Откуда появляется гидравлический удар?
Непонятные звуки в водопроводной системе свидетельствуют о произошедшем в ней кратковременном и мощном повышении давления. Такое может произойти из-за резкой остановки циркулирующей жидкости.
Стандартные причины:
- Поломка насоса или его аварийное отключение.
- Оставшийся в системе воздух.
- Резкое закручивание кранов, останавливающих циркулирующий поток.
Последняя причина стала массово распространяться с появлением шаровых кранов. Дело в том, что в этих изделиях со временем раскручивается крановой бюкс, препятствуя плавному их закрытию.
О том, как избежать гидроудара в водопроводе, мы расскажем ниже.
Примерно тоже творится в системе, если не выпустить воздух. Открывая любое шаровое устройство, мы практически «сталкиваем» два несжимаемых вещества, которые превращаются в пневматический амортизатор.
В обоих случаях мощный поток воды на высокой скорости сталкивается с преградой, которой может быть воздух или запорная арматура. Несомненно, жидкость все-таки сжимается, а трубы имеют свойство растягиваться, но это не может длиться вечно.
Также регулярные щелчки слышат владельцы домов, в которых инженерные коммуникации организованы неграмотно. Причиной тому служит сопряжение труб различных диаметров. При нахождении преграды, пусть она и небольшая, жидкость изменяет объем, и как результат, изменение давления.
Увидеть скачки давления при гидроударе вы можете в этом ролике.
Как устранить гидравлические удары
Чтобы не произошло гидроудара в трубах отопления и системе водоснабжения используются несколько методов.
Плавно осуществлять закрытие крана
Если вентиль идет туго, то допустимо его передвижение малыми рывками.
Удар происходит, но разбитый на несколько слабых. Что не влечет последствий.
Амортизация
Механическое перекрытие можно организовать безопасно, а вот системы оснащенные автоматикой (отопительные) этого лишены.
Для смягчения удара в магистраль монтируется устройство амортизации. Перед термостатом, устанавливается отрезок эластичного трубопровода (пластик армированный или каучук устойчивый к высоким температурам).
Благодаря растяжению, при скачке давления, труба на время увеличивается, гасит давление.
0,2-0,3 м достаточный отрезок амортизации.
Шунтирование
Это ручная доработка термоклапана.
Трубку диаметром 0,2-0,4 мм по ходу движения вставляют в клапан. На работоспособность системы не влияет, но при скачке давления перекинуть его за клапан в трубопровод может.
К сведению
Метод продуктивен только в новой системе и не из металла. Наличие коррозии все на нет.
Компенсаторы
Нижняя часть содержит жидкость, верхняя воздух под давлением. Похожая система устанавливается на автоматических насосах для регулировки давления.
В системе отопления компрессор устанавливается в слабой точке, где возможен удар. При скачке давления, вода надавливает на мембрану и смещает ее в сторону воздуха, в результате давление гасится.
Когда давление приходит в норму, гидроудар купируется, мембрана возвращается на прежнее место.
В водопроводной магистрали также применяются специальные гасители.
Защитные клапаны
В былые времена давление пациента понижали путем кровопускания. Схема работы защитного клапана аналогичная.
Установка происходит в потенциально опасных местах. Работают автономно или от контроллера.
При повышении давления, клапан производит сброс воды, разумеется сброс жидкости происходит в допустимых местах.
После прихода давления в норму, кран закрывается.
Автоматическая регулировка
Отключение и включение насосного оборудования «прекрасные» провокаторы гидравлических ударов.
Насос создает давление, которое напрямую связано со скоростью вращения. Разгон происходит молниеносно. Принудительное замедление процесса набора оборотов в насосе, купирует возникновение гидравлического удара.
Регулировать обороты не получится, изменить частоту возможно, что даст требуемый результат.
Эту функцию выполняют УУЭ (устройство управления электродвигателем), преобразователи частоты и плавного пуска. Гидроудары при установке УУЭ пропадают.
Преследуя эту цель, к преобразователю подключают датчик давления, он будет изменять частоту вращения насоса в зависимости от заданных показателей. Как бонус, происходит экономия электроэнергии.
Минусы агрегата
- Высокая цена
- Требуется специалист для установки и наладки.
