Постоянные гидроудары могут спровоцировать самую опасную аварию – прорыв трубы
Гидроудары наиболее опасны и доставляют большие неприятности в системах теплых полов. По контурам полов двигается горячая жидкость. На объем последствий влияет место, на котором образовалось препятствие. При наличии преграды в начале системы давление увеличится незначительно, если преграда образуется в конце трубопровода, то давление повысится сильнее.
Как правило, гидравлический эффект возникает, если при монтаже системы отопления использованы разнокалиберные изделия. Если посредством переходников контуры не уравнены в диаметре, значит, давление однозначно увеличится.
При нахождении жидкости внутри трубы на препятствие, ее скорость снижается, при этом объем постоянно увеличивается. Не имея выхода для разгрузки, поток создает волну в обратном направлении, которая сталкивается с общим потоком, увеличивает давление порою до максимального показателя 20 атмосфер.
Герметичность трубы не дает выйти жидкости наружу, образующаяся сила удара несет большую опасность в виде разрыва трубопровода.
Для систем отопления и водоснабжения следует применять специальные трубы без швов согласно Гост 3262 – 75, или напорные изделия из металлопластика, выполненные по Гост 18599.
Причинами для возникновения гидроударов считают:
1.неполадки функционирования насоса, обеспечивающего циркуляцию.
2.скопление воздуха внутри системы.
3.перебои в электроснабжении.
4.резкое перекрытие арматуры для затвора.
Внезапное увеличение давления в трубе возникает, если во время включения насоса работа крыльчатки начинается с огромных оборотов.
В автономной системе отопления все чаще устанавливают шаровые краны, которые не имеют плавного хода. Быстрое движение крана имеет отрицательное свойство, потому что становится причиной гидроударов.
Использование винтовых кранов считается более безопасным, потому что устройство обеспечивает плавное раскручивание буксы.
Гидроудар возникает, если запускают систему с невыпущенным воздухом. Вода, попадая в трубу, наталкивается на воздушную пробку, которая придает потоку обратную амортизацию.
Устранение проблемы.
Устранить причины возникновения гидроударов может установка защиты систем трубопроводов.
Для этого применяют различные методы.
1.Поэтапное перекрытие трубопроводной системы.
2.Установка автоматических конструкций.
Автоматическое управление должно иметь настройку на плавное изменение давления в трубопроводе. Для этого устанавливают насосы, имеющие функцию автоматического изменения количества оборотов, или оборудование, работающее с помощью электронного управления, внутри которого стоят частотные преобразователи.
Внимание! Автоматические устройства позволяют осуществлять контроль за потоком жидкости и ее давлением в системе. Автоматические насосы с регулировкой количества оборотов плавно увеличивают, либо понижают водяное давление. Автоматика направлена на выполнении двух задач: контроль за перепадами давления и его регулировка при необходимости
Автоматика направлена на выполнении двух задач: контроль за перепадами давления и его регулировка при необходимости
Автоматические насосы с регулировкой количества оборотов плавно увеличивают, либо понижают водяное давление. Автоматика направлена на выполнении двух задач: контроль за перепадами давления и его регулировка при необходимости.
Избегаем гидроударов – основные правила
Люди, столкнувшиеся с гидроударами и не понаслышке знающие об их губительном воздействии, интересуются: а можно ли всего этого избежать? Вариантов существует сразу несколько, ознакомимся с каждым из них.
- В первую очередь, действуйте аккуратно и мягко. Не закрывайте резко шаровой кран, иначе возникнет удар. Во избежание его появления арматуру закрывайте плавно, спешить при этом не стоит. Удосужьтесь потратить несколько лишних секунд – это не так много по сравнению с предстоящим ремонтом водопровода.
- Для уменьшения данного эффекта можно несколько усовершенствовать систему. Как уже отмечалось, для этого устанавливаются гидроаккумуляторы (их еще называют демпферами), накапливающие воду в случае повышения давления в контуре.
Если удары возникают вследствие прекращения работы насоса, то можете поставить специальный клапан для защиты. Такие устройства срабатывают исключительно при ударе и снижают нарастающее давление в магистрали. Этот клапан крайне надежен. Он устанавливается рядом с насосом.
Автоматика – еще один возможный вариант решения проблемы. Благодаря специальным блокам управления активизация и остановка системы будут предельно плавными. Насос при необходимости будет увеличивать или уменьшать давление, из-за чего риск гидравлического удара практически сводится к нулю.
