Ce este ciocanul de apă?
Lovitura de berbec apare atunci când există o pană de curent bruscă sau când supapa se închide prea repede. Din cauza inerției presiunii apei, se generează o undă de șoc a fluxului de apă, similară cu lovitura unui ciocan, de aceea se numește lovitură de berbec. Forța generată de undele de șoc du-te-vino ale fluxului de apă, uneori foarte mare, poate deteriora supapele și pompele.
Când o supapă deschisă este închisă brusc, apa curge împotriva supapei și a peretelui țevii, creând o presiune. Datorită peretelui neted al țevii, debitul ulterior de apă atinge rapid maximul sub acțiunea inerției și produce daune. Acesta este „efectul de ciocan de berbec” în mecanica fluidelor, adică ciocanul de berbec pozitiv. Acest factor ar trebui luat în considerare la construcția conductelor de alimentare cu apă.
Dimpotrivă, după ce robinetul închis este deschis brusc, se produce și un ciocan de berbec, numit ciocan de berbec negativ. Are și o anumită putere distructivă, dar nu este la fel de mare ca prima. Atunci când unitatea pompei electrice de apă pierde brusc puterea sau pornește, se produce și un șoc de presiune și un efect de ciocan de berbec. Unda de șoc a acestei presiuni se propagă de-a lungul conductei, ceea ce poate duce cu ușurință la o suprapresiune locală a conductei, rezultând ruperea conductei și deteriorarea echipamentelor. Prin urmare, protecția împotriva efectului ciocanului de berbec a devenit una dintre tehnologiile cheie în ingineria alimentării cu apă.
Condiții pentru lovitura de berbec
1. Supapa se deschide sau se închide brusc;
2. Unitatea pompei de apă se oprește sau pornește brusc;
3. Alimentare cu apă printr-o singură conductă în locuri înalte (diferența de înălțime a terenului de alimentare cu apă depășește 20 de metri);
4. Înălțimea totală (sau presiunea de lucru) a pompei este mare;
5. Viteza apei în conducta de apă este prea mare;
6. Conducta de apă este prea lungă, iar terenul se schimbă foarte mult.
Pericolele ciocanului de bătaie
Creșterea presiunii cauzată de lovitura de berbec poate atinge de câteva ori sau chiar zeci de ori presiunea normală de lucru a conductei. Astfel de fluctuații mari de presiune cauzează daune sistemului de conducte în principal, după cum urmează:
1. Provoacă vibrații puternice ale conductei și deconectarea îmbinării conductei;
2. Supapa este deteriorată, iar presiunea serioasă este prea mare pentru a provoca spargerea conductei, iar presiunea rețelei de alimentare cu apă este redusă;
3. Dimpotrivă, dacă presiunea este prea mică, conducta se va prăbuși, iar supapa și piesele de fixare se vor deteriora;
4. Poate provoca inversarea pompei de apă, deteriorarea echipamentului sau a conductelor din camera pompelor, scufundarea gravă a camerei pompelor, provocarea de vătămări corporale și alte accidente majore și afectarea producției și a duratei de viață.
Măsuri de protecție pentru eliminarea sau atenuarea loviturii de berbec
Există numeroase măsuri de protecție împotriva loviturii de berbec, dar trebuie luate măsuri diferite în funcție de posibilele cauze ale loviturii de berbec.
1. Reducerea debitului conductei de apă poate reduce într-o oarecare măsură presiunea loviturii de berbec, dar va crește diametrul conductei de apă și va crește investiția proiectului. La amplasarea conductelor de apă, trebuie acordată atenție evitării denivelărilor sau a schimbărilor drastice de pantă. Mărimea loviturii de berbec la oprirea pompei este legată în principal de înălțimea geometrică a camerei pompelor. Cu cât înălțimea geometrică este mai mare, cu atât lovitura de berbec este mai mare la oprirea pompei. Prin urmare, trebuie selectată o înălțime de pompă rezonabilă în funcție de condițiile locale reale. După oprirea pompei în caz de accident, așteptați până când conducta din spatele supapei de sens este umplută cu apă înainte de a o porni. Nu deschideți complet supapa de ieșire a pompei de apă la pornirea pompei, altfel va exista un impact mare al apei. Majoritatea accidentelor majore cu lovituri de berbec din multe stații de pompare au loc în astfel de circumstanțe.
2. Instalați dispozitivul de eliminare a loviturii de berbec
(1) Folosind tehnologia de control al presiunii constante:
Deoarece presiunea rețelei de conducte de alimentare cu apă se modifică continuu odată cu schimbarea condițiilor de lucru, în timpul funcționării sistemului apare adesea o presiune scăzută sau o suprapresiune, fiind predispusă la lovituri de berbec, rezultând deteriorarea țevilor și echipamentelor. Sistemul de control automat este adoptat pentru a controla presiunea rețelei de conducte. Detectarea, controlul feedback-ului asupra pornirii, opririi și reglării vitezei pompei de apă controlează debitul și apoi menține presiunea la un anumit nivel. Presiunea de alimentare cu apă a pompei poate fi setată prin controlul microcomputerului pentru a menține o presiune constantă a alimentării cu apă și a evita fluctuațiile excesive de presiune. Riscul de lovire cu berbec este redus.
