Πώς να μετριαστεί η βλάβη που προκαλείται από το Water Hammer;

2024-12-25

Τι είναι το φαινόμενο του Water Hammer;

Το σφυρί νερού εμφανίζεται όταν, λόγω ξαφνικής διακοπής ρεύματος ή γρήγορου κλεισίματος της βαλβίδας, η αδράνεια της ροής του νερού δημιουργεί ένα κρουστικό κύμα, παρόμοιο με την πρόσκρουση ενός σφυριού, εξ ου και ο όρος "water hammer".

Στα αντλιοστάσια, το σφυρί νερού μπορεί να κατηγοριοποιηθεί σε σφυρί νερού εκκίνησης, σφυρί νερού κλεισίματος βαλβίδας και σφυρί νερού διακοπής λειτουργίας αντλίας (το οποίο συμβαίνει λόγω ξαφνικών διακοπών ρεύματος ή παρόμοιων αιτιών). Οι δύο πρώτοι τύποι σφυρών νερού, υπό κανονικές διαδικασίες λειτουργίας, δεν αποτελούν σημαντικό κίνδυνο για την ασφάλεια του εξοπλισμού. Ωστόσο, η πίεση που προκαλείται από το σφυρί νερού διακοπής λειτουργίας της αντλίας είναι συχνά πολύ υψηλή και μπορεί να οδηγήσει σε ατυχήματα.

Τι είναι το Φαινόμενο Σφύρας Διακοπής λειτουργίας Αντλίας;

Το λεγόμενο «σφυρί νερού απενεργοποίησης αντλίας» αναφέρεται στο φαινόμενο υδραυλικού σοκ που προκαλείται από την ξαφνική αλλαγή στην ταχύτητα ροής στον αγωγό αντλίας και πίεσης όταν μια βαλβίδα κλείνει κατά τη διάρκεια διακοπής ρεύματος ή για άλλους λόγους, που οδηγεί σε διακυμάνσεις της πίεσης. Για παράδειγμα, σφάλματα στο σύστημα τροφοδοσίας ή στον ηλεκτρικό εξοπλισμό ή περιστασιακές βλάβες στη μονάδα αντλίας, μπορεί να οδηγήσουν σε κλείσιμο της βαλβίδας της φυγόκεντρης αντλίας, πυροδοτώντας τη σφύρα διακοπής λειτουργίας της αντλίας.

Η πίεση αιχμής του σφυριού νερού διακοπής λειτουργίας της αντλίας μπορεί να φτάσει το 200% της κανονικής πίεσης λειτουργίας ή ακόμη υψηλότερη, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει ζημιά στον αγωγό και τον εξοπλισμό. Τα συνηθισμένα ατυχήματα έχουν ως αποτέλεσμα "διαρροή νερού" ή διακοπή της παροχής νερού, ενώ σοβαρά ατυχήματα μπορεί να προκαλέσουν πλημμύρες στο αντλιοστάσιο, ζημιά εξοπλισμού, καταστροφή εγκαταστάσεων, ακόμη και τραυματισμό ή θάνατο.

Πώς να μετριαστεί η βλάβη που προκαλείται από το Water Hammer;

Το σφυρί νερού είναι ένα κοινό ζήτημα στα συστήματα διανομής νερού και υπάρχουν διάφορα προστατευτικά μέτρα που είναι διαθέσιμα για τον μετριασμό των επιπτώσεών του. Ωστόσο, αυτά τα μέτρα πρέπει να προσαρμόζονται στις ειδικές αιτίες του υδραυλικού σφυριού. Παρακάτω είναι μερικές συνηθισμένες μέθοδοι:

Μείωση του ρυθμού ροής στον αγωγό:

Η μείωση του ρυθμού ροής στον αγωγό μπορεί να μειώσει την πίεση του σφυριού νερού σε κάποιο βαθμό. Ωστόσο, αυτό μπορεί να απαιτεί αύξηση της διαμέτρου του σωλήνα, γεγονός που αυξάνει το κόστος του έργου. Κατά τη χάραξη του αγωγού, είναι απαραίτητο να αποφύγετε καταστάσεις όπου υπάρχουν ξαφνικές αλλαγές στην κλίση ή σχηματισμός εξογκωμάτων (υψηλών σημείων) στη γραμμή.

Επιπλέον, η μείωση του μήκους του αγωγού μπορεί να βοηθήσει, καθώς οι μεγαλύτεροι αγωγοί γενικά οδηγούν σε μεγαλύτερο σφυρί νερού κατά τη διακοπή λειτουργίας της αντλίας. Μια προσέγγιση είναι να χωρίσετε ένα ενιαίο αντλιοστάσιο σε δύο και να χρησιμοποιήσετε ένα φρεάτιο αναρρόφησης για να συνδέσετε τους δύο σταθμούς.

