Vodeni čekić u cjevovodima je trenutni skok pritiska. Razlika je povezana s oštrom promjenom brzine protoka vode. Zatim ćemo naučiti više o tome kako nastaje hidraulički udar u cjevovodima.
Glavna zabluda
Rezultat tečnosti punjenja prostora iznad klipa u motoru odgovarajuće konfiguracije (klip) se pogrešno smatra hidrauličnim udarom. Kao rezultat toga, klip ne doseže mrtvu točku i počinje komprimirati vodu. To, zauzvrat, dovodi do kvara motora. Konkretno, na lom klipnjače ili klipnjače, lomljenje klinova u glavi cilindra, pucanje brtvi.
Klasifikacija
Prema smjeru skoka pritiska, vodeni čekić može biti:
- Pozitivno. U ovom slučaju, do povećanja pritiska dolazi zbog naglog pokretanja pumpe ili blokiranja cijevi.
- Negativno. U ovom slučaju govorimo o padu pritiska kao rezultat otvaranja zaklopke ili gašenja pumpe.
Prema vremenuširenje talasa i period zatvaranja ventila (ili drugih zapornih ventila), tokom kojeg se u cevima formira vodeni čekić, deli se na:
- Ravno (puna).
- Indirektno (nepotpuno).
U prvom slučaju, front formiranog vala kreće se u smjeru suprotnom od prvobitnog smjera toka vode. Dalje kretanje ovisit će o elementima cjevovoda koji se nalaze prije zatvorenog ventila. Vjerovatno je da će front valova više puta prolaziti naprijed i nazad. Sa nepotpunim vodenim čekićem, tok ne samo da se može početi kretati u drugom smjeru, već i djelomično proći dalje kroz ventil ako nije potpuno zatvoren.
Posljedice
Najopasniji se smatra pozitivni vodeni čekić u sistemu grijanja ili vodovoda. Ako je skok tlaka previsok, vod se može oštetiti. Konkretno, na cijevima se pojavljuju uzdužne pukotine, što kasnije dovodi do cijepanja, kršenja nepropusnosti ventila. Zbog ovih kvarova, vodovodna oprema počinje otkazivati: izmjenjivači topline, pumpe. U tom smislu, hidraulički udar se mora spriječiti ili smanjiti. Pritisak vode postaje maksimalan u procesu usporavanja protoka kada se sva kinetička energija prenese na rad rastezanja zidova glavnog i kompresije stupca tečnosti.
Istraživanje
Eksperimentalno i teorijski proučavao je fenomen Nikolaj Žukovski 1899. godine. Istraživač je identifikovaouzroci hidrauličkog udara. Fenomen je zbog činjenice da u procesu zatvaranja linije kroz koju teče fluid, ili kada se brzo zatvori (kada je slijepi kanal spojen na izvor hidrauličke energije), dolazi do oštre promjene tlaka i formira se brzina vode. Nije svuda u cjevovodu u isto vrijeme. Ako se u ovom slučaju izvrše određena mjerenja, tada se može otkriti da se promjena brzine događa u smjeru i veličini, a tlaka - i u smjeru smanjenja i povećanja u odnosu na početnu. Sve to znači da se u liniji odvija oscilatorni proces. Karakterizira ga periodično smanjenje i povećanje tlaka. Cijeli ovaj proces karakterizira prolaznost i uzrokovan je elastičnim deformacijama same tekućine i stijenki cijevi. Žukovski je dokazao da je brzina kojom se talas širi direktno proporcionalna stišljivosti vode. Važna je i količina deformacije zidova cijevi. Određuje se modulom elastičnosti materijala. Brzina talasa takođe zavisi od prečnika cevovoda. Ne može doći do iznenadnog skoka pritiska u liniji ispunjenoj gasom, jer se prilično lako kompresuje.
Napredak procesa
U autonomnom sistemu vodosnabdevanja, kao što je seoska kuća, bušotinska pumpa se može koristiti za stvaranje pritiska u liniji. Vodeni čekić nastaje kada potrošnja tečnosti naglo prestane – kada se slavina zatvori. Potok vode se krećeautoputa, ne može odmah da se zaustavi. Stub tečnosti po inerciji se zabija u vodovodnu "slijepu ulicu", koja je nastala kada se slavina zatvorila. U ovom slučaju, relej ne spašava od vodenog udara. Reaguje samo na prenapon, isključujući pumpu nakon što se ventil zatvori i pritisak pređe maksimalnu vrijednost. Isključivanje, kao što je zaustavljanje protoka vode, nije trenutno.
Primjeri
Može se uzeti u obzir cjevovod sa konstantnim pritiskom i kretanjem fluida konstantne prirode, u kojem je ventil naglo zatvoren ili je zasun iznenada zatvoren. U sistemu vodosnabdijevanja u nizu, vodeni udar se obično javlja kada je nepovratni ventil viši od statičkog nivoa vode (9 metara ili više) ili curi dok sljedeći ventil iznad drži pritisak. U oba slučaja dolazi do djelomičnog pražnjenja. Sljedeći put kada se pumpa pokrene, voda velike brzine će ispuniti vakuum. Tečnost udara u zatvoreni nepovratni ventil i protok iznad njega, uzrokujući skok pritiska. Rezultat je vodeni čekić. Doprinosi ne samo stvaranju pukotina i uništavanju zglobova. Kada dođe do skoka pritiska, pumpa ili elektromotor (a ponekad i oba elementa odjednom) su oštećeni. Ova pojava se može pojaviti u hidrauličnim pogonskim sistemima sa pozitivnim pomakom kada se koristi kolutni ventil. Kada je jedan od kanala za pražnjenje blokiran kalemomtečni nastaju procesi opisani gore.
Zaštita od vodenog udara
Jačina prenapona će zavisiti od brzine protoka prije i nakon blokade autoputa. Što je pokret intenzivniji, to je jači udar kada se naglo zaustavi. Brzina samog toka ovisit će o promjeru linije. Što je veći poprečni presjek, to je slabije kretanje fluida. Iz ovoga se može zaključiti da upotreba velikih cjevovoda smanjuje vjerojatnost vodenog udara ili je slabi. Drugi način je da se produži trajanje zatvaranja dovoda vode ili uključivanja pumpe. Zaporni elementi tipa ventila koriste se za postepeno zatvaranje cijevi. Posebno se za pumpe koriste setovi za meki start. Oni omogućavaju ne samo da se izbjegne vodeni čekić tokom uključivanja, već i značajno produžava radni vijek pumpe.
Kompenzatori
Treća opcija zaštite uključuje upotrebu prigušnog uređaja. To je membranski ekspanzioni spremnik, koji je u stanju "ugasiti" nastale skokove tlaka. Kompenzatori vodenih čekića rade po određenom principu. Leži u činjenici da se u procesu povećanja pritiska klip kreće s tekućinom, a elastični element (opruga ili zrak) je komprimiran. Kao rezultat, proces šoka se pretvara u oscilatorni. Zbog disipacije energije, potonji se prilično brzo raspada bez značajnog povećanja pritiska. Kompenzator se koristi u liniji za punjenje. Naplaćuje sekomprimirani zrak pod pritiskom od 0,8-1,0 MPa. Proračun se vrši približno, u skladu sa uslovima za apsorpciju energije pogonskog stuba vode od rezervoara za punjenje ili akumulatora do kompenzatora.
