Причины, последствия и устранение: гидроудара в трубопроводе

Способы борьбы с гидроударами

Для устранения последствий гидравлического удара и полного восстановления коммуникаций требуется большое количество времени денежных средств. Поэтому целесообразнее использовать все средства борьбы с данным явлением, к которым относятся:

1. предварительное проектирование трубопроводных систем с учетом всех требований регламентирующих документов и установка оборудования, соответствующего проектным расчетам. Использование более мощного насоса в системе водоснабжения или труб малого/большого диаметра могут стать причинами гидроудара;
2. плавное перекрытие запорной арматуры в случае необходимости. Наиболее рекомендуемым способом перекрытия труб является плавное вращение запорного крана в 2 – 3 оборота. При выполнении данной операции гидроудар все равно будет, но его незначительная мощность не позволит нанести негативных последствий коммуникациям;
3. установка амортизирующих устройств. Специальные участки трубопровода, изготовленные из каучука или эластичного пластика, устанавливаются в системах, оборудованных автоматическими термостатами, которые не позволяют осуществить плавное перекрытие потока проходящей жидкости. Материал амортизационного участка способен расширяться, что способствует устранению гидравлического удара;

Для стандартной трубопроводной сети небольшой протяженности требуется амортизационный участок длинной в 30 – 35 см. Для трубопроводов большой протяженностью рекомендуется увеличение длины амортизации до 50 см.

1. шунтирование. Шунт – тонкая трубка, диаметр которой не более 0,2 мм – 0,4 мм – вставляется в термостатический клапан и при наличии избыточного давления способствует его погашению. Следует отметить, что использование данного метода подходит исключительно для трубопроводов, изготовленных из материалов, отличных от металла;
2. защита специализированным термостатом, оснащенным компенсационной пружиной. Принцип действия данного устройства аналогичен шунтированию, но его изготовление осуществляется промышленным способом;

Термостатический клапан с системой защиты

1. использование компенсаторов. Компенсатор – это специализированное устройство, состоящее из прочного металлического корпуса внутри которого располагается мембрана, разделяющая оборудование на две части. При наличии избыточного давления гаситель автоматически сжимает мембрану для увеличения пространства и устранения гидроудара;

Принцип действия компенсатора

Для корректной работы компенсаторы должны быть расположены на определенных схемой участках трубопровода. Количество гасителей зависит от длины сети.

1. установка манометров, позволяющих своевременно получить информацию о наличии избыточного уровня давления в системе и предотвратить последствия гидравлического удара.

Устройство для измерения давления внутри труб

Работоспособность гасителя гидроудара представлена на видео.

Своевременная установка защитных устройств позволит продлить срок использования коммуникаций и сэкономить время и деньги на проведении восстановительного ремонта.

Центральное отопление

Трасса

1. На выходе из ТЭЦ давление на подающей нитке теплотрассы достигает 7-8 кгс/см2, на обратной — примерно 3 кгс/см2. Благодаря гидравлическим потерям и большому количеству подключенных между нитками потребителей при замере на конечных домах давление на подаче уменьшится до 5,5 — 6 кгс/см2, а на обратке — поднимется до 4 кгс/см2;

1. В отопительный сезон слесаря Теплосетей проводят периодические замеры давления в тепловых колодцах. Для этой цели в них установлены сбросники диаметров ДУ15 — ДУ25;
2. Манометры в тепловых колодцах не устанавливают стационарно, а вкручивают при каждом замере. Тем самым исключается кража приборов и «залипание» их стрелок при неизменных в течение длительного времени показаниях;

1. Раз в год, после окончания отопительного сезона, проводятся испытания трассы на плотность. При этом давление в обеих нитках поднимается до 10 — 12 кгс/см2. Таким образом выявляются все слабые места трассы, нуждающиеся в замене или ремонте: труба, которая не держит соответствующего давления, просто-напросто рвется. Во избежание несчастных случаев и для уменьшения затрат трасса во время испытаний заполняется холодной водой.

