Гидравлический удар в теплосетях

Гидравлическим ударом называется волновой процесс, возникающий в капельной жидкости при быстром изменении её скорости. В трубопроводах этот процесс сопровождается мгновенными местными повышениями и понижениями давления, которые могут значительно выходить за пределы, имеющие место при стабильном режиме.

При отказе какого либо элемента системы (особенно крупной), например при внезапной остановке насосов на станции или тепловом пункте, может произойти резкое изменение скорости воды в сети, сопровождающееся гидравлическим ударом.

Опасность возникновения гидроудара возрастает при включении в систему водогрейных котлов. В этом случае внезапное изменение расхода воды через котел может привести к резкому повышению температуры в котле, а затем к вскипанию этой воды в сети и последующей конденсации образовавшихся паровых пузырей в потоке воды более низкой температуры, сопровождающейся гидроударом. Гидроудар может также возникнуть при быстром закрытии регулирующих клапанов на насосных и дроссельных станциях, вызвавшем резкое изменение скорости воды в сети.

Волны гидравлического удара распространяются по системе со скоростью звука в воде порядка 1000 м/с и могут многократно повторяться, пока энергия удара не израсходуется на работу сил трения и деформацию трубопроводов или не будет погашена в специальных устройствах, ограничивающих распространение гидроудара (воздушные колпаки, резервуары и другие устройства). Наибольшую амплитуду изменения давления имеет обычно первая волна удара, которая поэтому является наиболее опасной.

Для защиты системы теплоснабжения от недопустимого повышения при гидроударе применяются специальные устройства, которые по принципу работы можно разделить на следующие группы:

1. Устройства, изменяющие знак волны давлений. К ним относятся обратные клапаны на перемычках, соединяющих трубопроводы, в которых волны давлений имеют разные знаки. В частности, такие перемычки устанавливаются между обратными и подающими коллекторами на ТЭЦ или крупных котельных. При внезапной остановке насосов, когда давление в обратном коллекторе превышает давление в подающем коллекторе, открывается обратный клапан на противоударной перемычке и давления в коллекторах выравниваются.

2. Устройства, тормозящие распространение волнового процесса. К ним относятся газовые и воздушные колпаки.

3. Устройства для сброса давлений. К ним относятся уравнительные резервуары, разрывные диафрагмы и предохранительные клапаны. Последние мало надежны из-за возможного вскипания и недостаточного быстродействия.

4. Устройства, изменяющие характеристику источника возмущения. К ним относится установка маховых колес на валу насосов, которые, увеличивая момент инерции агрегата, замедляют уменьшение частоты вращения, т.е. увеличивают время, за которое частота вращения насоса изменяется от нормальной до нуля, благодаря чему снижается ударный напор. К этой же группе относится быстродействующее устройство для автоматического включения резервного насоса при выходе из строя рабочего насоса (АВР).

ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