Что такое гидроудар и что с ним делать

Эксплуатация жидкостных инженерных систем обычно сопровождается звуковым фоном (например, при циркуляции теплоносителя), слышимость которого во многом определяется схемой коммуникации и видом установленного оборудования. Но если к этому добавляются инородные звуки в виде регулярных стуков, щелчков, «рычания», то без внимания подобные явления оставлять не стоит. Как правило, это проявление гидроударов в трубах. Непринятие своевременных мер чревато большими проблемами и денежными расходами на ремонт не только контуров отопления или водоснабжения, но и имущества, бытовой техники, внутренней отделки помещений.

Гидроудар – что это

Жидкость, будь то вода или антифризы, использующиеся в качестве теплоносителя для отопительных контуров, в отличие от газов практически не сжимается. При значительном, пусть и кратковременном, перепаде давления в трубах систем ОВ, ХВС (ГВС) возникает гидроудар. Он вызывается ударной волной, которая при распространении по трассе встречает всевозможные препятствия: соединения участков с разными диаметрами, повороты схемы и тому подобное.

Вода, столкнувшись с преградой, не в состоянии мгновенно изменить скорость потока. Следовательно, жидкость в месте препятствия уплотняется, а давление на данном участке резко возрастает: увеличение в разы. И вот теперь главный вопрос – как понизить его значение до номинального? К сожалению, специальная регулировочная арматура, включаемая в схему отопления или водоснабжения, не всегда справляется с этой задачей. Причин много: неправильная настройка, выработка ресурса, несоответствие по характеристикам. Если же контур монтировался самостоятельно, на «глазок», то подобные специальные устройства в коммуникации могут и отсутствовать. По причине избыточной экономии, по неграмотности ли «домашнего умельца», но результат один – трещины, разрывы в трубах и соединениях, выход из строя оборудования, включенного в систему водоснабжения, отопления.

Не стоит полагать, что незначительные и нерегулярные гидроудары не представляют никакой опасности. Даже если и нет протечек, для инженерной системы перепады давления бесследно не проходят. Любая коммуникация, материалы имеют свой запас прочности. Как только в схеме появится «слабое место» (по причине изношенности или иной), аварийная ситуация неизбежна.

Вероятные причины гидроударов

Нарушения правил эксплуатации системы

• Воздушные пробки. Это более характерно для отопительных контуров. В начале сезона холодов при наполнении труб теплоносителем систему необходимо «стравить». То есть полностью избавить ее от воздушных пузырей, что на практике делают далеко не все.
• Мгновенное перекрытие жидкостного канала. Запорная арматура при резком повороте рукоятки его блокирует, чем разрывает поток и провоцирует перепад давления. В результате возникает гидроудар.

Сбои в работе оборудования

• Все включения/выключения насосов, особенно большой мощности, должны производиться плавно. Это во многом определяется типом двигателя и выбранной схемой обвязки.
• Нестабильность питающего напряжения – еще одна распространенная в частном секторе причина гидроударов в трубах отопления и водоснабжения. При отклонении его значения от номинального меняется режим работы насоса. Это отражается на скорости потока и вызывает скачки давления в магистрали.

Самостоятельное проектирование коммуникации

• Использование в системе труб с различными диаметрами. Такое нередко бывает, когда монтаж ведется своими силами, и мастер желает сэкономить на нем по максимуму, не задумываясь о последствиях.
• Установка оборудования с неправильно выбранными характеристиками. Параметры всех составных частей схемы отопления, автономного водоснабжения определяются на основании инженерных расчетов. И если собственник этим пренебрегает, то он заранее создает условия для появления гидравлических ударов в трубах.

Весомый аргумент в пользу того, что проект коммуникации лучше заказать, а не составлять самостоятельно. На этапе разработки специалисты обязательно указывают тип и характеристики оборудования, которое подходит для конкретной схемы.

Гидроудар в технологическом трубопроводе

Гидроудар в технологическом трубопроводе

01.07.2019

Все помнят фразу из школьной физики:  что жидкость не сжимаема?

