Гидроудар в трубопроводе – причины и последствия

«Гидравлический удар», «скачок давления» или «гидроудар» (применительно к системам водоснабжения и водоотведения) — все эти термины описывают одно грозное явление, способное вызвать серьезные повреждения и даже разрушение трубопроводов и оборудования. Вопрос его предотвращения, а также минимизации возможного ущерба является насущным при проектировании и обустройстве инженерных сетей. Здесь мы рассмотрим основные понятия, связанные с явлением гидроудара, а также перечислим классические способы анализа трубопроводных систем.

Как известно, гидравлический удар возникает, когда кинетическая энергия жидкости преобразуется в энергию упругой деформации, причем такой эффект вызывают только резкие изменения скорости потока (внезапное закрытие запорного клапана, сбой в работе насоса и т. д.). Из-за инерции скорость потока жидкости в этом случае не может адаптироваться к новым условиям, в результате чего жидкость деформируется, и этот процесс сопровождается скачками давления (развитие гидравлического удара).

В данном случае опасность в том, что скорость движения образовавшейся волны достигает скорости звука (до 1500 м/с для многих материалов труб — пластика, стали и др.) при относительно долгом сохранении исходного скачка давления. Такая волна, достигнув элементов трубопроводной системы, способна вызывать их разрушение. Падение энергии волн гидравлического удара происходит не сразу и зависит от длины трубопровода, поэтому они опасны в течение заметного времени: в городской системе водоснабжения — от нескольких секунд, в длинных трубопроводах спад пульсации давления может занять минуты.

Сложность борьбы с возникновением и последствиями гидравлического удара в том, что любая многокомпонентная и разветвленная трубопроводная система не может постоянно находиться в стабильном режиме — изменение условий работы практически любого ее элемента (пуск или выключение насоса, срабатывание задвижек и т. д.) изменяет условия рабочего режима всей системы. В целом, любые подобные изменения или нарушения при эксплуатации становятся причиной колебаний давления и расхода, т. е. приводят к изменяемому во времени режиму течения жидкости.

В условиях подобного неустановившегося или переходного режима гидравлический удар, под которым понимают как повышение, так и понижение давления, становится причиной дополнительного увеличения динамической нагрузки на систему трубопровода, запорные клапаны, крепежные элементы, упоры и другие компоненты системы. К сожалению, проблема осложняется тем, что ущерб от гидравлического удара не всегда сразу заметен. Зачастую последствия воздействия — например, образование трещин в трубе, ослабление или отсоединение фланцев трубы проявляются спустя долгое время. Причина повреждения в таком случае неизвестна.

В результате гидравлического удара могут возникать следующие повреждения:

При повышении давления:

❗ повреждения крепления трубы;

❗ повреждения насосов, фундаментов, фитингов и трубопроводной арматуры;

При понижении давления:

❗ смятие пластиковых и тонкостенных стальных труб;

❗ отслоение цементно-песчаной внутренней облицовки труб;

❗ подсос грязной воды или воздуха в трубопровод через фланцевые соединения или соединительные муфты, сальниковые уплотнения или места утечки;

❗ разрыв сплошности потока, за которым следуют высокие скачки давления в результате схлопывания образовавшихся паровых полостей (макрокавитация).

Рис. 1. Последствия гидроудара: полностью разрушенная напорная труба DN 600 мм (толщина стенок 12 мм)

Рис. 2. Последствия гидроудара: разрушенная опора трубопровода (двутавровый профиль 200 мм полностью деформирован)

Очевидно, что в условиях, когда предотвращать скачки давления при эксплуатации трубопроводной системы невозможно, для предотвращения серьезных повреждений необходимо удержание динамических изменений давления в контролируемых пределах.

Поэтому во избежание риска гидроудара для каждой гидравлической трубопроводной сети должен проводиться анализ пульсаций давления с оценкой опасности возникновения ударной волны. До недавнего времени относительно надежным способом анализа гидроудара являлся графический метод Шнайдера — Бержерона (однако его применение ограничивалось системами с одним трубопроводом), а также один из наиболее распространенных методов ручного расчета с помощью уравнения Жуковского.

После исследования трубопроводов разного диаметра системы московского водопровода в конце XIX в. русский ученый Николай Егорович Жуковский вывел формулу, позволяющую произвести расчет вызванного мгновенным изменением скорости потока Δv (м/с) перепада давления P_Jou (Н/м²), в жидкости:

P_Jou = ρaΔv, где

ρ — плотность жидкости, кг/м 3 ;
a — скорость распространения волны в трубопроводе, заполненном жидкостью, м/с.

Данное соотношение применимо только к тому периоду времени, когда происходит изменение скорости потока. Если оно проявляется в направлении, противоположном потоку, давление будет возрастать, в противном случае — падать. Если перекачиваемая жидкость — вода, т. е. ρ = 1000 кг/м 3 , то уравнение Жуковского будет выглядеть так:

Δh_Jou = agΔv 100Δv, где

g = 9,81 м/с² — ускорение свободного падения;
Δh_Jou — изменение напора, м.

Уравнение Жуковского применимо лишь для следующих условий:

✅ интервалы времени равны или короче времени отражения трубопровода T_r;
✅ интервал времени находится в пределах изменения скорости Δv;
✅ потери на трение в трубах находятся в пределах, типичных для систем транспортировки воды.

Скорость распространения ударной волны является одним из аргументов уравнения Жуковского и, следовательно, важным параметром для определения интенсивности гидравлического удара, который может быть рассчитан по специальной формуле. Однако анализ гидроудара часто производится и без применения этой формулы в связи с тем, что в ней не учитывается наличие в жидкости воздуха, хотя он может оказать значительное влияние на интенсивность воздействия ударной волны: в трубопроводах питьевого водоснабжения содержание газа пренебрежимо мало, в то время как в сточных водах на канализационных насосных станциях оно значительно.

В общем, интенсивность гидроудара зависит от параметров трубопровода: переменного модуля упругости, возраста трубопровода и в особенности от способа прокладки трубы (в земле или на поверхности). Уложенный в землю трубопровод имеет намного более высокие значения показателя интенсивности гидроудара, чем труба, проложенная свободно.

В современном проектировании систем водоснабжения и водоотведения применяется метод математического моделирования гидравлического удара. Точность анализа в этом случае зависит от точности данных системы, вводимых как входные параметры. Анализ гидравлического удара обладает высокой степенью достоверности только при условии регистрации входных параметров и при соответствии компьютерной модели реальному состоянию системы. Ошибки могут возникать, если введены неточные характеристики запорного клапана или насоса, нет достаточных сведений о действительной скорости распространения ударной волны внутри трубопровода либо недостаточно информации о точках ответвления в магистральном трубопроводе.

Поскольку анализ гидравлического удара не дает рекомендаций для определения оптимальных размеров воздушного бака, настроек компрессора, характеристик перекрытия запорного клапана, размеров маховика насоса (момента инерции насосного агрегата) и т. д., проектировщику приходится самостоятельно выбирать тип устройства защиты от гидроудара и оценивать его параметры. Несмотря на использование современной компьютерной технологии, анализ до сих пор является трудоемким и затратным по времени.