Если ваши отопительная магистраль и система водоснабжения не оснащены ни одним защитным устройством и в системах присутствуют симптомы гидроудара, стоит задуматься о безопасности.
Гидроудар – что это? И его последствия
Гидроудар может возникать в любой коммуникации (не только в водопроводе) по причине практической несжимаемости воды. Для перекрытия водяного потока, который изливается из смесителя на кухне, достаточно просто повернуть кран. При этом вода наткнется на неожиданную преграду и образует обратную волну. Ввиду герметичности магистрали деваться воде больше некуда, следовательно, ее энергия будет сталкиваться со встречными потоками, ведомыми пресловутой инерции. Сама сила удара, возникающая в результате подобного столкновения, обуславливается тем, что сжатие неспособно поглотить энергию, возникающую при взаимодействии потоков. Хотя если говорить о водопроводах незначительного диаметра, то в них такие явления проявляются по минимуму.
Фото — последствия гидроудара в системе водоснабжения и отопления
Другое дело – большие (как по диаметру, так и по длине) жесткие трубы, большая скорость потока или же внезапное перекрытие просвета на определенном отрезке магистрали. В принципе, такие удары могут сглаживаться специальными компенсаторами либо эластичностью того материала, из которого выполнен трубопровод. Более того, даже воздушные пробки, находящиеся в контуре, способны амортизировать подобные скачки. Хотя энергия удара во всех случаях останется прежней, она будет только меньше воздействовать, чего более чем достаточно, дабы избежать повреждений.
Обратите внимание! В основе большей части защитных механизмов и оборудования лежит как раз сглаживание силы точка водяной массы
Способы комплексной модернизации системы
Комплексная модернизация системы предполагает установку оборудования, направленного на нейтрализацию воздействия избыточного давления.
Способ #1. Применение компенсаторов и амортизаторов
Гасители и гидроаккумуляторы одновременно выполняют три функции: собирают жидкость, устраняя при этом ее лишний объем из системы, а также способствуют предотвращению нежелательного явления.
Компенсирующее устройство, роль которого выполняет гидроаккумулятор, устанавливают по направлению движения воды на тех промежутках отопительного контура, где велика вероятность колебания давления в системе.
Гидроаккумулятор или гаситель представляет собой стальную колбу объемом до 30 литров, включающую две разделенные резиновой или каучуковой мембраной секции.
При возникновении в системе избыточного давления водяной столб первой секции начинает давить на разделительную мембрану, за счет чего она изгибается в направлении воздушной камеры
При повышении давления гидравлические удары «скидываются» в резервуар. За счет изгибания резиновой мембраны в сторону воздушной камеры в момент поднятия водяного столба и достигается эффект искусственного увеличения объема контура.
В качестве амортизирующих устройств используют трубы, выполненные из термостойкого армированного каучука или эластичного пластика.
Эластичный материал амортизирующих приспособлений самопроизвольно гасит энергию гидравлического удара в точке, где давление достигло критического значения
Для достижения желаемого эффекта достаточно использовать изделие длиной в 20-30 см. Если же трубопровод имеет большую протяженность, участок амортизатора увеличивают еще на 10 см.
Способ #2. Установка защитного клапана диафрагменного типа
Защитный клапан диафрагменного типа размещают на отводе трубопровода рядом с насосом с тем, чтобы выпускать заданное количество воды при избытке давления.
Защитный клапан, оснащенный жестким уплотнителем, который выполняет функцию быстрого сброса давления, является надежным предохранителем автономной системы
В зависимости от производителя и типа модели защитный клапан приводится в движение посредством электрической команды контроллера, либо же с помощью пилотного устройства быстрого действия.
Устройство срабатывает, когда давление превышает безопасный уровень, защищая насосную станцию при внезапной остановке оборудования. В момент опасного всплеска давления он полностью открывается, а при падении его до нормального уровня – регулятор медленно закрывается.
Способ #3. Оснащение терморегулирующего клапана шунтом
Шунт представляет собой узкую трубку с просветом в 0,2-0,4 мм, которую устанавливают по направлению циркуляции теплоносителя. Основная задача элемента – при появлении перегрузок постепенно понижать давление.