Наконец, если гидроудары возникают по причине неправильного планирования всей системы, то единственный выход – полностью ее переделать.
Обратите внимание! Если не устранить проблемы сразу же после появления ударов, то систему в любом случае рано или поздно переделывать все же придется. Ведь если ситуация все время повторяется, то все элементы – в том числе трубы – вскоре выйдут из строя
После этого ремонт будет стоить намного больше.
Последствия гидроудара
Об этом вкратце уже упоминалось в статье, однако всё же соберём информацию о том, чем опасны перепады давления, в данном пункте.
По большому счёту высокое давление не имеет никаких ограничений. Десятки атмосфер могут запросто превратиться в большую величину. Ситуация выглядит ещё более плачевной, если тепломагистраль имеет большую протяжённость.
Допустим, в тёплых полах положены несколько десятков метров труб. Устранить неприятность со скачками давления в данной системе может помочь покупка терморегулятора, который не даст полу перегреться. Однако при всём терморегулятор не сможет помочь, если при установке коммуникаций присутствуют оплошности. Например, когда подобран неправильный диаметр трубопровода, нет уклона. Ситуация такова, что при перекрытии клапана терморегулятора жидкость определённое время ещё продолжает циркулировать по инерции и тем самым создаёт нагрузку на трубопровод.
Для защиты коммуникаций от подобных редких либо постоянных гидравлических ударов, стоит нейтрализовать их силу либо воздействие.
Инерция теплоносителя и регулярные нагрузки на систему становятся причиной износа резьбовых и жёстких соединений, а также всех трубопроводных коммуникаций.
Самые частые последствия:
- попадание горячей воды в жилые помещения;
- поломка главных узлов, а именно котла, циркуляционного насоса, расширительного бака;
- травмы и ожоги людей.
https://youtube.com/watch?v=uVkHgQ85qks
Что такое компенсатор гидроудара: виды, конструкция, принцип работы
Компенсатор гидроудара есть двух типов: мембранный и с подпружиненным клапаном. Они выполняют одну и ту же функцию: принимают излишки жидкости, снижая тем самым нагрузку на другие элементы системы. Так как эти устройства имеют небольшие размеры, защищают они те приборы, которые расположены в непосредственной близости.
Как устроен и работает мембранный компенсатор
Мембранный компенсатор гидроудара — это емкость, которую делит на две части эластичная мембрана. Одна из частей заполнена воздухом, вторая, в нормальном состоянии пуста. Воздух в заполненной части закачивается под определенным давлением. Для проверки/подкачки давления в этой части корпуса имеется золотник (ниппель). С завода изделия поставляются с исходным давлением в 3 Бар. Это «стандартное» значение для большинства систем отопления одноэтажных частных домов. Если давление требуется изменить, к ниппелю подсоединяют насос и доводят его до требуемого значения. Это значение — на 20-30% выше рабочего в конкретной системе. Но оно должно быть значительно ниже предела работоспособности самого компенсатора.
Пока давление в системе не превышает давление в этой части резервуара, ничего не происходит. При возникновении гидроудара, под действием возросшего давления мембрана растягивается, часть жидкости поступает в резервуар. По мере нормализации, эластичная мембрана стремиться занять свое нормальное состояние, выталкивая жидкость обратно в систему. Тем самым скачок сглаживается.
Особенности пружинного гасителя гидроудара
Второй тип компенсаторов гидроударов работает по тому же принципу: в корпус при повышении давления пропускается жидкость. Вот только доступ в емкость перекрывает пластиковый диск, который подпирается пружиной. Давление, при котором жидкость начинает поступать внутрь, зависит от силы упругости пружины. Регулировать его никак нельзя (во всяком случае пока регулируемые модели не попадались), так что приходится подбирать устройство с подходящими параметрами.
Принцип работы этого гасителя аналогичен вышеописанному. Пока давление в системе в норме, пружина прижимает диск к корпусу. При возникновении гидроудара, она сжимается, вода заходит в корпус. По мере понижения давления, оно становится меньше, чем сила упругости пружины. Она постепенно разжимается, возвращая жидкость в трубопровод.
Как видите, оба устройства работают по схожему принципу. Более надежными принято считать пружинные модели, так как рабочие элементы в них меньше подвержены износу (металлическая пружина и прочный пластик). Но мембраны также делаются из материалов, которые длительное время не теряют своей эластичности. Дополнительный плюс — возможность выставить давление, при котором мембрана начнет растягиваться. Но минусом можно считать необходимость регулярной проверки давления и, при необходимости, подкачки.
