Угрозы гидравлического удара в водопроводе
Как мы уже выяснили, преграда, создаваемая на пути движения воды, образует давление, которое с теоретической точки зрения предельных критических показателей не имеет. Проще говоря, несколько десятков атмосфер могут преобразоваться в более существенную цифру. Жесткие элементы системы, резьбы, да и сам трубопровод со временем будут разрушаться (медленно или быстро) от перманентного воздействия водной инерции.
Обратите внимание! Больше других от гидроударов страдают именно длинные контуры – например, водный «теплый пол», по трубам которого циркулирует разогретая жидкость. И для защиты системы от ударов контур, находящийся под напольным покрытием, оборудуется специальным клапаном-термостатом
Что характерно, данное устройство способно спасти системы только при условии грамотной установки, в остальных же случаях оно способно создавать даже дополнительную угрозу
Что характерно, данное устройство способно спасти системы только при условии грамотной установки, в остальных же случаях оно способно создавать даже дополнительную угрозу.
Как только клапан-термостат, находящийся на подаче жидкости в контур, будет перекрыт, вода под действием инерции будет двигаться еще некоторое время. В результате на данном участке образуется вакуум, хотя разница в показателях очень малая – не более одной атмосферы. А ввиду того что контур рассчитывается на все четыре атмосферы, никаких проблем быть не должно. Клапан же на выходе также перекрывает движение жидкости. Но столкнувшись с таким барьером, жидкость будет подперта очередной порцией и начнет растягивать, рушить стенки трубопровода, имея напор свыше десяти атмосфер. Но мы немного отвлеклись, вернемся к водоснабжению.
Как сделать водяное отопление своими руками
Советуем ознакомится с нашим руководством самостоятельному монажу и установке водяного отопления в доме. Все подробности смотрите тут
Последствия постоянных гидроударов в системе могут быть самыми непредсказуемыми. Наиболее распространенное из них – это прорыв. И еще ничего, если такой прорыв образуется на доступном участке магистрали, то есть в том месте, где с его устранением не будет никаких трудностей. Но иногда трубы прокладываются и в стенах, а это, конечно же, прибавляет головной боли.
Как бы то ни было, даже если вследствие гидроудара в системе водоснабжения появились лишь мелкие повреждения, причину столь неприятного инцидента нужно найти. Ведь рано или поздно это приведет к более серьезным последствиям.
Особенности явления гидроудара.
Гидроударом называют образование резкого скачка давления внутри труб, наполненных водой. Удар проявляет себя, когда жидкость сталкивается с препятствием на пути течения. Явление может спровоцировать резкое закрытие арматуры для затвора, либо остановка работы насоса, либо образовавшаяся пробка из воздуха.
Встретившись с препятствием, жидкость все также течет с большой скоростью. Далее на первые слои воды налетают следующие потоки, уплотняя его.
Нарастающие слои увеличивают давление внутри трубы, вода пытается удалить часть составляющей, чтобы осуществить разрядку.
Внимание! Бывает, что видно не сразу произошедший удар в трубах водопровода или отопления. Часто снаружи система работает, как и прежде
Если причиной удара становится задвижка либо шаровый механизм, то последствия можно сразу не увидеть, а некоторым показаться безвредными.
Указателями на неполадки могут стать стуки и небольшие щелчки, «рычащие» шумы в трубах, по которым осуществляется подача воды.
Щелчки можно услышать на участках перехода труб одного размера к патрубкам с меньшим диаметром. Транспортируемая жидкость в месте соединения сталкивается с небольшим препятствием.
Данное явление может вызвать такие последствия как:
1.поломка оборудования. При нарушении герметичности трубопроводов страдают приборы для отопления.
2.порча имущества. Удары могут стать причиной потопа в квартире.
3.возможность появления ожогов, если гидроудары прорвут теплоснабжение, и из труб хлынет кипяток.
Это интересно: Явления стихийные
В доме с гидроаккумулятором
В населённых пунктах без центрального водоснабжения многие владельцы частных домов пользуются глубинными насосами. Подобное оборудование берёт воду из скважины, причём некоторая часть жидкости сохраняется в специальном расширительном бачке (гидроаккумуляторе). Из этой ёмкости вода под определённым давлением поступает в систему.
Гидроаккумулятор, подключенный к насосу
Причиной гидроудара в автономной системе водообеспечения считается перекрывание крана во время работы насосной станции. В данном случае потоки жидкости, которые находятся в движении, резко останавливаются, ударяясь в шарик после закрытия запорной арматуры.