Рекомендуем: Неисправности котлов Навьен — коды и ошибки 02, 03, 10 и другие, причины и методы устранения
Узкую трубку, диапазон сечения которой не превышает 0,2-0,4 мм, размещают со стороны, откуда жидкость попадает в термостат
Метод шунтирования применяют при обустройстве автономных систем, трубопровод которых выполнен только из новых труб. Это обусловлено тем, что наличие ржавчины и осадка в старых трубах способно свести эффективность шунтирования на «нет». По этой причине при использовании шунта на входе в отопительный контур рекомендуется устанавливать эффективные водяные фильтры.
Способ #4. Использование термостата с суперзащитой
Это своего рода предохранитель, который отслеживает давление в системе и не позволяет ей работать после того, как показатель достигнет критической отметки. Устройство оснащено пружинным механизмом, размещенным между термоголовкой и клапаном. Пружинный механизм срабатывает при избыточном давлении, не позволяя клапану полностью закрыться.
Такие термостаты устанавливают строго по обозначенному на корпусе направлению.
Последствия
Если отрицательный гидроудар в трубопроводе приводит к отсутствию воды в кране, то положительный реально грозит затоплением квартиры, что часто происходит при резком закрытии задвижек или вентилей. В этом случае давление воды увеличивается в несколько раз, в результате чего наблюдается разрыв трубы и повреждение деталей запорной арматуры.
При этом диагнозе в многоэтажном доме пострадает также квартира нижнего этажа, а разрыв трубы магистральных коммуникаций оставит без водоснабжения и канализации большое количество зданий.
Если от гидроудара пострадают трубы крупного диаметра на территории города, то это чревато получением травм пешеходами и блокированием движения транспорта, особенно троллейбусов и трамваев, которые питаются от электроэнергии.
Масштабы ущербов таких аварий значительны и складываются из технических простоев и дорогостоящего ремонта оборудования. Примерами значительных гидравлических ударов в трубопроводах и их последствий можно назвать:
- затопление Люблинской насосной станции (г. Москва);
- повреждение трубы Кызылской ТЭЦ (крупное энергопредприятие в республике Тува);
- остановка движения автотранспорта и нескольких линий метро на сутки в Нью-Йорке в результате аварии на трубопроводе в районе Манхэттен.
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
Гидравлический удар бывает:
- Положительный – когда давления в трубопроводе очень резко повышается. Это может произойти, при быстром закрытие крана(вентиля, задвижки) или включения насоса.
- Отрицательный – когда наоборот, происходит понижение давления в водопроводе, из-за того, что открыли кран или выключили циркуляционный насос.
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
Основными причина , возникновения гидроудара системе водоснабжения:
- Резкое перекрытии запорной арматуры(кранов, вентилей, задвижек.
- Поломка или отключение циркуляционного насоса, насосной станции.
- Воздушные пробки в системе водопровода.
- Перепады сечения водопроводных труб.
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.
И эта воздушная пробка в условиях замкнутого пространства выступает амортизатором. Вследствие чего с огромной силой выталкивает воду и происходит удар.
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.
Способы защиты от гидроудара
Чтобы свести к минимуму вероятность возникновения гидроудара необходимо соблюдать правила монтажа водопроводных и отопительных коммуникаций. Но, только этого недостаточно. Для более полной уверенности необходим комплексный подход, соблюдение правил безопасности и технических инструкций.
Проще говоря, чтобы защитить трубопроводные системы от гидроудара необходимо:
Плавно закрывать и открывать запорную арматуру.
При плавном закрывании крана давление в трубопроводе будет постепенно выравниваться. Ударная волна, возникающая при этом процессе будет иметь незначительную силу, и следовательно, мощность гидравлического удара будет минимальной. Плавное открывание и закрывание запорной арматуры необходимо выполнять не только на промышленных объектах, но когда запускается водоснабжение и отопление в частном доме.
Использовать в системе амортизирующее устройство.
Такое устройство представляет из себя отрезок трубы из эластичного пластика либо каучука, которым заменяется часть жёсткой трубы. Монтируется оно перед термостатом по направлению движения рабочей жидкости. В случае возникновения гидравлического удара происходит растяжение стенок эластичного отрезка трубы, и сила гидроудара значительно гасится.
Использовать гидроаккумуляторы и демпферные устройства.
