Ochrana proti vodnímu rázu: hlavní metody » Užitečné informace » Instalatérské práce GGproMarket z celého světa.
Vodní ráz pro vodovodní a topné systémy je skutečný problém. Následky rázové vlny mohou být docela vážné. Proto je lepší vodním rázům předcházet. Promluvme si o hlavních metodách ochrany proti vodnímu rázu.
Je nutné instalovat ochranu proti vodním rázům?
Nejjednodušší způsob, jak se vyhnout vodnímu rázu, je zacházet s vodovodními a jinými komunikačními prvky opatrně. To druhé se týká hladkého zavírání / otevírání kohoutku, ventilu atd. To je však téměř nemožné, například když k otevření nebo zavření mechanismu dojde během provozu pračky nebo jiných domácích spotřebičů. I když mnoho výrobců bere v úvahu a přijímá opatření k zajištění hladkého uzavření vody, někdy je nutné zorganizovat další opatření, aby nedocházelo k vodnímu rázu. Na pomoc přicházejí speciální přístroje a zařízení, které pomáhají kompenzovat tlak v nouzových situacích. Pokud tedy odpovíme na otázku o nutnosti instalace ochrany, řekneme, že je lepší být v bezpečí. Zvláště je nutné instalovat ochranu proti vodnímu rázu v komunikačních systémech soukromých nemovitostí v bytech, poklesy tlaku jsou nevýznamné, ale někdy se také vyskytují problémy.
Použijte při instalaci potrubí většího průměru
Voda teče pomaleji ve velkých potrubích než v malých systémech. Při nízkých otáčkách kapaliny hydraulický ráz nenaráží tak silně. Tento způsob zmírnění síly vodního rázu však není vždy vhodný, protože někdy trubky s velkým průměrem prostě nejsou vhodné pro instalaci. Navíc musí být takový potrubní systém navržen předem a výměna stávajícího potrubí za nové bude nákladná.
Instalace tlumiče
Tlumič je speciální zařízení, které umožňuje zmírnit sílu nárazu tlumením a absorpcí. Trubka vyrobená z elastického materiálu může fungovat jako zařízení pro tlumení nárazů pro vodovodní a topný systém. K tomu není třeba předělávat celý potrubní systém, stačí vyměnit část tuhé trubky za elastickou. Během vodního rázu se tento elastický segment roztáhne, čímž absorbuje rázovou vlnu.
Montáž tlumiče (kompenzátoru)
Kompenzátor nebo tlumič je speciální zařízení, které je instalováno k absorbování vodního rázu. Když dojde k rázové vlně, zařízení absorbuje přebytečnou kapalinu, čímž se sníží zatížení ostatních prvků systému. Existují dva typy kompenzátorů: membránový a s ventilem. Oba plní stejnou funkci. Tato zařízení jsou malých rozměrů, takže jsou umístěna v těsné blízkosti těch zařízení, která je třeba chránit před vodním rázem.
Instalace automatických systémů pro otevírání/zavírání uzavíracích mechanismů a čerpadel
Jednou z častých příčin vodního rázu je náhlé otevření/zavření uzamykacích mechanismů, další neméně častou je provoz čerpacího zařízení. Riziko vzniku rázové vlny se snižuje plynulým zapínáním/vypínáním výše uvedených zařízení. V tomto případě je rychlost proudění výrazně snížena. Aby se zabránilo náhlým akcím, používají se speciální regulátory, převodníky, stabilizátory, záložní zdroje a podobná zařízení. K vodnímu rázu může dojít například při náhlém odpojení čerpadla od zdroje energie. Záložní zdroj elektrické energie pomůže této situaci předejít, čímž ochrání komunikační systémy před poruchami.
Instalace bypassu
Obtok je zařízení, které slouží jako náhradní cesta pro kapalinu v potrubí v případě nouzových situací. Se stávajícím obtokem kapalina proudí jakoby obtokem. Takové zařízení může být instalováno jak v nových komunikačních systémech, tak v těch, které jsou již nainstalovány.
Tlumič vodního rázu
Tlumič je zařízení sloužící k zabránění vzniku rázové vlny. Funguje na principu expanzní nádoby. Když dojde k prudkému tlakovému rázu, kapalina z komunikačního potrubí proudí do klapky. Po normalizaci tlaku v potrubí se kapalina pohybuje zpět.