Элеватор

1. Перепад давлений, обеспечивающий циркуляцию в системе отопления многоквартирного дома, составляет всего 0,1 — 0,2 кгс/см, что соответствует напору в 1 — 2 метра. Перепад в 2 — 3 атмосферы на входе лишь обеспечивает работу водоструйного элеватора: сопло впрыскивает горячую воду с более высоким давлением в воду с обратки, вовлекая часть ее объема в повторный цикл циркуляции.

Таким образом обеспечивается минимальный разброс температур между первыми и последними по ходу теплоносителя радиаторами;

1. Регулируя диаметр сопла, можно менять давление смеси (теплоносителя, поступающего в отопительный контур) и, соответственно, температуру обратки. Традиционно регулировка выполняется расточкой или рассверливанием сопла; при необходимости оно предварительно заваривается для уменьшения рабочего диаметра.

В последние годы стали применяться элеваторы с регулируемыми соплами, позволяющими обойтись без демонтажа элеватора и остановки циркуляции. Увы, я не видел их в деле и не могу описать их возможности из первых рук;

1. Уменьшить температуру обратки при ее отклонениях от температурного графика в большую сторону можно своими руками, с помощью запорно-регулирующей арматуры. Для этого достаточно частично прикрыть входную задвижку на обратке с контролем перепада по манометру.

При этом задвижка вначале полностью закрывается, а затем открывается до получения нужного значения перепада. Если просто закрыть ее, щечки в дальнейшем могут соскользнуть вниз по штоку и полностью остановить циркуляцию. Цена такой ошибки — гарантированная разморозка подъездного отопления;

1. Повысить температуру в доме можно, полностью сняв сопло и заглушив подсос элеватора стальным блином, установленным между фланцами. Это практикуется в сильные холода при большом количестве жалоб на холод в квартирах;

1. На фланцах элеваторных узлов с циркуляционными врезками ГВС (как минимум по две врезки на подаче и обратке) между врезками ставятся подпорные шайбы, обеспечивающие циркуляцию при запитке ГВС с одной нитки. Диаметр такой шайбы обычно на 1 мм больше диаметра сопла. Шайба создает перепад в пределах полуметра (0,05 атмосферы).

Внутриквартирная разводка

1. Давление в стояках, подводках и радиаторах на нижнем этаже дома по понятным причинам равно давлению смеси или обратки и составляет 3 — 4 кгс/см. С каждым этажом оно уменьшается примерно на 0,3 атмосферы (избыточное давление в 1 атмосферу поднимает водяной столб на 10 метров).

Гидроудары

1. Гидроудар — это кратковременное повышение давления на фронте воды при резкой остановке потока. Оно является практическим следствием того, что вода почти несжимаема и обладает определенной инерцией. Гидроудар может возникнуть при быстром заполнении сброшенного контура с небольшим количеством воздуха в нем или при резком закрытии запорной арматуры во время циркуляции.
   Давление при гидроударе может достигать значений в 25 — 30 атмосфер. Именно на эти значения лучше ориентироваться при проектировании систем, подключенных к центральному отоплению
   .

Постепенное перекрытие системы

Это одно из самых главных требований при старте и последующем отключении обогревательной установки. Все оптимальные параметры подробно описаны в базовых сопроводительных документах. Вся причина в том, что накопленная энергия гидроудара в связи с повышенной прочностью стенок труб может воздействовать не всей своей мощностью.

Эта особенность достигается за счет молниеносного изгибания в нужную сторону. При равной итоговой силе удара показатель мощности влияния на определенный участок системы будет существенно снижаться. Благодаря плавному включению специалистам удается существенно продлить по времени скорость нарастания давления, минимизировав вероятность повреждения отопительной системы коттеджа или многоквартирного дома.

Классический прорыв трубы

Технические средства защиты

Система должна быть максимально защищена от необдуманных действий человека, неправильной эксплуатации и несвоевременного и неполного обслуживания. Для этого существует ряд технических решений, позволяющих минимизировать последствия скачков давления жидкости в сетях водоснабжения и отопления и предотвратить их появление.