Компания KSB уже долгое время является серьезным мировым научным полигоном для исследования гидравлического удара, разработки способов предупреждения его возникновения и минимизации последствий. В дальнейших статьях этого цикла мы познакомим вас с новыми методиками анализа систем трубопроводов, предложенными нашими специалистами, а также со способами борьбы с этим опасным явлением. Если у вас возникли вопросы по этой теме, наш специалист с удовольствием подключится к обсуждению!

Что такое гидроудар в системе отопления: причины возникновения и последствия

В современном доме присутствуют жизненно необходимые коммуникации: электроснабжение, водопровод и система отопления. О последней и пойдет речь в этой статье. Рассмотрим. что такое гидроудар в системе отопления, причины его возникновения, способы предотвращения и снижения последствий после возникновения этого явления.

Что такое гидроудар?

При переходе теплоносителя из трубопровода одного диаметра в другой, при резком закрытии крана или столкновении жидкости с воздушной пробкой происходит процесс возникновения избыточного давления – это и есть гидроудар в системе отопления. Это явление длится доли секунды, но его сила может быть непредсказуема – в трубопроводе и так находится под постоянным давлением, а при гидроударе оно может подскочить во множество раз, и, если не выведет из строя магистраль, то будет постоянно снижать рабочий ресурс органов и приборов отопительной системы. В системах водоснабжения и отопления причины возникновения этого явления могут быть самыми разными и уровень последствий тоже непредсказуем.

Если попытаться дать однозначное определение гидроудару, то формулировка может звучать следующим образом – движущаяся в трубопроводе жидкость имеет кинетическую энергию и после столкновения с препятствием направляет свою энергию в обратную стороны, создавая высокое давление. Это давление действует на трубопровод и встречая какое-либо препятствие воздействует и на него. Это и есть гидроудар. Препятствием может быть переход из трубопровода одного диаметра в другой, клапана и шаркраны.

Гидроудары постоянно происходят в водопроводных системах, когда мы открываем и закрываем кран подачи воды. В системах отопления происходит тоже самое, но не так часто. Стоит отметить, что жидкость способна сохранять свое давление и накапливать энергию. Из-за этого в частных домах и квартирах случаются аварии. Особенно там, где в системах используют резиновые шланги в металлической обмотке. Наверное, многие из нас замечали, что такие шланги служат какое-то время, а потом рвутся. Это происходит из-за давления, которое копилось в системе и не уходило в общий водопровод из-за обратного клапана. Со временем давление превышало прочность шланга, и он давал течь.

Гидроудар в системе отопления многоквартирного дома случается не часто. Для жителей квартир проблема гидроудара стоит не так остро, как для владельцев частных домов, потому что ремонтом и обслуживанием этих объектов занимаются компетентные службы. Но все-таки стоит обратить внимание на гибкие шланги при установке водонагревателя, ведь ответственность и материальные затраты возлагаются на плечи жильцов городских квартир.

Гидроудары в системе отопления частного дома случаются гораздо чаще, поэтому жителям частного сектора стоит уделить особое внимание при проектировании и установке системы отопления в своем доме. А также использовать средства защиты от этого явления, которые будут описаны далее. Надеюсь доступно объяснил: что такое гидроудар в системе отопления.

Последствия гидроудара

Гидроудар воздействует на соединения труб, вентиля, клапана и прочие элементы системы. Очень часто возникает ситуация – отопление работает, греет дом, но жилец постоянно слышит щелчки или удары – это перепады давления в системе, которые разрушают элементы и рабочие органы. Иногда давление, которое резко повышается может превысить предел прочности трубопровода или их соединения. В этом случае возникает авария. Такое часто случается в система, совсем недавно запущенных в эксплуатацию.

Авария может возникнуть при постепенном износе тепломагистрали и ее органов или же неожиданно от воздействия очень сильного скачка давления. В том и другом случае последствия гидравлического удара вызывают материальные расходы на устранение наводнения в доме и ремонт системы отопления. Чтобы не стать свидетелем такого происшествия нужно знать причины возникновения этого явления и принять меры по их устранению. Как правило, последствия после гидроудара могут быть разной тяжести начиная от поломки насоса заканчивая затоплением дома и затратами на ремонт после наводнения.

Гидроудар может повлечь за собой следующие неприятности:

расходы на покупку новой мебели, которая пришла в негодность после затопления;
затраты на ремонт пола или компенсация расходов на восстановление должного вида квартиры после потопа соседям нижнего этажа – если наводнение произошло в городской квартире;
оплата услуг специалистов, восстанавливающих работоспособность отопительной системы после аварии;
при прорыве трубопровода человек может получить ожоги в попытках устранить аварию;
возможные траты на ремонт отопительной системы после восстановления ее работоспособности после аварии, ведь уплотнители и другие элементы были подвержены негативному воздействию давления и скорее всего частично утратили свой рабочий ресурс.

Гидроудар в системе отопления: причины возникновения

Магистраль отопления частного дома включает в себя множество элементов: трубопроводы разного диаметра, вентиля и прочие элементы, которые влияют на перепады давления теплоносителя. А также неправильный монтаж или комплектация приборов и устройств системы отопления может спровоцировать появления скачков давления.

Ни какое действие не происходит само по себе, а в случае с гидроударом не остается без последствий. Если произошел скачек давления, значит на это были причины. Самые распространенные из них:

насос дал сбой в работе;
в системе отопления присутствует воздушные пробки;
запорная арматура (вентиль) слишком резко сработала и спровоцировала гидроудар в системе отопления;
соединение разных по диаметру трубопроводов;
засорение фильтров.

Насос может выйти из строя, не только из-за своего низкого качества, но и по многим другим причинам, например, при падении уровня воды в скважине или если он изначально был подобран неправильно. Существуют способы предотвратить гидравлический удар в системе отопления при отключении насоса, например, источник бесперебойного питания.

Воздушные пробки в системе отопления могут возникнуть не только в жилом частном доме, но и в многоквартирном. В первом случае это происходит, когда не полностью стравили воздух при запуске отопления. А в городской квартире можно слышать грохот от гидроударов при запуске горячей воды при наступлении отопительного сезона. Наверняка вы слышали звуки при запуске отопления – это и есть то самое явление. Для предотвращения прорыва труб в городских квартирах на ТЭЦ вашего города делают первый запуск теплоносителя под небольшим давлением и не очень высокой температурой. А с наступлением холодов повышают эти параметры.

Шаровый вентиль имеет такую конструкцию, что неизменно провоцирует возникновение скачка давления теплоносителя. Ведь закрытие происходит не плавно, как при использовании винтовых кранов, а резко. В результате вода сталкивается препятствием на своем пути из-за чего и происходит гидроудар.

Стыки разных по диаметру трубопроводов сами по себе являются препятствием на пути теплоносителя и слабым звеном во всей системе отопления. Эти места подвергаются воздействию потока теплоносителя и испытывают большие нагрузки. Именно в них чаше всего возникает течь.

Засорение фильтра препятствует нормальному функционированию насоса, что приводит к перепаду давления.

Что должно присутствовать в системе отопления частного дома, чтобы избежать гидроудар

Система отопления должна быть защищена от гидравлического удара, поэтому еще на этапе проектирования предусматривают наличие необходимых элементов. Все они применяются в комплексе. Стоит отметить, что ниже будет приведен список приспособлений, которые выбираются исходя из особенностей отопительной системы: тип насоса, квартира или частный дом, диаметры и протяженность трубопроводов. Полностью подобрать весь комплект устройств и приспособлений может только профессионал, изучивший особенности вашего дома.