Этот эффект используется во многих гидравлических системах для передачи давления. Классическим применением этого свойства жидкости служит бытовой масляный домкрат или промышленный пресс. В этом случае маленький насос связанный каналом с большим (рабочим) насосом – поршнем, передавал с каждым маленьким качком большое давление на главный поршень.

Однако, есть случаи, когда «несжимаемость»  жидкости необходимо принимать в расчет для безопасности системы!  Название этому  важному феномену – гидравлический удар  или гидроудар.

Для простоты понимания, этот феномен можно описать так: поезд, который несется по туннелю  и вдруг встречающий препятствия.  Да, да именно так! Несмотря на то, что жидкость казалось бы,  может  быть, мягкой и текучей при определенной скорости обладает разрушительной силой! Вся масса этого потока обрушивается на препятствие.

Препятствием может быть резко перекрытая заслонка –бабочка, неверно подобранные сечения ответвлений или теплообменник. Да и просто повороты трассы.   

Уже из описания понятно, что сила гидроудара в этом случае зависит от трех параметров:  скорости жидкости, ее массы и объема.  

Гидроудар  вызывает стресс всех компонентов трубопровода,  первое , что испытывается на прочность это датчики! В момент гидроудара жидкость подробно взрывной волне  передает давление во все стороны, соответственно рабочая часть датчика, и его винтовое соединение подвергаются нагрузке превышающий  рабочее в несколько раз! Конечно сам сработавший клапан, который и был виновником гидравлического удара получает избыточную нагрузку. А также все элементы крепления, фланцы, гайки и фитинги!    

Стоимость этих всех компонентов, а также работы  по ликвидации течи уплотнений – результат ошибки инженера или сбоя автоматики!  Известны случаи, когда подача продукта в емкости выбивала лючки и смотровые диоптры. Мало того, отражаясь от препятствия по трубопроводам передавалась назад, по всей нержавеющей трубопроводной системе!

Другую разновидность гидроудара можно увидеть при старте, остановке или неверно подобранной скорости работы крыльчатки насоса.  Все вышеперечисленное обычно сопровождает проекты, где насос был установлен без плавного пуска, что обычно обеспечивается частотным преобразователем.
Что происходит при пуске:  погруженная в неподвижную жидкость крыльчатка насоса, начинает резко движение. Но мы помним – жидкость не сжимаема, весь объем спокойной жидкости противостоит крыльчатке, а она в свою очередь приводимая валом мотора как рычаг давит на жидкость.

Еще критичней, если поток продукта содержит воздушные пузыри! Попав в такой пузырь крыльчатка, не имея сопротивления моментально  раскручивается, а новая волна жидкости ее стопорит.
Противоположный эффект у крыльчатки которая остановилась в движущийся жидкости, как закрывшийся клапан, они и принимает на себя весь удар продукта, который  движется по системе трубопроводов.  

Более сложный момент в котором присутствует гидравлический удар  — это эффект кавитации. Такое название эффект получил от принципа образования по латински  cavita — пустота. Такой эффект образуется из-за ошибок в подборе скорости крыльчатки. Разряжение образующееся из-за несоразмерной скорости винта приводит к разряжению жидкости,  жидкость как бы вскипает. Образуется пузырь который схлопывается  с гидравлическим ударом.  У этого принципа есть и полезное применения, в промышленности кавитация часто используется для гомогенизации (смешивания) и отсадки взвешенных частиц в коллоидном жидкостном составе, например в молоке.

Единичный гидравлический удар, сам по себе, нагрузка для всей трубопроводной  арматуры, а представьте себе повторяющийся гидроудар, или еще хуже в резонансе, когда ударная волна распространяется по поверхности водопровода, а также по элементам арматуры. Разрушительное действие такого явления просто критично для производства.

Как же предотвратить гидроудар?

Как видно из статьи, первое, что необходимо контролировать — это скорость потока и трассу прохождения. Работу задвижек (кранов) на пути следования продукта.   Не менее важно контролировать работу насосов!

