Что такое гидроудар в трубопроводе
Гидроудар в трубопроводе – причины и последствия
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
Причиной гидроудара могут также стать:
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 от возникновения гидроудара, могут привести к значительному ущербу, поэтому так важно научиться предотвращать появление резкого усиления давления в трубопроводах.
Способы защиты
Значительно снизить вероятность возникновения гидравлического удара, можно если следовать следующим правилам при проведении монтажа водопроводов и их эксплуатации.
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.
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.
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:
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
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:
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».
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.
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.
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.
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
Гидроудар в системе водоснабжения
Что такое гидроудар
Гидравлический удар(гидроудар) представляет собой кратковременное, но резкое и сильное повышение(понижение) давления в трубопроводе(в системе водоснабжения) при внезапном торможении(ускорение) двигавшегося по нему потока жидкости.
Гидроудар в системе водоснабжения
Простыми словами гидроудар-это резкий скачок давления в трубах
Наибольшую опасность для водопровода представляет положительный гидроудар. Допустим вы открыли кран и помыли посуду. Закончили мыть, вода вам не нужна, закрыли кран.
При этом в водопроводе происходит следующее. Водный поток некоторое время, по инерции, течёт с прежней скоростью. Потом сталкивается с преградой (кран ведь закрыли). И «ударяясь» об эту преграду, образуется обратная волна. А так как вся система водоснабжения герметична. У этой обратной волны происходит столкновение с водным потоком идущим на встречу. В результате получается гидроудар.
Самые первые признаки гидроудара – глухие стуки и щелчки, слышимые при открытие или закрытие крана. Появления подтеков в местах соединения водопроводных труб или подтекающие краны.
Причины возникновения гидравлического удара
В основном, гидроудар происходит при резком закрытии запорной арматуры. Вода проходит по трубам с постоянным давлением, но когда происходит резкое перекрытие водного потока. Давление воды на стенки труб увеличивается в несколько раз.
И в результате, могут лопнуть трубы или придут в негодность уплотнители резьбовых соединений и запорные элементы.
Трещина в трубе-после гидроудара
Конечно, резко закрытый кран не единственная причина возникновения гидроудара. Похожая ситуация бывает когда в системе остаётся воздух. В тот момент когда открывается кран, вода сталкивается с пробкой из воздуха.
Также появление гидроударов могут спровоцировать трубы разного диаметра. Перепады давления, если трубы не приведены к общему знаменателю, гарантированы
Последствия гидроудара
Давление выше допустимой нормы критично для труб и их соединений. Запорная арматура тоже может выйти из строя.
От первого гидравлического удара, повреждение водопровода, обычно не происходит. Ведь изделия для водоснабжения изготавливаются с запасом, в случае повышения давления. Но последующие гидроудары будет бить в то же самое, слабое место. И в какой — то момент труба или запорная арматура выйдут из строя.
Если прорыв водопровода произошёл в квартире многоквартирного дома, то произойдет затопление, будет повреждено имущество, вашей квартиры и соседей снизу.
Последствия гидроудара- затопило квартиру
В случае повреждения центрального водопровода Может произойти отключения нескольких домов или района. То это уже чрезвычайное положение. Так как жильцы многоквартирных домов останутся не только без питьевой воды, но и без канализации.
Ну а если в результате гидроудара повреждается труба горячего водоснабжения. То это может привести к серьёзным ожогам.
Температуру горячей воды в квартире по нормативу читайте здесь
Как избежать гидроудар в водопроводе
Есть несколько способов предотвратить гидроудар в квартире и частном доме.
Плавное перекрытие системы водоснабжения
Также важную роль играет эластичность труб, как они могут деформироваться под давлением. Но стоит отметить, что эти мероприятия, лишь растягивают процесс, снижая его мощность, и соответственно воздействие на систему водоснабжения..
Все запуски и выключения трубопровода должны производиться плавно. Для того чтобы обеспечить равномерное изменение давления в трубах.
