un timp mai mic decât perioada șocului, adică este îndeplinită condiția:

T3 ≤ 2L/c,

Unde T 3 este timpul de închidere a organului de blocare, s; L- lungimea conductei de la dispozitivul de blocare până la punctul în care se menține presiunea constantă (în apartament - până la montant), m; Cu este viteza undei de șoc, m/s.

În caz contrar, ciocanul de berbec se numește indirect. Cu un impact indirect, saltul de presiune este mult mai mic ca magnitudine, deoarece o parte din energia de curgere este amortizată de scurgerile parțiale prin dispozitivul de închidere.

În funcție de gradul de blocare a curgerii, ciocănirea poate fi completă sau incompletă. O lovitură completă este aceea în care elementul de închidere blochează complet fluxul. Dacă acest lucru nu se întâmplă, adică o parte din flux continuă să curgă prin organul de închidere, atunci ciocanul de ariete va fi incomplet. În acest caz, diferența dintre debitele înainte și după oprire va fi viteza calculată pentru determinarea mărimii loviturii de berbec. Mărimea creșterii presiunii în timpul șocului hidraulic complet direct poate fi determinată prin formula N.E. Jukovski (în literatura tehnică occidentală, formula este atribuită lui Alievi și Michaud):

Δp = ρ ν s, Pa,

Unde ρ – densitatea lichidului transportat, kg/m 3 ; ν este viteza fluidului transportat până în momentul frânării bruște, m/s; Cu este viteza de propagare a undei de șoc, m/s.

La rândul său, viteza de propagare a undei de șoc c este determinată de formula:

Unde c 0- viteza de propagare a sunetului într-un lichid (pentru apă - 1425 m/s, pentru alte lichide poate fi luată conform fila. 1); D– diametrul conductei, m; δ – grosimea peretelui conductei, m; E f este modulul de elasticitate în vrac al lichidului (poate fi luat în funcție de fila. 2), Pa; Mâncând este modulul de elasticitate al materialului peretelui conductei, Pa (poate fi luat în funcție de fila. 3).

Tabelul 1. Caracteristicile lichidelor

Tabelul 2. Caracteristicile materialelor pereților țevilor

Dacă luăm în considerare faptul că viteza de mișcare a apei în sistemele de apartamente nu trebuie să depășească 3 m / s (clauza 7.6. SNiP 2.04.01), atunci pentru conductele realizate din diferite materiale, este posibil să se calculeze mărimea creșterii presiunii cu un posibil șoc hidraulic complet direct. Astfel de date rezumative pentru unele conducte sunt prezentate în fila. 3.

Tabelul 3. Creșterea presiunii în timpul loviturii de berbec la o viteză de curgere de 3 m/s

Materialul și dimensiunile conductei

Viteza undei de șoc, m/s

Δр, bar

Polimer metalic

Polietilenă

Polipropilenă

Oțel (țevi normale VGP)

Cu lovituri de ariete indirecte, creșterea presiunii se calculează prin formula:

ÎN fila. 4 este dat timpul mediu de răspuns al accesoriilor principale ale apartamentului. Pentru fiecare tip de acest fiting, se calculează lungimea conductei, mai mult decât ciocanul de berbec încetează să fie direct.

Tabelul 4. Lungimea secțiunii de impact direct pentru supapele de închidere a apei

Consecințele posibile ale șocurilor hidraulice

În rețelele de apartamente, apariția ciocanului de apă, desigur, nu implică consecințe distructive atât de mari ca pe conductele principale de diametru mare. Cu toate acestea, chiar și aici pot provoca multe necazuri și pierderi, dacă nu țineți cont de posibilitatea apariției lor.

Socurile hidraulice care se repetă periodic în conductele apartamentului pot cauza următoarele probleme:

– reducerea duratei de viață a conductelor. Durata de viață normativă a conductelor interne este determinată de totalitatea caracteristicilor (temperatură, presiune, timp) în care este operată conducta. Chiar și astfel de creșteri și scăderi alternante de presiune pe termen scurt, dar adesea recurente, care apar în timpul șocului hidraulic denaturează în mod semnificativ imaginea modului de funcționare al conductei, reducând funcționarea fără probleme. Într-o măsură mai mare, acest lucru se aplică conductelor polimerice și multistrat;

