Jak zabránit vodnímu rázu v potrubí?

Vodní ráz je tlakový ráz, ke kterému dochází ve vodovodním systému při náhlé změně rychlosti a směru proudění. Vodní ráz často způsobuje vážné poškození potrubí a narušení hydraulického systému. Tímto jevem kapalina vytváří vlny zvýšeného tlaku, které narážejí na stěny potrubí, armatury, kohoutku a dalšího prvku. Pokud byl vodní ráz dostatečně silný, způsobí kolaps potrubí.

Nejčastěji je vodní ráz spojen s nouzovými odstávkami čerpadla nebo jiného zařízení, náhlým uzavřením ventilů, otevřením ventilů a obecnými poruchami v systému. Vodní rázy způsobují prasknutí potrubí, netěsnosti a nákladné poruchy instalovaného vodovodního zařízení, aby se těmto jevům zabránilo, je nutné použít speciální opatření. Patří mezi ně speciální ventily, vibrační vložky a další prostředky.

Druhy hydraulických rázů

V závislosti na parametrech jako je čas a charakteristika rázu, šíření rázové vlny T, doba potřebná k uzavření ventilu nebo jiných uzavíracích ventilů (τ) se rozlišují dva typy hydraulických rázů. Jedná se o úplný a neúplný úder, které se liší způsobem distribuce a důsledky.

Plný vodní ráz nastane, pokud se ventil uzavře příliš rychle. To způsobuje rychlé šíření rázové vlny, která se pohybuje opačným směrem vzhledem k proudu pracovní tekutiny. V důsledku toho se objevuje jev, jako je opakovaný průchod kapalné vlny v různých směrech.

Jedním z příkladů je rychlé uzavření standardního zpětného ventilu pro elektrické čerpadlo. Když je napájení takového čerpadla vypnuto, pohyb kapaliny se náhle zastaví. Protože nedochází k hladkému překrývání, vlny vody se začnou rychle pohybovat uvnitř potrubí a postupně odumírají. Ale až do okamžiku útlumu problémy jako:

• poškození prvků čerpacího zařízení;
• prasknutí a netěsnosti potrubí;
• poškození šoupátek a dalších prvků systému.

K neúplnému vodnímu rázu dojde, pokud se ventil uzavře, ale ne tak rychle jako v prvním případě. Vzniklá rázová vlna prudce změní svůj směr, ale dál se šíří ještě ne zcela uzavřeným ventilem. Jedním z příkladů tohoto jevu je zvýšení tlaku v potrubí, které vzniká při pomalém uzavírání ventilu. Ale uzavírací rychlost je nižší než rychlost šíření rázové vlny. Pokud jsou použity speciální ventily, tento jev není pozorován.

Oba typy vodních rázů vyžadují speciální přístupy k prevenci a kontrole. Použití speciálního vybavení umožňuje chránit před poškozením a eliminovat vývoj nouzové situace.

Výpočty

Pro ochranu systému před vodními rázy je nutné zajistit přítomnost speciálních systémů a prvků ve fázi návrhu. Na prvním místě je také údržba vodovodního systému, pravidelná kontrola jednotlivých komponentů, výměna vadných komponentů. Zvláštní pozornost by měla být věnována prevenci nouzových situací v systémech, kde pracovní kapalina cirkuluje pod dostatečně vysokým tlakem. Pro výpočet potenciálního vodního rázu se používá několik variant vzorců a klíčových parametrů.

Mezi tyto ukazatele:

1. Úroveň tlaku v systému, která se měří v newtonech na 1 m², tento parametr se vypočítává pomocí speciálních rovnic ve fázi návrhu.
2. Hustota pracovní tekutiny se měří v kilogramech na 1 m³, tento parametr se používá k výpočtu hodnoty průtoku.
3. Rychlost pohybu tekutiny před změnou podmínek v systému a po takových změnách se tato hodnota také poměrně často používá při výpočtu vodního rázu.

Kromě uvedených parametrů lze pro získání přesného výpočtu a predikce rizika vodního rázu v systému použít další faktory. Patří mezi ně materiál potrubí, průměr a rychlost proudění pracovní tekutiny. Takové parametry závisí na podmínkách v hydraulickém systému, proto je nutné vzít v úvahu vlastnosti potrubí a měnící se podmínky.

Pro výpočty se používá následující vzorec:

• ΔP beat – hodnota skoku tlaku;
• Ρ – hodnota měrné hustoty kapaliny;
• Δv – skutečná změna rychlosti (pokud se výpočet provádí pro úplné zastavení – v okamžiku před takovým zastavením);
• c je hodnota rychlosti rázové vlny.

Tento vzorec je součástí softwarového balíčku pro návrh, to znamená, že vám umožňuje získat všechny potřebné počáteční hodnoty pro vypracování technické dokumentace a výběr zařízení.

Jak zabránit vodnímu rázu

Existuje několik způsobů, jak účinně zabránit vodnímu rázu v systému:

1. Montáž speciálních tlumičů. Mezi takové prvky patří kompenzátory, vibrační vložky, hydraulické akumulátory a tlumiče. Všechny jsou schopny účinně tlumit tlak vody, čímž zabraňují vzniku zpětných vln a vzniku otřesů.
2. Plynulé, pomalé zavírání a otevírání kohoutků. Jakýkoli uzavírací ventil musí být správně používán, to platí především pro kohoutky. Je třeba je otevírat a zavírat pomalu, zabrání se tím vodním rázům a zmírní pokles tlaku v potrubí.
3. Aplikace frekvenčně proměnných čerpadel. Takové zařízení umožňuje řídit průtok a snížit riziko vodního rázu. Pohyb se stává plynulým, nedochází k vytváření zpětného proudu. Takové zařízení musí obsluhovat kvalifikovaný personál.
4. Správný přístup k návrhu systému. Jeho provoz závisí na tom, jak dobře jsou provedeny výpočty a na zařízení zvoleném pro stavbu potrubí. Pokud je vše provedeno správně, rizika vodního rázu jsou snížena na minimum.

Při instalaci potrubního systému je důležité používat vysoce kvalitní zařízení a armatury. To pomůže vyhnout se nouzovým situacím, zabránit vodním rázům v systému, netěsnostem, prasknutí nebo poškození čerpadel. Volba by měla být provedena na základě dříve provedených výpočtů a použitých technických parametrů.

Vodovodní potrubí pro inženýrské sítě: typy, vlastnosti

Voda je nezbytným zdrojem pro zachování lidského života. Moderní výroba se bez něj neobejde. Pro vytvoření procesu zásobování vodou je nutné správně nainstalovat speciální čerpadla, potrubí, pojistky, filtry, upravit všechny parametry a sledovat jeho provoz.
Dnes existuje široká škála autonomních čerpadel a díky velkému sortimentu si můžete vybrat tu správnou stanici pro použití.