Гидроудары: Гидроудар в трубе — причины, защита, компенсаторы

Гидроудар в трубе — причины, защита, компенсаторы

Чтобы защитить трубопровод от гидравлических ударов, нужно:

• Плавно открывать/закрывать запорные элементы

При плавном закрывании крана давление в трубопроводе будет постепенно выравниваться. При этом ударная волна будет иметь незначительную силу, а следовательно, мощность гидравлического удара будет минимальной. Но не во всех случаях возможно обеспечить плавное закрывание крана. Далеко не у всех моделей вентильная конструкция, многие современные краны имеют шаровую систему – достаточно одного неосторожного резкого поворота и кран придёт в положение «закрыто».

• Использовать трубы большого диаметра

В трубопроводах большого диаметра рабочая среда движется с меньшей скоростью, чем в системах с более маленьким диаметром. А чем скорость перемещения потока жидкости меньше, тем слабее сила гидроудара. Однако данный способ гораздо затратнее. Расходы увеличиваются за счёт более высокой стоимости труб и теплоизоляции.

• Установить амортизирующее устройство

Данное устройство располагается по направлению движения рабочей жидкости. В качестве амортизатора используется отрезок трубы из эластичного пластик либо каучука, которым заменяется часть жёсткой трубы перед термостатом. При возникновении гидравлического удара происходит растяжение эластичного отрезка и частичное гашение силы удара.

• Использовать компенсаторное оборудование

Для сбрасывания лишней жидкости до момента нормализации давления в трубопроводе используется гидравлический аккумулятор. Данное оборудование выполнено в виде герметичного бака, оснащённого мембраной и воздушным клапаном. Мембрана изготавливается из эластичного материала, бак – из стали.

• Использовать автоматику насосов

Одной из причин появления гидравлических ударов в трубопроводе является насосное оборудование. Движение рабочей среды зависит от того, насколько быстро вращаются насосные валы.

Следовательно, плавное снижение/увеличение скорости вращения позволяет уменьшить силу воздействия и снизить риск появления гидроударов.

На производствах для управления насосным оборудованием используются специальные регуляторы, частотные преобразователи и прочие подобные приборы. Данное оборудование также подходит для использования в бытовых условиях.

Гидравлические удары в коммуникациях появляются при остановке насосного оборудования, например, при исчезновении сети питания. На производствах и в сфере коммунального хозяйства резервные источники используются давно и не раз доказали свою эффективность. Предупреждение аварийных ситуаций и сокращение расходов на ремонтные работы приводят к существенной экономии средств. Включение домашнего насосного оборудования через устройство защиты от гидроударов (стабилизаторы и источники резервного питания) поможет обезопасить внутренние коммуникационные системы.

• Использовать байпас

Байпас представляет собой дополнительный участок трубопровода, который используется в качестве обходного канала и служит для регулирования пропускной способности сети отопления. Такие устройства можно монтировать, как в новые системы, так и в уже существующие.

• Гаситель гидроударов

Это простое, но эффективное изобретение, работающее по принципу расширительного бака отопительных коммуникаций. При резком перепаде давления жидкость перемещается в мембранный гаситель. После того, как давление в трубопроводе упадёт до рабочей величины, произойдёт выталкивание жидкости обратно в систему. Возвращение воды обеспечивается благодаря избыточному давлению воздуха, находящегося с противоположной стороны мембраны.

• Защитный клапан

Клапан защиты от гидроудара располагается в трубопроводной системе рядом с наносом. Он реагирует на скачки давления, принимая обратную волну и предотвращая гидравлические удары. Клапан оснащён специальным регулятором, который при перепаде давления плавно открывает его. Таким образом, когда обратный поток рабочей среды доходит до насосного агрегата, клапан уже находится в открытом состоянии. В результате этого происходит сбрасывание воды, а следовательно, снижение давления до допустимой величины. После нормализации давления регулятор закрывает клапан, чтобы предотвратить опустошение системы.