Замена труб

Для этого необходимо произвести ревизию всего трубопровода, старые стальные трубы следует заменить на современные из полимерных материалов. Они более надежны, практически не поддаются коррозии и служат дольше. При этом трубы нужно выбирать учитывая условия эксплуатации (давление и температура в сети) с небольшим запасом по параметрам. Для снижения скорости потока желательно выбрать изделия с максимально возможным для напора диаметром. Найти золотую середину.

Современные надежные трубы и соединительные элементы из полимерных материаловИсточник santehnika-nk.ru

Замена запорной арматуры

Замену шаровых кранов на вентильные можно назвать возврату к прошлому, но это позволит избежать резких перепадов давления независимо от того как открывается и закрывается запорная арматура. Необязательно менять все запирающие устройства, можно ограничиться только теми, что критичны для системы.

Монтаж амортизирующих элементов

Использование вставок из армированного пластика или каучука, способных растягиваться или сжиматься при скачках давления позволит уменьшить деформирующие воздействий на остальные части трубопровода. Стенки амортизаторов в отличии жестких труб при сжатии или расширении не деформируются и возвращаются в исходное состояние, принимая основную часть удара жидкости на себя. Для большинства систем достаточно участка протяженностью от 20 до 40 сантиметров.

Применение компенсаторов

Компенсаторы представляют собой цилиндрические емкости (перевернутый стакан) внутри которых находится пружина. Один конец ее упирается в верхнюю неподвижную часть перевернутого «стакана», а нижняя – в подвижный пластиковый диск. При увеличении давления в системе вода давит на диск сжимая пружину, при уменьшении сила упругости пружины компенсирует потерю давления.

Локальный компенсатор (механический) гидравлического удара для водопроводаИсточник gothac.rickyhil.com

Компенсирующая защита от гидроудара в системе водоснабжения также осуществляется с помощью гидроаккумуляторов. Это устройство представляет собой бак определенного объема разделенного на две части (с водой и воздухом) резиновой мембраной. В случае избыточного давления оно будет сбрасываться внутрь емкости за счет растяжения резиновой мембраны и уменьшения объема воздуха внутри бака.

Использование насосов с частотными преобразователями

Подобное насосное оборудование за счет автоматики позволяет обеспечить плавный запуск и остановку рабочих органов. Это дает возможность избежать стремительного повышения давления, являющегося причиной гидравлического удара. Частотный преобразователь регулирует и задает число вращений колеса насоса в единицу времени, за счет изменения частоты переменного тока, получаемого из электрической сети. Регулировка производится в автоматическом режиме в зависимости от значения параметров, передаваемых датчиками.

Защитные клапаны

Принцип работы данных устройств достаточно прост. При достижении значений давления в точках установки клапанов выше критических параметров, клапаны открываются и происходит сброс жидкости.

Магистральный защитный клапан для сброса давления при критических значенияхИсточник ultra-term.ru

Они могут представлять собой автономные устройства открытие которых происходит за счет срабатывания механизмов или электронных датчиков, либо быть частью системы состоящей из множества датчиков и клапанов, управляемых компьютером.

Что такое гидроудар в системе водоснабжения

Гидроударом называется кратковременное мощное повышение давления жидкости, которая циркулирует в трубах. Давление увеличивается из-за изменения скорости течения.

Знак изменения давления влияет на тип гидроудара:

БК 1хБет выпустила приложение, теперь уже официально скачать 1xBet на Андроид можно перейдя по активной ссылке бесплатно и без каких либо регистраций.

• положительный – при котором давление повышается вследствие резкого закрытия задвижки или включения насосного агрегата;
• отрицательный – при котором давление увеличивается из-за остановки насоса.

По законам физики, даже при резком закрывании крана, вода продолжает движение. Останавливается только поток, ближайший к вентилю, остальные слои продолжают течь. Столкновение остановившегося и движущегося слоев и вызывает повышение давления. Если представить, что перед движущейся толпой резко закрыли вход, то первые ряды уже остановились – следующие на них натыкаются, продолжая идти, получается давка. Вода действует также, отчего возникает гидравлический удар.

Давление повышается в моментальном режиме, уровень возрастает на несколько десятков атмосфер. Последствий избежать не удастся.