специальная запорная арматура с плавным закрытием – при закупке элементов отопительной системы стоит отдать предпочтение кранам с плавным закрытием. Это убережет систему от резкого скачка давления и теплоноситель будет более мягко воздействовать на трубопровод и арматуру при перекрытии кранов, что убережет от сильного гидравлического удара;
автоматическая система регулирующая поток теплоносителя – насос с такой модернизации плавно пускает жидкость, тем самым боле бережно воздействует на систему отопления в целом. Работая в автоматическом режиме, такое приспособление самостоятельно регулирует подачу жидкости без участия человека; (расширительный бачек) – это устройство должно обязательно присутствовать в системе отопления частного дома. Ведь оно компенсирует перепады давления, снижая нагрузку. Принцип его действия следующий: при гидроударе внутри бачка резиновая мембрана выдавливается водяным столбом. Этим компенсируется давление внутри отопительной системы;
термостат с пружинным механизмом – принцип его действия идентичен гидроаккумулятору с той лишь разницей, что в роли компенсатора давления выступает не резиновая мембрана, а пружинный механизм;
мембранный гаситель гидроударов – этот прибор устанавливается на горячую и холодную воды, для того чтобы гасить перепады давления при открытии и закрытии кранов. Принцип действия идентичен двум предыдущим приспособлениям.

Используя эти приспособления можно исключить возникновения гидроударов отопления частного дома, если применить их во время монтажа новой системы. Также существуют способы предотвратить возникновение этого явления в уже функционирующей системе.

Как нейтрализовать гидроудар в функционирующей системе отопления

Если отопительная система вашего дома включает в себя терморегулятор, то нужно участок трубопровода, который находится перед ним заменить на пластиковую или каучуковую трубку. Эта врезка будет растягиваться при воздействии на нее давления тем самым снижать нагрузку. Длина этого элемента должна быть от 20 см для небольших магистралей и доходить до полуметра при отопительных системах большого объема.

Если в вашей системе отсутствует гидроаккамулятор, то необходимо установить его. Ведь это устройство стоит на первом месте в рейтингу приборов защиты от гидроудара.

Природа гидравлического удара в трубопроводах: методы борьбы- Обзор +Видео

Природа гидравлического удара в трубопроводах. Из-за чего бывает гидравлический удар в трубопроводах? Явление появляется из-за перепада давления транспортируемой жидкости в трубах. Резкое изменение давления происходит, потому что стремительно меняется скорость течения водяного потока. Гидроудар способствует к исчезновению воды в кране, также способен затопить квартиру.

Природа гидравлического удара может быть различной. Как исключить опасное явление, рассмотрим далее.

Особенности явления гидроудара.

Гидроударом называют образование резкого скачка давления внутри труб, наполненных водой. Удар проявляет себя, когда жидкость сталкивается с препятствием на пути течения. Явление может спровоцировать резкое закрытие арматуры для затвора, либо остановка работы насоса, либо образовавшаяся пробка из воздуха.

Встретившись с препятствием, жидкость все также течет с большой скоростью. Далее на первые слои воды налетают следующие потоки, уплотняя его.

Нарастающие слои увеличивают давление внутри трубы, вода пытается удалить часть составляющей, чтобы осуществить разрядку.

Внимание! Бывает, что видно не сразу произошедший удар в трубах водопровода или отопления. Часто снаружи система работает, как и прежде.

Поздние последствия ударов:
1.разрывы труб из металла, сделанных с помощью сварки.
2.разрыв изделия по резьбе.
3.разрывы трубы из пластика.
4.неисправность подмоток либо уплотнительных прокладок.
5.попадание арматуры для затвора в водопроводную систему.
6.появление сбоя в работе манометров.
7.неполадки в работе счетчиков для воды.

Если причиной удара становится задвижка либо шаровый механизм, то последствия можно сразу не увидеть, а некоторым показаться безвредными.

Внимание! Если обнаружились первые признаки дефекта трубы либо арматуры, надо немедленно устранять проблему. Гидроудары вызывают образование трещин, расколов в трубопроводах, повреждают оборудование.

Указателями на неполадки могут стать стуки и небольшие щелчки, «рычащие» шумы в трубах, по которым осуществляется подача воды.

Щелчки можно услышать на участках перехода труб одного размера к патрубкам с меньшим диаметром. Транспортируемая жидкость в месте соединения сталкивается с небольшим препятствием.

Внимание! Постоянные удары внутри системы сокращают срок годности труб.

Данное явление может вызвать такие последствия как:

1.поломка оборудования. При нарушении герметичности трубопроводов страдают приборы для отопления.

2.порча имущества. Удары могут стать причиной потопа в квартире.

3.возможность появления ожогов, если гидроудары прорвут теплоснабжение, и из труб хлынет кипяток.

Справка! Шестьдесят процентов чрезвычайных ситуаций на трубопроводах возникает из-за гидроударов, страдают в первую очередь износившиеся трубы, покрытые снаружи слоем коррозии.

Постоянные гидроудары могут спровоцировать самую опасную аварию – прорыв трубы

Гидроудары наиболее опасны и доставляют большие неприятности в системах теплых полов. По контурам полов двигается горячая жидкость. На объем последствий влияет место, на котором образовалось препятствие. При наличии преграды в начале системы давление увеличится незначительно, если преграда образуется в конце трубопровода, то давление повысится сильнее.

Как правило, гидравлический эффект возникает, если при монтаже системы отопления использованы разнокалиберные изделия. Если посредством переходников контуры не уравнены в диаметре, значит, давление однозначно увеличится.

В качестве противоударной защиты в трубопровод монтируют клапан в виде термостата.
Из-за чего возникает гидроударное явление.
Если трубопровод полностью либо частично утрачивает проходимость, то внутри возрастает давление.
Неправильная прокладка водопроводов приводит к возникновению внутри нее щелчков и стуков, которые свидетельствуют о гидроударах. Возникают звуки при внезапном прекращении течения жидкости в системе, а затем ее возобновлении.

При нахождении жидкости внутри трубы на препятствие, ее скорость снижается, при этом объем постоянно увеличивается. Не имея выхода для разгрузки, поток создает волну в обратном направлении, которая сталкивается с общим потоком, увеличивает давление порою до максимального показателя 20 атмосфер.

Герметичность трубы не дает выйти жидкости наружу, образующаяся сила удара несет большую опасность в виде разрыва трубопровода.

Для систем отопления и водоснабжения следует применять специальные трубы без швов согласно Гост 3262 – 75, или напорные изделия из металлопластика, выполненные по Гост 18599.

Причинами для возникновения гидроударов считают:

1.неполадки функционирования насоса, обеспечивающего циркуляцию.

2.скопление воздуха внутри системы.

3.перебои в электроснабжении.

4.резкое перекрытие арматуры для затвора.

Внезапное увеличение давления в трубе возникает, если во время включения насоса работа крыльчатки начинается с огромных оборотов.

В автономной системе отопления все чаще устанавливают шаровые краны, которые не имеют плавного хода. Быстрое движение крана имеет отрицательное свойство, потому что становится причиной гидроударов.