Гидроудары. Способы снижения мощности | C.O.K. archive | 2014

Рис. 1. Принцип действия гидравлического тарана

Рис. 2. Фазы гидравлического удара

Примеров негативных последствий гидравлических ударов в истории достаточно, это иллюстрируют события как прошедших лет (трагедия на Саяно-Шушенской ГЭС), так и настоящего времени — в январе 2014 года в городе Бердске из-за гидроудара в котельной дала течь теплотрасса. Необходимо заранее рассчитывать потенциальные изменения давления в трубопроводе за счет резкого увеличения скорости движения жидкости, так как при превышении показателей может произойти протечка, возникнуть трещина или другой вид разрушения.

Однако гидравлический удар может приносить и пользу — с применением этого явления были сконструированы гидравлические тараны, использующиеся для транспортировки жидкости (рис. 1). Вода из постоянного источника поступает в трубопровод через открытый клапан, который закроется при предельных значениях расхода жидкости. Вызванный тем самым гидравлический удар откроет верхний клапан, и жидкость устремится в сборник.

Попытки решить проблему гидроудара предпринимались еще несколько веков назад, так как большинство населенных пунктов уже тогда обладали развитой водопроводной сетью. Ученым, сформулировавшим принцип этого явления в конце XIX века, был Н. Е. Жуковский. Формула Н. Е. Жуковского гласит:

Δp = ρ(v₀ – v₁)c,

где Δp — увеличение давления, Па; ρ — плотность жидкости, кг/м³; v₀ и v₁ — скорости в трубопроводе до и после закрытия, м/с; с — скорость распространения ударной волны, м/с. Отношение скорости ударной волны c, ее длины L и времени распространения τ выражается следующим образом: c = 2 L/τ. Гидравлический удар проходит несколько фаз (рис. 2):

1. Заполнение трубы жидкостью.
2. Остановка потока за счет препятствия.
3. Увеличение давления.
4. Максимум давления.
5. Обратное движение.
6. Окончание сжатия.
7. Фаза разряжения.

К факторам, снижающим мощность действия, относятся: эластичность материала трубопровода; наличие внутри него воздуха, который снижает скорость изменения давления; плавное перекрытие рабочей среды. Мягкое перекрытие достигается при использовании шаровых кранов, оснащенных редукторами и приводами.

 

 

Червячный редуктор, например, осуществляет передачу и преобразование крутящего момента между двигателем и исполнительным механизмом, ограничивает угол поворота в неполноповоротном устройстве, обеспечивая больший крутящий момент на выходе, увеличенное время закрытия, а также самоторможение при определенных передаточных числах без применения тормозных устройств.

Также распространенным решением являются пневмоприводы, основанные на энергии сжатого воздуха. В зависимости от своего типа пневмопривод может создавать постоянные или переменные крутящие моменты на всем диапазоне вращения выходного вала.

Передаточное число зависит от величины давления среды, диаметра поршня и усилия сжатия. Для правильного подбора такого способа управления арматурой необходимо учитывать его тип, давление управляющей магистрали, температуру окружающей среды, время срабатывания, возможное защитное покрытие.

Пневмоприводы классифицируются на: двухпозиционные и многопозиционные; одностороннего и двухстороннего действия; а по техническому исполнению делятся на поршневые, мембранные и струйные. Кроме редуктора и пневмопривода, для управления арматурой могут использоваться гидроприводы, пневмогидроприводы, электрогидроприводы и другие комбинации систем. Выбор устройств, обеспечивающих плавное перекрытие потока рабочей среды, в настоящее время очень широк, а их применение позволит повысить безопасность и безаварийность эксплуатации.

Как устранить гидравлический удар в трубах

По

Ли Уоллендер

Ли Валлендер

Ли имеет более чем двадцатилетний практический опыт реконструкции, ремонта и улучшения домов, а также дает советы по благоустройству дома более 13 лет.

Узнайте больше о The Spruce’s Редакционный процесс

Обновлено 09.07.22

Рассмотрено

Ричард Эпштейн

Рассмотрено Ричард Эпштейн

Ричард Эпштейн — лицензированный мастер-сантехник с более чем 40-летним опытом работы в сфере сантехники для жилых и коммерческих помещений. Он специализируется на оценке, а также проектировании и инжиниринге сантехнических систем и работает в одной из крупнейших профсоюзных строительных компаний Нью-Йорка.