Το μέγεθος του σφυριού νερού κατά τη διακοπή λειτουργίας της αντλίας σχετίζεται κυρίως με τη γεωμετρική κεφαλή του αντλιοστασίου. Όσο υψηλότερη είναι η γεωμετρική κεφαλή, τόσο μεγαλύτερη είναι η δυνατότητα για σφύρα νερού. Επομένως, είναι σημαντικό να επιλέξετε μια κατάλληλη κεφαλή αντλίας με βάση τις τοπικές συνθήκες.

Μετά από μια διακοπή λειτουργίας της αντλίας, το σύστημα θα πρέπει να περιμένει να γεμίσει ο σωλήνας κατάντη της βαλβίδας αντεπιστροφής με νερό προτού επανεκκινήσει την αντλία. Κατά την εκκίνηση της αντλίας, είναι σημαντικό να μην ανοίγετε πλήρως τη βαλβίδα εξόδου της αντλίας, καθώς αυτό θα μπορούσε να προκαλέσει σημαντικό σφυρί νερού. Κάτω από αυτές τις συνθήκες συμβαίνουν πολλά μεγάλα περιστατικά με υδραυλικά σφυριά σε αντλιοστάσια.

Εγκατάσταση συσκευών μετριασμού Water Hammer:

(1) Υιοθέτηση τεχνολογίας ελέγχου σταθερής πίεσης:

Ένα αυτοματοποιημένο σύστημα ελέγχου PLC (Programmable Logic Controller) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη ρύθμιση της ταχύτητας των αντλιών μέσω ελέγχου μεταβλητής συχνότητας. Καθώς η πίεση στο δίκτυο διανομής νερού κυμαίνεται ανάλογα με τις μεταβαλλόμενες συνθήκες λειτουργίας, οι αυξήσεις ή οι πτώσεις της πίεσης είναι συχνές, με αποτέλεσμα τον κίνδυνο κρούσης νερού και ζημιάς σε σωλήνες και εξοπλισμό. Παρακολουθώντας την πίεση και ελέγχοντας τη λειτουργία των αντλιών—ενεργοποιώντας ή απενεργοποιώντας τις ή ρυθμίζοντας την ταχύτητά τους—το σύστημα διατηρεί σταθερή πίεση. Αυτό βοηθά στην αποφυγή μεγάλων διακυμάνσεων της πίεσης και μειώνει την πιθανότητα κρούσης νερού.

(2) Εγκατάσταση αλεξικέραυνων σφυρών:

Αυτές οι συσκευές αποτρέπουν κατά κύριο λόγο το σφυρί νερού που προκαλείται από τη διακοπή λειτουργίας της αντλίας και συνήθως εγκαθίστανται κοντά στην έξοδο της αντλίας. Χρησιμοποιούν την πίεση εντός του αγωγού για να ενεργοποιήσουν μια βαλβίδα εκτόνωσης πίεσης όταν η πίεση πέσει κάτω από ένα καθορισμένο όριο, επιτρέποντας την εκκένωση νερού για την ανακούφιση της πίεσης. Αυτό βοηθά στην εξισορρόπηση των τοπικών πιέσεων του αγωγού και στην αποφυγή ζημιών από το σφυρί νερού. Οι υδραυλικοί απαγωγείς είναι γενικά διαθέσιμοι σε μηχανικούς και υδραυλικούς τύπους. Οι μηχανικοί απαγωγείς απαιτούν χειροκίνητη επαναφορά μετά την ενεργοποίηση, ενώ οι υδραυλικοί επαναφέρονται αυτόματα.

(3) Εγκατάσταση βαλβίδων ελέγχου αργού κλεισίματος σε σωλήνες μεγάλης διαμέτρου:

Οι βαλβίδες αντεπιστροφής αργού κλεισίματος μπορούν να μετριάσουν αποτελεσματικά το σφυρί νερού που προκαλείται από τη διακοπή λειτουργίας της αντλίας. Ωστόσο, επειδή η δράση της βαλβίδας επιτρέπει σε λίγο νερό να ρέει πίσω, απαιτεί έναν σωλήνα υπερχείλισης στο φρεάτιο αναρρόφησης. Οι βαλβίδες αντεπιστροφής αργού κλεισίματος διατίθενται σε δύο τύπους: τύπους με βάση το βάρος και τύπους αποθήκευσης ενέργειας. Αυτές οι βαλβίδες μπορούν να ρυθμιστούν ώστε να κλείνουν μέσα σε ένα συγκεκριμένο χρονικό πλαίσιο. Συνήθως, η βαλβίδα κλείνει 70%-80% μέσα σε 3 έως 7 δευτερόλεπτα μετά τη διακοπή ρεύματος, με το υπόλοιπο 20%-30% του κλεισίματος να διαρκεί 10 έως 30 δευτερόλεπτα, ανάλογα με τις συνθήκες της αντλίας και του αγωγού. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι όταν υπάρχουν υψηλά σημεία (εξογκώματα) στον αγωγό, μπορεί να προκύψει σφύρα νερού που προκαλείται από διαχωρισμό στήλης, οπότε η βαλβίδα αντεπιστροφής αργού κλεισίματος είναι λιγότερο αποτελεσματική.

