Jak złagodzić szkody spowodowane młotem wodnym?

Uderzenie wodne jest częstym problemem w systemach dystrybucji wody i dostępne są różne środki ochronne w celu złagodzenia jego skutków. Jednakże środki te muszą być dostosowane do konkretnych przyczyn uderzenia wodnego. Poniżej znajdują się niektóre powszechnie stosowane metody:

Obniżenie natężenia przepływu w rurociągu może w pewnym stopniu zmniejszyć ciśnienie uderzenia wodnego. Może to jednak wymagać zwiększenia średnicy rury, co zwiększa koszty projektu. Podczas układania rurociągu należy unikać sytuacji, w których występują nagłe zmiany nachylenia lub powstawanie garbów (wysokich punktów) na rurociągu.

Dodatkowo pomocne może być zmniejszenie długości rurociągu, ponieważ dłuższe rurociągi zazwyczaj powodują większe uderzenia wodne podczas wyłączania pomp. Jednym ze sposobów jest podzielenie pojedynczej stacji pomp na dwie i wykorzystanie studni ssącej do połączenia obu stacji.

Wielkość uderzenia wodnego podczas wyłączania pompy jest związana głównie z wysokością geometryczną przepompowni. Im wyższa głowica geometryczna, tym większy potencjał uderzenia wodnego. Dlatego ważne jest, aby wybrać odpowiednią wysokość podnoszenia pompy w oparciu o lokalne warunki.

Po wyłączeniu pompy system powinien poczekać, aż rura za zaworem zwrotnym napełni się wodą, przed ponownym uruchomieniem pompy. Podczas uruchamiania pompy bardzo ważne jest, aby nie otwierać całkowicie zaworu wylotowego pompy, ponieważ może to spowodować znaczne uderzenie wodne. W takich warunkach dochodzi do wielu poważnych uderzeń hydraulicznych w stacjach pomp.

(1) Zastosowanie technologii kontroli stałego ciśnienia:

Do regulacji prędkości pomp poprzez sterowanie zmienną częstotliwością można zastosować zautomatyzowany system sterowania PLC (programowalny sterownik logiczny). Ponieważ ciśnienie w sieci wodociągowej zmienia się wraz ze zmieniającymi się warunkami pracy, częste są skoki lub spadki ciśnienia, co prowadzi do ryzyka uderzenia hydraulicznego oraz uszkodzenia rur i sprzętu. Monitorując ciśnienie i kontrolując pracę pomp – włączając je, wyłączając lub regulując ich prędkość – system utrzymuje stałe ciśnienie. Pomaga to zapobiegać dużym wahaniom ciśnienia i zmniejsza prawdopodobieństwo wystąpienia uderzenia wodnego.

(2) Instalowanie ograniczników uderzeń wodnych:

Urządzenia te przede wszystkim zapobiegają uderzeniom wodnym spowodowanym przestojami pomp i są zwykle instalowane w pobliżu wylotu pompy. Wykorzystują ciśnienie w rurociągu do aktywacji zaworu nadmiarowego, gdy ciśnienie spadnie poniżej ustawionego progu, umożliwiając spuszczenie wody w celu zmniejszenia ciśnienia. Pomaga to zrównoważyć lokalne ciśnienia w rurociągach i zapobiec uszkodzeniom spowodowanym uderzeniem wodnym. Ograniczniki uderzeń wodnych są ogólnie dostępne w wersji mechanicznej i hydraulicznej. Ograniczniki mechaniczne wymagają ręcznego resetu po uruchomieniu, natomiast hydrauliczne resetują się automatycznie.

(3) Instalowanie wolnozamykających zaworów zwrotnych na rurach o dużej średnicy:

Wolno zamykające się zawory zwrotne mogą skutecznie łagodzić uderzenia wodne spowodowane przestojami pomp. Ponieważ jednak działanie zaworu umożliwia powrót części wody, wymagana jest rura przelewowa w studni ssawnej. Zawory zwrotne wolno zamykające występują w dwóch typach: oparte na wadze i magazynujące energię. Zawory te można regulować tak, aby zamykały się w określonych ramach czasowych. Zwykle zawór zamyka się w 70–80% w ciągu 3–7 sekund po awarii zasilania, a pozostałe 20–30% zamknięcia zajmuje od 10 do 30 sekund, w zależności od stanu pompy i rurociągu. Należy pamiętać, że w przypadku występowania w rurociągu wysokich punktów (garbów) może wystąpić uderzenie wodne spowodowane separacją kolumn, w którym to przypadku wolno zamykający się zawór zwrotny będzie mniej skuteczny.

(4) Instalacja jednokierunkowej wieży regulacji ciśnienia:

W pobliżu pompowni lub w odpowiednim miejscu rurociągu można zbudować jednokierunkową wieżę regulacji ciśnienia. Poziom wody w wieży powinien być w tym miejscu niższy niż ciśnienie w rurociągu. Gdy ciśnienie w rurociągu spadnie poniżej poziomu wody w wieży, woda jest uzupełniana z wieży do rurociągu, aby zapobiec oddzieleniu się słupa wody i uderzeniu wodnemu. Jednakże środek ten nie jest zbyt skuteczny w zapobieganiu uderzeniom hydraulicznym powodowanym przez zamknięcia zaworów. Dodatkowo zawór jednokierunkowy zastosowany w wieży musi być niezawodny, gdyż awaria może doprowadzić do znacznego uderzenia wodnego.

(5) Instalowanie rur obejściowych (zaworów) w stacjach pomp:

W normalnych warunkach ciśnienie po stronie tłocznej pompy jest wyższe niż po stronie ssawnej, co powoduje zamknięcie zaworu zwrotnego. Kiedy nastąpi nagła awaria zasilania, ciśnienie po stronie tłocznej pompy gwałtownie spada, podczas gdy ciśnienie po stronie ssawnej gwałtownie wzrasta. Różnica ciśnień zmusza przejściową wodę pod wysokim ciśnieniem w rurociągu ssącym do otwarcia zaworu zwrotnego, wysyłając wodę do strony tłocznej o niskim ciśnieniu. Proces ten pomaga wyrównać ciśnienie po obu stronach pompy, zmniejszając prawdopodobieństwo wystąpienia uderzenia wodnego.

(6) Instalowanie wielu zaworów zwrotnych:

W przypadku długich rurociągów zainstalowanie wielu zaworów zwrotnych może podzielić rurociąg na sekcje. Każda sekcja miałaby swój własny zawór zwrotny. W przypadku uderzenia wodnego przepływ wody jest dzielony na mniejsze sekcje, w miarę jak każdy zawór zwrotny zamyka się po kolei. Mniejsza wysokość ciśnienia w każdej sekcji zmniejsza siłę uderzenia wodnego. Metoda ta jest szczególnie przydatna w systemach o dużej różnicy wysokości podnoszenia. Nie może jednak wyeliminować ryzyka oddzielenia się słupa wody. Główną wadą jest to, że podczas normalnej pracy zwiększa zużycie energii pompy i koszty operacyjne.

Wdrażając te strategie, można skutecznie ograniczyć wpływ uderzeń hydraulicznych na sieć wodociągową, zapewniając zarówno bezpieczeństwo, jak i efektywność pracy.

Jeśli interesuje Cię ten artykuł lub masz jakieś pytania na jego temat, skontaktuj się ze mną swobodnie w każdej chwili~~~

WhatsApp: +86 18159365159

E-mail:victor@gntvalve.com