И, пожалуй последнее, контролировать  монотонность продукта – отсутствие  пузырей.
Конечно, производство — живой организм! Да и внешние коммуникации бывают причинами сбоев. Как пример, пропадание питающего напряжения.  И хотя на предприятиях предусматривают резервное питание, прерывы могут быть достаточны для остановки насосов или аварийному перекрытию клапанов. 

  К слову,  плавное закрытие и открытие запорной арматуры должно осуществляться не только на промышленных объектах, но и при запуске водоснабжения и отопления в частном доме. Чрезмерное давление при возникновении гидравлического удара способно легко повредить домашние коммуникации, поэтому не стоит пренебрегать правилами технической безопасности в случае, когда вода в частном доме подаётся со значительным давлением.

     Да конечно, для управления поток используются гидроаккумуляторы  и демпферные устройства, в ряде случаев используется предохранительные  клапаны, который открывается при достижении жидкости определённого значения. 

 Такие устройства также способны предохранить трубопровод от разрушения, но для организации такого вида защиты, потребуется сделать дополнительную отводку от клапана к компенсационной системе. Но что еще важней, такие системы плохо промываются СИП станциями, а там два шага до порога бактериальной обсемененности т.к. каждый гидроудар это нагрузка на уплотнения, которые и так влияют на рост флоры в трубопроводах.  

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.

В идеальном случае, все процессы должна контролировать автоматическая система, которая датчиками отслеживает  параметры среды в трубопроводах.   Хотя и локальные системы могут весьма успешно справляется!  Пример тому — системы управления частотными преобразователями, установленными на двигателях  с заданными программами  работы. Их же контроль выполняется по тем же датчикам  жидкости.

Что такое гидравлический удар? Причины гидравлического удара в трубах

Гидравлический удар в трубопроводах представляет собой возникающий мгновенно скачок давления. Перепад связан с резким изменением в скорости движения водного потока. Далее подробнее узнаем, как возникает гидравлический удар в трубопроводах.

Основное заблуждение

Ошибочно считается гидравлическим ударом результат заполнения жидкостью надпоршневого пространства в двигателе соответствующей конфигурации (поршневом). Вследствие этого поршень не доходит до мертвой точки и начинает сжатие воды. Это, в свою очередь, приводит к поломке двигателя. В частности, к излому штока либо шатуна, обрыву шпилек в головке цилиндра, разрывам прокладок.

Классификация

В соответствии с направлением скачка давления гидравлический удар может быть:

• Положительным. В этом случае повышение давления происходит вследствие резкого включения насоса либо перекрытия трубы.
• Отрицательным. В данном случае речь идет о падении давления в результате открытия заслонки либо выключения насоса.

В соответствии со временем распространения волны и периодом перекрытия задвижки (либо прочей запорной арматуры), в течение которого образовался гидравлический удар в трубах, его разделяют на:

• Прямой (полный).
• Непрямой (неполный).

В первом случае фронт образовавшейся волны двигается в сторону, обратную первоначальному направлению водяного потока. Дальнейшее движение будет зависеть от элементов трубопровода, которые располагаются до закрытой задвижки. Вполне вероятно, что фронт волны пройдет неоднократно прямое и обратное направление. При неполном гидравлическом ударе поток не только может начать двигаться в другую сторону, но и частично пройти далее через задвижку, если она закрыта не до конца.

Последствия

Самым опасным считается положительный гидравлический удар в системе отопления либо водоснабжения. При слишком высоком скачке давления может повредиться магистраль. В частности, на трубах возникают продольные трещины, что приводит впоследствии к расколу, нарушению герметичности в запорной арматуре. Из-за этих сбоев начинает выходить из строя водопроводное оборудование: теплообменники, насосы. В связи с этим гидравлический удар необходимо предотвращать либо снижать его силу. Давление воды становится максимальным в процессе торможения потока при переходе всей кинетической энергии в работу по растяжению стенок магистрали и сжатия столба жидкости.