Способы защиты от гидроудара
Чтобы свести к минимуму вероятность возникновения гидроудара необходимо соблюдать правила монтажа водопроводных и отопительных коммуникаций. Но, только этого недостаточно. Для более полной уверенности необходим комплексный подход, соблюдение правил безопасности и технических инструкций.
Проще говоря, чтобы защитить трубопроводные системы от гидроудара необходимо:
Плавно закрывать и открывать запорную арматуру.
При плавном закрывании крана давление в трубопроводе будет постепенно выравниваться. Ударная волна, возникающая при этом процессе будет иметь незначительную силу, и следовательно, мощность гидравлического удара будет минимальной. Плавное открывание и закрывание запорной арматуры необходимо выполнять не только на промышленных объектах, но когда запускается водоснабжение и отопление в частном доме.
Использовать в системе амортизирующее устройство.
Такое устройство представляет из себя отрезок трубы из эластичного пластика либо каучука, которым заменяется часть жёсткой трубы. Монтируется оно перед термостатом по направлению движения рабочей жидкости. В случае возникновения гидравлического удара происходит растяжение стенок эластичного отрезка трубы, и сила гидроудара значительно гасится.
Использовать гидроаккумуляторы и демпферные устройства.
Гидравлический аккумулятор применяется для поддержания стабильного давления жидкости в трубопроводной системе. Такие устройства выполнены в виде металлического герметичного бака с расположенными внутри эластичной мембраной и воздушным клапаном. В момент возникновения гидроудара, эластичная мембрана перемещается – это позволяет вместить излишек жидкости. Когда давление нормализуется, уменьшается, то мембрана возвращается в исходное положение под воздействием воздуха, расположенного с обратной стороны.
Специальные регуляторы, частотные преобразователи и прочие подобные приборы позволяют плавно регулировать снижение или увеличение скорости вращения насосных валов, которые влияют на скорость движения рабочей среды. Это позволяет уменьшить силу воздействия и снизить риск появления гидроударов. Чтобы обеспечить плавный пуск и остановку насосов в современных системах применяются специальные клапаны, работающие под управлением электричества.
Также запорная арматура может закрываться автоматически, поэтому применяются автоматические устройства плавного открытия и закрытия арматуры. Конечно вся эта электроника позволяет исключить человеческий фактор, но ставит всю систему в зависимость от электричества. Такие системы необходимо оборудовать резервным источником электроэнергии.
Использовать байпас.
Байпас – это дополнительный участок трубопровода, который монтируется в качестве обходного канала и служит для регулирования пропускной способности трубопроводной системы.
Защитный клапан реагирует на скачки давления и предохраняет систему от гидроударов. Принцип работы таких устройств достаточно прост. Как только давление рабочей среды в местах установки клапанов превышает допустимое, то клапан сразу открывается и происходит сброс давления. Как только давление уменьшается и приходит в норму – клапан закрывается.
Также эти клапаны надо устанавливать рядом с насосом. Предохранительный клапан защищает насосное оборудование в случае непредвиденной остановки в момент отключения электричества.
Применять воздушные клапаны (воздухоотводчики).
Данные устройства необходимы для успешной борьбы с воздушными пробками, которые являются одной из причин возникновения гидравлических ударов. Воздушные клапаны отводят газы из трубопроводной системы, образовавшиеся в процессе работы.
Скорость движения рабочей среды в трубопроводе большего диаметра меньше, чем в трубах с маленьким диаметром. Следовательно, уменьшается возможность возникновения гидроудара. Однако, этот способ гораздо затратнее, так как стоимость труб большего диаметра гораздо выше.
Чтобы избежать последствий, возникающих после гидроударов, необходимо выполнять все рекомендации специалистов. Тем самым защитить всю трубопроводную систему от возникновения гидравлических ударов. Это позволит обеспечить бесперебойную и эффективную работу системы на протяжении длительного времени.
Что такое гидроудар в трубопроводе, причины возникновения
Если говорить о наших домах и квартирах, гидроудары возникают в системах отопления и водоснабжения. В системах отопления частных домов — при старте или остановке циркуляционного насоса. Да, сам по себе он давления не создает. Но резкое ускорение или останов теплоносителя и является той нагрузкой, которая действует на стенки труб и близлежащие устройства. В системах отопления закрытого типа стоит расширительный бак. Он компенсирует гидроудар, если насос находится рядом. В этом случае дополнительные устройства могут и не понадобиться. Проверить необходимость установки компенсатора можно по манометру. Если стрелка не движется или движется едва заметно, все нормально.
В централизованных системах отопления, гидроудар возникает при резком закрытии заслонки, когда быстро открывают краны для заполнения системы после ремонта/профилактики. По правилам надо делать это медленно и постепенно, но на практике случается иначе…
В водоснабжении гидроудар возникает даже при резком закрытии крана или другой запорной арматуры. Более выраженные «эффекты» получаем в завоздушенных системах. Вода при движении ударяется в воздушные пробки, что создает дополнительные ударные нагрузки. Мы можем при этом слышать щелчки или потрескивание. А если водопровод разведен пластиковыми трубами, во время эксплуатации можно заметить, как эти трубы сотрясаются. Так они реагируют на гидроудары. Вы, наверное, замечали, как дергается шланг в металлической оплетке. Причина та же — скачки давления. Рано или поздно они приведут к тому, что либо труба лопнет в самом слабом месте, либо соединение потечет (что более вероятно и чаще встречается).
Почему же раньше это явление не отмечалось? Потому что сейчас большая часть кранов имеют шаровую заслонку и поток перекрывается/открывается очень резко. Раньше краны были вентильного типа и заслонка опускалась медленно и постепенно.
Как же бороться с гидроударами в отоплении и водоснабжении? Можно, конечно, приучить обитателей квартиры или дома не крутить резко краны. Но стиральную или посудомоечную машину не научишь бережному отношению к трубам. И циркуляционный насос не замедлишь в процессе старта и останова. Поэтому в систему отопления или водоснабжения добавляют компенсаторы гидроударов. Их же называют гасителями, амортизаторами.
Что нужно делать для профилактики
1.Периодически проверяют безопасную работу защитного клапана, манометра, воздухоотводчика.
2.проверяют давление в конструкции, расположенной за мембраной камеры для искусственного расширения трубы. При необходимости корректируют работу.
3.проводят тестовые испытания на отсутствие утечек, выявляют уровень износа системы.
4.проверяют вентиля арматуры для запора на наличие течи.
5.очищают фильтры, которые задерживают ржавчину, песок и т.д.
Профилактические меры содержат несложные работы, которые стоит выполнять, чтобы при необходимости обойтись небольшими ремонтными работами.
Работу по профилактике проводят комплексно, именно такой метод исключит гидроудары и продлит срок эксплуатации трубопровода.
Природа гидроудара, возможные причины
Владельцы частных домов с неграмотно устроенными инженерными коммуникациями часто слышат характерное пощелкивание и стук, которые сигнализируют о том, что в замкнутой системе произошло кратковременное резкое повышение давления в результате внезапного прекращения движения жидкости по контуру или внезапного возобновления ее циркуляции.
Когда поток жидкости, двигающийся с определенной скоростью, сталкивается с преградой (воздухом или запорной арматурой), скорость его меняется не сразу, а вот объем быстро увеличивается, давление растет и иногда достигает 10 и более атмосфер. Если «излишкам» деваться некуда, то возникает риск разрыва трубы.
Возможные причины гидроудара:
- запуск, остановка и поломка насоса или его аварийное отключение;
- воздух в системе;
- резкая остановка потока жидкости в контуре, вызванная быстрым открытием-закрытием запорной арматуры: кранов, задвижек и т.д.
Последняя причина наиболее типична с тех самых пор, как вентильные краны, с их плавным ходом, заменили более современные и «резкие» шаровые собратья.
С точки зрения профилактики гидроудара вентильные краны эффективнее шаровых
В случае если из системы не выведен воздух, то при открытии шарового крана происходит столкновение воздушной массы и практически несжимаемой жидкости, в итоге значение давления может возрасти до нескольких десятков атмосфер. Такая регулярная «проверка на прочность» очень негативно сказывается на состоянии системы в целом и труб в частности, итог предсказать нетрудно.
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
Гидроудар: его причины и последствия
Гидравлическим ударом называется кратковременное увеличение давления внутри трубопроводной системы отопления или водоснабжения, которое возникает за счет изменения скорости движения проходящей среды.
Гидроудар может быть:
положительным. Суть данного явления заключается в увеличении давления в трубах вследствие резкого закрытия задвижек или иной запорной арматуры при работающем насосе или включение насоса при закрытых задвижках и так далее;
Повышение давления в трубах из-за закрытия крана
отрицательным, возникающим при остановке насосов и, соответственно, недостаточном уровне давления.