Pojistný ventil
Dalším zařízením, které zabraňuje vodnímu rázu, je ventil. Instaluje se do potrubního systému vedle čerpacího zařízení. Speciální regulátor, který je umístěn na zařízení, plynule otevírá ventil při tlakových rázech v potrubí. Právě do otevřené části proudí část kapaliny, díky čemuž se normalizuje tlak v celém systému. Poté, co se tlak vrátí do normálu, automatický regulátor uzavře ventil.
Vodní ráz je vážnou zátěží pro komunikační systém. Následky takového poklesu mohou být nevratné. Můžete zabránit vzniku nouzových situací, které jsou často důsledkem rázové vlny, a chránit potrubí před vodními rázy pomocí různých zařízení – kompenzátorů, ventilů, tlumičů atd. Výběr správného zařízení je poměrně jednoduchý. Náklady na taková zařízení jsou nízké, stejně jako jejich instalace.
Vodní ráz je jev zvýšení tlaku tekutiny v systému, způsobený extrémně rychlou změnou průtoku této tekutiny ve velmi krátkém časovém období. Nejčastěji jsou příčinami vodního rázu rychlé uzavření nebo otevření potrubních armatur, jakož i zastavení, spuštění nebo změna provozního režimu čerpadel. Existují i jiné důvody, ale nejsou tak časté.
Vznik hydraulického rázu v potrubí má za následek zničení potrubí, armatur, čerpadel a zařízení, vznik únavových trhlin a znečištění životního prostředí.
Pro výpočet nárůstu tlaku během vodního rázu se používá vzorec N.E. Žukovskij:
- ρ—hustota kapaliny, kg/m3;
- с—rychlost čela rázové vlny m/s;
- ∆v—změna rychlosti kapaliny během hydraulického rázu, m/s.
Rychlost přední rázové vlny:
- Ес — modul pružnosti kapaliny, kgf/cm²;
- Ет — modul pružnosti potrubí, kgf/cm²;
- t – tloušťka stěny potrubí, m;
- DN – jmenovitá světlost potrubí, m;
Rýže. 1. Závislost nárůstu tlaku v důsledku vodního rázu na různých parametrech.
Jako příklad si spočítejme vodní ráz. Výchozí údaje: voda se pohybuje rychlostí 2 m/s ocelovým potrubím o jmenovitém průměru 500 mm, tloušťce stěny 12 mm a délce 3500 m.
Rychlost předního šoku
Zvýšení tlaku při vodním rázu
Maximální přípustná doba odezvy ventilu
Z výpočtů tedy můžeme usoudit, že v důsledku náhlého uzavření ventilu dojde k hydraulickému rázu, v důsledku kterého se vyvine rázová vlna pohybující se rychlostí téměř 1200 m/s, tlak v potrubí vzroste o 23,7 baru – a to vše se děje téměř za 2 s.
Aby se zabránilo vodnímu rázu, používá se řada metod:
- zajištění hladkého otevírání nebo zavírání uzavíracích ventilů;
- zvětšení průměru potrubí;
- snížení průtoku média;
- zajištění hladkého startu a zastavení čerpadel;
- použití systému ochrany proti vodním rázům;
- odstraňování plynů z potrubí.
Tyto metody aktivně využívají výrobci zařízení pro systémy tlumení vodních rázů.
Nejčastější poruchou v systémech čerpání kapalin je zapnutí čerpadla, když je hlavní ventil uzavřen. V tomto případě se tlak velmi rychle zvýší a dojde ke zničení nebo selhání základních prvků potrubí. Aby se předešlo nehodě, používá se pojistný ventil vody, který provádí nouzové uvolnění tlaku, modely „Granreg“ KAT10/04, KAT11/04, „Pregran“ KPP. Tyto ventily zabraňují zvýšení tlaku, ke kterému dochází při spouštění čerpadla, rychlém uzavření kohoutku nebo ventilu nebo jiným akcím, které vedou k náhlému nárůstu tlaku. Ventily jsou namontovány na výstupu z potrubí a uvolňují přetlak do atmosféry nebo zásobníku. Když tlak překročí bezpečnou úroveň, ventil se okamžitě otevře. Když se tlak normalizuje, uzavírací prvek ve ventilu se pomalu uzavře.