Использование винтовых кранов считается более безопасным, потому что устройство обеспечивает плавное раскручивание буксы.

Гидроудар возникает, если запускают систему с невыпущенным воздухом. Вода, попадая в трубу, наталкивается на воздушную пробку, которая придает потоку обратную амортизацию.

Устранить причины возникновения гидроударов может установка защиты систем трубопроводов.

Для этого применяют различные методы.

1.Поэтапное перекрытие трубопроводной системы.

Плавный запуск или отключение системы гарантирует отсутствие гидроудара, это требование указано в Гост.
Так как стенки труб упругие, то ударная энергия воздействует не сразу всей мощностью. Трубы компенсируют часть удара за счет деформации конструкции, поэтому нарастание силы удара происходит постепенно.
Поэтому если суммарная сила удара будет одинаковая, то воздействие его будет постоянно снижаться. Плавное или поэтапное включение гарантирует постепенное нарастание давления, что повлечет незначительные повреждения труб.
Внимание! Лучше устанавливать запорную арматуру с большим промежутком времени для перекрытия или подачи воды.

2.Установка автоматических конструкций.

Автоматическое управление должно иметь настройку на плавное изменение давления в трубопроводе. Для этого устанавливают насосы, имеющие функцию автоматического изменения количества оборотов, или оборудование, работающее с помощью электронного управления, внутри которого стоят частотные преобразователи.

Внимание! Автоматические устройства позволяют осуществлять контроль за потоком жидкости и ее давлением в системе.

Автоматические насосы с регулировкой количества оборотов плавно увеличивают, либо понижают водяное давление. Автоматика направлена на выполнении двух задач: контроль за перепадами давления и его регулировка при необходимости.

Как модернизировать систему

Работы п модернизации предполагают проведению комплекса мероприятий по установке оборудования для нейтрализации высокого давления.

1.Использование амортизаторов либо компенсаторов.

Данные устройства направлены на выполнении основных функций: сбор лишней жидкости и устранение ее из системы, также гашение гидроударов.

Компенсатор в виде гидроаккумулятора монтируют в направлении транспортировки воды на участках, где чаще всего скачет давление. Устройство имеет форму стальной колбы в 30 литров, которая состоит из двух секций, разделенных с помощью резиновой либо каучуковой мембраны.

Когда давление увеличивается, удары «попадают» в резервуар. При поднятии водяного столба резиновая мембрана изгибается по направлению воздушного резервуара, так искусственно увеличивают объем трубы.
Амортизирующими устройствами выступают армированные термостойкие трубы с помощью каучука либо пластика. Чтобы получился желаемый эффект, используют контур в тридцать сантиметров. При большой протяженности трубопровода участок с амортизирующей трубой удлиняют до десяти сантиметров.

2.Монтаж клапана для защиты в виде диафрагмы.

Диафрагменный клапан располагают рядом с насосом на отводной трубе, чтобы обеспечить выпуск воды, если давление увеличится.

Справка! Работу клапана может регулировать котроллер, либо пилотное устройство быстрого реагирования.

При резком повышении давления из-за остановки работы оборудования срабатывает клапан. При нагнетании опасной ситуации клапан открывается, при нормализации давления он плавно закрывается.

3.Установка шунта на терморегулирующий клапан.

Шунт изготавливают в виде узкой трубочки, имеющей просвет до 0.4 миллиметра, ее ставят в направлении движения теплоносителя. Функцией элемента считается постепенное понижение давления при перегрузках.

Шунтирование системы используют во время монтажа автономных трубопроводов, где применяются новые трубы. Потому что на ржавых трубах шунт не будет выполнять свои задачи.

Важно! Если система использует шунт, то вход в отопительную трубу оснащают качественным водяным фильтром.

4.Применение защитного термостата.

Термостат контролирует уровень давления и прекращает ее работу, если он достигнет максимального значения. Конструкция имеет пружинный механизм, который расположен между клапаном и термоголовкой. Механизм в виде пружины начинает работу при повышении давления, не позволяет, чтобы клапан закрылся полностью. При установке надо отслеживать положение устройства так, как показано на корпусе прибора.

Профилактика от образования гидроударов.

Во время эксплуатации систем трубопроводов следует соблюдать требования и правила Гост. Также надо периодически проводить профилактику работы системы. Все элементы конструкции и процессы, происходящие в них взаимосвязаны. Если состояние труб неудовлетворительное, то возникновение гидроудара лишь завершит плачевное положение дела.

Постоянное увеличение давление, вибрация в трубах образуют трещины в металлических изделиях. С возникновением гидроудара неполадки проявляются первым делом на участках соединения, изгибов, швах трубопровода.

Что нужно делать для профилактики

1.Периодически проверяют безопасную работу защитного клапана, манометра, воздухоотводчика.

2.проверяют давление в конструкции, расположенной за мембраной камеры для искусственного расширения трубы. При необходимости корректируют работу.

3.проводят тестовые испытания на отсутствие утечек, выявляют уровень износа системы.

4.проверяют вентиля арматуры для запора на наличие течи.

5.очищают фильтры, которые задерживают ржавчину, песок и т.д.

Профилактические меры содержат несложные работы, которые стоит выполнять, чтобы при необходимости обойтись небольшими ремонтными работами.

Работу по профилактике проводят комплексно, именно такой метод исключит гидроудары и продлит срок эксплуатации трубопровода.

Гидравлический удар, определение, причины, защита

Системами водопровода и отопления порой исходят странные звуки. Часто на них не обращают внимание. Напрасно. Непонятные постукивания и щелчки могут говорить о гидроударе в трубах. Хорошо, что есть метод купирования сего факта, пока не прорвало трубу.

ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ удар – это мгновенный кратковременный скачок давления воды. Происходит из-за резкой смены скорости водного потока в трубах.

Блок: 1/3 | Кол-во символов: 391
Источник: https://iseptick.ru/vodoprovod/gidroudar-v-sisteme-vodosnabzheniya-ili-otopleniya-chto-eto-takoe-prichini.html

Общие сведения

Пример экспериментальной зависимости давления от времени при гидравлическом ударе после резкого закрытия задвижки в трубопроводе. Видно понижение давления ниже атмосферного во время фазы разрежения.

Явление гидравлического удара количественно описал в 1897—1899 г. Н. Е. Жуковский. Увеличение давления при гидравлическом ударе определяется в соответствии с его теорией по формуле:

где — увеличение давления в Н/м²,

— плотность жидкости в кг/м³, и — средние скорости в трубопроводе до и после закрытия задвижки (запорного клапана) в м/с, с — скорость распространения ударной волны вдоль трубопровода.

Эту формулу можно получить, исходя из закона сохранения импульса: , где — поперечное сечение трубопровода.

Жуковский доказал, что скорость распространения ударной волны c находится в прямо пропорциональной зависимости от сжимаемости жидкости, величины деформации стенок трубопровода, определяемой модулем упругости материала E, из которого он выполнен, а также от диаметра трубопровода.

Следовательно, гидравлический удар не может возникнуть в трубопроводе, содержащем газ, так как газ легко сжимаем.