Защита от гидроудара в системе водоснабжения
Правильная защита от гидравлических ударов, должна быть направлена на снижение их интенсивности. И грамотно нейтрализовать воздействия повышенного давления.
Использование компенсаторов
Компенсаторы — это емкости в форме цилиндра, внутри которых располагается пружина. Одна сторона пружины упирается упирается в верхнюю часть цилиндра, а другая – в пластиковый подвижный диск.
Компенсатор гидроудара
Когда давление в системе повышается, вода сжимает пружину и давит на диск., Если давление понижается сила, пружина, за счет упругости восполняет потерю давления.
Также для защиты от гидроудара используются мембранные компенсаторы и гидроаккумуляторы.
При необходимости давление можно изменить до нужного, подключив насос. Обычно на 20-30% выше рабочего в системе водоснабжения.
В том случае, когда в трубах возникает избыточное давления, то оно будет сбрасываться внутрь емкости за счет растяжения эластичной мембраны и снижения объема воздуха внутри бака.
Амортизирующие приспособления
В качестве амортизатора можно использовать вставки из армированного пластика или термостойкого каучука.
Эти вставки способны как растягиваться, так и сжиматься при резких перепадах давления, что позволит уменьшить воздействия на трубы водопровода.
Защитный термостат
Для защиты от гидроудара, также применяют термостат. У этого устройства имеется пружинный механизм, находящийся между клапаном и термоголовкой.
При повышении давления пружина срабатывает и не дает клапану полностью закрываться. Как только давление снижается, клапан начинает плавно закрываться.
Важно! Термостат всегда устанавливают только по направлению указанному, стрелкой на корпусе.
Возможность шунтирования
Если вы хорошо разбираетесь как устроен термостат, то можете установить шунт с просветом 0,2- 0,4 мм или сделать отверстие такого же диаметра.
Основная задача этого элемента – если возникнут перегрузки, плавно снижать давление Устанавливается по направлению водного потока.
Защитный (предохранительный) клапан
Данные устройства работают очень просто. Если давление в местах установки защитных клапанов выше допустимых параметров. Клапан открывается и происходит быстрый сброс давления. При падение давления до нормального значения, клапан медленно закрывается.
Также защищает насос или насосную станцию в случаях непредвиденной остановки, например отключения электричества. Устанавливают его после обратного клапана, на отводе от трубопровода, рядом с насосом.
Гидроудар в трубопроводе: причины возникновения в системах отопления и водоснабжения; способы решения
Во время использования трубопроводных систем, будь то система отопления или система водоснабжения, одной из главных причин выхода их из строя являются большие и резкие колебания давления, иначе называемые гидроударами. В результате подобных перепадов система может полностью выйти из строя, если для предотвращения гидроударов не предпринять определённые шаги. В данной статье будут рассмотрены меры, которые могут быть предприняты для предотвращения аварийных ситуаций.
Гидроудар: определение и причины возникновения
Гидроударом называют большой и резкий перепад давления в замкнутой системе (трубопроводе). Причиной его возникновения становится внезапно возникшая преграда на пути тока жидкости.
К примеру такими препятствиями могут стать возникновение воздушных пробок, перекрытие кранов в системе, резкое выключение насосного оборудования.
В результате столкновения жидкости с препятствием возникает резкое повышение давления, которое (по физическим законам) стремится вернуться в исходное состояние, а для этого жидкость ищет наиболее уязвимое место в области возникновения гидроудара, чтобы его компенсировать. В результате на внутренней части водопровода возникают дефекты, которые впоследствии могут привести к аварии. Негативное влияние так же оказывается и на расположенное в системе оборудование. Аварийной ситуации может предшествовать появления посторонних звуков в системе («стук» и «щелчки»).
То, насколько серьёзны последствия гидроудара можно узнать, обратясь к статистике:
6 из 10 случаев аварий трубопроводных систем связаны с перепадами давления.