Узнайте больше о The Spruce’s Наблюдательный совет

Факт проверен

Джессика Врубель

Факт проверен Джессика Врубель

Джессика Врубель имеет богатый опыт работы писателем и редактором, работая в различных изданиях, газетах и ​​публичных библиотеках, помогая со справками, исследованиями и специальными проектами. В дополнение к своему опыту журналистики, она более 15 лет занимается просветительской деятельностью на темы здоровья и хорошего самочувствия как в классе, так и за его пределами.

Узнайте больше о The Spruce’s Редакционный процесс

Ель / Кевин Норрис

Обзор проекта

Гидравлический удар — распространенная проблема сантехники. Это раздражающий звук, громкий «хлопок», который может сильно напугать. И хотя вы можете захотеть избавиться от него как от одного из тех безобидных повседневных звуков, в конечном итоге он может повредить вашу водопроводную систему. Изучение основ гидравлического удара и его устранение может сэкономить вам тысячи долларов на ремонте в будущем.

Как узнать, есть ли у вас гидроудар

Гидравлический удар или гидравлический удар — это и звук, и ощущение. Вы будете закрывать кран, когда в трубах раздастся вполне слышимый хлопок. Поскольку звук — это вибрация, он часто бывает достаточно сильным, чтобы вы могли чувствовать его под своей рукой, когда держите кран или ручку. Вы даже можете увидеть, как кран слегка подпрыгивает.

Гидравлический удар может вызвать вибрацию даже посуды и стаканов в шкафчиках. Вы также можете услышать, как звук резонирует во внутренней структуре дома.

Причины гидравлического удара

Гидравлический удар происходит из-за быстрого отключения воды. В то время как смесители для раковины, ванны и душа могут вызвать гидравлический удар, чаще стиральные и посудомоечные машины могут вызвать гидравлический удар, потому что они могут перекрыть воду быстрее, чем вручную. В этих приборах используются электромагнитные клапаны, которые могут закрываться всего за 30 миллисекунд.

Тревожный звук вызван внезапной остановкой потока воды. Это приводит к ударам водопроводных труб о шпильки, балки, балки или даже о другие водопроводные или дренажные трубы.

Совет

Несмотря на то, что вы не слышите его так громко, гидравлический удар также может быть проблемой для пластиковых водопроводных труб, таких как CPCV и PEX. Повреждение трубы и воды по-прежнему представляет собой потенциальную опасность. Если у вас есть открытые участки, на которых видны пластиковые водопроводные трубы, следите за тем, чтобы трубы не двигались и не изгибались, когда кто-то резко выключает краны. Гидравлический удар в пластиковых трубах также требует устранения.

Методы крепления гидроудара

Воздушные камеры

Если вы когда-нибудь видели таинственные отрезки 12-дюймовой трубы с крышкой, отходящие от труб подачи, то это воздушные камеры, предназначенные для гашения гидравлического удара. Наполненные воздухом, каждая труба действует как амортизатор для воды, которая внезапно останавливается. Воздушные компрессы; воды нет. Это означает, что воздух в камере действует как подушка для воды.

Это простое решение требует продвинутых навыков сантехника для установки. Кроме того, воздушные камеры могут со временем заполняться водой, поэтому иногда может потребоваться опорожнение труб.

Наконечник

Трубы подачи воды должны быть надежно закреплены. Всегда полезно заменить сломанные или ослабленные ремни в рамках надлежащего графика технического обслуживания дома. По возможности замените трубные хомуты с амортизацией из стали и мягкой резины EPDM.

Устройство защиты от гидроударов

В гасителе гидравлического удара идея воздушной камеры улучшена за счет добавления камеры, заполненной газом или воздухом, которая герметизирована поршнем или диафрагмой. Диафрагма разделяет воду и газ или воздух.

Что такое диафрагма?

В сантехнике диафрагма представляет собой гибкий диск, который под действием давления образует уплотнение, останавливающее поток воды. Диафрагмы часто изготавливаются из различных видов резины, а также других материалов.