Теория гидроудара

Возникновение явления возможно только по причине отсутствия компенсации перепадов давления. Скачок в одном месте вызывает распространение силы по всей протяженности трубопровода. Если в системе есть слабая точка, материал может деформироваться или разрушается полностью, образуется дыра в системе.

Впервые эффект был обнаружен в конце XIX века российским ученым Н.Е. Жуковским. Он же вывел формулу, по которой следует рассчитывать период времени, необходимый для закрывания крана, чтобы избежать неприятных последствий. Формула выглядит так: Dp = p(u0-u1), где:

• Dp – увеличение давления в Н/м2;
• p – плотность жидкости в кг/м3;
• u0, u1 – средние показатели скорости воды в трубопроводе до и после закрывания кранов.

Чтобы знать, как доказать гидроудар в системе водоснабжения, необходимо знать диаметр и материал трубы, а также степень сжимаемости воды. Все расчеты проводятся после установления параметра плотности воды. Она различается по количеству растворенных солей. Определение скорости распространения гидравлического удара производится по формуле c = 2L/T, где:

• c – обозначение скорости ударной волны;
• L – длина трубопровода;
• T – время.

Простота формулы позволяет быстро выявить скорость распространения удара, который, по сути, является волной с колебаниями заданной частоты. А теперь о том, как выяснить колебания за единицу времени.

Для этого пригодится формула M = 2L/a, где:

• M – продолжительность цикла колебаний;
• L – длина трубопровода;
• a – скорость волны в м/с.

Упростить все расчеты позволит знание показателей скорости ударной волны при ударе для труб из самых популярных материалов:

• сталь = 900-1300 м/с;
• чугун = 1000-1200 м/с;
• пластик = 300-500 м/с.

Теперь нужно подставить значения в формулу и просчитать частоту колебаний гидроудара на участке водопровода заданной длины. Теория гидроудара поможет быстро доказать возникновение явления и предупредить возможные риски, планируя строительство дома или замену водопроводной, отопительной системы.

Краткое описание

Весьма распространенный гидравлический удар в обустроенной системе качественного отопления представляет собой своеобразное явление, которое базируется на нормах динамики разных веществ. Само проявление отличается тем, что при периодическом изменении скорости движении потока рабочей жидкости наблюдается повышение показателей давления. В качестве главного теплоносителя выступает вода, основным показателем которой является несжимаемость. В период циркуляции заправленного теплоносителя по трубопроводам и нагревательным элементам на его пути могут возникать различные гидравлические препятствия. В большинстве случаев это повороты, резкие перепады диаметра трубопроводов, а также арматура запорно-регулирующего типа.

В созданных неблагоприятных условиях теплоноситель может повредить те элементы, которые представляют потоку сильное гидравлическое сопротивление. Это могут быть конвекторы, повороты труб, различные приборы, радиаторы и даже теплообменники котлов.

Авария вполне может возникнуть в результате постепенного износа эксплуатируемой конструкции и ее элементов либо в результате внезапного воздействия сильного скачка показателей. Во всех ситуациях последствия гидроудара влекут за собой материальные растраты на ликвидацию протечки. Чтобы самому не оказаться в такой ситуации следует понимать базовые причины образования гидроудара. Последствия аварии всегда непредсказуемые, начиная от самой обычной поломки циркуляционного насоса и заканчивая масштабным затоплением всего дома. Все зависит от качества и мощности системы.

Самые распространенные последствия воздействия гидроудара

Почему происходит гидроудар в системе отопления?

Неправильно составленный проект отопительной системы зачастую приводит к неверной работе всего оборудования. Признаки неполадок – это перепады давления теплового носителя либо гидроудар.

• Определение
• Причины
• Последствия гидроудара
• Защита

Когда вода в трубах распределяется неравномерно, возникает дополнительная нагрузка на все узлы системы. В свою очередь происходит разгерметизация радиаторов, труб и последующая поломка котельного оборудования

Потому важно знать причины гидроудара в системе отопления для предотвращения данной неприятности на этапе установки

Узнать цену и купить отопительное оборудование и сопутствующие товары вы можете у нас. Пишите, звоните и приходите в один из магазинов в вашем городе. Доставка по всей территории РФ и стран СНГ.

