1 Гидроудар — что же все-таки это такое?

В Политехническом словаре от 1957 года представлено последующее описание: «Гидравлический удар – непростой комплекс явлений, происходящих в жидкостях при резком изменении её скорости. Появляется в передвигающейся воды при резвом перекрытии трубопровода любым запорным устройством, при резкой остановке насоса. Значимой частью гидроудара является волновой нрав конфигурации давления и скорости в трубопроводе».

Давление может, как повышаться, так и снижаться, зависимо от чего гидравлический удар разделяется на:

• Положительный – при увеличении давления на фоне быстрого перекрытия трубопровода или включения насосного оборудования;
• Отрицательный – при понижении давления, которое наблюдается при открывании заслонки или выключении насосного оборудования.

В обоих случаях принципиальна защита манометра от гидроудара, которая обеспечивается при помощи особых трубок СТМ.

к меню ↑

1.1 Общие сведения

Пример экспериментальной зависимости давления от времени при гидравлическом ударе после резкого закрытия задвижки в трубопроводе. Видно снижение давления ниже атмосферного во время фазы разрежения.

Явление гидравлического удара количественно обрисовал в 1897—1899 г. Н. Е. Жуковский. Повышение давления при гидравлическом ударе определяется в согласовании с его теорией по формуле:

, где — повышение давления в Н/м²,

— плотность воды в кг/м³, и — средние скорости в трубопроводе до и после закрытия задвижки (запорного клапана) в м/с, с — скорость распространения ударной волны повдоль трубопровода.

Эту формулу можно получить, исходя из закона сохранения импульса: , где — поперечное сечение трубопровода.

Жуковский обосновал, что скорость распространения ударной волны c находится в прямо пропорциональной зависимости от сжимаемости воды, величины деформации стен трубопровода, определяемой модулем упругости материала E, из которого он выполнен, также от поперечника трубопровода.

Как следует, гидравлический удар не может появиться в трубопроводе, содержащем газ, потому что газ просто сжимаем.

Зависимость меж скоростью ударной волны c, её длиной и временем распространения (L и соответственно) выражается последующей формулой:

к меню ↑

1.2 Природа гидравлического удара в трубопроводах

Гидроудар – это ударная волна, которая распространяется по поверхности водопровода, также по элементам арматуры. Разрушительное действие такового явления связано, сначала, с невыполнимостью воды сжиматься.

Если воду можно было, к примеру, как газ сжать в пару раз, то трубы не разрывались бы от резкого роста давления. Чрезмерное давление появляется в этом случае, когда движение воды резко останавливается, но вызвать гидроудар могут и другие явления в системе водоснабжения .

к меню ↑

1.3 Причины риска

От чего зависит сила гидроудара:

1. От того, как резко произошёл запор либо пуск водотока.
2. Объёма воды в трубах и, соответственно, их размера.
3. Скорости движения воды и её напора.
4. Материала труб.

Формула Частота ударной волны = 2 длины трубы / скорость распространения удара в определенном материале.

Скорость волны в пластике — 300—500 м/с. Для сопоставления, в стали — 900—1300, а в чугуне 1000—1200 м/с. Из этого следует, что в пластике удар будет посильнее, а вот чугунные подводки практически гасят гидроудар. Более нередко гидравлический удар происходит при резком закрытии запорной арматуры. Когда вода течёт по трубам и выливается из крана, то в системе водопровода сохраняется неизменное значение давления, но в момент резкого перекрытия арматуры, это значение может возрости в пару раз, в итоге чего, стены трубы не выдерживают напора и взрываются.

Предпосылкой гидроудара могут также стать:

• Резкое включение либо выключение массивного насоса.
• Воздушные пробки имеющиеся в контуре водопровода либо отопления.

Включение и отключение насоса может быть спровоцировано нестабильным электроснабжением объекта, на котором находятся массивные насосные станции для перекачки воды. Воздушные пробки также занимают не последнее место в появлении такового небезопасного явления, потому до того как эксплуатировать замкнутые системы с жидкостью, следует убедиться в полном отсутствии воздуха в их.

Нарушения правил эксплуатации системы

• Воздушные пробки. Это более типично для отопительных контуров. Сначала сезона холодов при наполнении труб теплоносителем систему нужно «стравить». Другими словами на сто процентов освободить ее от воздушных пузырей, что на практике делают далековато не все.
• Секундное перекрытие жидкостного канала. Запорная арматура при резком повороте ручки его перекрывает, чем разрывает поток и провоцирует перепад давления. В итоге появляется гидроудар.

Сбои в работе оборудования

• Все включения/выключения насосов, в особенности большой мощности, должны выполняться плавненько. Это почти во всем определяется типом мотора и избранной схемой обвязки.
• Непостоянность питающего напряжения – еще одна всераспространенная в личном секторе причина гидроударов в трубах отопления и водоснабжения. При отклонении его значения от номинального изменяется режим работы насоса. Это отражается на скорости потока и вызывает скачки давления в магистрали.

Самостоятельное проектирование коммуникации

• Внедрение в системе труб с разными поперечниками. Такое часто бывает, когда установка ведется своими силами, и мастер вожделеет сберечь на нем по максимуму, не задумываясь о последствиях.
• Установка оборудования с некорректно избранными чертами. Характеристики всех составных частей схемы отопления, автономного водоснабжения определяются на основании инженерных расчетов. И если собственник этим третирует, то он заблаговременно делает условия для возникновения гидравлических ударов в трубах.

Значимый аргумент в пользу того, что проект коммуникации лучше заказать, а не составлять без помощи других. На шаге разработки спецы непременно указывают тип и свойства оборудования, которое подходит для определенной схемы.

к меню ↑

1.8 Что происходит с трубой?

Ничего неплохого: её распирает вширь, в длину она укорачивается. Под напором труба полностью может разорваться. Почаще мучаются смесители и соединительные колена: швы расползаются, прокладки смещаются либо разрываются, начинается течь.Страшнее всего гидроудар в элеваторном узле, у насосной станции и других общедомовых коммуникациях. В еще наименьшей степени колебаниям подвержены трубы в квартирах, но стоит осознавать, что сечение современных стояков уже (напор, соответственно, выше), чем у русских железных, а материал более мобилен и наименее вынослив. Сначала, опасность представляют жаркие стояки — под нагревом материалы расширяются посильнее.

Гидроудар в полипропиленовых трубах

Различные характеристики материалов, которые употребляются для производства трубопроводной продукции, по-разному способны противостоять гидравлическим ударам. К примеру, при других схожих свойствах, наибольшее давление при закрывании арматуры в системах из ПП труб меньше в пару раз по сопоставлению со железными коммуникациями, на 65% меньше, чем в сетях из стеклопластика и на 50% – ежели в трубах из поливинилхлорида.

Данные характеристики обуславливают внедрение демпферов (эластичных отрезков труб) на участках трубопроводных систем с завышенной вероятностью появления гидравлических ударов.

Последствия гидроудара могут привести к выходу из строя водопроводных и отопительных систем. Чтоб избежать данных проблем, следует прислушиваться к советам профессионалов и защитить систему от появления гидравлических ударов. Это обеспечит бесперебойную работу трубопроводов в протяжении долгого времени.

Трубы с завышенной защитой от гидроудара

Принципиальный момент: посреди ряда предложенных выше способов защиты и предотвращения гидравлического удара, так же имеют значительную актуальность технические свойства самой трубопроводной системы, такие как модуль упругости и толщина стены.

Маленький модуль упругости труб aquatherm GmbH, а так же увеличенная толщина стены (по сопоставлению с металлическими трубами) обеспечивает более высшую устойчивость к импульсному давлению, возникающему в критичной ситуации гидроудара.

Система прекрасно подходит для систем жаркого и прохладного водоснабжения и отопления, как в личных, так и промышленных масштабах. Так же употребляется для транспортировки хим сред.

Трубопроводная система из инноваторского материала fusiolen, разработанная специально для систем холодоснабжения, подогрева поверхностей, транспортировки брутальных сред и сжатого воздуха, также для систем геотермальной энергетики.

Канализационная система из материала НПВХ, подходит для транспортировки брутальных сред, в том числе хлорированной воды

к меню ↑

1.9 Расчет гидравлического удара

Прямой гидравлический удар бывает тогда когда время закрытия задвижки t3 меньше фазы удара T, определяемой по формуле:

Тут — длина трубопровода от места удара до сечения, в каком поддерживается неизменное давление, — скорость распространения ударной волны в трубопроводе, определяется по формуле Н. Е. Жуковского, м/с:

где — модуль большой упругости воды, — плотность воды, — скорость распространения звука в воды, — модуль упругости материала стен трубы, — поперечник трубы, — толщина стен трубы.

Для воды отношение находится в зависимости от материала труб и может быть принято; для железных — 0.01; металлических — 0.02; ж/б — 0.1—0.14; асбестоцементных — 0.11; полиэтиленовых — 1—1.45

Коэффициент для тонкостенных трубопроводов применяется (железные, чугунные, а/ц, полиэтиленовые) равным 1. Для ж/б

, коэффициент армирования кольцевой арматурой ( — площадь сечения кольцевой арматуры на 1 м длины стены трубы). Обычно a=0.015—0.05.

Увеличение давления при прямом гидравлическом ударе определяется по формуле:

где — скорость движения воды в трубопроводе до закрытия задвижки.

к меню ↑

2 Гидроудар в системе отопления: предпосылки появления

Магистраль отопления личного дома содержит в себе огромное количество частей: трубопроводы различного поперечника, вентиля и остальные элементы, которые оказывают влияние на перепады давления теплоносителя. Также неверный установка либо комплектация устройств и устройств системы отопления может спровоцировать возникновения скачков давления.

Ни какое действие не происходит само по себе, а в случае с гидроударом не остается без последствий. Если произошел скачек давления, означает на это были предпосылки. Самые всераспространенные из их:

• насос отдал сбой в работе;
• в системе отопления находится воздушные пробки;
• запорная арматура (вентиль) очень резко сработала и спровоцировала гидроудар в системе отопления;
• соединение различных по поперечнику трубопроводов;
• засорение фильтров.

Насос может выйти из строя, не только лишь из-за собственного низкого свойства, да и по многим другим причинам, к примеру, при падении уровня воды в скважине либо если он вначале был подобран некорректно. Есть методы предупредить гидравлический удар в системе отопления при выключении насоса, к примеру, источник бесперебойного питания.

Воздушные пробки в системе отопления могут появиться не только лишь в жилом личном доме, да и в многоквартирном. В первом случае это происходит, когда не вполне стравили воздух при запуске отопления. А в городской квартире можно слышать грохот от гидроударов при запуске жаркой воды при пришествии отопительного сезона. Наверное вы слышали звуки при запуске отопления – это и есть то самое явление. Для предотвращения прорыва труб в городских квартирах на ТЭЦ вашего городка делают 1-ый пуск теплоносителя под маленьким давлением и не очень высочайшей температурой. А с пришествием холодов увеличивают эти характеристики.

Шаровый вентиль имеет такую конструкцию, что постоянно провоцирует появление скачка давления теплоносителя. Ведь закрытие происходит не плавненько, как при использовании винтообразных кранов, а резко. В итоге вода сталкивается препятствием на собственном пути из-за чего и происходит гидроудар.

к меню ↑

2.1 Короткое описание

Очень всераспространенный гидравлический удар в обустроенной системе высококачественного отопления представляет собой типичное явление, которое базируется на нормах динамики различных веществ. Само проявление отличается тем, что при повторяющемся изменении скорости движении потока рабочей воды наблюдается увеличение характеристик давления. В качестве головного теплоносителя выступает вода, главным показателем которой является несжимаемость. В период циркуляции заправленного теплоносителя по трубопроводам и нагревательным элементам на его пути могут появляться разные гидравлические препятствия. Почти всегда это повороты, резкие перепады поперечника трубопроводов, также арматура запорно-регулирующего типа.

Внимание! Гидроудар может спровоцировать только неожиданное появление огромных препятствий. В таковой ситуации скорость потока стремительно понижается, а уровень давления в зоне препятствия значительно растет.

В сделанных неблагоприятных критериях теплоноситель может разрушить те элементы, которые представляют сгустку сильное гидравлическое сопротивление. Это могут быть конвекторы, повороты труб, разные приборы, радиаторы и даже теплообменники котлов.

Катастрофа полностью может появиться в итоге постепенного износа эксплуатируемой конструкции и ее частей или в итоге неожиданного воздействия сильного скачка характеристик. Во всех ситуациях последствия гидроудара манят за собой вещественные траты на ликвидацию протечки. Чтоб самому не оказаться в таковой ситуации следует осознавать базисные предпосылки образования гидроудара. Последствия аварии всегда непредсказуемые, начиная от самой обыкновенной поломки циркуляционного насоса и заканчивая масштабным затоплением всего дома. Все находится в зависимости от свойства и мощности системы.

к меню ↑

2.3 Что должно находиться в системе отопления личного дома, чтоб избежать гидроудар

Система отопления должна быть защищена от гидравлического удара, потому еще на шаге проектирования предугадывают наличие нужных частей. Они все используются в комплексе. Необходимо отметить, что ниже будет приведен перечень приспособлений, которые выбираются исходя из особенностей отопительной системы: тип насоса, квартира либо личный дом, поперечникы и протяженность трубопроводов. На сто процентов подобрать весь набор устройств и приспособлений может только специалист, изучивший особенности вашего дома.

• особая запорная арматура с плавным закрытием – при закупке частей отопительной системы стоит дать предпочтение кранам с плавным закрытием. Это убережет систему от резкого скачка давления и теплоноситель будет более мягко повлиять на трубопровод и арматуру при перекрытии кранов, что убережет от сильного гидравлического удара;
• автоматическая система регулирующая поток теплоносителя – насос с таковой модернизации плавненько пускает жидкость, тем боле заботливо повлияет на систему отопления в целом. Работая в автоматическом режиме, такое приспособление без помощи других регулирует подачу воды без роли человека;
• гидроаккумулятор (расширительный бачек) – это устройство должно непременно находиться в системе отопления личного дома. Ведь оно компенсирует перепады давления, снижая нагрузку. Принцип его деяния последующий: при гидроударе снутри бачка резиновая мембрана выдавливается водяным столбом. Этим компенсируется давление снутри отопительной системы;
• термостат с пружинным механизмом – принцип его деяния схож гидроаккумулятору с той только различием, что в роли компенсатора давления выступает не резиновая мембрана, а пружинный механизм;
• мембранный гаситель гидроударов – этот прибор устанавливается на жаркую и прохладную воды, для того чтоб гасить перепады давления при открытии и закрытии кранов. Принцип деяния схож двум предшествующим приспособлениям.

Используя эти приспособления можно исключить появления гидроударов отопления личного дома, если применить их во время монтажа новейшей системы. Также есть методы предупредить появление этого явления в уже функционирующей системе.

к меню ↑

2.4 Как нейтрализовать гидроудар в функционирующей системе отопления

Если отопительная система вашего дома содержит в себе терморегулятор, то необходимо участок трубопровода, который находится перед ним поменять на пластиковую либо каучуковую трубку. Эта врезка будет растягиваться при воздействии на нее давления тем снижать нагрузку. Длина этого элемента должна быть от 20 см для маленьких магистралей и доходить до полметра при отопительных системах огромного объема.

Если в вашей системе отсутствует гидроаккамулятор, то нужно установить его. Ведь это устройство стоит на первом месте в рейтингу устройств защиты от гидроудара.

к меню ↑

2.5 Главные меры профилактики

Не считая серьезного соблюдения всех установленных эксплуатационных правил, предупредить появление аварии можно, если вовремя и часто проводить ряд профилактических действий. Вся причина в том, что в главной системе подогрева либо водоснабжения полностью все процессы плотно сплетены меж собой. Неожиданный юзером гидроудар является всего только финишным деструктивным шагом, который полностью может привести к разным нехорошим последствиям. Все это происходит на фоне относительно отвратительного технического состояния годами применяемых труб.

Перепады величины давления и возникающих вибраций только содействуют образованию разных трещинок в толще металла. С течением времени появляются более суровые недостатки, которые после пришествия гидроудара одномоментно появляются на участках очень высочайшего внутреннего напряжения. Это могут быть разные места извивов, механические соединения и даже сварочные швы.

Профилактические манипуляции содержат в себе последующие этапы:

1. Своевременная проверка давления за эластичной мембраной используемого расширительного сосуда. Если в процессе этой процедуры мастер увидит неудовлетворительные результаты, то без высококачественной корректировки эксплуатировать систему запрещено.
2. Проверка работоспособности задействованных групп безопасности. Это касается отводчика воздуха, предохранительного клапана, также традиционного манометра.
3. Контроль положения вентилей задействованной запорно-регулирующей железной арматуры.
4. Повторяющаяся проверка состояния всех фильтров. Эти элементы отвечают за задержку маленького песка, традиционной накипи, фрагментов ржавчины. В случае необходимости мастеру необходимо выполнить прочистку и следующую промывку фильтров.
5. Тестирование применяемой системы на наличие утечек. Также необходимо проверить степень износа всех частей.

Многие специалисты советуют поменять традиционную жесткую трубу пластмассовым изделием. Оно более эластично в применении и способно стремительно расширяться под воздействием давления. Но необходимо быть осторожными, потому что не исключена разгерметизация соединений.

Проф подход к профилактике, которая ориентирована на всеобщее поддержание рационального состояния отопительной и водонагревательной системы, непременно содержит в себе простые виды работ. Оставлять без внимания этот шаг не рекомендуется. Это связано с тем, что ремонт отопления в личном доме тянет за собой огромные растраты денег и свободного времени. Все описанные меры защиты будут действенными в этом случае, если подходить к работе комплексно. Исключительно в таковой ситуации можно нейтрализовать разные ненужные последствия и продлить срок слаженной работы системы.

к меню ↑

3 Как избежать гидроудар в водопроводе

Есть несколько методов предупредить гидроудар в квартире и личном доме.

• прирастить поперечник водопроводной трубы, для уменьшения скорости потока воды
• плавное перекрытие аква потока.трубы

к меню ↑

5.2 Особенности пружинного гасителя гидроудара

2-ой тип компенсаторов гидроударов работает по тому же принципу: в корпус при повышении давления пропускается жидкость. Вот только доступ в емкость перекрывает пластмассовый диск, который подпирается пружиной. Давление, при котором жидкость начинает поступать вовнутрь, находится в зависимости от силы упругости пружины. Регулировать его никак нельзя (во всяком случае пока регулируемые модели не попадались), так что приходится подбирать устройство с подходящими параметрами.

Механизм работы этого гасителя аналогичен вышеперечисленному. Пока давление в системе в норме, пружина придавливает диск к корпусу. При появлении гидроудара, она сжимается, вода входит в корпус. По мере снижения давления, оно становится меньше, чем сила упругости пружины. Она равномерно разжимается, возвращая жидкость в трубопровод.

Видите ли, оба устройства работают по похожему принципу. Более надежными принято считать пружинные модели, потому что рабочие элементы в их меньше подвержены износу (железная пружина и крепкий пластик). Но мембраны также делаются из материалов, которые долгое время не теряют собственной эластичности. Дополнительный плюс — возможность выставить давление, при котором мембрана начнет растягиваться. Но минусом можно считать необходимость постоянной проверки давления и, по мере надобности, подкачки.

к меню ↑

6 Другие методы борьбы с гидроударом

Один из вероятных вариантов нейтрализации гидроудара уже озвучивали — краны закрывать плавненько. Но это не панацея, ну и неловко в наше быстрое время. И еще есть домашняя техника, ее не научишь. Хотя, некие производители учитывают этот момент, и последние модели делают с клапаном, который плавненько перекрывает воду. Именно поэтому компенсаторы и нейтрализаторы становятся так популярны.

Биться с гидроударом можно и другими способами:

• При разводке либо реконструкции водопровода либо отопления, перед источником гидроудара вставлять кусочек эластичной трубы. Это армированный теплостойкий каучук либо пластика PPS. Длинна эластичной вставки — 20-40 см. Чем длиннее труба, тем длиннее вставка.
• Покупка домашней техники и запорно-регулирующей арматуры с плавным ходом клапана. Если гласить об отоплении, нередко наблюдаются препядствия с теплым аква полом. Не все сервомоторы работают плавненько при закрытии потока. Выход — ставить термостаты/терморегуляторы с плавным ходом поршня.
• Использовать насосы с плавным запуском и остановом.

к меню ↑

7 Основная защита – соблюдение правил эксплуатации

Не непременно знать, что такое гидроудар в системе водоснабжения, главное уметь его предупредить:

1. Перед первичным пуском водопровода нужно стравить воздух.
2. После зимнего периода, если скважина подачи воды не использовалась, необходимо обезопасить её от разрыва под воздействием льда. Для этого в колонку, к которой подключен насос, заливают жаркую воду.
3. Чтоб избежать воздушной пробки при подключении оборудования после долгого перерыва, при размеренно плюсовой температуре, повысить уровень до рабочего состояния можно прохладной водой.
4. Перед пуском насоса требуется проверить, все ли перекрывающие краны (вентили) открыты.
5. Если конструкция электродвигателя позволяет регулировать режим подачи, этим следует пользоваться, повышая давление в системе равномерно.

К поломкам в системе водопровода приводит гидроудар, вибрация, некорректная сборка трубопровода, ошибочно проведённые расчёты при подборе поперечника к мощности оборудования, обеспечивающего циркуляцию воды. Статистика указывает, что 60% повреждений вызваны периодическими либо разовыми большими скачками давления в трубах.

к меню ↑

8 Что необходимо делать для профилактики

1.Временами инспектируют неопасную работу защитного клапана, манометра, воздухоотводчика.

2.инспектируют давление в конструкции, расположенной за мембраной камеры для искусственного расширения трубы. По мере надобности корректируют работу.

3.проводят испытания на отсутствие утечек, выявляют уровень износа системы.

4.инспектируют вентиля арматуры для запора на наличие течи.

5.очищают фильтры, которые задерживают ржавчину, песок и т.д.

Профилактические меры содержат легкие работы, которые стоит делать, чтоб по мере надобности обойтись маленькими ремонтными работами.

Работу по профилактике проводят комплексно, конкретно таковой способ исключит гидроудары и продлит срок эксплуатации трубопровода.

к меню ↑

8.1 Проведение профилактических работ

Кроме строго соблюдения правил эксплуатации трубопроводов предупредить катастрофу помогает своевременное проведение профилактических мероприятий. Ведь все процессы в системе водоснабжения либо отопительном контуре взаимосвязаны. И гидроудар является только оканчивающей деструктивной «каплей», способной привести к нехорошим последствиям на фоне неудовлетворительного технического состояния водопровода.

Вибрации трубопровода и конфигурации величины давления содействуют образованию микротрещин в структуре металла. Образовавшиеся с течением времени недостатки при пришествии гидроудара мгновенно появляются на участках завышенного внутреннего напряжения: механических соединениях, извивах и сварочных швах. Профилактика заключается в балансировке отопительной системы, которую делают после окончания монтажа либо выполнения ремонта отопления в личном доме

Основной комплекс работ, выполняемых при профилактике:

• проверка работоспособности группы безопасности: предохранительного клапана, воздухоотводчика и манометра;
• повторяющаяся проверка давления за мембраной расширительного бака, а при обнаружении неудовлетворительных результатов и его корректировка;
• тестирование системы на наличие утечек и проверка степени износа труб;
• отслеживание положения вентилей запорно-регулирующей арматуры на течь;
• постоянная проверка состояния фильтров, задерживающих накипь, песок и частички ржавчины, по мере надобности – прочистка и промывка частей;

Профилактика, направленная на поддержание исправного состояния водопроводной и отопительной системы, включает обыкновенные виды работ. Но игнорировать их не стоит. Ведь это может привести к значимым растратам средств и времени на проведение всеполноценных ремонтных работ.

Перечисленные меры защиты более эффективны, если их использовать комплексно. Но благодаря всеохватывающему подходу решения трудности, вы можете нейтрализовать нехорошие последствия и продлить тем срок службы системы.