Зависимость между скоростью ударной волны c, её длиной и временем распространения (L и соответственно) выражается следующей формулой:

Блок: 2/11 | Кол-во символов: 1261
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%83%D0%B4%D0%B0%D1%80

Опасный потенциал

Гидроудар в системах вызывает нарушение целостности труб, повреждение крыльчаток насосов, перегрузку источников электроснабжения и т.д.

Масштабы таких аварий на коммунальных сетях – огромны.

Яркими примерами последствий гидроударов могут служить:

Затопление Люблинской канализационной насосной станции 12.09.1998 г., ставшее результатом гидроудара, возникшего из-за аварийного отключения насосов;
Выход из строя трубы Кызылской ТЭЦ 18.12.2005 г.;
Образование воронки с диаметром несколько метров и 30-метрового столба горячего пара на Манхэттене 19.07.2017 г.
Результате повреждения гидроударом теплотрассы стала остановка пяти линий метро и парализация движения в центре Нью-Йорка, практически, на сутки.

В домашних сетях последствия гидроударов не столь разрушительны, однако, и здесь экономический ущерб для владельцев квартир может достигать сумм в десятки тысяч, а то и миллионов рублей.

Блок: 2/5 | Кол-во символов: 916
Источник: http://ru-canalizator.com/vodosnabzhenie/tsentralizovannoe/gidroudary.html

Причины возникновения гидроудара и его особенности

Итак, основная причина гидроудара – это изменение скорости потока жидкости в трубе. При этом перепад должен быть скачкообразный, то есть, резким. К примеру, отключился насос подачи воды, или, наоборот, он резко включился. Особенно это будет чувствоваться в местах, где поток воды встречается с какой-либо преградой: воздушным пузырем или запорной арматурой. Через задвижки и вентиля жидкость проходит без проблем, здесь ее скорость практически не изменяется, но увеличивается перед ними ее объем.

А увеличение массы – это увеличение давления на данном участке, которое при разных обстоятельствах может превышать 10 атм. Такой избыточный объем должен куда-то выйти, а так как водопроводная система отчасти закрытая, то появляется большая вероятность, что труба на этом участке, особенно в стыке с запорной арматурой, разорвется.

Пластиковая труба после неоднократных гидроударов

Причины появления гидроудара

Итак, об основной причине уже упоминалось – включение или выключение насоса. Теперь остальные причины.

Воздушные пробки, которые образуются внутри трубной разводки водопровода. Поэтому от них надо избавляться еще до начала работы. Правда, необходимо отметить, что такая причина не является основной, когда дело касается водоснабжения. Чаще воздух становится причиной гидроударов в системах отопления.
Если резко закрыть вентиль или задвижку на магистральном контуре подачи воды. Кстати, в настоящее время специалисты отмечают, что данная причина становится основной, потому что в водопроводные схемы стали устанавливать быстро закрывающиеся элементы, такие как шаровые краны. И если внутри трубы окажется воздушная пробка, то давление при закрытии крана может резко подняться от 1 до 10. Конечно, надо отдать должное производителям труб, они могут выдержать и не такие нагрузки. Но многократное давление может вывести из строя даже их.
Конечно, перебои с подачей электроэнергии становится, во-первых, причинами резкого отключения насосного оборудования. А уже, во-вторых, резкой остановкой скорости потока жидкости. Соответственно все то же самое произойдет и с включением.

Как правильно закрывать запорную арматуру

Последствия гидроударов

Безопасность системы водоснабжения основана на правильном подходе к ее проектированию. Поэтому очень важно, создавая водопровод, учитывать все нюансы, касающиеся причин возникновения гидравлических ударов. И самое основное – это постараться создать такую трубную разводку, в которой вода при движении не встречала преград, а точнее, их должно быть как можно меньше.

Но даже установленный вентиль на пути движения воды не всегда будет той преградой, которая создаст большое давление. Ведь все будет зависеть от объема жидкости, которая начнет собираться перед ним. К примеру, короткий трубопровод или труба с малым диаметром. На таких участках гидравлические удары большая редкость.

Что касается последствий, то неприятных моментов, созданных гидроударом достаточно много.

Разрушаются трубные разводки.
Выходит из строя запорная арматура и насос.
Затапливаются помещения.
Портится мебель и другие предметы интерьера.
Требуется ремонт водопровода с полной или частичной заменой труб.
На какое-то время прекращается подача воды в дом.

Последствия гидравлического удара в водопроводной трубе

Природа гидравлического удара в трубопроводах

Гидроудар – это ударная волна, которая распространяется по поверхности водопровода, а также по элементам арматуры. Разрушительное действие такого явления связано, прежде всего, с невозможностью жидкости сжиматься.

Если воду можно было, например, как газ сжать в несколько раз, то трубы не разрывались бы от резкого увеличения давления. Чрезмерное давление возникает в том случае, когда движение жидкости резко останавливается, но вызвать гидроудар могут и другие явления в системе водоснабжения .

Блок: 2/5 | Кол-во символов: 540
Источник: https://trubanet.ru/vodoprovodnye-truby/gidroudar-v-truboprovode-prichiny.html

Расчет гидравлического удара

Прямой гидравлический удар бывает тогда когда время закрытия задвижки t3 меньше фазы удара T, определяемой по формуле:

Здесь — длина трубопровода от места удара до сечения, в котором поддерживается постоянное давление, — скорость распространения ударной волны в трубопроводе, определяется по формуле Н. Е. Жуковского, м/с:

где — модуль объемной упругости жидкости, — плотность жидкости, — скорость распространения звука в жидкости, — модуль упругости материала стенок трубы, — диаметр трубы, — толщина стенок трубы.

Для воды отношение зависит от материала труб и может быть принято; для стальных — 0.01; чугунных — 0.02; ж/б — 0.1—0.14; асбестоцементных — 0.11; полиэтиленовых — 1—1.45

Коэффициент для тонкостенных трубопроводов применяется (стальные, чугунные, а/ц, полиэтиленовые) равным 1. Для ж/б

коэффициент армирования кольцевой арматурой ( — площадь сечения кольцевой арматуры на 1 м длины стенки трубы). Обычно a=0.015—0.05.

Повышение давления при прямом гидравлическом ударе определяется по формуле:

где — скорость движения воды в трубопроводе до закрытия задвижки.

Если время закрытия задвижки больше фазы удара (t3>Т), такой удар называется непрямым. В этом случае дополнительное давление может быть определено по формуле:

Результат действия удара выражают также величиной повышения напора H, которая равна:

при прямом ударе

Блок: 4/11 | Кол-во символов: 1403
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%83%D0%B4%D0%B0%D1%80

Способы защиты от гидроудара

Наиболее эффективный вариант защиты от гидроударов – модернизация трубопроводной системы. Здесь вам помогут следующие устройства:

Компенсатор – гидроаккумулятор или демпфер. Имеет вид герметичного бака с эластичной мембраной и воздушным клапаном. Отвечает сразу за три задачи: накапливает рабочую жидкость, уменьшает давление системы путем забора из нее лишней воды, гасит гидроудары любой мощности.

Для предупреждения гидроудара можно принять профилактические меры

Амортизатор – гибкая трубка из каучука или пластика. Ею заменяют часть жесткой трубы перед термостатическим прибором: в случае резкого повышения давления в системе эластичная амортизаторная трубка растягивается и гасит гидроудар без каких-либо негативных последствий для основного трубопровода.