Стоит сказать, что решить вопрос с гидроударами в системе отопления многоквартирного дома будет сложнее вследствие централизованного отопления. В то же время при появлении этой проблемы в загородном доме, удары можно предотвратить проще.

Последствия гидроудара в системе отопления

Определение

Гидроудар является физическим явлением, которое характеризуется быстрым повышением давления жидкости на отдалённом участке системы и изменением скорости потока.

В отопительных системах, как правило, тепловым носителем выступает вода, а она, как известно, несжимаема, как и многие жидкости. При циркуляции могут возникать преграды. Причём, для появления гидравлического удара преграда должна появиться резко. Из-за препятствия вода теряет скорость, а градиент сводится к нулю.

Во время остановки объёма воды на него продолжает воздействовать сила нагнетания устройства, которое производит движение жидкости. Из-за силы нагнетания на месте увеличивается давление воды, которое отражается на стенках труб и сосудов.

При быстром удалении препятствия теплоноситель устремится в сторону самого меньшего сопротивления и давления. При всём он приобретёт большую скорость за счёт разницы давлений в месте высокого давления и в свободной точке.

Вода движется очень быстро и из-за собственных свойств не сжимаемости может нанести вред элементам и конструкциям обогревательной системы. Нанесённый удар часто можно сравнить с силой удара молотком со всей силы. Потому мощные гидроудары в системе отопления могут разгерметизировать конструкции, нарушить отдельные элементы. Человек рискует получить травмы и ожоги.

Защита

А теперь разберёмся, как защититься от подобных неприятностей с гидроударами в системе отопления частного дома. Рассмотрим реконструкцию настоящей системы с учётом главных критериев установки:

1. Когда в помещении есть термостат, нужно перед ним на место жёсткого участка контура поставить эластичный пластик либо армированный каучук, стойкий к температурам. Эта врезка при необходимости будет растягиваться и немного компенсировать давление. Протяжённость самодельного амортизатора 20-40 сантиметров, исходя от магистрали – чем длиннее, тем больше отрезок трубы из пластика.
2. Можете применять терморегулятор с пружиной, которая не позволит клапану полностью закрыться при появлении большой нагрузки. Установка данного прибора делается, взяв на заметку направление стрелки на корпусе, что указывает направление циркуляции теплоносителя. Стоит сказать, что не многие модели терморегуляторов имеют такую защиту от гидроударов.
3. Как правило, устанавливается резервный бак либо гидравлический аккумулятор. Данное компенсирующее оборудование даёт возможность противостоять расширению жидкости при повышенном давлении. Его мембрана из резины либо груша растягивается в сторону воздушной камеры и позволяет вытолкнуть во второй рабочий отсек конкретное количество теплоносителя (объём зависит от параметров резервного бака – они устанавливаются в зависимости от вместительности самой системы и котла).
4. Запорная арматура должна быть с плавной регулировкой – у подобных клапанов довольно маленький промежуток перекрытия жидкости.

Все вышеуказанные техусловия прекрасно действуют вместе. Отопительная система будет защищена от гидравлических ударов на долгое время!

Что такое гидроудар в системе отопления: причины возникновения и последствия

В современном доме присутствуют жизненно необходимые коммуникации: электроснабжение, водопровод и система отопления. О последней и пойдет речь в этой статье. Рассмотрим. что такое гидроудар в системе отопления, причины его возникновения, способы предотвращения и снижения последствий после возникновения этого явления.

Перепады и их причины

Скачки давления свидетельствуют о неправильной работе системы. Расчет потерь давления в системе отопления определяется суммированием потерь на отдельных промежутках, из которых состоит весь цикл. Своевременное выявление причины и ее устранение может предотвратить более серьезные проблемы, которые приводят к дорогостоящему ремонту.

Если падает давление в системе отопления, это может быть вызвано такими причинами:

• появление течи;
• сбой настроек расширительного бака;
• выход из строя насосов;
• появление микротрещин в теплообменнике котла;
• отключение электричества.