Наибольшей уязвимостью к гироударам обладают системы со следующими характеристиками:
Для минимизации риска возникновения дефектов или разрыва трубопровода необходимо использовать специальные водные или газопроводные трубы без швов (ГОСТ 3262-75). Так же оптимальным вариантом станут трубы из металлопласта (ГОСТ 18599)
Факторами риска является следующее:
Как предотвратить гидроудар
Для того, чтобы избежать или уменьшить скачки давления в системе, существует ряд определённых мер, помогающих защитить трубопроводную сеть в целом, либо на определённом участке.
Плавное закрытие запорной арматуры
Одной из основных причин возникновения гидроударов является резкое перекрытие запорной арматуры.
Такое происходит в результате того, что период перекрытия крана очень краток по времени. В результате неизбежно возникновение резкого перепада давления в этом месте. Для того, чтобы избежать проблемы на данном этапе, нужно увеличить продолжительность перекрытия потока жидкости. Благодаря такому действию увеличение давления в данном месте будет происходить плавно без резкого скачка.
Именно поэтому на этапе монтажа водопроводной системе рекомендуется устанавливать запорную арматуру (краны, вентили) с более продолжительным временем своего перекрытия.
Использование автоматических средств в системе
Автоматические устройства встроенные в сеть призваны плавно «гасить» возрастающее давление. Из подобных средств можно отметить насосное оборудование, способное изменять число оборотов в автоматическом режиме, либо конструкции, оснащённые преобразователями частоты.
Варианты совершенствования всей системы в целом
Усовершенствование всей системы подразумевает монтаж устройств по полному устранению переизбытков давления.
Гаситель гидроудара и гидроаккумуляторы
Работа данных элементов включает в себя следующие действия: сбор воды с последующим удалением её излишков из системы и предотвращение гидроудара.
Гидроаккумулятор монтируется в наиболее вероятном месте перепадов давления по ходу движение воды в системе. Внешне данные устройства представляют колбы из стали, имеющие объём до 30 литров. Внутри конструкция поделена на две части при помощи мембраны из резины или каучука. Во время колебаний давления гидроудары «направляются» в бак, где за счёт гибкой мембраны происходит их компенсация. Так же для амортизации гидроударов применяют трубы изготовленные из эластичного пластика, либо армированного каучука. Причём достаточно применение участка такой амортизирующей трубы длиной всего около 0,2-0,3 метра. В случае, когда система более протяжённа, можно добавить ещё 0,1 м амортизатора.
Диафрагменный клапан
Монтаж этого элемента производиться вблизи насоса на отводе трубы. При увеличении давления с его помощью удаляется переизбыток жидкости. Клапан может приводиться в движение одним из двух способов:
Шунт для клапана терморегуляции
Конструкция устройства представлена трубкой диаметром 0,2 — 0,5 мм. Шунт монтируется по ходу движения жидкости в трубопроводе. Чаще всего шунт устанавливается в абсолютно новом трубопроводе, так ка различные отложения на внутренней поверхности давно используемых труб могут свести его работу на нет. При его установке в старый трубопровод обязательно применение фильтров для воды.
Термостат с супер защитой
Данный механизм отключает систему при достижении давлением максимально допустимой отметки. В конструкции элемента представлен пружинный механизм, который не позволит закрыться клапану при вероятности гидроудара.
Профилактика возникновения гидроудара
Помимо всех вышеперечисленных устройств и способов обязательно проведение профилактических работ с трубопроводом. Это сведёт вероятность возникновения аварии практически к нулю и в целом повысит производительность и эффективность системы.
Профилактика трубопровода заключается в следующих мерах:
Проведение данных работ позволит понизить вероятность возникновения гидроудара и в целом увеличит продолжительность эксплуатации трубопровода. Гидроудар — весьма неприятное явление, устранение последствий которого может занять продолжительное время и немалые средства. Поэтому лучше всего провести комплексные мероприятия по установке защитных элементов в систему и её регулярный осмотр.