- extrudarea garniturilor si garniturilor in fitinguri si conectori de conducte. Elementele precum reductoarele de presiune cu piston, supapele cu bilă, supapele și mixerele cu inele din cauciuc, inelele O pentru compresie și conectori de presare, precum și inelele pentru semișiruri („femeile americane”) sunt supuse acestui lucru. La apometrele de apartament, extrudarea inelului de etanșare între camera de măsurare și mecanismul de numărare poate duce la intrarea apei în mecanismul de numărare (Fig. 3);

Orez. 3. Pătrunderea apei în mecanismul de numărare al contorului de apă ca urmare a extrudării garniturii

- chiar si un singur ciocan de berbec poate dezactiva complet instrumentatia instalata in apartament. De exemplu, îndoirea acului manometrului din interacțiunea cu știftul restrictiv este un semn clar al unui ciocan de ariete care a avut loc (Fig. 4);

Orez. 4. Deteriorarea caracteristică a manometrului prin ciocan de berbec

- fiecare lovitură de apă dintr-o conductă de apartament realizată din materiale polimerice, realizată pe conectori de sertizare, presare sau glisante, duce inevitabil la o „alunecare” microscopică a conectorului din conductă. În cele din urmă, poate veni un moment în care următorul ciocan de apă devine critic - conducta se va „strecura” complet din conector (Fig. 5);

Orez. 5. Încălcarea conexiunii de sertizare MPT ca urmare a impactului ciocanului de ariete

- fenomenele de cavitație care pot însoți șocul hidraulic sunt adesea cauza unor cavități în bobină și corpul supapei. Prăbușirea bulelor de vid în timpul cavitației pur și simplu „roșează” bucăți de metal de pe suprafața pe care se formează. Ca urmare, bobina încetează să-și îndeplinească funcția, adică etanșeitatea organului de închidere este ruptă. Da, iar corpul unor astfel de fitinguri va eșua foarte repede (Fig. 6);

Orez. 6. Distrugerea prin cavitație a suprafeței interioare a supratensiunii din fața electrovalvei

- un pericol deosebit pentru conductele de apartamente din conducte multistrat este zona de descărcare a undelor de șoc în timpul șocului hidraulic. Dacă stratul de adeziv este de proastă calitate sau există zone nelipite, vidul format în țeavă rupe stratul interior al țevii, provocând „prăbușirea” acesteia (Fig. 7, 8).

Orez. 7. Teava din polipropilena multistrat afectata de lovitura de berbec

Orez. 8. Țeavă metal-polimer „prăbușită”.

Odată cu prăbușirea parțială, conducta va continua să își îndeplinească funcția, dar cu o rezistență hidraulică mult mai mare. Cu toate acestea, poate apărea și o prăbușire completă - în acest caz, conducta va fi blocată de propriul strat interior. Din păcate, GOST 53630-2009 „Țevi de presiune multistrat” nu necesită testarea mostrelor de țevi la o presiune internă sub atmosferică. Cu toate acestea, o serie de producători, cunoscând o astfel de problemă, includ în specificațiile tehnice o clauză obligatorie privind verificarea conductei sub vid. În special, fiecare rolă de țevi multistrat VALTEC este conectată la o pompă de vid, care aduce presiunea absolută în țeavă la 0,2 atm (-0,8 barg). Apoi, cu ajutorul unui compresor, o minge de spumă de polistiren cu un diametru puțin mai mic decât diametrul interior proiectat al țevii este condusă prin țeavă. Rolurile prin care mingea nu a putut trece sunt respinse și distruse fără milă;

- Un alt pericol se ascunde în cazul unui ciocan de berbec conductele interne de alimentare cu apă caldă. După cum știți, punctul de fierbere al apei este strâns legat de presiune ( fila. 5).

Tabelul 5. Dependența punctului de fierbere al apei de presiune

Dacă, de exemplu, apă caldă cu o temperatură de 70 ° C intră în conducta apartamentului, iar în zona de rarefiere a ciocanului de berbec presiunea scade la o valoare absolută de 0,3 atm, atunci în această zonă apa se va transforma în abur. . Ținând cont de faptul că volumul de abur în condiții normale este de aproape 1200 de ori mai mare decât volumul aceleiași mase de apă, este de așteptat ca acest fenomen să poată duce la o creștere și mai mare a presiunii în zona de compresie a undei de șoc.

