Uderzenie wodne w systemie zaopatrzenia w wodę i ogrzewania: przyczyny + środki zapobiegawcze

Jednym z głównych problemów podczas obsługi autonomicznych systemów ogrzewania i zaopatrzenia w wodę jest spadek ciśnienia.Uderzenie wodne w instalacji wodociągowej i podgrzewającej wodę powstałe na skutek tej nagłej zmiany może spowodować poważne uszkodzenia. Trzeba go ostrzec, nie sądzisz?

Podpowiemy, jak zapobiec temu zjawisku i zneutralizować jego negatywne skutki, zapewniając nieprzerwaną pracę obwodów. Tutaj dowiesz się, jakie metody stosuje się do eliminacji uderzeń hydraulicznych w instalacjach transportujących wodę do kranów i urządzeń grzewczych.

W artykule przedstawionym do recenzji szczegółowo zbadano naturę uderzenia wodnego. Wymienione są środki zapobiegawcze, które mają zapobiec wystąpieniu niebezpiecznej sytuacji. Aby wizualnie zrozumieć ten trudny temat, załączono diagramy, ilustracje fotograficzne i filmy.

Co to jest młot wodny?

Uderzenie wodne to krótkotrwały, ale znaczący wzrost ciśnienia w układzie wypełnionym płynem. Zjawisko to ma miejsce, gdy strumień płynu zderza się z przeszkodą pojawiającą się na jego drodze. Typowymi przykładami wystąpienia takich przeszkód są nagłe zamknięcie zaworów odcinających, nagłe zatrzymanie pompy, śluza powietrzna itp.

Po napotkaniu przeszkody strumień wody na skutek bezwładności płynie dalej z prędkością, z jaką poruszał się przed pojawieniem się przeszkody.Pierwsze warstwy stykające się z przeszkodą zagęszczają się z tą samą prędkością w wyniku napływu kolejnych warstw.

W wyniku ciągłego wtryskiwania nowych warstw przepływu ciśnienie gwałtownie wzrasta, a ciecz „szuka” sposobu, aby zrzucić swoją część w celu jej rozładowania.

Podobna sytuacja prawie zawsze ma miejsce, gdy przepływ zostaje przerwany zawór kulowy lub zawór. Na pierwszy rzut oka zjawisko to może wydawać się nieszkodliwe. Dlatego wielu właścicieli nie przykłada do tego szczególnej uwagi.

Ale w rzeczywistości, jeśli zostaną odkryte przesłanki zbliżającej się wady rur i kształtek, warto ją jak najszybciej wyeliminować. Przecież z powodu uderzenia wodnego w systemie grzewczym pojawiają się pęknięcia i pęknięcia, a także uszkodzenia sprzętu.

Ten poważny problem może być poprzedzony kliknięciami i uderzeniami, a także zewnętrznym hałasem w rurach wodociągowych, któremu towarzyszy charakterystyczne „warczenie”.

Klikanie występuje głównie w miejscach łączenia większych rur z mniejszymi rurami. Woda przepływająca wzdłuż ich wewnętrznych ścian napotyka przeszkodę, choć niekompletną, ale jednak przeszkodę.

Regularne występowanie uderzeń hydraulicznych negatywnie wpływa na pracę instalacji, znacznie skracając jej żywotność

W sytuacji awaryjnej na efekt uderzenia wodnego mogą ucierpieć:

• sprzęt (naruszenie szczelności rurociągów i zniszczenie urządzeń grzewczych);
• nieruchomość (woda wypływająca z uszkodzonej sieci zaleje dom i doprowadzi do uszkodzenia mebli);
• gospodarstwo domowe (w przypadku naruszenia systemu grzewczego istnieje niebezpieczeństwo poważnych oparzeń termicznych).

Według statystyk „lwia część” awarii rurociągów, wynosząca około 60%, ma miejsce na skutek uderzenia wodnego. Częściej negatywne skutki tego efektu można zaobserwować w zużytych rurach pokrytych korozją.

Konsekwencje regularnych wstrząsów hydrodynamicznych mogą być nieprzewidywalne, a najczęstszym z nich jest przełom

Najwięcej kłopotów sprawiają długie rurociągi, na przykład podczas montażu "ciepła podłoga", wzdłuż którego konturów krąży ciecz podgrzana do określonej temperatury.

Stopień uszkodzenia w dużej mierze zależy od lokalizacji przeszkody: jeśli znajduje się ona na początku długiego rurociągu, wielkość zwiększonego ciśnienia będzie niewielka, natomiast jeśli na końcu będzie znacznie większa.