Насос оборудуется специальным реле, но даже это приспособление не спасёт от возможной аварии, ведь механизм начинает действовать после закрытия крана, когда давление превышает пороговое значение. Для выключения насоса также понадобится некоторое время. То же самое можно сказать относительно остановки жидкости в трубопроводе.
Защитить автономную систему водообеспечения от резкого повышения давления можно несколькими способами:
- Увеличением диаметра трубопровода, что понизит скорость перемещающихся водяных потоков;
- Методом установки специального расширительного бачка мембранного типа;
- Плавное закрытие кранов (установка запорной арматуры вентильного типа).
Что такое гидроудар
Гидравлический удар(гидроудар) представляет собой кратковременное, но резкое и сильное повышение(понижение) давления в трубопроводе(в системе водоснабжения) при внезапном торможении(ускорение) двигавшегося по нему потока жидкости.
Гидроудар в системе водоснабжения
Простыми словами гидроудар-это резкий скачок давления в трубах
Гидравлический удар бывает:
- Положительный – когда давления в трубопроводе очень резко повышается. Это может произойти, при быстром закрытие крана(вентиля, задвижки) или включения насоса.
- Отрицательный – когда наоборот, происходит понижение давления в водопроводе, из-за того, что открыли кран или выключили циркуляционный насос.
Наибольшую опасность для водопровода представляет положительный гидроудар. Допустим вы открыли кран и помыли посуду. Закончили мыть, вода вам не нужна, закрыли кран.
При этом в водопроводе происходит следующее. Водный поток некоторое время, по инерции, течёт с прежней скоростью. Потом сталкивается с преградой (кран ведь закрыли). И «ударяясь» об эту преграду, образуется обратная волна. А так как вся система водоснабжения герметична. У этой обратной волны происходит столкновение с водным потоком идущим на встречу. В результате получается гидроудар.
Самые первые признаки гидроудара – глухие стуки и щелчки, слышимые при открытие или закрытие крана. Появления подтеков в местах соединения водопроводных труб или подтекающие краны.
Причины возникновения гидравлического удара
Основными причина , возникновения гидроудара системе водоснабжения:
- Резкое перекрытии запорной арматуры(кранов, вентилей, задвижек.
- Поломка или отключение циркуляционного насоса, насосной станции.
- Воздушные пробки в системе водопровода.
- Перепады сечения водопроводных труб.
В основном, гидроудар происходит при резком закрытии запорной арматуры. Вода проходит по трубам с постоянным давлением, но когда происходит резкое перекрытие водного потока. Давление воды на стенки труб увеличивается в несколько раз.
И в результате, могут лопнуть трубы или придут в негодность уплотнители резьбовых соединений и запорные элементы.
Трещина в трубе-после гидроудара
Конечно, резко закрытый кран не единственная причина возникновения гидроудара. Похожая ситуация бывает когда в системе остаётся воздух. В тот момент когда открывается кран, вода сталкивается с пробкой из воздуха.
И эта воздушная пробка в условиях замкнутого пространства выступает амортизатором. Вследствие чего с огромной силой выталкивает воду и происходит удар.
Также появление гидроударов могут спровоцировать трубы разного диаметра. Перепады давления, если трубы не приведены к общему знаменателю, гарантированы
Последствия гидроудара
Давление выше допустимой нормы критично для труб и их соединений. Запорная арматура тоже может выйти из строя.
От первого гидравлического удара, повреждение водопровода, обычно не происходит. Ведь изделия для водоснабжения изготавливаются с запасом, в случае повышения давления. Но последующие гидроудары будет бить в то же самое, слабое место. И в какой — то момент труба или запорная арматура выйдут из строя.
Если прорыв водопровода произошёл в квартире многоквартирного дома, то произойдет затопление, будет повреждено имущество, вашей квартиры и соседей снизу.
Последствия гидроудара- затопило квартиру
В случае повреждения центрального водопровода Может произойти отключения нескольких домов или района. То это уже чрезвычайное положение. Так как жильцы многоквартирных домов останутся не только без питьевой воды, но и без канализации.
Ну а если в результате гидроудара повреждается труба горячего водоснабжения. То это может привести к серьёзным ожогам.
Причины возникновения и последствия
Произошедший в отопительной системе гидроудар проявляется в звуке — стуке, щелчках и вибрациях, ощущаемых прикосновением к трубе. Жидкость, находящаяся в контуре, обладает массой, инерцией движения и несжимаема.
Где может возникать гидроудар
При возникновении на пути воды преграды происходит накопление энергии движения, выражающееся в резком повышении давления в замкнутой системе — ударе. Противодействие заставляет ударную волну двигаться в направлении меньшего давления с нарастающей скоростью.