Metode de protecție împotriva loviturilor de berbec în sistemele de apartamente

Cea mai eficientă și fiabilă modalitate de a proteja împotriva loviturilor de berbec este creșterea timpului de oprire a fluxului cu un dispozitiv de închidere. Această metodă este utilizată pe conductele principale. Închiderea lină a supapei nu provoacă perturbări distructive în debit și elimină necesitatea instalării unor dispozitive de amortizare voluminoase și costisitoare. În sistemele de apartamente, această metodă nu este întotdeauna acceptabilă, deoarece. Mixerele cu pârghie „cu o singură mână”, supapele solenoide pentru aparatele de uz casnic și alte fitinguri capabile să oprească fluxul într-o perioadă scurtă de timp au intrat ferm în viața noastră de zi cu zi. În acest sens, sistemele de inginerie de apartamente aflate deja în faza de proiectare trebuie în mod necesar să fie proiectate ținând cont de riscul de lovire. Măsurile structurale, cum ar fi utilizarea de inserții elastice, bucle de compensare și expandare, nu sunt utilizate pe scară largă. În prezent, cele mai populare fitinguri special concepute în acest scop sunt amortizoarele hidraulice pneumatice (piston, Fig. 9a și membrană, Fig. 9b) sau cu arc (Fig. 9c).

Orez. 9. Tipuri de amortizoare hidraulice

Într-un amortizor pneumatic, energia cinetică a fluxului de fluid este amortizată de energia compresiei aerului, a cărui presiune variază de-a lungul adiabaticului cu exponentul K = 1,4. Volumul camerei de aer a amortizorului pneumatic se determină din expresia:

unde P 0 este presiunea inițială în camera de aer, P K este presiunea finală (limitatoare) în camera de aer. În formula de mai sus, partea stângă este o expresie pentru energia cinetică a fluxului de fluid, iar partea dreaptă este expresia pentru energia de compresie a aerului.

Parametrii arcului pentru compensatoarele de arc se găsesc din expresia:

unde D pr este diametrul mediu al arcului, I este numărul de spire ale arcului, G este modulul de forfecare, F to este forța finală care acționează asupra arcului, F 0 este forța inițială care acționează asupra arcului.

Există o opinie printre proiectanți și instalatori că supapele de reținere și reductoarele de presiune au și capacitatea de a absorbi lovitura de ariete.

Supapele de reținere, într-adevăr, prin tăierea unei părți a conductei în momentul unei întreruperi bruște a fluxului, reduc lungimea estimată a conductei, transformând o lovitură directă într-o energie indirectă, mai puțină. Cu toate acestea, închizându-se brusc sub influența etapei de compresie a undei de șoc, supapa în sine devine cauza loviturii de ari în conducta situată înaintea acesteia. În faza de refulare, supapa se deschide din nou și, în funcție de raportul dintre lungimile conductelor înainte de supapă și după aceasta, poate veni un moment în care undele de șoc ale celor două secțiuni se vor aduna, crescând saltul de presiune. Reductoarele de presiune cu pistoane nu pot servi ca amortizoare hidraulice din cauza inerției lor mari - datorită muncii forțelor de frecare în garniturile pistonului, pur și simplu nu au timp să răspundă la o schimbare instantanee a presiunii. În plus, astfel de cutii de viteze în sine au nevoie de protecție împotriva loviturilor de berbec, ceea ce face ca inelele de etanșare să fie stoarse din locurile pistonului.

Reductoarele de presiune cu membrană au capacitatea de a absorbi parțial energia ciocanelor de apă, dar sunt proiectate pentru efecte de forță complet diferite, astfel încât munca de atenuare a ciocănilor de apă frecvente le va dezactiva rapid. În plus, o închidere bruscă a cutiei de viteze în timpul unei unde de șoc duce, ca și în cazul unei supape de reținere, la apariția unei unde de șoc în zona de până la cutia de viteze, care nu este protejată de o membrană.

Printre altele, amortizoarele de lovitură de apă pentru apartamente, pe lângă îndeplinirea sarcinii lor principale, îndeplinesc mai multe funcții care sunt importante pentru funcționarea în siguranță a conductelor de apartament. Aceste funcții vor fi luate în considerare folosind amortizorul hidraulic cu membrană VALTEC VT.CAR19 ca exemplu (Fig. 10).