Гидравлический аккумулятор применяется для поддержания стабильного давления жидкости в трубопроводной системе. Такие устройства выполнены в виде металлического герметичного бака с расположенными внутри эластичной мембраной и воздушным клапаном. В момент возникновения гидроудара, эластичная мембрана перемещается – это позволяет вместить излишек жидкости. Когда давление нормализуется, уменьшается, то мембрана возвращается в исходное положение под воздействием воздуха, расположенного с обратной стороны.
Специальные регуляторы, частотные преобразователи и прочие подобные приборы позволяют плавно регулировать снижение или увеличение скорости вращения насосных валов, которые влияют на скорость движения рабочей среды. Это позволяет уменьшить силу воздействия и снизить риск появления гидроударов. Чтобы обеспечить плавный пуск и остановку насосов в современных системах применяются специальные клапаны, работающие под управлением электричества.
Также запорная арматура может закрываться автоматически, поэтому применяются автоматические устройства плавного открытия и закрытия арматуры. Конечно вся эта электроника позволяет исключить человеческий фактор, но ставит всю систему в зависимость от электричества. Такие системы необходимо оборудовать резервным источником электроэнергии.
Использовать байпас.
Байпас – это дополнительный участок трубопровода, который монтируется в качестве обходного канала и служит для регулирования пропускной способности трубопроводной системы.
Защитный клапан реагирует на скачки давления и предохраняет систему от гидроударов. Принцип работы таких устройств достаточно прост. Как только давление рабочей среды в местах установки клапанов превышает допустимое, то клапан сразу открывается и происходит сброс давления. Как только давление уменьшается и приходит в норму – клапан закрывается.
Также эти клапаны надо устанавливать рядом с насосом. Предохранительный клапан защищает насосное оборудование в случае непредвиденной остановки в момент отключения электричества.
Применять воздушные клапаны (воздухоотводчики).
Данные устройства необходимы для успешной борьбы с воздушными пробками, которые являются одной из причин возникновения гидравлических ударов. Воздушные клапаны отводят газы из трубопроводной системы, образовавшиеся в процессе работы.
Скорость движения рабочей среды в трубопроводе большего диаметра меньше, чем в трубах с маленьким диаметром. Следовательно, уменьшается возможность возникновения гидроудара. Однако, этот способ гораздо затратнее, так как стоимость труб большего диаметра гораздо выше.
Чтобы избежать последствий, возникающих после гидроударов, необходимо выполнять все рекомендации специалистов. Тем самым защитить всю трубопроводную систему от возникновения гидравлических ударов. Это позволит обеспечить бесперебойную и эффективную работу системы на протяжении длительного времени.
Что такое гидроудар и почему его боятся
Гидроудар — резкий и очень сильный скачок давления в трубах. Способен разорвать соединения и сами трубы, сорвать вентили и устроить потоп. Небольшие гидроудары действуют постепенно, раз за разом выдавливая прокладки, медленно, но верно деформируя и уничтожая микротравмами трубы водоснабжения и отопления.
Давление, как один из параметров системы отопления и водоснабжения, играет ключевую роль. Именно за счет разности давлений образуется течение жидкости. В современных системах отопления используют гидравлические насосы. От показателя давления зависит скорость течения, напор и объем. В системах открытого типа, которые повсеместно использовались в прошлом, давление жидкости равнялось атмосферному, поэтому повышение температуры носителя сопровождалось перетеканием жидкости в расширительный бак.
Жидкость практически не сжимается. При сжатии слоев возникают большие по значению силы упругости, которые могут с высокой скоростью передаваться в среде. Резкое изменение давления в одной части квартирной магистрали могло привести к разрушению элементов трубопровода в другой части.
Спровоцировать гидроудар может открытие крана или любой заслонки. Ярким примером служит разрушение вновь проложенной магистрали при первом ее запуске, когда при закрытых вентилях смесителей открывается подача воды.
Возможные причины
То, что причиной гидроудара в водопроводах — резкий скачок атмосферного давления в трубах, мы разобрались
Проблема состоит в том, что причин этому феномену может быть много, но распространенными считаются три:
- Резкое включение или остановка насоса, работающего на высоких оборотах, а также его поломка или экстренное отключение;
- Экстренная остановка жидкости, текущей по трубам, путем перекрытия запорной арматуры;
- Препятствие на пути потока жидкости в идее воздушной пробки.