По достижении слабой точки энергия удара высвобождается, разрывая дефектный участок трубы, если для этого хватает мощности волны, или вызывая вибрации трубопровода. Часто повторяющиеся гидроудары через некоторое время приведут к необходимости проведения ремонта.
Причинами скачка давления могут быть:
- попадание воздуха в систему обусловлено неправильным монтажом трубопроводов, удаляются воздушные пробки при заполнении теплового контура через специальные краны;
- быстрое перекрывание потока жидкости вентилем: шаровый кран для этих целей использовать нельзя;
- смена режима циркуляции: пуск или остановка сетевого насоса при нарушениях электроснабжения объекта;
- сужение проходного сечения трубы за счет накипи, наростов иных отложений на коротких участках;
- соединение трубопроводов разных диаметров.
Величина повышения давления зависит от расположения препятствия на магистрали: в начале пути жидкости — удар слабый, с удалением пробки от истока мощность ударной волны нарастает. Последствия импульсного гидравлического воздействия: порча уплотнений на стыках, прокладок между фланцами, запорной арматуры, насоса, отопительного котла. Случается даже разрыв ребра отопительной батареи.
Разрушение отдельных элементов системы приводит к порче имущества при затоплении помещения, если вода горячая с температурой ≥70ºС, то к травмам и ожогам людей. Вторая существенная неприятность — значительные затраты на приведение отопительной системы и обстановки квартиры в исправное состояние.
Краткое описание
Весьма распространенный гидравлический удар в обустроенной системе качественного отопления представляет собой своеобразное явление, которое базируется на нормах динамики разных веществ. Само проявление отличается тем, что при периодическом изменении скорости движении потока рабочей жидкости наблюдается повышение показателей давления. В качестве главного теплоносителя выступает вода, основным показателем которой является несжимаемость. В период циркуляции заправленного теплоносителя по трубопроводам и нагревательным элементам на его пути могут возникать различные гидравлические препятствия. В большинстве случаев это повороты, резкие перепады диаметра трубопроводов, а также арматура запорно-регулирующего типа.
В созданных неблагоприятных условиях теплоноситель может повредить те элементы, которые представляют потоку сильное гидравлическое сопротивление. Это могут быть конвекторы, повороты труб, различные приборы, радиаторы и даже теплообменники котлов.
Авария вполне может возникнуть в результате постепенного износа эксплуатируемой конструкции и ее элементов либо в результате внезапного воздействия сильного скачка показателей. Во всех ситуациях последствия гидроудара влекут за собой материальные растраты на ликвидацию протечки. Чтобы самому не оказаться в такой ситуации следует понимать базовые причины образования гидроудара. Последствия аварии всегда непредсказуемые, начиная от самой обычной поломки циркуляционного насоса и заканчивая масштабным затоплением всего дома. Все зависит от качества и мощности системы.
Самые распространенные последствия воздействия гидроудара
Способы предотвращения гидравлических ударов
Избавиться от периодического появления избыточного давления в трубопроводе практически невозможно, поэтому основные меры направлены на уменьшение его интенсивности и создание эффективной защиты для труб и прочих элементов системы.
Плавная регулировка
Наиболее простой и недорогой способ предотвратить гидродинамический удар – использовать плавную регулировку. Эта рекомендация прописана в нормативной документации для эксплуатации объектов, обслуживаемых централизованной подачей воды и тепла.
Данный принцип можно использовать не только в многоквартирных домах, но и в частном секторе, где обычно применяются автономные отопительные системы. За счет плавности использования запорной арматуры внезапное повышение давления не происходит: это процесс как бы растягивается во времени. В результате при сохранении суммарной силы удара достигается снижение его мощности.
Удобнее всего реализовывать подобный метод кранами с постепенным перекрыванием потока.
Автоматическая защита
Не всегда есть возможность достигать постепенности коррекции внутреннего давления ручным способом. Более удобными и надежными в эксплуатации являются автоматические гасители гидроударов, которые ставят на насосы в принудительных системах.
Автоматика дает возможность плавно наращивать скорость оборотов двигателя при включении, а при выключении – так же плавно ее снижать. Таким образом, внутреннее давление выходит на свой максимум не сразу, а спустя некоторое время. При этом вместе с отслеживанием показателей давления электроника самостоятельно регулирует напор.
Использование компенсаторов
Задачей гидрокомпенсатора (его еще называют демпфером и гидроаккумулятором) является накапливание жидкости и вбирание ее избытка из контура, что способствует снижению уровня внутреннего давления. В результате это позволяет гасить возникающие гидроудары.