Rýže. 2. Příklad instalace rychlospouštěcího ventilu.
Druhou častou příčinou nehod je náhlé, neplánované zastavení běžícího čerpadla. V tomto případě se v systému nejprve objeví podtlak, poté dojde ke zpětnému hydraulickému rázu. V tomto případě pomůže instalace ventilu modelu „Granreg“ CAT10/13 nebo CAT11/13. Ovládání je prováděno dvěma regulátory, na kterých se nastavuje spodní a horní práh. Ventil je ovládán tlakem vody v potrubí. Instaluje se na výstupu z potrubí, za zpětným ventilem, vedle čerpadel. Regulátor se aktivuje okamžitě, když tlak v potrubí klesne pod statickou úroveň. Když se zpětný tok dostane k čerpadlu, regulátor je již plně otevřen, průtok jím je uvolněn a tlakový ráz je omezen na bezpečnou hodnotu. Regulátor se poté pomalu uzavře a zabrání vyprázdnění potrubí. Ventil se také plně otevře okamžitě, když tlak překročí bezpečnou úroveň, a pomalu se zavírá, když tlak v síti klesne na normální úroveň.
Rýže. 3. Příklad instalace ventilu, aby se zabránilo vodnímu rázu.
Použití pojistných ventilů umožňuje prodloužit dobu bezporuchového provozu potrubí eliminací výskytu vodních rázů a uvolněním tlaku v systému, když se zvýší na kritické hodnoty. Ke zvýšení životnosti přispívá i použití korozivzdorných materiálů pro tělo, uzavírací prvek a těsnění.
Mezi charakteristické výhody, které odlišují pojistné ventily, patří:
- jednoduchý a spolehlivý design;
- snadná instalace a údržba zařízení;
- nízké hodnoty lokálního odporu;
- vysoká propustnost.
Pro zajištění hladkého spouštění a zastavování čerpadel používají moderní systémy k ovládání čerpadel speciální ventily s pilotním řízením – „Granreg“ CAT10/11, 10/12, 11/11, 11/12. Princip fungování takových ventilů je poměrně jednoduchý. Provoz takového zařízení je řízen pomocí elektrických signálů.
Když se čerpadlo spustí, ventil se hladce otevře. Zastavení způsobí měkké zavírání.
Rýže. 4. Ventil pro ovládání čerpadel Granreg CAT10/11 (vlevo) a ventil pro ovládání čerpadel Granreg CAT10/12 pro hluboké studny (vpravo).
Pro takové ventily existují speciální možnosti, které umožňují prodloužit dobu otevření/zavření ventilu a tím zajistit plynulou regulaci tlaku v síti.
Dalším důvodem pro výskyt vodního rázu v potrubí mohou být vzduchové zámky. Vzduchové ventily (vzduchové otvory) se používají k odvodu plynů z potrubí. Vzduchové ventily jsou účinné a důležité pro zabránění výskytu podtlaku v potrubí. Standardní automatický vzduchový ventil odstraňuje ze systému plyny, které vznikají při jeho provozu. Kromě toho je třeba si uvědomit, že pokud proud vody nenarazí při pohybu potrubím na žádné překážky, pak rychlost proudění dosáhne velké hodnoty. A pokud se vzduchový ventil neočekávaně zavře, okamžitě zastaví průtok vody. Náhlé zastavení proudění vody přemění kinetickou energii na energetický tlak, který může způsobit vodní ráz.
Rýže. 5. Kinetický vzduchový ventil
s ochranou proti vodním rázům.
Vzduchový ventil s funkcí ochrany proti vodním rázům řady Granreg CAT50–53 tomuto efektu zabrání.
Omezením rychlosti proudění vzduchu se mezi proudem vody a samotným vzduchovým ventilem vytvoří vzduchový polštář, který zpomalí proudění vody a zabrání vzniku vodního rázu.
Metody boje proti vodnímu rázu se neomezují pouze na použití zařízení popsaného v tomto článku. Aby bylo možné správně vybrat zařízení, modulovat systém a určit, ve kterých bodech se může objevit vodní ráz, je nutné pečlivě analyzovat složení systému a jeho provozní režimy. Máte-li jakékoli dotazy týkající se výběru regulačních ventilů, kontaktujte prosím inženýry oddělení regulačních ventilů společnosti ADL.