Amortizor de lovituri de ari VT.CAR19

Orez. 10. Amortizor ciocan de ariete VALTEC VT.CAR19

Amortizorul hidraulic rezidential VALTEC VT.CAR19 este alcatuit structural (Fig. 11) dintr-un corp sferic din otel inoxidabil AISI 304L ( 1 ), cu membrană EPDM laminată ( 2 ). Datorită umflăturilor mici de pe suprafața membranei, se asigură conexiunea sa liberă cu corpul și zona maximă de contact a membranei cu mediul transportat. Camera de aer a clapetei este la o presiune din fabrică de 3,5 bar, ceea ce asigură protecția conductelor de apartament, presiunea în care nu depășește 3 bar. Extinctorul poate proteja și conductele cu o presiune de lucru de până la 10 bar, dar în acest caz este necesar cu o pompă conectată la niplu ( 3 ) crește presiunea în camera de aer la 10,5 bar. În cazul în care presiunea de funcționare în rețeaua apartamentului este mai mică de 3 bar, se recomandă prin niplu ( 3 ) lăsați o parte din aer să iasă din cameră până la Pwork + 0,5 bar.

Fig.11. Construcția amortizorului VALTEC VT.CAR19

Caracteristicile tehnice și dimensiunile de gabarit ale absorbantului sunt date în fila. 6.

Tabelul 6. Specificații VALTEC VT.CAR19

Nume caracteristic

Sens

Volumul de lucru

Setarea din fabrică a prepresiunii camerei de aer

Presiune maximă în timpul loviturii de berbec

Presiunea maximă de funcționare în conducta de apartament protejată

Interval mediu de temperatură

Dimensiuni (vezi schița):

H - înălțime

O - diametru

G - filet de legătură

Material:

Otel inoxidabil AISI 304L

Membrană

Amortizorul este capabil să protejeze conductele de lovituri de aripă, presiunea la care crește până la 20 de bari, prin urmare, înainte de a instala amortizorul, este necesar să verificați cât de mult lovitură de apă poate apărea într-o anumită conductă de apartament. Calculul presiunii posibile în timpul loviturii de berbec Р gu poate fi calculat prin formula:

, bar.

Raportul Ewater/Est pentru conductele din diferite materiale este luat în funcție de fila. 2.

Protejând în mod fiabil conductele de apartament împotriva loviturilor de apă, absorbantul VT.CAR19, datorită caracteristicilor sale de design, este capabil să absoarbă surplusul de apă format atunci când apa rece care intră este încălzită în timpul unei pauze de utilizare a apei. De exemplu, dacă apa cu o temperatură de +5 ° C intră într-un apartament echipat cu un reductor sau o supapă de reținere la admisie și se încălzește până la 25 ° C peste noapte (temperatura obișnuită a aerului în baie), atunci presiunea în secțiunea tăiată a conductei va crește cu:

∆P = β t Δt/β v \u003d 0,00015 (25 - 5) / 4,9 10 -9 \u003d 61,2 bar.

În formula de mai sus βt este coeficientul de dilatare termică a apei și β v este coeficientul de compresie volumetrică a apei (reciproca modulului de elasticitate). Formula nu ține cont de dilatarea termică a materialului conductei în sine, dar practica arată că fiecare grad de creștere a temperaturii apei din conductă crește presiunea de la 2 la 2,5 bar.

Aici este necesară a doua funcție a amortizorului hidraulic cu membrană. După ce a preluat o parte din apa din conducta de încălzire, o va scuti de sarcina excesivă și va ajuta la evitarea unei urgențe. ÎN fila. 7 se dau lungimile maxime ale conductelor protejate de amortizorul VT.CAR19 de dilatarea termica a lichidului.

Tabelul 7. Lungimea maximă a conductelor protejate de dilatare termică (la ΔТ = 20°C)

În ceea ce privește conductele rezidențiale de apă caldă, și aici absorbantul VT.CAR19 îndeplinește o sarcină importantă de prevenire a fierberii apei în zona de descărcare a undelor de șoc. Prin absorbția energiei ciocanului de ariete, absorbantul elimină și acest pericol.

Cea mai mare eficiență a amortizorului hidraulic se obține atunci când este instalat direct în fața armăturii protejate. În acest caz, posibilitatea unui ciocan de berbec este complet exclusă (Fig. 12).