Исследования

Экспериментально и теоретически изучал явление в 1899 г. Николай Жуковский. Исследователем были выявлены причины гидравлического удара. Явление связано с тем, что в процессе закрытия магистрали, по которой идет поток жидкости, либо при ее быстром закрытии (при присоединении тупикового канала с источником гидравлической энергии), формируется резкое изменение давления и скорости воды. Оно не одновременно по всему трубопроводу. Если в данном случае произвести определенные измерения, то можно выявить, что изменение скорости происходит по направлению и величине, а давления – как в сторону снижения, так и увеличения относительно исходного. Все это означает, что в магистрали имеет место колебательный процесс. Он характеризуется периодическим понижением и повышением давления. Весь этот процесс отличается быстротечностью и обуславливается упругими деформациями самой жидкости и стенок трубы. Жуковским было доказано, что скорость, с которой осуществляется распространение волны, находится в прямой пропорциональной зависимости от сжимаемости воды. Также значение имеет величина деформации стенок трубы. Она определяется модулем упругости материала. Скорость волны зависит и от диаметра трубопровода. Резкий скачок давления не может возникнуть в магистрали, наполненной газом, поскольку он достаточно легко сжимается.

Ход процесса

В автономной системе водяного снабжения, например загородного дома, для создания давления в магистрали может использоваться скважинный насос. Гидравлический удар возникает при внезапном прекращении потребления жидкости – при перекрытии крана. Водяной поток, совершавший движение по магистрали, неспособен останавливаться мгновенно. Столб жидкости по инерции врезается в водопроводный «тупик», который образовался при закрытии крана. От гидравлического удара реле в данном случае не спасает. Оно только лишь реагирует на скачок, отключая насос после того, как будет перекрыт кран, а давление превысит максимальное значение. Выключение, как и остановка водяного потока, не осуществляется мгновенно.

Примеры

Можно рассмотреть трубопровод с постоянным напором и движением жидкости, имеющим постоянный характер, в котором был резко закрыт клапан или внезапно перекрыта задвижка. В скважинной системе водоснабжения, как правило, гидравлический удар возникает в случае, когда обратный затворный элемент располагается выше, чем статический уровень воды (на 9 метров и более), либо имеет утечку, в то время как находящийся выше следующий клапан удерживает давление. И в том, и в другом случае имеет место частичное разряжение. В следующем пуске насоса протекающая с высокой скоростью вода будет заполнять вакуум. Жидкость соударяется с закрытым обратным клапаном и потоком над ним, провоцируя скачок давления. В результате происходит гидроудар. Он способствует не только образованию трещин и разрушению соединений. При возникновении скачка давления повреждается насос или электродвигатель (а иногда и оба элемента сразу). Такое явление может возникнуть в системах объемного гидравлического привода, когда применяется золотниковый распределитель. При перекрытии золотником одного из каналов нагнетания жидкости возникают процессы, описанные выше.

Защита от гидравлических ударов

Сила скачка будет зависеть от скорости потока до и после перекрытия магистрали. Чем интенсивнее движение, тем сильнее удар при внезапной остановке. Скорость самого потока будет зависеть от диаметра магистрали. Чем больше сечение, тем слабее движение жидкости. Из этого можно сделать вывод о том, что использование крупных трубопроводов снижает вероятность гидроудара или ослабляет его. Еще один способ заключается в увеличении продолжительности перекрытия водопровода либо включения насоса. Для осуществления постепенного перекрытия трубы используются запорные элементы вентильного типа. Специально для насосов применяются комплекты по плавному пуску. Они позволяют не только избежать гидроудара в процессе включения, но и существенно увеличивают эксплуатационный срок насоса.