Совет. Длина амортизатора должна быть не менее 30 см.

Шунт – узкая трубка, устанавливаемая в термоклапан. Элемент диаметром не более 0,4 мм монтируется по направлению движения рабочей жидкости. Когда система функционирует без сбоев, шунт никак не дает о себе знать, но как только возникает гидроудар, он плавно уменьшает давление в трубопроводе.

Важно! Шунтирование может использоваться только в новых трубопроводах, выполненных из качественных материалов, так как ржавчина и многолетние осадки старых труб быстро засорят узкую трубку, что сведет ее эффективность к нулю.

Таким образом, гидроудар – опасное явление, которое может спровоцировать серьезные разрушения трубопровода. Чтобы не допустить дисфункции коммуникационных сетей, не пренебрегайте предложенными защитными мерами – они уберегут вас от аварийных ситуаций и непредвиденных затрат.

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 1638
Источник: https://sandizain.ru/vodoprovod-kanalizaciya/gidroudar-v-truboprovode-osnovnye-prichiny.html

Несколько слов о теории

О возникновении ударных явлений в напорных трубопроводах при перекрытии запорной арматуры стало известно с началом их эксплуатации.

Применявшиеся, изначально, пробковые краны мгновенно перекрывали поток воды, инициируя гидроудар.

Разрушения труб централизованного водопровода, вследствие этого явления, происходили, практически, в каждом городе.

В разной степени работы по исследованию гидроудара велись и в России, и за рубежом, в частности:

братьями Монгольфье,
швейцарским изобретателем Э. Арганом,
М. Бультоном,
профессором Казанского университета И.С.Громекой.

Массовое разрушение водопроводных труб в Москве конца XIX века вынудило, действовавшее в то время Управление городским хозяйством, организовать комиссию для выяснения причин и разработки методов борьбы с этим явлением.

По приглашению Главного инженера Московского водопровода Н. П. Зимина в ее работе принял участие профессор механики Московского высшего технического училища Николай Егорович Жуковский.

Исследования проводились на базе Алексеевской водокачки.

Для работы использовались манометры и самопишущие аппараты, установленные на участках, путем врезки в чугунную трубу водопровода (как сделать, прочитайте здесь).

Отрезки трубопроводов диаметром 2, 4 и 6 дюймов были проложены по поверхности и соединены с водоводом, отвечавшим за подачу в город.

Предметом исследования стала динамика движения жидкости, изменения давления в трубах при срабатывании заслонок.

Результаты подтвердили, что причиной разрушения водопровода стала ударная волна, появляющаяся и распространяющаяся при быстром срабатывании запорной арматуры.

На основании выводов комиссии были приняты меры, главной из которых, стало постепенное закрытие и открытие задвижек.

Собранный материал позволил Н.Е.Жуковскому получить соотношение для времени срабатывания арматуры, которое полностью исключало гидроудар, или сводило его последствия к минимальным:

В формулу входят величины:

t – время срабатывания задвижки в секундах;
L – длина участка трубопровода в саженях;
v – скорость движения потока жидкости в трубопроводе в футах, в секунду;

P – допустимое давление для материала трубы в атмосферах.

Это соотношение и другие результаты исследований вошли в работу Н.Е. Жуковского «О гидравлическом ударе в водопроводных трубах», материалы которой были представлены в докладе в Политехническом обществе 26.09.1897 г.

Блок: 4/5 | Кол-во символов: 2399
Источник: http://ru-canalizator.com/vodosnabzhenie/tsentralizovannoe/gidroudary.html

Способы предотвращения возникновения гидравлических ударов

Исходя из формулы Жуковского (определяющей увеличение давления при гидроударе) и величин, от которых зависит скорость распространения ударной волны, для ослабления силы этого явления или его полного предотвращения можно уменьшить скорость движения жидкости в трубопроводе, увеличив его диаметр.
Для ослабления силы этого явления следует увеличивать время закрытия затвора
Установка демпфирующих устройств

Блок: 5/11 | Кол-во символов: 463
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%83%D0%B4%D0%B0%D1%80

Амортизатор гидравлического удара: видео

Блок: 5/5 | Кол-во символов: 41
Источник: https://sandizain.ru/vodoprovod-kanalizaciya/gidroudar-v-truboprovode-osnovnye-prichiny.html

Примеры

Наиболее простым примером возникновения гидравлического удара является пример трубопровода с постоянным напором и установившимся движением жидкости, в котором была резко перекрыта задвижка или закрыт клапан.

В скважинных системах водоснабжения гидроудар, как правило, возникает, когда ближайший к насосу обратный клапан расположен выше статического уровня воды более чем на 9 метров или имеет утечку, в то время как расположенный выше следующий обратный клапан держит давление.

В обоих случаях в стояке возникает частичное разрежение. При следующем пуске насоса вода, протекающая с очень большой скоростью, заполняет вакуум и соударяется в трубопроводе с закрытым обратным клапаном и столбом жидкости над ним, вызывая скачок давления и гидравлический удар. Такой гидравлический удар способен вызвать образование трещин в трубах, разрушить трубные соединения и повредить насос и/или электродвигатель.

Гидроудар может возникать в системах объёмного гидропривода, в которых используется золотниковый гидрораспределитель. В момент перекрытия золотником одного из каналов, по которым нагнетается жидкость, этот канал на короткое время оказывается перекрытым, что влечёт за собой возникновение явлений, описанных выше.

Во время шторма на море волны, ударяющие в стену набережной, вызывают всплески высотой, в десятки раз больше высоты волн на море.

Блок: 6/11 | Кол-во символов: 1354
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%83%D0%B4%D0%B0%D1%80

Источники

«Основы гидравлики и аэродинамики», Калицун В. И., Дроздов Е. В., Комаров А. С., Чижик К. И., «Стройиздат», 2002 г.
«Сборник задач по гидравлике», под ред. В. А. Большакова, 1979. 336с.

Блок: 10/11 | Кол-во символов: 195
Источник: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D1%83%D0%B4%D0%B0%D1%80

Кол-во блоков: 17 | Общее кол-во символов: 13890
Количество использованных доноров: 6
Информация по каждому донору:

Гидроудар в трубопроводе – причины и последствия

Кран с питьевой водой в каждом доме — это не роскошь, а достижение прогресса, но лишиться такого приятного удобства можно в один миг, если образовался гидроудар в трубопроводе. Гидравлический удар может стать причиной не только отсутствия воды, но и привести к затоплению квартиры.

О том, каким образом возникает такое опасное явление и как его избежать, будет подробно рассказано в данной статье.

Природа гидравлического удара в трубопроводах

Гидроудар — это ударная волна, которая распространяется по поверхности водопровода, а также по элементам арматуры. При повышении давления – положительный, при падении – отрицательный. Проявляется при заполнении пустого водопровода или резком закрытии крана. Разрушительное действие такого явления связано, прежде всего, с невозможностью жидкости сжиматься.

Причины

Наиболее часто гидравлический удар происходит при резком закрытии запорной арматуры. Когда вода течёт по трубам и выливается из крана, то в системе водопровода сохраняется постоянное значение давления, но в момент резкого перекрытия арматуры, это значение может увеличиться в несколько раз, в результате чего, стенки трубы не выдерживают напора и лопаются.