Orez. 12. Instalarea absorbantelor direct în fața dispozitivelor protejate

În sistemele de apartamente, unde conductele nu au o lungime semnificativă, este permisă instalarea unui amortizor pe grup de dispozitive. În acest caz, trebuie verificat dacă lungimea totală a secțiunilor de conducte protejate de un stingător nu depășește valorile prevăzute la fila. 8.

Tabel 8. Lungimea secțiunilor de conductă protejate de un stingător

Dacă valorile specificate în tabel sunt depășite, este necesar să instalați nu unul, ci mai multe absorbante. În cazul în care presiunea lovitului de ariete calculată depășește presiunea maximă admisă pentru un anumit absorbant (20 bari pentru VT.CAR19), trebuie selectat un alt tip de dispozitiv cu caracteristici de rezistență mai mari.

În conformitate cu clauza 7.1.4. SP 30.13330.2012 „Alimentarea internă cu apă și canalizarea clădirilor”, ale căror prevederi au intrat în vigoare la 1 ianuarie 2013, proiectarea robinetelor de pliere și închidere a apei ar trebui să asigure deschiderea și închiderea lină a fluxului de apă. Dar această cerință este puțin probabil să fie îndeplinită, deoarece comerțul oferă rezidenților o gamă largă de fitinguri și electrocasnice în care o reglementare fără probleme este imposibilă. Ținând cont de acest lucru, organizațiile de top de proiectare și construcții din țara noastră prevăd deja instalarea amortizoarelor hidraulice rezidențiale în proiectele lor. De exemplu, DSK-1 al orașului Moscova restructurează producția pentru a efectua nodurile de intrare pentru alimentarea cu apă a apartamentelor conform schemei prezentate în fig. 13.

Orez. 13. Unitate de alimentare cu apă apartament DSK-1

Lovitura de berbec este o creștere bruscă a presiunii într-o conductă cauzată de o schimbare rapidă a debitului de apă. Lovitura de ariete pozitivă apare din cauza închiderii bruște a supapei, iar lovitura de aripă negativă apare din cauza deschiderii bruște. Lovitura de ariete pozitivă este foarte nedorită pentru sistemele de încălzire și alimentare cu apă.

Consecințele pot fi - fisuri în conducte, defecțiune a pompei, schimbătorului de căldură, apometrului, manometrului și a altor echipamente sub presiune și, bineînțeles, oprirea alimentării cu apă și căldură a casei, inundarea vecinilor din apartament. etajele inferioare. Cel mai rău dintre toate este ruptura conductei. Expunerea constantă la șocuri poate duce la depresurizarea chiar și a unei noi surse de apă.

Cauzele ciocanului de ariete

  • Închiderea/deschiderea bruscă a supapelor
  • Prezența aerului în conducte (este necesară evacuarea aerului din sistem)
  • Întreruperi în funcționare sau defecțiune a pompei
  • Erori de instalare a sistemului

Într-un sistem modern, în loc de supape filetate, care asigură o oprire lină a fluxului de apă, se folosesc mai des Supape cu bilă, care se suprapun brusc sistemului. Sunt convenabile și fiabile în utilizare, dar numărul de ciocăni de apă crește odată cu utilizarea lor în sistem.

Dacă sistemul de alimentare cu apă nu este instalat corect, atunci ciocănirea de berbec poate apărea și folosind supape. Motivul principal - tranziții ascuțite în diametrul țevii. Când un lichid se mișcă sub presiune printr-o țeavă cu diametru mare și ajunge în locul în care țeava se „îngustează” - acest lucru poate cauza, de asemenea, probleme, deoarece orice obstacol în calea unui lichid care se mișcă cu o viteză își modifică volumul și, în consecință, presiunea. Acest lucru este valabil și pentru virajele strânse și coturile conductei. Conductele cu diametrul conductei de până la 100 mm și cablarea pe distanțe lungi sunt cele mai puțin protejate de un astfel de impact.

Lovitura de berbec apare și din cauza formării de goluri de aer, în special la cotul unei țevi.

