Jak zmírnit škody způsobené vodním kladivem?

Vodní ráz je běžným problémem v rozvodech vody a existují různá ochranná opatření ke zmírnění jeho účinků. Tato opatření však musí být přizpůsobena konkrétním příčinám vodního rázu. Níže jsou uvedeny některé běžně používané metody:

Snížení průtoku v potrubí může do určité míry snížit tlak vodního rázu. To však může vyžadovat zvětšení průměru potrubí, což zvyšuje náklady na projekt. Při vytyčování potrubí je nutné se zásadně vyvarovat situacím, kdy dochází k náhlým změnám sklonu nebo vzniku hrbolků (vysokých bodů) v potrubí.

Navíc může pomoci zkrácení délky potrubí, protože delší potrubí má obecně za následek větší vodní rázy během odstávek čerpadla. Jedním z přístupů je rozdělení jedné čerpací stanice na dvě a použití sací šachty k propojení těchto dvou stanic.

Velikost vodního rázu při odstávce čerpadla souvisí především s geometrickou výškou čerpací stanice. Čím vyšší je geometrická hlava, tím větší je potenciál pro vodní ráz. Proto je důležité vybrat vhodnou hlavu čerpadla na základě místních podmínek.

Po vypnutí čerpadla by měl systém před opětovným spuštěním čerpadla počkat, až se potrubí za zpětným ventilem naplní vodou. Během spouštění čerpadla je důležité zcela neotevírat výstupní ventil čerpadla, protože by to mohlo způsobit značné vodní rázy. Za těchto podmínek dochází k mnoha velkým incidentům vodních rázů v čerpacích stanicích.

(1) Přijetí technologie řízení konstantního tlaku:

Automatizovaný řídicí systém PLC (Programmable Logic Controller) lze použít k nastavení rychlosti čerpadel pomocí řízení s proměnnou frekvencí. Protože tlak ve vodovodní síti kolísá s měnícími se provozními podmínkami, jsou běžné tlakové rázy nebo poklesy, což vede k riziku vodních rázů a poškození potrubí a zařízení. Monitorováním tlaku a řízením provozu čerpadel – jejich zapínáním a vypínáním nebo úpravou jejich rychlosti – systém udržuje konstantní tlak. To pomáhá předcházet velkým výkyvům tlaku a snižuje pravděpodobnost vodních rázů.

(2) Instalace lapačů vodních kladiv:

Tato zařízení primárně zabraňují vodním rázům způsobeným odstávkami čerpadla a jsou obvykle instalována v blízkosti výstupu čerpadla. Používají tlak v potrubí k aktivaci přetlakového ventilu, když tlak klesne pod nastavenou prahovou hodnotu, což umožňuje vypuštění vody pro snížení tlaku. To pomáhá vyrovnávat místní tlaky v potrubí a zabraňuje poškození vodními rázy. Tlumiče vodních rázů jsou obecně dostupné v mechanickém a hydraulickém provedení. Mechanické pojistky vyžadují ruční reset po aktivaci, zatímco hydraulické se resetují automaticky.

(3) Instalace pomalu se uzavírajících zpětných ventilů na potrubí velkého průměru:

Pomalu uzavírající zpětné ventily mohou účinně zmírnit vodní rázy způsobené odstávkami čerpadla. Protože však činnost ventilu umožňuje, aby část vody proudila zpět, vyžaduje to přepadové potrubí v sací šachtě. Pomalu uzavíratelné zpětné ventily se dodávají ve dvou typech: hmotnostní a energeticky akumulující. Tyto ventily lze nastavit tak, aby se zavíraly v určitém časovém rámci. Typicky se ventil uzavře o 70 % až 80 % během 3 až 7 sekund po výpadku napájení, přičemž zbývajících 20 % až 30 % uzavření trvá 10 až 30 sekund, v závislosti na podmínkách čerpadla a potrubí. Je důležité si uvědomit, že pokud jsou v potrubí vysoké body (hrboly), může dojít k vodnímu rázu způsobenému separací kolony, v tomto případě je pomalu uzavírající zpětný ventil méně účinný.

(4) Instalace jednosměrné věže pro regulaci tlaku:

V blízkosti čerpací stanice nebo na vhodném místě potrubí lze postavit jednosměrnou tlakovou regulační věž. Hladina vody ve věži by měla být nižší než tlak potrubí v tomto bodě. Když tlak v potrubí klesne pod hladinu vody ve věži, voda se doplňuje z věže do potrubí, aby se zabránilo oddělení vodního sloupce a zabránilo se vodnímu rázu. Toto opatření však není příliš účinné pro zabránění vodnímu rázu způsobenému uzávěry ventilů. Jednocestný ventil použitý ve věži musí být navíc spolehlivý, protože porucha by mohla vést k významným vodním rázům.

(5) Instalace obtokových trubek (ventilů) v čerpacích stanicích:

Za normálních podmínek je tlak na výtlačné straně čerpadla vyšší než na sací straně, což způsobuje uzavření zpětného ventilu. Když dojde k náhlému výpadku proudu, tlak na výtlačné straně čerpadla prudce poklesne, zatímco tlak na sací straně se dramaticky zvýší. Tlakový rozdíl nutí přechodnou vysokotlakou vodu v sacím potrubí k otevření zpětného ventilu, čímž se voda posílá na nízkotlakou výtlačnou stranu. Tento proces pomáhá vyrovnat tlak na obou stranách čerpadla, čímž se snižuje pravděpodobnost vodního rázu.

(6) Instalace vícenásobných zpětných ventilů:

U dlouhých potrubí může instalace více zpětných ventilů rozdělit potrubí na části. Každá sekce by měla svůj vlastní zpětný ventil. V případě vodního rázu se proud vody rozdělí na menší úseky, protože se každý zpětný ventil postupně zavírá. Menší tlaková výška v každé sekci snižuje velikost vodního rázu. Tato metoda je zvláště užitečná pro systémy s velkým rozdílem vertikální hlavy. Nemůže však eliminovat riziko oddělení vodního sloupce. Velkou nevýhodou je, že při běžném provozu zvyšuje spotřebu energie čerpadla a provozní náklady.

Zavedením těchto strategií je možné účinně snížit dopad vodních rázů na vodovodní systém a zajistit tak bezpečnost a efektivitu provozu.

Pokud vás tento článek zaujal nebo máte k němu jakékoli dotazy, kdykoli se mnou svobodně smluvte ~~~

WhatsApp: +86 18159365159

E-mail: victor@gntvalve.com