Причиной гидроудара могут также стать:

Резкое включение или выключение мощного насоса.
Воздушные пробки имеющиеся в контуре водопровода или отопления.

Включение и отключение насоса может быть спровоцировано нестабильным электроснабжением объекта, на котором находятся мощные насосные станции для перекачки воды. Воздушные пробки также занимают не последнее место в возникновении такого опасного явления, поэтому прежде чем эксплуатировать замкнутые системы с жидкостью, следует убедиться в полном отсутствии воздуха в них.

Последствия

При многократном воздействии высокого давления, которое возникает в результате гидравлического удара, даже очень надёжные системы могут потерять герметичность. Разрыв трубопровода может произойти и от однократного, но сильного гидравлического удара.

В результате такого воздействия водоснабжение объектов, к которым подведена водопроводная труба, полностью прекращается. К сожалению, последствия такого явления не ограничиваются только отсутствием воды в кране.

Если разрыв трубы произошёл в многоквартирном доме, то после разрыва трубы и попадания жидкости в жилое помещение будет повреждено имущество владельцев квартиры, а также соседей этажом ниже.

Если разрывается магистральная труба водопровода, по которой снабжается водой целый район города, то авария уже может расцениваться как ЧП.

В результате такого происшествия жильцы десятков многоквартирных домов останутся не только без питьевой воды, но и без канализации, так как все бачки унитазов запитываются от трубы холодного водоснабжения. Воспользоваться душем, даже при неповреждённом трубопроводе с горячей водой, также вряд ли получится.

Если в результате гидравлического удара повреждается труба с горячей водой, то такое происшествие, кроме материального ущерба, может привести к серьёзным ожогам. Особенно опасна может быть разгерметизация системы отопления, в которой теплоноситель всегда находится под значительным давлением, а температура жидкости составляет более +70 градусов.

Последствия гидроударов в трубопроводах большого диаметра в черте города, могут быть также весьма плачевными. Кроме возможных травм, которые могут получить пешеходы, находящиеся рядом с местом аварии, значительное истечение жидкости очень часто приводит к парализации участка автодороги, особенно в том случае, когда на данном участке осуществляется перевозка пассажиров транспортом работающем на электрической тяге.

Последствия от возникновения гидроудара, могут привести к значительному ущербу, поэтому так важно научиться предотвращать появление резкого усиления давления в трубопроводах.

Способы защиты

Соблюдение правил монтажа водопроводных и отопительных коммуникаций позволяет свести к минимуму вероятность возникновения такого опасного явления, как гидравлический удар, но полностью исключить его только правильно спроектированными системами не получится. Для избегания такой неприятной ситуации необходим комплексный подход и соблюдение правил безопасности и технических инструкций.

Значительно снизить вероятность возникновения гидравлического удара, можно если следовать следующим правилам при проведении монтажа водопроводов и их эксплуатации.

При запуске водопровода или отопления в эксплуатацию, запорные элементы арматуры должны открываться очень медленно. Перекрытие подачи жидкости, также должно осуществляться очень плавно. Плавное закрытие и открытие запорной арматуры должно осуществляться не только на промышленных объектах, но и при запуске водоснабжения и отопления в частном доме. Чрезмерное давление при возникновении гидравлического удара способно легко повредить домашние коммуникации, поэтому не стоит пренебрегать правилами технической безопасности, в случае когда вода в частном доме подаётся со значительным давлением.
Если в системе водопровода или отопления установить автоматические устройства плавного открытия и закрытия запорной арматуры, то можно полностью исключить человеческий фактор при возникновении гидравлического удара. Конечно, при использовании электроники, водопроводные системы становятся зависимыми от электрического тока, но, чтобы полностью исключить вероятность выхода из строя по причине установленных автоматов, необходимо оборудовать такие механизмы резервным источником электроэнергии. Такая подстраховка абсолютно необходима, как на крупном предприятии, так и для нормального функционирования коммуникаций расположенных в частном доме. Автоматической регулировкой рекомендуется оснастить и насосные станции. В этом случае, также можно избежать гидроудара от резкого перепада давления в результате включения или отключения мощного насосного оборудования.
Применение гидроаккумуляторов и демпферных устройств, также позволяет свести к минимуму последствия резкого увеличения давления в водопроводной сети. Такие устройства обычно состоят из металлического корпуса с расположенной внутри мембраной. При возникновении гидроудара, мембрана перемещается, что позволяет вместить излишек жидкости. Когда угроза разрыва трубопровода
минует и давление уменьшится мембрана будет возвращена в исходное положение за счёт воздуха расположенного с обратной стороны.
Для уменьшения давления в водопроводных сетях может быть использован предохранительный клапан, который открывается при достижении жидкости определённого значения. Такие устройства также способны предохранить трубопровод от разрушения, но для организации такого вида защиты, потребуется сделать дополнительную отводку от клапана к канализационной системе
Для защиты от гидроудара в частном доме или квартире можно использовать очень простой способ, в котором компенсация чрезмерного давления осуществляется за счёт растяжения стенок трубопровода. Совсем необязательно производить монтаж отопления или водоснабжения с применением таких материалов, но участок трубопровода выполненный с использованием термостойкого каучука, способен полностью принять на себя гидроудар в небольшой системе.
Шунтирование термостата, является эффективной мерой борьбы с гидроударом небольшой силы, поэтому такое «улучшение» автономного отопления может быть произведено только в частной системе отопления. Как правило, достаточно сделать отверстие диаметром 0,5 мм в основном клапане, чтобы при возникновении высокого давления излишек жидкости свободно перемещался в контур с холодной водой.
Термостат с защитой установленный в систему отопления, также позволяет избежать такого опасного явления, как гидроудар. Принцип работы такого устройства заключается в том, что в основном клапане термостата располагается дополнительный небольшой механизм, который открывается вне зависимости от температуры жидкости. Такой внутренний клапан начнёт пропускать жидкость, когда давление теплоносителя приблизится к максимально допустимому значению, тем самым предохраняя трубы от разрыва.

Как защитить от гидравлического удара коммуникации в квартире

Разгерметизация водопровода в квартире может привести к очень серьёзным последствиям, особенно в том случае, когда вследствие прорыва, был причинён ущерб соседям, квартира которых расположена этажом ниже, где произошла авария.

На участке водопровода находящегося в квартире, могут быть установлены старые металлические трубы, которые со временем ржавеют и могут разрушаться в процессе эксплуатации, не говоря уже об убийственной» силе гидроудара.

ВАЖНО! Чтобы свести к минимуму вероятность возникновения протечки, рекомендуется установить краны вентильного типа, которые в силу конструктивной особенности не способны мгновенно перекрыть воду. Шаровые рычажные краны, которые так удобны не только на кухне, но и душе, могут стать причиной серьёзной аварии.

Несмотря на то что гидроаккумуляторы наиболее часто используются в частных домах, водоснабжение которых осуществляется посредством насоса находящегося в глубокой скважине, такие изделия помогут защитить и водопровод находящийся в квартире от гидроудара.

Кроме этого, накопленная жидкость в таких устройствах, можно будет использовать в случае временного отключения водоснабжения. Защитить водопровода от гидроудара можно также с помощью специальных гасителей, которые устанавливаются в трубу холодного или горячего водоснабжения.