Конструкция компенсатора состоит из герметичного стального бака, эластичной мембраны из каучука и вмонтированного в нее воздушного клапана. Местом его установки выступают участки отопительного контура с наибольшей вероятностью скачков давления.
Защитный клапан
Местом установки защитного клапана с диафрагмой выступает участок трубы в непосредственной близости к насосу, сразу после обратного предохранителя (это позволяет стравливать необходимый объем жидкости в случае возникновения избыточного давления). В различных моделях устройств их активизация может осуществляться или электрическим контроллером, или пилотным быстродействующим приспособлением.
Срабатывание клапана происходит при превышении давлением безопасной границы, что обеспечивает надежную защиту циркуляционного насоса в случае его резкой остановки. Когда опасное внутреннее напряжение достигает своего максимума, приспособление открывается на 100%. После нормализации ситуации происходит постепенное закрывание регулятора. Так удается избежать гидроудара и обеспечить стабильную скорость циркуляции жидкости в системе.
Амортизирующие приспособления
Еще одним эффективным методом защиты водопроводов является применение амортизирующих компенсаторов гидроударов.
Чаще всего речь идет о пластиковых или термостойких каучуковых трубах. Их расположение должно совпадать с направлением движения теплоносителя (термостат находится сразу за такой трубой). Благодаря эластичности изделие способно самостоятельно убрать энергию гидравлического удара. В среднем длину амортизационного участка берут в пределах 20-30 см. Для очень продолжительных контуров длину армированной каучуковой трубы можно увеличить до 40 см.
Защитный термостат
В отдельных ситуациях избежать гидравлического удара помогает термостат, оснащенный специальной защитой от скачков напряжения.
Внутри прибора имеется пружинная начинка, разделяющая клапан и термоголовку. Во время скачка давления сработавший механизм препятствует полному закрыванию клапана. По мере снижения мощности гидроудара происходит постепенное закрывание выпускного отверстия
При монтаже защитного термостата важно не перепутать стрелку на корпусе и направление движения жидкой среды в трубе
Возможность шунтирования
Сделать защитный термостат можно и самостоятельно, оснастив терморегулирующий клапан специальным шунтом. Речь идет о тонкой трубке диаметром 0,2-0,4 мм или об отверстии схожего сечения. Если система не испытывает перегрузок, термостат будет работать в штатном режиме. В случае появления внутреннего напряжения оно будет плавно снято.
Основные причины возникновения
Причины возникновения
Когда в системе водоснабжения происходит резкое, но мощное и непродолжительное повышение давления, тогда и возникают характерные стуки и щелчки в трубах.
Это является следствием того, что жидкость, циркулирующая по контуру, резко приостанавливается, и происходит ее торможение.
Существует несколько причин, которые приводят к возникновению гидравлического удара. Рассмотрим их подробнее:
- В случае поломки насосного агрегата или же его аварийного отключения;
- Когда из контура не выводиться воздух. Перед тем, как включить систему и заполнить его жидкостью, воздух обязательно нужно выпустить через специальные краны;
- Когда вентили, перекрывающие циркулирующий поток, резко закрываются.
Самой распространенной считается последняя причина. Это связано с появлением шаровых кранов. Когда отключалась или запускалась жидкость в контуре, старые устройства обеспечивали плавную подачу и перекрытие.
Это осуществлялось с помощью ритмичного раскручивания крановых бюкс. Винтовые краны считаются более безопасными, так как они не позволяют подниматься давлению выше критической нормы.
Смотрите видео-фильм о причинах возникновения гидроударов и всех процессах, происходящих в это время в трубах:
https://youtube.com/watch?v=eMGA5TNxfW4
То же самое происходит в контуре, если перед включением в нем не выведен воздух. Шаровое устройство открывается и, таким образом, возникает столкновение запускаемой жидкости с воздушным потоком.
В данном случае воздух можно сравнить с пневматическим амортизатором
Поэтому, если в своей системе коммуникаций вы услышите хлопки или щелчки, то обязательно обратите на это внимание
В противном случае может случиться так, что ваша система водоснабжения просто не выдержит давления, так как его уровень может возрасти до отметки нескольких десятков атмосфер.
Демфер как способ защиты
Когда сильный поток воды с большой скоростью движется по коммуникационной системе, то на его пути возникает барьер, в который он врезается. В качестве преграды может выступать либо воздушный столб, либо же запорная арматура.
Столкнувшись с воздухом, происходит сжимание жидкости. Трубы в свою очередь тоже немного растягиваются, что может привести к негативным последствиям.