Najczęściej efekt objawia się, gdy podczas układania systemu grzewczego zastosowano rury o różnych średnicach. Jeśli rury „różnych rozmiarów” nie zostaną sprowadzone do wspólnego „mianownika” za pomocą adapterów, wzrost ciśnienia w systemie grzewczym jest nieunikniony. W tej sytuacji, aby chronić system, obwód jest wyposażony w specjalny zawór - termostat.

Przyczyny uderzenia wodnego

Fizyczna natura tego zjawiska polega na całkowitej utracie lub znacznym zmniejszeniu przepustowości rurociągów wodociągowych, w wyniku czego wzrasta ciśnienie płynu w instalacji.

W domach, w których komunikacja inżynieryjna została źle zaprojektowana i wyposażona, często słychać charakterystyczne stukanie i klikanie w rurociągu.

Są zewnętrznym przejawem uderzenia wodnego i pojawiają się, gdy cyrkulacja płynu w układzie zamkniętym nagle się zatrzymuje, a następnie jego ruch również nagle zostaje wznowiony.

Naturalnymi przeszkodami w rurociągach są często kieszenie powietrzne, adaptery z większej na mniejszą średnicę lub zainstalowane zawory odcinające

Jeśli na drodze strumienia wody poruszającej się z określoną prędkością pojawi się przeszkoda, prędkość jej ruchu maleje, a objętość nadal rośnie. Nie znajdując wyjścia, tworzy falę odwrotną, która zderzając się z głównym zbiornikiem wodnym, zwiększa ciśnienie w układzie. Czasami może osiągnąć próg 20 atm.

Ze względu na szczelność autostrady zgromadzona objętość nie ma dokąd pójść, ale potężna energia wciąż stara się znaleźć ujście w środowisku zewnętrznym. Siła uderzenia powstająca w wyniku takiego zderzenia stwarza niebezpieczeństwo pęknięcia rury, która nie ma wystarczającego marginesu bezpieczeństwa.

Z tego powodu do wyposażenia systemu konieczne jest zastosowanie bezszwowych rur wodociągowych i gazowych przystosowanych do sieci wodociągowych zgodnych z GOST 3262-75 lub ciśnieniowych analogów metalowo-plastikowych wyprodukowanych zgodnie z GOST 18599.

Pod wpływem stałego oddziaływania energii wodnej zarówno sam rurociąg, jak i sztywne elementy systemu, stopniowo lub szybko zaczną się zapadać

Głównymi czynnikami powodującymi wystąpienie uderzenia wodnego w rurach są:

• przerwy w pracy lub awaria pompy obiegowej;
• obecność powietrza w obiegu zamkniętym systemu;
• przerwy w dostawie prądu;
• w przypadku nagłego zamknięcia zaworów odcinających.

Krótkotrwały wzrost ciśnienia w obwodzie zamkniętym w wyniku wtrysku płynu powyżej przepisanej normy może wystąpić, jeśli po włączeniu pompy wirnik zacznie się poruszać z dużymi prędkościami.

Ostatnio podczas aranżacji autonomiczny system ogrzewania Zamiast starych zaworów i zasuw coraz częściej stosuje się zawory kulowe, których konstrukcja nie zapewnia płynnej pracy.

Ich zdolność do szybkiego działania ma wadę, ponieważ jest jedną z najczęstszych przyczyn uderzenia wodnego.

Jeżeli przy uruchomieniu układu nie zostanie wypuszczone powietrze z układu, to po otwarciu zaworu kulowego następuje zderzenie powietrza z praktycznie nieściśliwą cieczą

Ze względów bezpieczeństwa preferowane są zawory śrubowe, ponieważ dzięki stopniowemu rozwijaniu maźnic zapewniają płynne otwieranie/zamykanie zaworów odcinających.

Podobna sytuacja ma miejsce, gdy przed uruchomieniem układu nie zostanie spuszczone powietrze z obwodu. Po otwarciu kranu woda napotyka korek odpowietrzający, który w układzie zamkniętym działa jak rodzaj pneumatycznego amortyzatora.

Jak uniknąć problemu?

Właściwa ochrona systemu rurociągów wodociągowych pomoże zmniejszyć intensywność i zneutralizować wpływ nadciśnienia.

Mechanizmy zabezpieczające systemy autonomiczne przed uderzeniami wodnymi mają w większości przypadków na celu wygładzenie siły przepływu masy wody

Aby zapobiec powstaniu nadciśnienia o charakterze jednorazowym i trwałym, zarówno w wydzielonym odcinku obwodu, jak i w całym systemie jako całości, stosuje się szereg podstawowych środków.