(4) Εγκατάσταση μονόδρομου πύργου ρύθμισης πίεσης:

Ένας μονόδρομος πύργος ρύθμισης πίεσης μπορεί να κατασκευαστεί κοντά στο αντλιοστάσιο ή σε κατάλληλο σημείο του αγωγού. Η στάθμη του νερού του πύργου θα πρέπει να είναι χαμηλότερη από την πίεση του αγωγού σε εκείνο το σημείο. Όταν η πίεση του αγωγού πέσει κάτω από τη στάθμη του νερού του πύργου, συμπληρώνεται νερό από τον πύργο στον αγωγό για να αποτραπεί ο διαχωρισμός της στήλης του νερού και να αποφευχθεί η σφύρα νερού. Ωστόσο, αυτό το μέτρο δεν είναι πολύ αποτελεσματικό για την πρόληψη της κρούσης νερού που προκαλείται από το κλείσιμο των βαλβίδων. Επιπλέον, η βαλβίδα μονής κατεύθυνσης που χρησιμοποιείται στον πύργο πρέπει να είναι αξιόπιστη, καθώς μια αστοχία θα μπορούσε να οδηγήσει σε σημαντικό υδραυλικό σφυρί.

(5) Εγκατάσταση σωλήνων παράκαμψης (βαλβίδες) σε αντλιοστάσια:

Υπό κανονικές συνθήκες, η πίεση στην πλευρά κατάθλιψης της αντλίας είναι μεγαλύτερη από την πλευρά αναρρόφησης, με αποτέλεσμα να κλείσει η βαλβίδα αντεπιστροφής. Όταν συμβεί ξαφνική διακοπή ρεύματος, η πίεση στην πλευρά εκκένωσης της αντλίας πέφτει απότομα, ενώ η πίεση στην πλευρά αναρρόφησης αυξάνεται δραματικά. Η διαφορά πίεσης αναγκάζει το παροδικό νερό υψηλής πίεσης στον αγωγό αναρρόφησης να ωθήσει να ανοίξει τη βαλβίδα αντεπιστροφής, στέλνοντας νερό στην πλευρά εκκένωσης χαμηλής πίεσης. Αυτή η διαδικασία βοηθά στην εξισορρόπηση της πίεσης και στις δύο πλευρές της αντλίας, μειώνοντας την πιθανότητα νεροκύτταρου.

(6) Εγκατάσταση πολλαπλών βαλβίδων ελέγχου:

Για μεγάλους αγωγούς, η εγκατάσταση πολλαπλών βαλβίδων ελέγχου μπορεί να χωρίσει τον αγωγό σε τμήματα. Κάθε τμήμα θα έχει τη δική του βαλβίδα αντεπιστροφής. Σε περίπτωση σφύρας νερού, η ροή του νερού χωρίζεται σε μικρότερα τμήματα καθώς κάθε βαλβίδα αντεπιστροφής κλείνει με τη σειρά. Η μικρότερη κεφαλή πίεσης σε κάθε τμήμα μειώνει το μέγεθος του σφυριού νερού. Αυτή η μέθοδος είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για συστήματα με μεγάλη διαφορά κάθετης κεφαλής. Ωστόσο, δεν μπορεί να εξαλείψει τον κίνδυνο διαχωρισμού της στήλης νερού. Ένα σημαντικό μειονέκτημα είναι ότι κατά την κανονική λειτουργία, αυξάνει την κατανάλωση ενέργειας της αντλίας και το λειτουργικό κόστος.

Με την εφαρμογή αυτών των στρατηγικών, είναι δυνατό να μειωθεί αποτελεσματικά ο αντίκτυπος του υδραυλικού σφυριού στο σύστημα ύδρευσης, διασφαλίζοντας τόσο την ασφάλεια όσο και την αποδοτικότητα κατά τη λειτουργία.

Εάν ενδιαφέρεστε για αυτό το άρθρο ή έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις σχετικά με αυτό, παρακαλώ να μου συμβόλαιο ελεύθερα ανά πάσα στιγμή~~~

whatsapp: +86 18159365159

Email: victor@gntvalve.com

Προηγούμενος:Ποια είναι η δομή και τα χαρακτηριστικά μιας βαλβίδας πεταλούδας;

Επόμενο:Τα κύρια εξαρτήματα μιας βαλβίδας ελέγχου