Как повысить давление в системе отопления?

Расширительный бачок регулирует перепады давления

В случае появления течи надо проверить все места соединений. Если причина визуально не выявлена, надо обследовать каждый участок по отдельности. Для этого поочередно перекрываются клапаны кранов. По манометрам будет видно изменение давления после отсекания того или иного участка. Обнаружив проблемное соединение, его нужно поджать, предварительно дополнительно уплотнив. В случае необходимости узел или часть трубы заменяется.

Расширительный бачок регулирует перепады вследствие нагревания и охлаждения жидкости. Признаком неисправности бачка или недостаточного его объёма является повышение давления и дальнейший спад.

К полученному результату следует добавить зазор в 1,25%. Нагретая жидкость, расширившись, вытеснит воздух из бака через клапан в воздушном отсеке. После того как вода остынет, она уменьшится в объёме и давление в системе будет меньше необходимого. Если расширительный бачек меньше необходимого, его следует заменить.

Повышение давления может быть вызвано повреждением мембраны или неправильной настройкой регулятора давления системы отопления. При повреждении мембраны надо заменить ниппель. Это быстро и легко. Чтобы настроить бачек, его нужно отсоединить от системы. Затем насосом накачать необходимое количество атмосфер в воздушную камеру и установить его обратно.

Определить неисправность насоса можно, отключив его. Если после отключения ничего не произошло, значит, насос не работает. Причиной может быть неисправность его механизмов или отсутствие питания. Нужно убедиться в том, что он подключен к сети.

Если возникли проблемы с теплообменником, то его нужно заменить. В процессе эксплуатации могут появляться микротрещины в структуре металла. Это устранить нельзя, только замена.

Почему повышается давление в системе отопления?

Причинами такого явления может быть неправильная циркуляция жидкости или полная ее остановка вследствие:

• образования воздушной пробки;
• засорения трубопровода или фильтров;
• работы регулятора давления отопления;
• непрекращающейся подпитки;
• перекрытия запорной арматуры.

Как устранить перепады?

Воздушная пробка в системе не пропускает жидкость. Воздух можно только стравить. Для этого во время монтажа следует предусмотреть установку регулятора давления системы отопления – пружинного воздухоотводчика. Он работает в автоматическом режиме. Радиаторы нового образца укомплектованы похожими элементами. Они находятся вверху батареи и работают в ручном режиме.

Почему растет давление в системе отопления при скоплении грязи и накипи в фильтрах и на стенках труб? Потому что затрудняется проток жидкости. Фильтр воды можно почистить, вынув фильтрующий элемент. Избавиться от накипи и засорения в трубах сложнее. В некоторых случаях помогает промывка специальными средствами. Иногда устранить неполадку можно только путем замены участка трубы.

Регулятор давления отопления в случае повышения температуры перекрывает клапаны, по которым жидкость поступает в систему. Если это необоснованно с технической точки зрения, то устранить неполадку можно путем регулировки. В случае невозможности данной процедуры следует заменить узел. В случае выхода из строя системы электронного управления подпитки, ее следует отрегулировать или поменять.

Пресловутый человеческий фактор еще никто не отменял. Поэтому на практике случается перекрытие запорной арматуры, которое приводит к появлению повышенного давления в системе отопления. Чтобы нормализовать этот показатель, нужно просто открыть вентили.

Причины гидроудара двигателя

Наиболее распространенным случаем получения гидроудара, является проезд по глубоким лужам или бродам. Наверное все меняли в своем автомобиле воздушный фильтр и видели откуда происходит забор воздуха. Так вот, как только уровень воды превысит высоту, на которой расположен воздухозабор, то в ближайшие секунды двигатель скорее всего заглохнет, что будет свидетельствовать о гидроударе.

Дело в том, что вода попадающая в камеру сгорания вместо воздуха не даст поршню дойти до его верхней мертвой точки (ВМТ). Отсюда следует, что коленчатый вал не сможет полностью провернуться, а вот здесь есть несколько путей развития проблемы.