Opcja 1. Płynne zamykanie systemu

Jest to jeden z głównych wymagań podczas uruchamiania i zamykania systemów rurociągów, co jest wyraźnie określone w dokumentach regulacyjnych.

Faktem jest, że energia uderzenia hydraulicznego, ze względu na elastyczność ścianek rury, nie działa jednocześnie z całą swoją siłą. Ze względu na kompensację odkształceń sprężystych dzieli się go na kilka przedziałów czasowych.

Dlatego przy tej samej całkowitej sile uderzenia moc uderzenia w pewnym momencie zostanie znacznie zmniejszona. Dzięki płynnemu włączeniu proces narastania ciśnienia można wydłużyć w czasie, minimalizując znaczne uszkodzenia instalacji.

Wybierając zawory odcinające, należy preferować produkty, które mają stosunkowo długi okres odcięcia wody

Krany, których konstrukcja zapewnia dużą szczelinę do momentu wyłączenia wody, instaluje się na etapie instalacji sprzętu.

Opcja 2. Zastosowanie urządzeń automatycznych

Automatykę należy skonfigurować tak, aby płynnie regulować ciśnienie statyczne w układzie. W osiągnięciu pożądanego efektu pomaga montaż pomp z automatyczną regulacją obrotów lub agregatów sterowanych elektronicznie, wyposażonych w wbudowane przetwornice częstotliwości.

Zastosowanie układów automatycznych pozwoli na kontrolę przepływu cieczy, a także odczytanie odczytów jej ciśnienia w rurociągu

Pompy wyposażone w automatyczną regulację prędkości obrotowej silnika są w stanie płynnie zwiększać/zmniejszać ciśnienie w układzie. W tym przypadku oprogramowanie wykonuje jednocześnie dwa zadania: monitoruje zmiany ciśnienia w sieci wodociągowej i automatycznie reguluje ciśnienie.

Metody kompleksowej modernizacji systemów

Kompleksowa modernizacja systemu polega na montażu urządzeń mających na celu neutralizację skutków nadciśnienia.

Metoda nr 1. Zastosowanie kompensatorów i amortyzatorów

Tłumiki i akumulatory hydrauliczne spełniają jednocześnie trzy funkcje: zbierają ciecz, eliminując jej nadmiar z układu, a także pomagają zapobiegać niepożądanym zjawiskom.

Urządzenie kompensacyjne, którego rolę pełni akumulator hydrauliczny, instaluje się w kierunku ruchu wody w tych odstępach obwodu grzewczego, w których istnieje duże prawdopodobieństwo wahań ciśnienia w układzie.

Akumulator lub amortyzator hydrauliczny to stalowa kolba o pojemności do 30 litrów, zawierająca dwie sekcje oddzielone gumową lub gumową membraną.

Gdy w układzie pojawi się nadciśnienie, słup wody pierwszej sekcji zaczyna wywierać nacisk na membranę oddzielającą, przez co wygina się w kierunku komory powietrznej

Wraz ze wzrostem ciśnienia wstrząsy hydrauliczne „spadają” do zbiornika. Zaginając gumową membranę w stronę komory powietrznej w momencie podniesienia się słupa wody, uzyskujemy efekt sztucznego zwiększenia objętości obwodu.

Jako urządzenia amortyzujące stosuje się rury wykonane z żaroodpornej wzmocnionej gumy lub elastycznego tworzywa sztucznego.

Elastyczny materiał urządzeń amortyzujących samoistnie pochłania energię uderzenia hydraulicznego w miejscu, w którym ciśnienie osiąga wartość krytyczną

Aby osiągnąć pożądany efekt wystarczy zastosować produkt o długości 20-30 cm.W przypadku długiego rurociągu odcinek amortyzatora zwiększa się o kolejne 10 cm.

Metoda nr 2.Montaż membranowego zaworu bezpieczeństwa

Na wylocie rury w pobliżu pompy umieszczony jest membranowy zawór bezpieczeństwa, który w przypadku wystąpienia nadmiernego ciśnienia uwalnia określoną ilość wody.

Zawór bezpieczeństwa wyposażony w sztywną uszczelkę pełniącą funkcję szybkiego uwalniania ciśnienia jest niezawodnym zabezpieczeniem układu autonomicznego

W zależności od producenta i typu modelu zawór bezpieczeństwa jest uruchamiany poleceniem elektrycznym ze sterownika lub szybko działającym urządzeniem pilotującym.

Urządzenie uruchamia się, gdy ciśnienie przekroczy bezpieczny poziom, chroniąc przepompownia gdy sprzęt nagle się zatrzyma. W momencie niebezpiecznego wzrostu ciśnienia otwiera się całkowicie, a gdy spadnie do normalnego poziomu, reduktor powoli się zamyka.

