ЯВЛЕНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО УДАРА

Гидравлический удар – явление резкого изменения давления в напорном трубопроводе при внезапном изменении скорости движения жидкости, связанном с быстрым закрытием или открытием задвижки, крана, клапана и т.п., быстрым остановом или пуском гидродвигателя или насоса.

В указанных случаях при уменьшении или увеличении скорости движения жидкости давление перед запорным устройством соответственно резко увеличивается (положительный гидравлический удар) или уменьшается (отрицательный гидравлический удар). Это изменение давления распространяется по всей длине трубопровода l с большей скоростью a, называемой скоростью распространения ударной волны.

Величина a определяется теоретической формулой Н.Е. Жуковского:

где E_ж – объемный модуль упругости жидкости плотностью r;

E – модуль упругости материала трубы;

d – диаметр трубы;

d – толщина стенок трубы.

Гидравлический удар может быть полным, когда происходит полный останов движения, или неполным, когда начальная скорость движения жидкости V₀ изменяется до некоторого значения V, что имеет место, например, при частичном перекрытии запорного устройства.

Гидравлический удар может быть также прямым, когда закрытие задвижки, крана происходит достаточно быстро, а именно, при t_закр < t_фаз, или непрямым, когда торможение жидкости происходит при менее быстром перекрытии запорного устройства, т.е. t_закр > t_фаз.

Здесь t_закр – время закрытия запорного устройства (задвижки);

t_фаз – длительность фазы, т.е. время, в течение которого возникшая у задвижки ударная волна достигает резервуара и, отразившись от него, снова подойдет к задвижке (удвоенная фаза составляет один период, или цикл):

Повышение (заброс) давления при прямом гидравлическом ударе определяется по формулам Н.Е. Жуковского:

при полном ударе

при неполном ударе

Повышение давления при непрямом гидравлическом ударе определяется по приближенным формулам:

при полном ударе

при неполном ударе

Наиболее опасным является положительный полный прямой гидравлический удар, при котором повышение давления может достигать значительной величины.

Гидравлический удар может вызвать разрыв трубопроводов, разрушение деталей гидромашин и приборов, несвоевременную сработку отдельных устройств гидросистем (реле давлений, реле времени, гидрозамков и др.).

Интенсивность гидравлического удара снижается путем увеличения длительности сработки запорных устройств; локализуется он установкой на трубопроводе вблизи места возможного возникновения гидравлического удара уравнительных башен, воздушных колпаков, предохранительных клапанов и др.