Компенсаторы

Третий вариант защиты предполагает применение демпферного устройства. Оно представляет собой мембранный расширительный бак, который способен «гасить» возникающие скачки давления. Компенсаторы гидравлического удара работают по определенному принципу. Он заключается в том, что в процессе увеличения давления происходит перемещение поршня жидкостью и сжатие упругого элемента (пружины или воздуха). В результате ударный процесс трансформируется в колебательный. Благодаря рассеиванию энергии последний затухает достаточно быстро без существенного повышения давления. Компенсатор применяют в линии наполнения. Его заряжают сжатым воздухом при давлении 0,8-1,0 МПа. Расчет производится приближенно, в соответствии с условиями поглощения энергии движущего столба воды от наполнительного бака или аккумулятора до компенсатора.

Гидроудар в системе водоснабжения: причины, последствия, решение

По статистике, в 60% случаях прорыв водопровода в частных домах происходит из-за гидроудара. Что это такое и как избежать досадных аварий, вы узнаете из этой статьи.

Для начала разберемся, что такое гидроудар. Гидроудар – резкое изменение давления в трубах.

Гидравлический удар принято разделять на два вида:

• Положительный – давления резко повышается. Это происходит при быстром закрытии водопроводного крана или включения насоса.
• Отрицательный – падение давления из-за открытия крана или отключения насоса.

Рассмотрим подробнее гидроудар первого типа, так как он представляет наибольшую опасность для системы водоснабжения.

Представьте, вы только что открыли водопроводный кран и использовали воду для своих целей (вымыли посуду, умылись и так далее). Когда вода больше не нужна, вы, естественно, закрываете кран.

Что при этом происходит в системе водоснабжения? Вода по инерции какое-то время течёт по трубам с прежней скоростью потока, при этом сталкивается с препятствием (кран закрыт). И «спотыкаясь» об преграду, поток возбуждает обратную волну. А поскольку система водоснабжения герметична, обратная волна сталкивается с водной массой, идущей навстречу. В результате получается удар определенной силы, который ищет выхода в окружающей среде (то есть в трубах).

При небольшой силе толчка удар гасится трубопроводом. При мощном гидроударе или ветхом состоянии системы происходит авария, разрыв водопровода.

Среди прочих причин гидроудара: резкое включение насоса, перебои в электроснабжении, аварийное отключение насоса, срабатывание систем защиты трубопровода. Во всех этих случаях давление в водопроводе резко меняется, что влечет за собой деформацию труб, вплоть до их разрыва. Надо сказать, что даже процессы коррозии и иные чрезвычайные обстоятельства не имеют такого влияния на водопровод, как гидроудары.

Чем грозит гидроудар в системе водоснабжения?

Кроме разрушения водопроводной системы, которая всегда выливается в большие денежные траты, гидроудар грозит затоплением жилища, порчей имущества, бытовых приборов, и самое страшное ожоговым травматизмом. Именно поэтому рекомендуем вам внимательно отнестись к проблеме гидроударов в системе водоснабжения, и максимально обезопасить себя и своих домочадцев.

Как узнать, есть ли гидроудары в системе?

Диагностировать наличие гидроударов в системе просто. Первые признаки – щелчки, постукивания и прочий шум, который будет слышен при открытии и закрытии крана. Большинство из нас не обращают внимания на эти звуки, а ведь именно они первыми свидетельствуют о чрезмерных нагрузках системы.

Как предотвратить гидроудары?

Существует несколько видов защиты системы водоснабжения от гидроударов. Рассмотрим основные:

1. Плавно закрывать кран. Если потребитель закрывает кран постепенно, давление в системе водоснабжения плавно выравнивается и обратная волна формируется небольшой силы, что снижает мощность гидроударов. Однако всегда плавно закрывать кран не получится. Ведь теперь большинство кранов оснащены шаровой конструкцией, а не вентильной (когда приходилось крутить вентили, чтобы закрыть кран). С шаровой конструкцией — одно нечаянное резкое движение и кран закрыт. Кроме того, дети или ваши гости могут не знать, как правильно закрывать кран.
2. Использование труб большого диаметра. Чем больше диаметр труб, тем ниже скорость потока воды, а, соответственно, и гидроудар. Но этот метод защиты требует повышенных денежных вложений (на трубы, их проведение и теплоизоляцию) и не всегда эстетично выглядит.
3. Установка амортизирующего устройства по направлению потока воды. Перед термостатом вместо жесткой трубы устанавливается кусок из эластичного пластика или каучука. При гидроударе этот участок растягивается и частично гасит силу удара.
4. Использование компенсаторного оборудования. Гидроаккумулятор – это бак, куда при гидроударе будет сбрасываться излишняя вода до нормализации давления системы. Реле давление — элемент, который не спасет от гидроудара, но отключит насос, когда вы перекроете кран, и давление превысит определенное значение. При этом надо учитывать, что выключение насоса не произойдет мгновенно.

5. Система водоснабжения Ermangizer — защита от гидроудара

   Система водоснабжения Ermangizer. Если гидравлический удар спровоцирован включением насоса, то наилучшим решением будет комплекс Эрманджайзер. Основной элемент системы – частотный преобразователь, который регулирует работу насоса и обеспечивает плавный пуск. При этом исключается резкое повышение давление в системе, вызывающее гидроудар. Кроме того, частотный преобразователь Ermangizer обеспечивает бесперебойный стабильный напор воды в кране, независимо от объема водопотребления, а так же увеличивает срок службы насоса. Установка системы Эрманджайзер является наиболее эффективным решением.

Узнайте больше о преимуществах системы Ermangizer по телефону: +7 (343) 378-09-50

Защитите систему водоснабжения в своем доме от гидроудара!

Гидравлический удар — это… Что такое Гидравлический удар?

Гидравли́ческий уда́р (гидроудар) — скачок давления в какой-либо системе, заполненной жидкостью, вызванный крайне быстрым изменением скорости потока этой жидкости за очень малый промежуток времени. Может возникать вследствие резкого закрытия или открытия задвижки. В первом случае гидроудар называют положительным, во втором — отрицательным. Опасен положительный гидроудар. При положительном гидроударе несжимаемую жидкость следует рассматривать как сжимаемую. Гидравлический удар способен вызывать образование продольных трещин в трубах, что может привести к их расколу, или повреждению других элементов трубопровода. Также гидроудары чрезвычайно опасны и для другого оборудования, такого как теплообменники, насосы и сосуды, работающие под давлением. Для предотвращения гидроударов, вызванных резкой переменой направления потока рабочей среды, на трубопроводах устанавливаются обратные клапаны.

Гидроударом также ошибочно называют следствие заполнения надпоршневого пространства в поршневом двигателе водой, вследствие чего поршень, не дойдя до мёртвой точки, начинает сжимать жидкость, что приводит к внезапной остановке и поломке мотора (излому шатуна или штока, обрыву шпилек головки цилиндра, разрыву прокладки).

Общие сведения

Явление гидравлического удара открыл в 1897—1899 г. Н. Е. Жуковский. Увеличение давления при гидравлическом ударе определяется в соответствии с его теорией по формуле:

,

где  — увеличение давления в Н/м²,

 — плотность жидкости в кг/м³,

и  — средние скорости в трубопроводе до и после закрытия задвижки (запорного клапана) в м/с,

с — скорость распространения ударной волны вдоль трубопровода.

Жуковский доказал, что скорость распространения ударной волны c находится в прямо пропорциональной зависимости от сжимаемости жидкости, величины деформации стенок трубопровода, определяемой модулем упругости материала E, из которого он выполнен, а также от диаметра трубопровода.

Следовательно, гидравлический удар не может возникнуть в трубопроводе, содержащем газ, так как газ легко сжимаем.

Зависимость между скоростью ударной волны c, её длиной и временем распространения (L и соответственно) выражается следующей формулой:

Виды гидравлических ударов

В зависимости от времени распространения ударной волны и времени перекрытия задвижки (или другой запорной арматуры) t, в результате которого возник гидроудар, можно выделить 2 вида ударов:

• Полный (прямой) гидравлический удар, если t <

• Неполный (непрямой) гидравлический удар, если t >

При полном гидроударе фронт возникшей ударной волны движется в направлении, обратном первоначальному направлению движения жидкости в трубопроводе. Его дальнейшее направление движения зависит от элементов трубопровода, расположенных до закрытой задвижки. Возможно и повторное неоднократное прохождения фронта волны в прямом и обратном направлениях.