Самовольно устанавливать какие-либо приборы в системе централизованного отопления категорически запрещается. Чтобы защитить жилплощадь от возникновения гидроудара, следует допустить специалиста управляющей компании во время тестового запуска отопления.

Если все воздушные пробки будут вовремя удалены из радиаторов и трубопроводов, то можно будет не опасаться гидроудара, по причине соблюдения всех необходимых мер для предотвращения такого явления в котельной и на пути доставки теплоносителя в квартиру.

Чтобы уменьшить риск разгерметизации систем горячего водоснабжения, рекомендуется также заменить краны на винтовые конструкции, а трубопровод сделать из современных материалов, которые позволяют максимально эффективно справляться с избыточным давлением в трубопроводе.

Несколько слов о теории гидроудара

Возникновение гидравлического удара возможно только по той причине, что жидкость не сжимается настолько, чтобы произошла компенсация резкого скачка давления. При увеличении давления в одном месте его сила распространяется на весь участок трубопровода, и найдя «слабое звено» приводит к деформации либо разрушению материала.

Такой эффект возникающий в трубопроводах высокого давления был впервые обнаружен российским учёным Н. Е. Жуковским в конце XIX века. Жуковским также была выведена формула, по которой можно рассчитать минимальное время необходимое для закрытия крана, чтобы избежать опасного повышения давления в замкнутой системе водопровода.

Гидроудар в трубе и защита от него

Под гидроударом следует понимать резкий перепад давления жидкости в трубопроводной системе, который возникает в результате стремительного изменения скорости движения транспортируемого потока.

Гидроудар – что это такое?

В Политехническом словаре от 1957 года представлено следующее описание: “Гидравлический удар – сложный комплекс явлений, происходящих в жидкостях при резком изменении её скорости. Возникает в движущейся жидкости при быстром перекрытии трубопровода каким-либо запорным устройством, при резкой остановке насоса. Существенной частью гидроудара является волновой характер изменения давления и скорости в трубопроводе”.

Давление может, как повышаться, так и понижаться, в зависимости от чего гидравлический удар подразделяется на:

Положительный – при увеличении давления на фоне стремительного перекрытия трубопровода либо включения насосного оборудования;
Отрицательный – при снижении давления, которое наблюдается при открывании заслонки либо отключении насосного оборудования.

В обоих случаях важна защита манометра от гидроудара, которая обеспечивается с помощью специальных трубок СТМ.

Причины гидравлического удара

Возникновение гидроударов обычно происходит из-за нескольких причин.

Резкое перекрывание/открывание вентилей, задвижек и прочей запорной арматуры меняет скорость потока;
Включение/отключение насосов провоцирует смену давления в системе;
Гидроудар может возникнуть из-за резких перепадов сечения труб в коммуникации;
Наличия преград на пути перемещения рабочей среды – в качестве таких преград могут быть воздушные пробки, противоположно направленный поток и прочее.

Резкие манипуляции с запорной арматурой (открывание, закрывание) приводят к быстрому изменению давления в точках установки оборудования. При перекрытии арматуры, она и её комплектующие подвергаются воздействию быстро возросшего давления. В результате этого, уплотнители резьбовых соединений и фланцевые прокладки приходят в негодность. Эксплуатация системы в условиях повышенного давления приводит к выходу из строя деталей запорных элементов.

При резком открывании жидкость стремительно набирает скорость и начинает двигаться в зону с более низким давлением, которая находится за арматурой. В этом случае опасности подвергаются места, расположенные после запорного оборудования. От гидроударов особенно часто страдают участки с наиболее высоким сопротивлением рабочей среды (изгибы трубопровода, батареи и прочее).

Избыточное давление может быть разным, его величина обусловлена следующими факторами:

Способностью жидкости к сжиманию (например, вода практически не сжимается);
Скоростью перемещения рабочей среды;
Временем протекания процесса.

Немаловажное значение также имеет уровень жёсткости материалов, на которые воздействует сила гидравлического удара. Это объясняется тем, что энергия движущегося потока не может быстро преобразовываться в иные виды энергии, например, в потенциальную энергию деформирования стенок трубопровода либо сжатия рабочей среды. Это приводит к тому, что давление в месте возникновения преграды/расширения трубы резко увеличивается/уменьшается и тем самым порождает образование ударной волны. Если давление в системе будет больше допустимого значения для конкретного материала магистрали, то это грозит нарушением её целостности.

Последствия гидроудара

Большую опасность для водопроводных и отопительных сетей представляет положительный гидравлический удар. Чрезмерно сильный перепад давления способен привести к повреждению коммуникации. После гидроудара может нарушиться герметичность запорных элементов, произойти растрескивание трубы и выход из строя насосов и теплообменного оборудования. Поэтому важно предотвратить возникновение гидравлических ударов либо уменьшить их силу воздействия.

Узнать о появлении гидравлических ударов в трубопроводе не сложно. Первыми симптомами данных неприятностей является возникновение посторонних звуков (щелчков, стуков и т.д.), которые обычно слышны при открывании/закрывании крана. Многие не придают значения таким шумам, но тем не менее они сигнализируют о повышенных нагрузках в трубопроводе.

Защита от гидроудара

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.

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.

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.

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.

Гидроудар в полипропиленовых трубах

Разные свойства материалов, которые используются для производства трубопроводной продукции, по-разному способны противостоять гидравлическим ударам. Например, при других одинаковых характеристиках, максимальное давление при закрывании арматуры в системах из ПП труб меньше в несколько раз по сравнению со стальными коммуникациями, на 65% меньше, чем в сетях из стеклопластика и на 50% – нежели в трубах из поливинилхлорида.

Данные свойства обуславливают использование демпферов (эластичных отрезков труб) на участках трубопроводных систем с повышенной вероятностью возникновения гидравлических ударов.

Последствия гидроудара могут привести к выходу из строя водопроводных и отопительных систем. Чтобы избежать данных неприятностей, следует прислушиваться к рекомендациям специалистов и защитить систему от возникновения гидравлических ударов. Это обеспечит бесперебойную работу трубопроводов на протяжении длительного времени.

Трубы с повышенной защитой от гидроудара

Важный момент: среди ряда предложенных выше методов защиты и предотвращения гидравлического удара, так же имеют значительную актуальность технические характеристики самой трубопроводной системы, такие как модуль упругости и толщина стенки.

Низкий модуль упругости труб aquatherm GmbH, а так же увеличенная толщина стенки (по сравнению с металлическими трубами) обеспечивает более высокую устойчивость к импульсному давлению, возникающему в критической ситуации гидроудара.

Пластиковые трубы произведенные в Германии, широкого спектра применения.

Система отлично подходит для систем горячего и холодного водоснабжения и отопления, как в частных, так и промышленных масштабах. Так же используется для транспортировки химических сред.

Пластиковые трубы произведенные в Германии, широкого спектра применения.

Трубопроводная система из инновационного материала fusiolen, специально разработанная для систем холодоснабжения, обогрева поверхностей, транспортировки агрессивных сред и сжатого воздуха, а также для систем геотермальной энергетики.

Канализационная система из материала НПВХ, подходит для транспортировки агрессивных сред, в том числе хлорированной воды