Vodeni čekić u cjevovodima je trenutni skok tlaka. Razlika je povezana s oštrom promjenom brzine protoka vode. Zatim ćemo naučiti više o tome kako nastaje hidraulički udar u cjevovodima.
Glavna zabluda
Rezultat punjenja tekućinom prostora iznad klipa u motoru odgovarajuće konfiguracije (klip) pogrešno se smatra hidrauličkim udarom. Kao rezultat toga, klip ne doseže mrtvu točku i počinje komprimirati vodu. To, pak, dovodi do kvara motora. Konkretno, na lom klipnjače ili klipnjače, lomljenje klinova u glavi cilindra, puknuće brtvi.
Klasifikacija
Prema smjeru skoka tlaka, vodeni čekić može biti:
- Pozitivno. U tom slučaju dolazi do povećanja tlaka zbog naglog pokretanja crpke ili blokiranja cijevi.
- Negativno. U ovom slučaju govorimo o padu tlaka kao rezultatu otvaranja zaklopke ili gašenja crpke.
Prema vremenuširenje valova i razdoblje zatvaranja ventila (ili drugih zapornih ventila), tijekom kojeg se u cijevima stvorio vodeni čekić, dijeli se na:
- Ravno (puna).
- Neizravno (nepotpuno).
U prvom slučaju, prednja strana formiranog vala pomiče se u smjeru suprotnom od izvornog smjera strujanja vode. Daljnje kretanje ovisit će o elementima cjevovoda, koji se nalaze prije zatvorenog ventila. Vjerojatno je da će fronta valova više puta prolaziti naprijed i natrag u smjeru. S nepotpunim vodenim čekićem, protok se može ne samo početi kretati u drugom smjeru, već i djelomično proći dalje kroz ventil ako nije potpuno zatvoren.
Posljedice
Najopasniji se smatra pozitivni vodeni čekić u sustavu grijanja ili vodoopskrbe. Ako je val 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. Tlak vode postaje maksimalan u procesu usporavanja protoka kada se sva kinetička energija prenese na rad rastezanja stijenki glavnog i komprimiranja stupca tekućine.
Istraživanje
Eksperimentalno i teorijski proučavao je fenomen 1899. Nikolaj Žukovski. Istraživač je identificiraouzroci hidrauličkog udara. Fenomen je posljedica činjenice da u procesu zatvaranja linije kroz koju teče tekućina, 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 u cijelom 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 val širi izravno proporcionalna stišljivosti vode. Važna je i količina deformacije stijenki cijevi. Određuje se modulom elastičnosti materijala. Brzina valova također ovisi o promjeru cjevovoda. U cjevovodu ispunjenom plinom ne može doći do iznenadnog skoka tlaka, jer se vrlo lako komprimira.
Napredak procesa
U autonomnom vodoopskrbnom sustavu, kao što je seoska kuća, bušotinska pumpa se može koristiti za stvaranje tlaka u cjevovodu. Vodeni čekić nastaje kada potrošnja tekućine naglo prestane – kada se zatvori slavina. Struja vode koja se krećeautoceste, ne može se odmah zaustaviti. Stup tekućine po inerciji se zabija u vodovodnu "slijepu ulicu", koja je nastala kada se slavina zatvorila. U ovom slučaju, relej ne spašava od vodenog udara. Reagira samo na prenapon, isključujući crpku nakon što se ventil zatvori i tlak prijeđe maksimalnu vrijednost. Isključivanje, poput zaustavljanja protoka vode, nije trenutno.
Primjeri
Možemo razmotriti cjevovod sa stalnim tlakom i kretanjem tekućine stalne prirode, u kojem je ventil naglo zatvoren ili je zasun iznenada zatvoren. U sustavu vodoopskrbe u nizu, vodeni čekić se obično javlja kada je nepovratni ventil viši od statičke razine vode (9 metara ili više) ili curi dok sljedeći ventil iznad drži tlak. U oba slučaja dolazi do djelomičnog pražnjenja. Sljedeći put kada se pumpa pokrene, voda velike brzine ispunit će vakuum. Tekućina udara u zatvoreni nepovratni ventil i protok iznad njega, uzrokujući skok tlaka. Rezultat je vodeni čekić. Pridonosi ne samo stvaranju pukotina i uništavanju zglobova. Kada dođe do skoka tlaka, crpka ili elektromotor (a ponekad i oba elementa odjednom) su oštećeni. Ovaj fenomen se može dogoditi u hidrauličkim pogonskim sustavima s pozitivnim pomakom kada se koristi zavojni ventil. Kada je jedan od kanala za pražnjenje začepljen kolutomgore opisani procesi nastaju tekućinom.
Zaštita od vodenog udara
Jačina prenapona ovisit će o brzini protoka prije i nakon blokiranja autoceste. Što je pokret intenzivniji, to je jači udar kada se iznenada zaustavi. Sama brzina protoka ovisit će o promjeru linije. Što je veći poprečni presjek, to je slabije kretanje tekućine. Iz ovoga se može zaključiti da korištenje velikih cjevovoda smanjuje vjerojatnost vodenog udara ili ga slabi. Drugi način je povećati trajanje zatvaranja dovoda vode ili uključivanja crpke. Za postupno zatvaranje cijevi koriste se zaporni elementi tipa ventila. Posebno se za pumpe koriste setovi za soft start. Oni omogućuju ne samo izbjegavanje vodenog udara tijekom uključivanja, već i značajno produžuju radni vijek pumpe.
Kompenzatori
Treća opcija zaštite uključuje korištenje prigušnog uređaja. Riječ je o membranskom ekspanzijskom spremniku, koji je sposoban "ugasiti" nastale udare tlaka. Kompenzatori vodenih čekića rade prema određenom principu. Leži u činjenici da se u procesu povećanja tlaka klip pomiče s tekućinom, a elastični element (opruga ili zrak) se komprimira. Kao rezultat toga, proces šoka se pretvara u oscilatorni. Zbog rasipanja energije, potonji se prilično brzo raspada bez značajnog povećanja tlaka. Kompenzator se koristi u liniji za punjenje. Naplaćuje sekomprimirani zrak pod tlakom od 0,8-1,0 MPa. Proračun se vrši približno, u skladu s uvjetima za apsorpciju energije pogonskog stupca vode iz spremnika za punjenje ili akumulatora do kompenzatora.