При неполном гидроударе фронт ударной волны не только меняет направление своего движения на противоположное, но и частично проходит далее сквозь не до конца закрытую задвижку.

Расчет гидравлического удара

Прямой гидравлический удар бывает тогда когда время закрытия задвижки t3 меньше фазы удара T, определяемой по формуле:

Здесь — длина трубопровода от места удара до сечения, в котором поддерживается постоянное давление, — скорость распространения ударной волны в трубопроводе, определяется по формуле Н.Е. Жуковского, м/с:

где — модуль объемной упругости жидкости, — плотность жидкости, — скорость распространения звука в жидкости, — модуль упругости материала стенок трубы, — диаметр трубы, — толщина стенок трубы.

Для воды отношение зависит от материала труб и может быть принято; для стальных — 0.01; чугунных — 0.02; ж/б — 0.1-0.14; асбестоцементных — 0.11; полиэтиленовых — 1-1.45

Коэффициент для тонкостенных трубопроводов применяется (стальные, чугунные, а/ц, полиэтиленовые) равным 1. Для ж/б

,

коэффициент армирования кольцевой арматурой ( — площадь сечения кольцевой арматуры на 1м длины стенки трубы). Обычно Повышение давления при прямом гидравлическом ударе определяется по формуле:

где — скорость движения воды в трубопроводе до закрытия задвижки.

Если время закрытия задвижки больше фазы удара (t3>Т), такой удар называется непрямым. В этом случае дополнительное давление может быть определено по формуле:

Результат действия удара выражают также величиной повышения напора H, которая равна:

при прямом ударе

при непрямом

Способы предотвращения возникновения гидравлических ударов

• Исходя из формулы Жуковского (определяющей увеличение давления при гидроударе) и величин, от которых зависит скорость распространения ударной волны, для ослабления силы этого явления или его полного предотвращения можно уменьшить скорость движения жидкости в трубопроводе, увеличив его диаметр.

• Для ослабления силы этого явления следует увеличивать время закрытия затвора

• Установка демпфирующих устройств

Примеры

Наиболее простым примером возникновения гидравлического удара является пример трубопровода с постоянным напором и установившимся движением жидкости, в котором была резко перекрыта задвижка или закрыт клапан.

В скважинных системах водоснабжения гидроудар, как правило, возникает, когда ближайший к насосу обратный клапан расположен выше статического уровня воды более, чем на 9 метров, или ближайший к насосу обратный клапан имеет утечку, в то время как расположенный выше следующий обратный клапан держит давление.

В обоих случаях в стояке возникает частичное разрежение. При следующем пуске насоса вода, протекающая с очень большой скоростью, заполняет вакуум и соударяется в трубопроводе с закрытым обратным клапаном и столбом жидкости над ним, вызывая скачок давления и гидравлический удар. Такой гидравлический удар способен вызвать образование трещин в трубах, разрушить трубные соединения и повредить насос и/или электродвигатель.

Гидроудар может возникать в системах объёмного гидропривода, в которых используется золотниковый гидрораспределитель. В момент перекрытия золотником одного из каналов, по которым нагнетается жидкость, этот канал на короткое время оказывается перекрытым, что влечёт за собой возникновение явлений, описанных выше.

Источники

• «Основы гидравлики и аэродинамики», Калицун В. И., Дроздов Е. В., Комаров А. С., Чижик К. И., «Стройиздат», 2002 г.
• «Сборник задач по гидравлике», под ред. В.А. Большакова, 1979. 336с.

Ссылки

Жуковский Н.Е. О гидравлическом ударе в водопроводных трубах, 1899

См. также