Metoda nr 3. Wyposażenie zaworu termostatycznego w bocznik

Bocznik to wąska rurka o prześwicie 0,2-0,4 mm, instalowana w kierunku obiegu chłodziwa. Głównym zadaniem elementu jest stopniowe niższe ciśnienie.

Wąską rurkę, której zakres przekroju nie przekracza 0,2-0,4 mm, umieszcza się po stronie, od której ciecz wpływa do termostatu

Metodę obejścia stosuje się, gdy układ systemów autonomicznych, którego rurociąg wykonany jest wyłącznie z nowych rur. Wynika to z faktu, że obecność rdzy i osadów w starych rurach może obniżyć skuteczność manewrowania do „nie”. Z tego powodu w przypadku stosowania bocznika na wlocie obiegu grzewczego zaleca się zamontowanie wydajnych filtrów wody.

Metoda nr 4. Korzystanie z super termostatu bezpieczeństwa

Jest to rodzaj bezpiecznika, który monitoruje ciśnienie w układzie i nie pozwala na jego działanie, gdy wskaźnik osiągnie poziom krytyczny. Urządzenie wyposażone jest w mechanizm sprężynowy umieszczony pomiędzy głowicą termiczną a zaworem. Mechanizm sprężynowy uruchamia się pod wpływem nadmiernego ciśnienia, uniemożliwiając całkowite zamknięcie zaworu.

Takie termostaty są instalowane ściśle w kierunku wskazanym na obudowie.

Prowadzenie prac profilaktycznych

Oprócz ścisłego przestrzegania zasad eksploatacji rurociągów, terminowe wdrożenie środków zapobiegawczych pomaga zapobiegać wypadkom. W końcu wszystkie procesy w systemie zaopatrzenia w wodę lub obiegu grzewczym są ze sobą powiązane. A młot wodny to tylko ostateczna niszczycielska „spadek”, który może prowadzić do negatywnych konsekwencji na tle niezadowalającego stanu technicznego sieci wodociągowej.

Drgania rurociągu i zmiany ciśnienia przyczyniają się do powstawania mikropęknięć w konstrukcji metalowej. Wady powstałe z biegiem czasu podczas wystąpienia uderzenia wodnego natychmiast pojawiają się w obszarach zwiększonych naprężeń wewnętrznych: złączach mechanicznych, zagięciach i szwach spawalniczych.

Zapobieganie polega na bilansowaniu systemu grzewczego, które przeprowadza się po zakończeniu instalacji lub naprawy ogrzewania w domu prywatnym.

Główny zestaw prac wykonywanych podczas profilaktyki:

• kontrola kondycji grupy zabezpieczeń: zawór bezpieczeństwa, odpowietrznik i manometr;
• okresowo sprawdzaj ciśnienie za membraną zbiornika wyrównawczego, a w przypadku wykrycia niezadowalających wyników – jego korektę;
• testowanie systemu pod kątem wycieków oraz sprawdzenie stopnia zużycia rur;
• monitorowanie położenia zaworuzawory odcinające i kontrolne pod kątem wycieków;
• regularne sprawdzanie stanu filtrówzatrzymujące kamień, piasek i cząstki rdzy, w razie potrzeby oczyścić i wypłukać elementy;

Profilaktyka mająca na celu utrzymanie dobrego stanu instalacji wodno-kanalizacyjnych i System grzewczy, obejmuje proste rodzaje pracy. Ale nie należy ich ignorować. W końcu może to prowadzić do znacznej straty pieniędzy i czasu na pełnoprawne prace naprawcze.

Wymienione środki ochrony są najskuteczniejsze, jeśli są stosowane kompleksowo. Ale dzięki zintegrowanemu podejściu do rozwiązania problemu będziesz w stanie zneutralizować negatywne konsekwencje, a tym samym przedłużyć żywotność systemu.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Wideo nr 1. Młot wodny, jak to się dzieje:

Wideo nr 2. Test skuteczności amortyzatora:

Uderzenie wodne w systemie zaopatrzenia w wodę jest częstym zjawiskiem, które może spowodować poważne szkody. Twoim zadaniem jest jak najszybsze rozwiązanie problemu. W końcu, jeśli sytuacja się powtórzy, elementy systemu wkrótce ulegną awarii. A późniejsze naprawy będą kosztować znacznie więcej.

Prosimy o zadawanie pytań i wpisywanie komentarzy w bloku poniżej. Czekamy na Wasze historie o tym, jak zarejestrowaliście uderzenie wodne w instalacji lub zaobserwowaliście jego konsekwencje. Ciekaw jestem Twojej opinii na temat przedstawionych informacji.