Co je to hydraulický šok? Příčiny hydraulického rázu v potrubí

Hydraulický ráz

Hlavní chyba

Omylem se považuje za hydraulický náraz, který je výsledkem plnění kapaliny v prostoru s nadpístrojem v motoru příslušné konfigurace (pístu). Výsledkem je, že píst nedosáhne mrtvého bodu a začne stlačovat vodu. To zase vede k selhání motoru. Zvláště k přerušení tyče nebo spojovací tyče, zlomení čepů v hlavě válců, prasknutí těsnění.

Klasifikace

Podle směru skoku tlaku může být hydraulický šok:

• Pozitivní. V tomto případě dochází k nárůstu tlaku díky ostrému otáčení čerpadla nebo vypnutí potrubí.
• Negativní. V tomto případě mluvíme o poklesu tlaku v důsledku otevření klapky nebo vypnutí čerpadla.

V souladu s dobou šíření vlny a obdobím překrývání šoupátkového ventilu (nebo jiných uzavíracích ventilů), během kterého byl v potrubí vytvořen hydraulický šok, je rozdělen na:

• Přímé (plné).
• Nepřímé (neúplné).

V prvním případě se přední část vytvořené vlny pohybuje ve směru opačném k původnímu směru toku vody. Další pohyb bude záviset na prvcích potrubí, které jsou umístěny před uzavřeným ventilem. Je pravděpodobné, že přední část vlny projde opakovaně přímým a zpětným směrem. Při neúplném hydraulickém nárazu se tok nejen může začít pohybovat na druhou stranu, ale také částečně projít dále ventilem, pokud není uzavřen až do konce.

Důsledky

Nejnebezpečnější je pozitivní hydraulický šok v topném systému nebo v zásobování vodou. Je-li pokles tlaku příliš vysoký, může dojít k poškození vedení. Na potrubích se objevují zejména podélné trhliny, které následně vedou k dělení, což je porušení těsnosti v uzavíracích ventilech. Kvůli těmto poruchám začne zařízení na dodávku vody selhat: výměníky tepla, čerpadla. V tomto ohledu se musí zabránit hydraulickému rázu nebo jeho síle. Tlak vody se stává maximální během brzdění průtoku, když se veškerá kinetická energie přenáší na práci protažení stěn hlavní a stlačení sloupku kapaliny.

Výzkum

Experimentálně a teoreticky studoval fenomén v roce 1899. Nikolaj Žukovský. Výzkumník identifikoval příčiny hydraulického šoku. Tento jev vyplývá ze skutečnosti, že během uzavření hlavní linky, která je proudem kapaliny nebo když je rychle uzavřena (když je odváděný kanál připojen ke zdroji hydraulické energie), vzniká náhlá změna tlaku a rychlosti vody. Není to současně podél celého potrubí. Pokud se v tomto případě provedeme určitá měření, může se zjistit, že změna rychlosti nastává ve směru a velikosti, a tlak - jak ve směru poklesu, tak ve vztahu k počátečnímu. To vše znamená, že oscilační proces probíhá v hlavní linii. Je charakterizován periodickým poklesem a nárůstem tlaku. Tento celý proces je charakterizován přechodem a je způsoben pružnými deformacemi samotné kapaliny a stěnami trubky. Zhukovský dokázal, že rychlost, s jakou se vlna šíří, je přímo úměrná stlačitelnosti vody. Hodnota deformace stěn potrubí je také důležitá. Je určen modulem pružnosti materiálu. Rychlost vlny závisí na průměru potrubí. Prudký skok v tlaku se nemůže vyskytnout v potrubí naplněném plynem, protože se snadno komprimuje.

Procesní tok

V autonomním vodovodním systému, např. Venkovském domku, může být v potrubí použito čerpadlo pro dolní část. Hydraulický ráz Dochází k němu, když se nádrž přestane náhle zastavit - když je kohout uzavřen. Vodní tok, který způsobil dopravu po dálnici, není schopen okamžitě zastavit. Stožáru setrvačnosti setrvačné kapaliny přerušuje vodní "mrtvý konec", který vznikl při zavření jeřábu. Z hydraulického šoku relé v tomto případě nepomůže. Prostě reaguje na skok tím, že vypne čerpadlo po uzavření kohoutu a tlak překročí maximální hodnotu. Vypnutí, stejně jako zastavení průtoku vody, není okamžité.

Příklady

Je možné zvážit potrubí s konstantní hlavou a pohyb kapaliny konstantního charakteru, ve kterém byl ventil náhle uzavřen nebo ventil náhle uzavřen. Ve vodovodním systému zpravidla dochází k hydraulickému rázu, když je prvek návratové brány umístěn vyšší než statická hladina vody (o 9 metrů nebo více) nebo má únik, zatímco druhý vyšší ventil udržuje tlak. V obou případech dochází k částečnému vybití. Při dalším spuštění čerpadla naplní vakuum vysokorychlostní voda. Kapalina se srazí s uzavřeným zpětným ventilem a proudem nad ním, což způsobuje nárůst tlaku. Výsledkem je hydrostatický šok. Přispívá nejen k tvorbě trhlin a destrukci sloučenin. Pokud dojde k nárůstu tlaku, je poškozeno čerpadlo nebo motor (a někdy i najednou). Tento jev může nastat v systémech objemového hydraulického pohonu, když se používá cívkového ventilu. Když je cívka uzavřena jedním z kanálků pro vstřikování kapaliny, objevují se výše popsané procesy.

Ochrana před hydraulickými rázy

Síla skoku závisí na rychlosti proudění před a po uzavření hlavního vedení. Čím intenzivnější je pohyb, tím silnější je náraz při náhlém zastavení. Rychlost toku sama závisí na průměru hlavní linie. Čím větší je průřez, tím slabší je pohyb kapaliny. Z toho lze konstatovat, že použití velkých potrubí snižuje pravděpodobnost, že vodní kladivo bude oslabovat. Dalším způsobem je prodloužení doby překrytí vodní trubky nebo čerpadla. Pro postupné překrytí potrubí se používají uzavírací prvky typu brány. Speciálně pro čerpadla se používá softstart softstartu. Umožňují nejen zabránit vodnímu kladívku během zapínání, ale také výrazně prodloužit životnost čerpadla.

Kompenzátory

Třetí možnost zahrnuje použití klapky. Jedná se o membránovou expanzní nádobu, která je schopna "uhasit" výsledné tlakové skoky. Hydraulické kompenzační kladivo pracuje podle určitého principu. Spočívá v tom, že v procesu zvyšování tlaku píst pohybuje kapalinou a stlačuje pružný prvek (pružinu nebo vzduch). V důsledku toho se proces šoku mění na oscilační proces. Kvůli rozptýlení energie se druhá rychle rozpadá bez výrazného zvýšení tlaku. Kompenzátor se používá v plnicí lince. Nabíjí se stlačeným vzduchem při tlaku 0,8-1,0 MPa. Výpočet se provádí přibližně v souladu s podmínkami pro absorpci energie pohybujícího se vodního sloupce z plnicí nádrže nebo akumulátoru do kompenzátoru.