(2) Instalați eliminatorul de lovituri de berbec
Acest echipament previne în principal lovitura de berbec atunci când pompa este oprită. În general, este instalat lângă conducta de ieșire a pompei de apă. Folosește presiunea din conductă ca sursă de energie pentru a realiza o acțiune automată la presiune joasă, adică atunci când presiunea din conductă este mai mică decât valoarea de protecție setată, scurgerea se va deschide automat și va evacua apa. Reducerea presiunii are ca scop echilibrarea presiunii din conductele locale și prevenirea impactului loviturii de berbec asupra echipamentelor și conductelor. În general, eliminatoarele pot fi împărțite în două tipuri: mecanice și hidraulice cu resetare.
3) Instalați o supapă de sens cu închidere lentă pe conducta de ieșire a pompei de apă de calibru mare
Poate elimina eficient lovitura de berbec atunci când pompa este oprită, dar deoarece există o anumită cantitate de reflux de apă atunci când supapa este acționată, puțul de aspirație trebuie să aibă o conductă de preaplin. Există două tipuri de supape de sens cu închidere lentă: de tip ciocan și de tip stocare de energie. Acest tip de supapă poate ajusta timpul de închidere al supapei într-un anumit interval, în funcție de necesități. În general, 70% până la 80% din supapă se închide în 3 până la 7 secunde după o pană de curent, iar timpul de închidere pentru restul de 20% până la 30% este ajustat în funcție de condițiile pompei de apă și ale conductei, în general în intervalul 10 până la 30 de secunde. Este demn de remarcat faptul că supapa de sens cu închidere lentă este foarte eficientă atunci când există o cocoașă în conductă pentru a acoperi lovitura de berbec.
(4) Instalați un turn de supratensiune unidirecțional
Acesta este construit lângă stația de pompare sau într-o locație adecvată a conductei, iar înălțimea turnului de supratensiune unidirecțional este mai mică decât presiunea din conductă. Când presiunea din conductă este mai mică decât nivelul apei din turn, turnul de supratensiune va alimenta conducta cu apă pentru a preveni ruperea coloanei de apă și a evita lovitura de berbec. Cu toate acestea, efectul său de depresurizare asupra loviturilor de berbec, altele decât lovitura de berbec la oprirea pompei, cum ar fi lovitura de berbec la închiderea supapei, este limitat. În plus, performanța supapei unidirecționale utilizate în turnul de supratensiune unidirecțional trebuie să fie absolut fiabilă. O defecțiune a supapei poate duce la accidente majore.
(5) Instalați o conductă (valvă) de bypass în stația de pompare
Când sistemul de pompare funcționează normal, supapa de sens unic este închisă deoarece presiunea apei pe partea de apă sub presiune a pompei este mai mare decât presiunea apei pe partea de aspirație. Când o pană de curent oprește brusc pompa, presiunea la ieșirea din stația de pompare scade brusc, în timp ce presiunea pe partea de aspirație crește brusc. Sub această presiune diferențială, apa de înaltă presiune tranzitorie din conducta principală de aspirație a apei este apa de joasă presiune tranzitorie care împinge placa supapei de sens unic și curge către conducta principală de apă sub presiune, crescând presiunea joasă a apei acolo; pe de altă parte, presiunea suplimentară a pompei de apă pe partea de aspirație este, de asemenea, redusă. În acest fel, creșterea și scăderea loviturii de berbec pe ambele părți ale stației de pompare sunt controlate, reducând și prevenind astfel eficient pericolele de lovitură de berbec.
(6) Montați o supapă de sens unidirecțională multietajată
În conducta de apă mai lungă, adăugați una sau mai multe supape de sens, împărțiți conducta de apă în mai multe secțiuni și instalați câte o supapă de sens pe fiecare secțiune. Când apa din conducta de apă curge înapoi în timpul procesului de lovitură de berbec, supapele de sens se închid una după alta pentru a împărți debitul de spălare inversă în mai multe secțiuni. Deoarece presiunea hidrostatică în fiecare secțiune a conductei de apă (sau secțiunea de curgere de spălare inversă) este destul de mică, debitul de apă este redus. Amplificare a loviturii de berbec. Această măsură de protecție poate fi utilizată eficient în situațiile în care diferența geometrică de înălțime a alimentării cu apă este mare; dar nu poate elimina posibilitatea separării coloanei de apă. Cel mai mare dezavantaj al său este: consumul de energie al pompei de apă crește în timpul funcționării normale, iar costul alimentării cu apă crește.
(7) Dispozitive automate de evacuare și alimentare cu aer sunt instalate în punctul cel mai înalt al conductei pentru a reduce impactul loviturii de berbec asupra conductei.
Data publicării: 23 noiembrie 2022