Случай с работой или неисправностями насоса — наименее вероятным из этого списка. Прорыв канализации или водопровода из-за гидроудара по этой причине происходит реже других пунктов. Объясняется это тем, что у многих насос не установлен вовсе, а если он все же имеется, такое оборудования оснащается защитными системами.
Гидроудар из-за образования в системах отопления и подачи воды воздушной пробки более частое явление. Этот случай опасен тем, что при соприкосновении потока воды с завоздушенностью, скорость жидкости не снижается, а давлению и воздуху в закрытой среде некуда деться, что грозит сильным повышением атмосферного давления. Если 1–2 раза трубопровод выдержит, частые инциденты приведут к тотальным последствиям и прорыв труб неизбежен.
Наиболее частой причиной гидроудара по статистике становится именно резкое закрытие запорной арматуры. Этот фактор сильно усугубился, когда широкое распространение получил шаровый кран. Дело в том, что при вентильном кране, поток воды перекрывался постепенно, путем поэтапного закручивания вентиля и давление в трубах оставалось в допустимых пределах. Но технология шарового крана действует в разы быстрее и движущаяся жидкость внутри трубопроводов врезается в препятствие резко, не сбрасывая скорость, что приводит к сильному износу оборудования из-за повышающихся нагрузок и повышает риск гидроударов. В таких ситуациях даже компенсаторы для трубопроводов спасают не всегда.
Методы предотвращения и защиты
Для предупреждения эффекта гидравлического удара в трубах применяются следующие основные меры:
Плавное перекрывание.
Первый пуск системы отопления или водоснабжения должен осуществляться путем крайне медленного открывания подающего крана. Аналогичным образом должно проходить и их перекрывание. Это следует из логики функционирования гидросистем. Более того, такое требование четко прописано в нормативах.
Это позволяет не обрушивать всю силу напора на трубопровод, а плавно повышать его от минимального до рабочего значения, тем самым избавляя трубы от нагрузок. Поэтому особо ответственные узлы системы должны оснащаться таким типом арматуры, которые бы позволяли открывать/перекрывать поток не мгновенно, а в течении определенного времени.
Установка автоматики.
Для того чтобы насос при запуске не создавал мощного толчка перекачиваемой жидкости, а также не обрывал резко подачу при выключении, для управления устанавливается специальная автоматика. В ее задачу входит плавная регулировка частоты вращения рабочей крыльчатки.
Современные модели чувствительны к малейшим изменения показателя давления в трубах. Благодаря этому они не только постепенно увеличивают напор до заданного значения и медленно снижают его при выключении, но также соответствующим образом регулируют параметр в течение всего рабочего периода.
Комплексная защита
Предотвращающие методы – это далеко не единственный способ борьбы с гидроударом. Существует так же ряд защитных мер, то есть, так или иначе компенсирующих последствия, если явление уже произошло. Это прежде всего такие варианты:
Компенсаторы и амортизаторы. Для компенсации резкого повышения давления на проблемных участках ветки устанавливаются мембранные гидроаккумуляторы. За счет эластичного элемента внутри они увеличивают вместимость контура в момент гидроудара, за счет чего полностью устраняют избыток давления. Амортизатор – это отрезок трубы из каучука или пластика. Монтируется он перед термоклапаном. В момент перекрытия подачи весь удар напора он принимает на себя.
- Защитный клапан. Устройство обладает диафрагменным механизмом и устанавливается в непосредственной близости с насосом. Его основная задача состоит в сбросе избытка жидкости при резком подъеме давления. Когда параметр принимает рабочее значение, клапан закрывается.
- Оснащение термоклапана шунтом. Представляет собой отрезок трубопровода, внутреннее сечение которого не превышает 0,5 мм, установленный в клапан по ходу подачи. При необходимости он частично отводит жидкость в обратку, тем самым плавно снижая нарастающее давление.
- Термостат с суперзащитой. В основе используется пружинный механизм, открывающий подачу в обратную магистраль при нарастании напора и не позволяющий термостату полностью закрыться, пока давление не придет в норму.
Видео о том, что такое гидроудар:
