Hva er vannhammer?
Vannslag er når det oppstår et plutselig strømbrudd eller når ventilen lukkes for raskt. På grunn av tregheten i trykkvannsstrømmen genereres en sjokkbølge av vannstrømmen, akkurat som en hammer som slår, så det kalles vannslag. Kraften som genereres av frem-og-tilbakegående sjokkbølger fra vannstrømmen, noen ganger så stor, kan skade ventiler og pumper.
Når en åpen ventil plutselig lukkes, strømmer vannet mot ventilen og rørveggen, og skaper et trykk. På grunn av rørets glatte vegg når den påfølgende vannstrømmen raskt sitt maksimum under treghetspåvirkning og forårsaker skade. Dette er "vannhammereffekten" i fluidmekanikk, det vil si positiv vannhammer. Denne faktoren bør tas i betraktning ved konstruksjon av vannforsyningsrørledninger.
Tvert imot, etter at den lukkede ventilen åpnes plutselig, vil det også produsere vannhammer, som kalles negativ vannhammer. Den har også en viss destruktiv kraft, men den er ikke så stor som den førstnevnte. Når den elektriske vannpumpeenheten plutselig mister strømmen eller starter, vil det også forårsake trykksjokk og vannhammereffekt. Sjokkbølgen fra dette trykket forplanter seg langs rørledningen, noe som lett kan føre til lokalt overtrykk i rørledningen, noe som resulterer i rørledningsbrudd og skade på utstyr. Derfor har beskyttelse mot vannhammereffekten blitt en av nøkkelteknologiene innen vannforsyningsteknikk.
Betingelser for vannslag
1. Ventilen åpner eller lukker seg plutselig;
2. Vannpumpeenheten stopper eller starter plutselig;
3. Vannforsyning med ett rør til høye steder (høydeforskjellen i vannforsyningsterrenget overstiger 20 meter);
4. Pumpens totale trykkhøyde (eller arbeidstrykk) er stor;
5. Vannhastigheten i vannledningen er for stor;
6. Vannledningen er for lang, og terrenget endrer seg mye.
Farene ved vannhammer
Trykkøkningen forårsaket av vannslag kan bli flere ganger eller til og med dusinvis ganger det normale arbeidstrykket i rørledningen. Slike store trykksvingninger forårsaker skade på rørledningssystemet hovedsakelig som følger:
1. Forårsake sterk vibrasjon i rørledningen og frakobling av rørledningskoblingen;
2. Ventilen er skadet, og det alvorlige trykket er for høyt til å føre til at røret sprekker, og trykket i vannforsyningsnettet er redusert;
3. Hvis trykket derimot er for lavt, vil røret kollapse, og ventilen og festedelene vil bli skadet;
4. Forårsake at vannpumpen reverserer, skade utstyret eller rørledningene i pumperommet, føre til alvorlig oversvømmelse av pumperommet, personskader og andre større ulykker, og påvirke produksjon og levetid.
Beskyttende tiltak for å eliminere eller redusere vannslag
Det finnes mange beskyttelsestiltak mot vannhammer, men ulike tiltak må iverksettes avhengig av de mulige årsakene til vannhammer.
1. Å redusere strømningshastigheten i vannledningen kan redusere vannslagtrykket til en viss grad, men det vil øke diameteren på vannledningen og øke prosjektinvesteringen. Ved legging av vannledninger bør man vurdere å unngå humper eller drastiske endringer i helningen. Størrelsen på vannslag når pumpen er stoppet er hovedsakelig relatert til pumperommets geometriske fallhøyde. Jo høyere geometrisk fallhøyde, desto større er vannslag når pumpen er stoppet. Derfor bør man velge et rimelig pumpefall i henhold til de faktiske lokale forholdene. Etter at pumpen har stoppet i en ulykke, må man vente til rørledningen bak tilbakeslagsventilen er fylt med vann før pumpen startes. Ikke åpne utløpsventilen på vannpumpen helt når pumpen startes, ellers vil det bli en stor vannpåvirkning. De fleste av de større vannslagsulykkene i mange pumpestasjoner skjer under slike omstendigheter.
2. Sett opp vannslagfjerningsenhet
(1) Bruk av teknologi for konstant trykkkontroll:
Siden trykket i vannforsyningsrørnettet endres kontinuerlig med endringer i driftsforholdene, oppstår det ofte lavt trykk eller overtrykk under drift av systemet, noe som er utsatt for vannslag, noe som resulterer i skade på rør og utstyr. Det automatiske kontrollsystemet er tatt i bruk for å kontrollere trykket i rørnettet. Deteksjon, tilbakemeldingskontroll av start, stopp og hastighetsjustering av vannpumpen, kontrollerer strømningen og opprettholder deretter trykket på et visst nivå. Vannforsyningstrykket til pumpen kan stilles inn ved å styre mikrodatamaskinen for å opprettholde konstant vanntrykk og unngå for store trykksvingninger. Risikoen for vannslag reduseres.
(2) Installer vannslagsfjerningsenheten
Dette utstyret forhindrer hovedsakelig vannslag når pumpen er stoppet. Det installeres vanligvis nær utløpsrøret til vannpumpen. Det bruker trykket i selve røret som kraft for å realisere automatisk lavtrykkshandling, det vil si at når trykket i røret er lavere enn den innstilte beskyttelsesverdien, vil avløpet automatisk åpnes og tømme ut vann. Trykkavlastning for å balansere trykket i lokale rørledninger og forhindre vannslag på utstyr og rørledninger. Generelt kan eliminatorer deles inn i to typer: mekaniske og hydrauliske.
3) Installer en saktelukkende tilbakeslagsventil på utløpsrøret til den store vannpumpen
Den kan effektivt eliminere vannhammeren når pumpen stoppes, men fordi det er en viss mengde vanntilbakestrømning når ventilen aktiveres, må sugebrønnen ha et overløpsrør. Det finnes to typer saktelukkende tilbakeslagsventiler: hammertype og energilagringstype. Denne typen ventil kan justere ventilens lukketid innenfor et visst område i henhold til behovene. Vanligvis lukkes 70 % til 80 % av ventilen innen 3 til 7 sekunder etter strømbrudd, og lukketiden for de resterende 20 % til 30 % justeres i henhold til forholdene til vannpumpen og rørledningen, vanligvis i området 10 til 30 sekunder. Det er verdt å merke seg at saktelukkende tilbakeslagsventiler er svært effektive når det er en hump i rørledningen for å bygge bro over vannhammeren.
(4) Sett opp et enveis overspenningstårn
Den bygges i nærheten av pumpestasjonen eller på et passende sted i rørledningen, og høyden på enveis-støttårnet er lavere enn rørledningstrykket der. Når trykket i rørledningen er lavere enn vannstanden i tårnet, vil støttårnet forsyne rørledningen med vann for å forhindre at vannsøylen sprekker og unngå vannslag. Imidlertid er dens trykkavlastende effekt på andre vannslag enn vannslag ved pumpestopp, som for eksempel vannslag ved ventillukking, begrenset. I tillegg må ytelsen til enveisventilen som brukes i enveis-støttårnet være absolutt pålitelig. Når ventilen svikter, kan det føre til større ulykker.
(5) Installer et bypass-rør (ventil) i pumpestasjonen
Når pumpesystemet går normalt, er tilbakeslagsventilen lukket fordi vanntrykket på trykkvannsiden av pumpen er høyere enn vanntrykket på sugesiden. Når strømbrudd plutselig stopper pumpen, synker trykket ved utløpet av pumpestasjonen kraftig, mens trykket på sugesiden øker kraftig. Under dette differansetrykket er det forbigående høytrykksvannet i vannsugehovedrøret det forbigående lavtrykksvannet som skyver bort tilbakeslagsventilplaten og strømmer til trykkvannshovedrøret, og øker lavtrykket der. På den annen side reduseres også vannpumpens vannslagsboost på sugesiden. På denne måten kontrolleres stigningen og fallet av vannslag på begge sider av pumpestasjonen, og reduserer dermed effektivt og forhindrer vannslagsfarer.
(6) Sett inn flertrinns tilbakeslagsventil
I den lengre vannledningen, legg til én eller flere tilbakeslagsventiler, del vannledningen inn i flere seksjoner, og plasser en tilbakeslagsventil på hver seksjon. Når vannet i vannrøret strømmer tilbake under vannhammerprosessen, lukkes tilbakeslagsventilene etter hverandre for å dele tilbakespylingsstrømmen inn i flere seksjoner. Siden det hydrostatiske trykket i hver seksjon av vannrøret (eller tilbakespylingsstrømningsseksjonen) er ganske lite, reduseres vannstrømmen. Hammer Boost. Dette beskyttelsestiltaket kan effektivt brukes i situasjoner der den geometriske høydeforskjellen i vannforsyningen er stor; men det kan ikke eliminere muligheten for vannsøyleseparasjon. Den største ulempen er: strømforbruket til vannpumpen øker under normal drift, og kostnadene for vannforsyning øker.
(7) Automatiske avtrekks- og lufttilførselsanordninger er installert på rørledningens høyeste punkt for å redusere virkningen av vannslag på rørledningen.
Publisert: 23. november 2022