Устройство защиты от гидравлического удара часто присоединяется к точке, где труба/шланг подачи воды соединяется с запорным клапаном. При использовании этого метода трубы не нужно разрезать или склеивать. Также доступны вставные гидрозатворы.

Ищите водопреградители, которые объединены с клапаном. Иногда пространство может быть проблемой, поэтому обязательно приобретите гидрозатвор, который соответствует пространству.

Регуляторы давления воды

Гидравлический удар также может возникнуть, когда общее давление магистральной водопроводной трубы, входящей в здание, слишком велико. Нормальное давление воды составляет от 40 до 60 фунтов на квадратный дюйм (фунтов на квадратный дюйм), и выше этого высокого давления может быть источником гидравлического удара. Очень высокое давление выше 80 фунтов на квадратный дюйм также может повредить приборы.

В этом случае установка регулятора давления воды может решить проблему гидравлического удара. Там, где это возможно, лучше установить регулятор давления воды в месте, где основной водопровод входит в дом, а не устанавливать несколько воздушных камер, поскольку устройство также защищает посудомоечные машины, туалеты и другие приборы и приспособления от высокого давления воды.

Начните с проверки давления воды, чтобы убедиться, что оно выше нормы. После установки регулятора давления воды на входе основного водоснабжения отрегулируйте регулятор на давление ниже 50 фунтов на квадратный дюйм.

Оборудование/инструменты

• Ведро или полотенце
• Плоскогубцы или разводной ключ
• Старые полотенца

Материалы

• Устройство защиты от гидроударов
• Лента для уплотнения резьбы сантехника

Ель / Кевин Норрис

Как устранить гидроудар с помощью гасителя гидроудара

1. Отключить воду

   Перекройте подачу воды в стиральную машину, посудомоечную машину или другие помещения, подверженные гидравлическому удару. Устройство обычно имеет запорный клапан, который можно повернуть по часовой стрелке, чтобы перекрыть воду. В некоторых случаях вы можете найти промежуточный запорный клапан дальше по линии. Для установки нескольких гасителей гидравлических ударов вам может потребоваться полностью перекрыть подачу воды в доме.

   Совет

   Стиральная машина будет иметь два запорных клапана, один для горячей и другой для холодной. Посудомоечная машина будет иметь один запорный клапан для горячей воды.

   Ель / Кевин Норрис

2. Отсоедините шланги

   Используйте таз для сбора пролитой воды из-за отсоединения водяных шлангов. Держите поблизости несколько старых полотенец. С помощью плоскогубцев или разводного ключа ослабьте фитинги шланга.

   Ель / Кевин Норрис

3. Установка гасителя гидроудара

   Есть несколько способов сделать это.

   Резьбовой : Для гасителей гидравлических ударов с резьбой накрутите устройство на каждый клапан или впускное отверстие. Вручную поверните фитинг с внутренней резьбой по часовой стрелке, затем затяните плоскогубцами.

   Наконечник

   При использовании гасителя гидравлических ударов с резьбой для более плотного прилегания можно обмотать охватываемый конец каждого запорного клапана или впускного отверстия резьбовой уплотнительной лентой или тефлоновой лентой перед навинчиванием гасителя. Плотно оберните ленту три-четыре раза по часовой стрелке. Также обмотайте все наружные резьбы на гасителе гидроударов лентой.

   Компрессионный : Для компрессионных фитингов наденьте компрессионное кольцо на клапан, затем навинтите компрессионную гайку и затяните.

   Push-Fit : Вставные гасители гидравлических ударов не требуют инструментов для установки (хотя для снятия требуется небольшой пластиковый инструмент). Очистите медные трубки от заусенцев. Убедитесь, что все разрезы ровные. Плотно наденьте фитинг на трубу.

   Ель / Кевин Норрис

4. Подсоедините подающую трубку или шланги

   С помощью плоскогубцев или гаечного ключа подсоедините трубку или шланг подачи воды к ограничителю гидравлического удара. Затяните соединение.

   Ель / Кевин Норрис

5. Включи воду

   Медленно включите подачу воды, повернув запорный вентиль против часовой стрелки. Если вы отключите воду во всем доме, краны могут брызгать, прежде чем вода снова начнет течь свободно. Используйте фонарик для визуального осмотра соединений на наличие утечек. Запустите каждый прибор на гасителе гидравлического удара в одном испытательном цикле.

   Ель / Кевин Норрис

Как остановить гидроудар

Гидравлический удар — это особый звук водопровода, а не общее название грохота труб. Это происходит, когда вы внезапно перекрываете воду, и быстро движущаяся по трубе вода быстро останавливается, создавая своего рода ударную волну и стук молотка. В правильно установленной сантехнике есть воздушные камеры или подушки, которые сжимаются при попадании ударной волны, смягчая удар и предотвращая стук. Однако камеры могут выйти из строя, потому что вода под давлением постепенно поглощает воздух.

Если у вас никогда не было стука, а потом он вдруг начался, скорее всего, забились воздушные камеры вашей водопроводной системы. Вы можете устранить гидравлический удар, выключив воду за заболоченной камерой, открыв неисправный кран и позволив крану полностью стечь. Как только вся вода стечет из камеры, воздух снова наполнит ее и восстановит подушку. Если воздушная камера расположена ниже выпускного отверстия, возможно, вам придется слить воду из основных линий подачи, чтобы камера снова наполнилась воздухом.

Advertisement

Воздушная камера не будет сливаться должным образом, если она забита накипью или остатками химикатов или минералов в воде. Камера всегда должна быть больше, чем подающая труба, чтобы предотвратить такое засорение. Однако, поскольку камера представляет собой просто закрытый отрезок трубы, все, что вам нужно сделать, чтобы очистить ее, — это снять крышку и вычистить остатки.

Что делать, если в водопроводную систему не встроены воздушные камеры? Вы должны что-то предпринять, потому что давление гидравлического удара может в конечном итоге привести к повреждению: выходу из строя фитингов или разрыву труб, например. Поскольку гидравлический удар чаще всего вызывается слишком высоким давлением воды, первым шагом является снижение давления воды, если это возможно. Иногда это неосуществимо, потому что снижение давления может привести только к капле воды из крана на верхнем этаже, если кран на первом этаже открыт.

Если идея осуществима, вы можете снизить давление, установив редукционный клапан на линии подачи, которая входит в дом. Этой же цели служит установка запорного клапана в головке пораженного трубопровода. Но это также может привести к слишком низкому давлению для правильной работы, когда другие краны открыты.

Если снижение давления невозможно или неэффективно, установите необходимые воздушные камеры для предотвращения гидравлического удара. Если у вас нет места для установки без разрыва стены, обратитесь к продавцу сантехники и узнайте о заменяющих устройствах, предназначенных для таких проблемных мест. Многие из этих устройств имеют клапан, который облегчает повторный вход воздуха в систему.

В следующий раз, когда вы услышите шум или грохот из водопроводной системы вашего дома, попробуйте решения, упомянутые в этой статье. То же самое касается протекающих, потливых или замерзших труб. Если вы сможете решить проблему сразу, вы сможете предотвратить ее более серьезное развитие.

Сантехника: Решение проблем с сантехникой в ​​доме может быть довольно сложной задачей. Не расстраивайтесь — советы по сантехнике, подробно описанные в этой статье, обязательно помогут, даже если под помощью подразумеваются советы о том, когда вызывать сантехника.

• Как починить туалет: Да, это работа, за которую никто не хочет браться. И нет, вам не нужно вызывать сантехника для каждой проблемы с туалетом. Узнайте, как починить унитаз, на HowStuffWorks.
• Устранение неполадок в сантехнике. Иногда выяснить, что не так с унитазом, сливом или другой сантехникой, — это полдела. Здесь вы найдете полезные советы по устранению неполадок.
• Сантехнические инструменты: Возможно, у вас уже есть многие инструменты, необходимые для большинства сантехнических работ, потому что они используются для других проектов, выполняемых своими руками.