Причины гидроударов
Основными причинами возникновения гидравлических ударов в трубопроводных системах, в том числе и системах водоснабжения, являются:
- резкое закрытие запорной арматуры, что приводит к ограничению прохождения жидкости в системе;
- включение/отключение насоса, подающего воду в коммуникации. Изменение режима работы насоса может быть связано как с желанием потребителя (например, полив на дачном участке), так и с проблемами в работе техники или системы электроснабжения;
- наличие воздушной пробки в системе трубопроводов.
Чтобы причиной гидроудара не стала воздушная пробка, в замкнутых системах устанавливается дополнительное оборудование для стравливания воздуха.
Последствия гидроударов
Чем опасен гидравлический удар? Последствия увеличения давления в системах водоснабжения (отопления) следующие:
- изменение структуры материала, из которого изготовлены трубы (перегиб, деформация, отслоение и так далее);
- разгерметизация коммуникационной системы;
- затопление жилого/промышленного помещения, а также квартир соседей, проживающих на нижних этажах (в многоквартирных домах);
- поломка оборудования, входящего в состав системы. Особенно важен данный фактор для загородных домов, не подключенных к центральным системам, так как для комфортного использования водопровода устанавливаются такие агрегаты, как насос, водонагреватель и так далее;
Результаты возникновения гидроудара
- порча мебели и иного личного имущества в результате негативного воздействия воды;
- получение травмы (ожога) человеком, который в ходе возникновения гидроудара и поломки системы находился поблизости.
Если гидравлический удар произошел на магистральном трубопроводе, то:
- травмы могут быть получены большим количеством людей (пешеходами, пассажирами транспорта и так далее):
- повреждаются линии электропередач, дороги, мосты и иные сооружения;
- в результате затопления могут пострадать здания и иные постройки, зеленые насаждения, личное имущество граждан и так далее.
Последствия прорыва магистрального водопровода
Методы предотвращения и защиты
Для предупреждения эффекта гидравлического удара в трубах применяются следующие основные меры:
Плавное перекрывание.
Первый пуск системы отопления или водоснабжения должен осуществляться путем крайне медленного открывания подающего крана. Аналогичным образом должно проходить и их перекрывание. Это следует из логики функционирования гидросистем. Более того, такое требование четко прописано в нормативах.
Это позволяет не обрушивать всю силу напора на трубопровод, а плавно повышать его от минимального до рабочего значения, тем самым избавляя трубы от нагрузок. Поэтому особо ответственные узлы системы должны оснащаться таким типом арматуры, которые бы позволяли открывать/перекрывать поток не мгновенно, а в течении определенного времени.
Установка автоматики.
Для того чтобы насос при запуске не создавал мощного толчка перекачиваемой жидкости, а также не обрывал резко подачу при выключении, для управления устанавливается специальная автоматика. В ее задачу входит плавная регулировка частоты вращения рабочей крыльчатки.
Современные модели чувствительны к малейшим изменения показателя давления в трубах. Благодаря этому они не только постепенно увеличивают напор до заданного значения и медленно снижают его при выключении, но также соответствующим образом регулируют параметр в течение всего рабочего периода.
Комплексная защита
Предотвращающие методы – это далеко не единственный способ борьбы с гидроударом. Существует так же ряд защитных мер, то есть, так или иначе компенсирующих последствия, если явление уже произошло. Это прежде всего такие варианты:
Компенсаторы и амортизаторы. Для компенсации резкого повышения давления на проблемных участках ветки устанавливаются мембранные гидроаккумуляторы. За счет эластичного элемента внутри они увеличивают вместимость контура в момент гидроудара, за счет чего полностью устраняют избыток давления. Амортизатор – это отрезок трубы из каучука или пластика. Монтируется он перед термоклапаном. В момент перекрытия подачи весь удар напора он принимает на себя.
- Защитный клапан. Устройство обладает диафрагменным механизмом и устанавливается в непосредственной близости с насосом. Его основная задача состоит в сбросе избытка жидкости при резком подъеме давления. Когда параметр принимает рабочее значение, клапан закрывается.
- Оснащение термоклапана шунтом. Представляет собой отрезок трубопровода, внутреннее сечение которого не превышает 0,5 мм, установленный в клапан по ходу подачи. При необходимости он частично отводит жидкость в обратку, тем самым плавно снижая нарастающее давление.
- Термостат с суперзащитой. В основе используется пружинный механизм, открывающий подачу в обратную магистраль при нарастании напора и не позволяющий термостату полностью закрыться, пока давление не придет в норму.
Видео о том, что такое гидроудар:
