Процесс гидравлического удара в напорной системе с насосной станции

Гидравлический удар в трубопроводе.

Причины возникновения гидроудара:

— изменение степени открытия трубопроводной арматуры;

— изменение режима работы насосов (отключение и пуск).

Первую причину почти всегда можно предотвратить, применив режим закрытия при котором гидравлический удар не возникает. Поэтому основной причиной является аварийное отключение насосов (отключение электрического питания).

После отключения насоса уменьшается его параметры (подача, напор, частота вращения). У насосной станции понижается давление, которое распространяется в виде волн пониженного давления по трубопроводу к водовыпускному сооружению. При этом происходит отражение волн в местах изменения диаметра (m, М), в местах отбора воды (m, С), а также в местах установки трубопроводной арматуры и непрерывно по длине трубопровода в следствии гидравлического сопротивления трубопровода на трение. Через некоторое время, зависящее от длины трубопровода и скорости распространения ударной волны, волна пониженного давления достигнет конца трубопровода и отразится от уровня воды в водовыпускном сооружении волной повышенного давления. Это вызовет понижение скорости воды в трубопроводе, что приведет к изменению направления движения потока воды.

Два случая:

1) отсутствие обратного клапана — вода будет сбрасываться через насос, что вызовет реверсивное вращение ротора насосного агрегата. Увеличение частоты реверсивного вращения приводит к увеличению гидравлического сопротивления насоса и торможению потока, сопровождающуюся повышением давления;

2) на насосной станции есть обратные клапаны — при обратном движении жидкости клапан резко закрывается, что вызовет гидравлический удар, при котором давление повышается по отношению к рабочему в несколько раз.

В обоих случаях — большое увеличение давления наблюдается когда гидравлический удар сопровождается образованием в трубопроводе разрывов сплошности потока, которое происходит вследствие уменьшения давления в трубопроводе до предельного значения вакуума (- 8 м). Наиболее вероятными точками разрыва сплошности потока являются точки перелома трубопровода (т. В). Когда в точке В давление уменьшается до значения вакуума скорость движения воды на участке АВ станет меньше скорости движения воды на участке ВС. Из-за этого колонны воды будут между ними заполняются парами воды. При движении жидкости в обратном направлении скорость движения воды на участке ВС больше скорости на участке АВ, поэтому расстояние между колоннами воды начнет уменьшаться и их соударение приведет к резкому повышению давления.

— величина ударного давления

где

— изменение скорости движения воды;

а — скорость распространения, м/с.

Схема 28

Первым вывел формулу для определения скорости ударной волны Жуковский:

и — модуль упругости и плотности жидкости;

d, , Е_m — диаметр, толщина стенок и модуль упругости материала стенок трубопровода.

а_max = 1425 м/c.

Расхождение значения а по формуле и практическое их значение связано с наличием в жидкости пузырьков воздуха.

Средство защиты трубопроводов от гидравлического удара.

Средства делят на две группы:

1) средства, уменьшающие скорость движения воды в трубопроводе

— пуск воздуха в местах разрывов сплошности потока. Для этого в местах вероятного разрыва (т. В) устанавливают специальные клапаны (клапан для впуска и защемлении воздуха при гидроударе, при разрыве сплошности потока (КВЗВ)). Когда давление в трубопроводе станет меньше атмосферного клапан автоматически открывается и впускает воздух, а при увеличении давления он закрывается, воздух сжимается и давление в трубопроводе уменьшается. Эффективность ограничена. Н_г = 15 - 20 м;

_— пуск воздуха в местах разрывов сплошности потока. При Н_г больше 20 м. Строятся специальные резервуары. Способ более дорогой;

_— при очень больших статических напорах (более 60 м) на трубопроводах устанавливают дополнительный обратный клапан. Недостаток: затраты на клапаны, дополнительные потери напора, клапаны инерционные и их открытие запаздывает.

2) средства для сброса воды из трубопровода:

— сброс воды через насос. Наиболее простое и дешевое средство, но вызывает обратное вращение. Применяют ограниченный сброс воды, сделав вокруг клапана обводную линию;

схема 29

— сброс воды помимо насоса. Используются специальные предохранительные клапаны (ПСУ). Недостаток: дополнительные затраты, предусмотреть закрытие клапанов. Применяют, если сброс воды через насос невозможен.

Дата добавления: 2014-01-07