Figura de mai jos arată clar ce se întâmplă cu țeavă atunci când robinetul este închis brusc - ciocănirea:

Modalități de prevenire a ciocanului de berbec

Puteți proteja sistemul de alimentare cu apă al unei case sau unui apartament în diferite moduri:

  • În primul rând, trebuie să inspectați întregul sistem pentru scurgeri și adecvarea generală pentru utilizare, gradul de uzură a țevii. Țevile vechi trebuie înlocuite cu altele noi. Fiabilitatea sistemului depinde de calitatea materialelor și de instalarea corectă.
  • Instalarea supapelor de tip robinet. Închideți ușor robinetul, astfel încât presiunea din sistemul de alimentare cu apă să se egaleze fără probleme.
  • Folosind țevi mai mari . Alegeți un diametru al țevii mai mare de 100 mm. Cu cât diametrul țevilor este mai mare, cu atât debitul de apă este mai mic și, în consecință, ciocanul de ariete.
  • Evitați cursele lungi ale țevilor și nu curbe ascuțite pentru a preveni apariția pungilor de aer.
  • Evitați schimbările bruște de temperatură în conducta de apă. La proiectarea unei case, trebuie luat în considerare faptul că conductele merg în acele locuri și încăperi în care diferența de temperatură va fi minimă. Faceți izolație pentru țevi.
  • Luați întotdeauna măsuri preventive:
  1. Verificați funcționarea grupului de siguranță: manometru, aerisire, supapă de siguranță.
  2. Verificați regulat starea filtrelor care prind nisip și rugină.
  • Utilizați echipament compensator.

Compensatoare și amortizoare de lovire- dispozitive speciale care sunt capabile să preia o parte din lichidul din sistemul general atunci când presiunea crește, reducându-l în acest fel.

Dacă locuința ta este alimentată cu apă dintr-o sursă autonomă folosind echipamente de pompare, atunci folosește acumulator hidraulic. Face parte din statii de pompareși este un rezervor cu membrană de cauciuc, unde, în timpul unui ciocan de berbec, excesul de apă va fi evacuat până la normalizarea presiunii din sistem. Un presostat este un element care nu te va salva de lovitura de berbec, dar va opri pompa atunci cand inchideti robinetul si presiunea depaseste o anumita valoare. În acest caz, trebuie avut în vedere că pompa nu se va opri instantaneu. Utilizați o pompă cu un convertor de frecvență care își reglează automat funcționarea și asigură pornirea și oprirea lină. Este exclusă o creștere bruscă a presiunii în sistem, care duce la ciocănirea.

Ca amortizor, puteți folosi o țeavă din plastic elastic sau cauciuc armat rezistent la căldură, care va amortiza energia ciocanului de ari.

Cele mai vulnerabile la șocurile hidraulice sunt conductele lungi, de exemplu, încălzirea prin pardoseală. Pentru a securiza un astfel de sistem, acesta este echipat cu o supapă termostatică.

Termostat cu super protectie. Uneori se folosește un termostat cu protecție specială împotriva loviturilor de berbec. Astfel de dispozitive au un mecanism cu arc instalat între supapă și capul termic. Cu o presiune în exces, arcul este activat și nu permite închiderea completă a supapei, de îndată ce puterea ciocanului de ari scade, supapa se închide fără probleme. Instalați un astfel de termostat strict în direcția săgeții de pe carcasă.

Schema dispozitivului de compensare a șocurilor hidraulice

Diagramele de mai sus prezintă exemple de instalare corectă a rosturilor de dilatare. Pot fi montate orizontal sau vertical, pe colectoare de apa rece si calda sau pe orice sectiune a conductei care duce la punctul final al consumului de apa.

Aici este necesar să se acorde atenție faptului că stagnarea apei la intrarea în compensator nu trebuie permisă, altfel bacteriile pot începe să se înmulțească în sistem. Prin urmare, instrucțiunea nu permite instalarea acestuia în partea de sus a coloanei.

Potrivit statisticilor, mai mult de jumătate din accidentele de conducte nu se datorează coroziunii sau oboselii materialelor. Cauza lor este ciocanul de berbec în sistemul de alimentare cu apă. Dar ele pot fi complet evitate dacă montați imediat sistemul în conformitate cu toate regulile și îl echipați cu dispozitive speciale care atenuează unda de șoc.

Măsurile de protecție enumerate mai sus vor fi mai eficiente dacă sunt aplicate într-o manieră complexă și este întotdeauna posibilă neutralizarea consecințelor neplăcute ale loviturilor de apă și prelungirea duratei de viață a țevilor și a aparatelor de uz casnic.