СПОСОБЫ БОРЬБЫ С ГИДРАВЛИЧЕСКИМ УДАРОМ

Для обеспечения водоснабжения и водоотведения используются насосные станции в соответствии с требованиями водопотребления. Насосы входят в состав оборудования насосных станций. При внезапной остановке насоса за счет разности напора остановившегося насоса и напора в трубопроводе жидкость начнет двигаться по нему в сторону насоса. В результате этого в трубопроводе возникнет гидравлический удар. Направление движения гидроудара будет идти от области повышенного давления (напорный водовод) к области пониженного давления (насос).

Повышение давления перед насосом может привести к выходу его из строя в результате деформации и разрушения его деталей. Для предотвращения отрицательного воздействия гидравлического удара на работу насоса перед ним устанавливают обратные клапаны или предохранительные клапаны. При резком повышении давления обратный клапан перекрывает сечение трубопровода и в результате гидравлического удара возможно разрушение корпуса клапана. Предохранительные клапаны автоматически отключаются при возникновении в трубопроводе избыточного давления, соответствующего настройке клапана, и через клапан произойдет истечение жидкости. После снижения давления в трубопроводе клапан закрывается.

Для полного обеспечения безаварийной и надежной работы трубопровода при возможном возникновении прямого гидравлического удара проводятся специальные противоударные технические мероприятия. Во-первых, при непрямом ударе ударное повышение давления меньше, чем при прямом, поэтому необходимо увеличивать время срабатывания задвижек и других запорных устройств в сравнении со временем фазы гидравлического удара. Во-вторых, применяются предохранительные клапаны и гасители гидравлического удара различного типа [3, 6]. На характер гидравлического удара большое влияние может оказывать наличие воздуха в повышенных сечениях профиля водовода. Для выпуска воздуха, защемленного в повышенных сечениях профиля трассы водовода, в этих сечениях устанавливаются воздушные колпаки (вантузы).

♦ Пример 5.8

По чугунному трубопроводу диаметром мм подается вода расходом л/с. Толщина стенки трубы мм. Начальное, избыточное давление у затвора трубопровода атм. Определить значение повышения давления у затвора при внезапном его закрытии.

Средняя скорость в трубопроводе до закрытия затвора

м/с.

Соотношение модулей упругости воды и чугунной трубы согласно табл. 5.7

.

Принимаем модуль упругости воды Н/м и плотность воды кг/м³.

Скорость распространения ударной волны согласно (5.59)

^м/с.

Повышение давления определяем по формуле Н. Жуковского:

Па МПа.

Давление у затвора

МПа.

♦ Пример 5.9

Определить силу давления на запорный диск задвижки, установленный на конце стального трубопровода диаметром мм, и напряжение в стенках трубы.

Длина трубопровода м, толщина трубы мм, время закрытия задвижки с при расходе воды м³/с.

Средняя скорость в трубопроводе до закрытия задвижки

м/с.

Скорость распространения ударной волны

^м/с;

Н/м²; кг/м³; (см. табл. 5.7).

Фаза гидравлического удара

с.

Так как , то имеет место непрямой гидравлический удар. Повышение давления при непрямом ударе по формуле (5.56)

;

Па.

Сила давления на запорный диск

H.

Напряжение на стенках определяем по котельной формуле

; ;

Па МПа.

Допустимое напряжение стали МПа.