Как избежать гидроударов
Защитный клапан от гидроудара
Без переустройства водного контура единственной защитой от гидравлического удара является плавное перекрытие запорного элемента. Если кран закрывается туго, допустимо передвигать рукоятку небольшими рывками. Такой способ можно применять к кранам в быту и на производстве.
Частично модернизировать домашний водопровод можно за счет подключения насосного оборудования с автоматизированным блоком управления. Плавной корректировки напора в сети добиваются монтажом приборов с автоматическим изменением количества оборотов или со встроенными частотными преобразователями.
Комплексная защита от гидроудара в системе водоснабжения квартиры осуществляется такими методами:
- Установка труб большого диаметра. Это способствует снижению вероятности гидроудара. Скорость продвижения воды в широких магистралях всегда ниже, в отличие от узких.
- Врезка амортизирующих эластичных вставок перед перекрывающим элементом, расширяющихся при повышении напора, отчасти снижая его. Чтобы достигнуть необходимого результата, вполне хватит амортизаторов длиной в 20–30 см. Если же водопровод тянется на большое расстояние, размер вставки увеличивается на 10 см.
- Монтаж защитного клапана диафрагменного типа. Его устанавливают на отводе водоснабжающей линии рядом с насосом, чтобы сбрасывать заданный объем жидкости при повышении давления.
Подобный компенсатор гидроударов во внутренних системах водоснабжения приводится в движение при помощи электрокоманды контроллера или посредством пилотного устройства быстрого реагирования. Защитный элемент срабатывает, когда напор увеличивается больше безопасного уровня, обеспечивая защиту насосному оборудованию при неожиданной остановке. В момент избыточного повышения давления происходит полное открытие регулятора, а при снижении напора до допустимого значения – клапан медленно закрывается.
Применение гидроаккумукляторов в качестве компенсаторов также способствует сведению последствий резкого повышения давления в водоснабжающей системе к минимуму. Конструкция установки представляет собой корпус из металла с расположенной внутри резиновой диафрагмой. При гидравлическом ударе, мембранная деталь смещается, благодаря чему гидробак принимает в себя избыток воды. Когда угроза прорыва водопровода пройдет, и напор снизится, диафрагма вернется в первоначальное положение за счет давления воздуха, находящегося с другой стороны.
Избежать мощного гидроудара в сети горячего водообеспечения либо отопления можно, оборудовав клапан терморегуляции шунтом – узкой трубкой с внутренним сечением от 0,2 до 0,4 мм, которую ставят в направлении перемещения теплоносителя.
Шунтирование используют при обустройстве независимых систем, в которых применялись лишь новые трубы. Ржавчина и осадок в старых трубопроводах сведет эффективность шунта к нулю. Поэтому когда трубка ставится на входе в систему, советуют выполнить монтаж эффективных водяных фильтрующих элементов.
Также в сетях, где циркулирует кипяток, устанавливают защитные термостаты. Они отслеживают напор в сети и не позволяют ей функционировать после достижения опасного значения. Агрегат оборудован пружинным механизмом, который размещается между термоголовкой и клапаном. Срабатывание пружинного механизма происходит при повышенном давлении, препятствуя полному закрытию клапана. Монтаж термостатов выполняется в строгом соответствии с указанным на корпусе направлением.
Последствия
Если отрицательный гидроудар в трубопроводе приводит к отсутствию воды в кране, то положительный реально грозит затоплением квартиры, что часто происходит при резком закрытии задвижек или вентилей. В этом случае давление воды увеличивается в несколько раз, в результате чего наблюдается разрыв трубы и повреждение деталей запорной арматуры.
При этом диагнозе в многоэтажном доме пострадает также квартира нижнего этажа, а разрыв трубы магистральных коммуникаций оставит без водоснабжения и канализации большое количество зданий.
Если от гидроудара пострадают трубы крупного диаметра на территории города, то это чревато получением травм пешеходами и блокированием движения транспорта, особенно троллейбусов и трамваев, которые питаются от электроэнергии.
Масштабы ущербов таких аварий значительны и складываются из технических простоев и дорогостоящего ремонта оборудования. Примерами значительных гидравлических ударов в трубопроводах и их последствий можно назвать:
- затопление Люблинской насосной станции (г. Москва);
- повреждение трубы Кызылской ТЭЦ (крупное энергопредприятие в республике Тува);
- остановка движения автотранспорта и нескольких линий метро на сутки в Нью-Йорке в результате аварии на трубопроводе в районе Манхэттен.
