Гідроудар у системі водопостачання та опалення: суть загрози, профілактика та захист
Гідроудар називають найчастішою причиною аварійних ситуацій у трубопроводах, якими циркулює якась рідина. Гідроудар у системі водопостачання є різким і сильним підвищенням тиску води, спровокований стрімкою зміною швидкості її течії. Перші ознаки цього явища - стукіт і клацання, глухі удари, появи патьоків у місцях з'єднання елементів водопровідної системи або поточні крани. Підсумок дії стрибків тиску - порушення герметичності з руйнуванням трубопроводу.
Причини виникнення
Знаючи, що таке гідроудар у системі водопостачання, неважко виявити причини його появи. При цьому слід розрізняти негативні гідравлічні удари та позитивні. Перші відбуваються коли в ділянку трубопроводу з різко зниженим тиском рідини надходить вода з високим тиском. Другі, більш небезпечні за своїми наслідками, виникають при підвищенні тиску через швидке стрибкоподібне збільшення швидкості її течії або навпаки, зупинки. На практиці це трапляється через:
- різких закриття засувок або кранів;
- увімкнення або відключення насосного обладнання (включаючи ситуацій, пов'язаних з перебоєм подачі електричної енергії);
- повітряні пробки;
- наявності труб різного діаметра.
Варто зазначити, що з поширенням кульових конструкцій вентилів і кранів знос водопроводів через ударні дії тиску став більш значним. На відміну від класичної гвинтової конструкції, кульова вимагає значно меншого часу на відкриття/закриття запірної арматури. Для цього достатньо зробити поворот ручки на 90 градусів одним рухом руки. А це, звичайно, швидше, ніж кілька поворотів вентиля.
Імовірність гідравлічного удару вища, ніж довша трубопровід і більше потенційний об'єм рідини, яка може зібратися перед запірною арматурою або в місці звуження труб.
Наслідки гідравлічних ударів
Будь-які інциденти з водопроводом пов'язані не тільки з матеріальними збитками для нього самого, але й витратами на усунення наслідків впливу води, що знаходяться поруч. Особливо, це посилюється для трубопроводів з гарячою водою і під великим тиском. У цих ситуаціях виникає навіть небезпека для здоров'я та життя людей, свійських тварин. Вони можуть бути ошпарені чи травмовані. Зокрема, за цим негативним явищем може бути наступне:
- руйнування трубних розводок;
- затоплення житлових, адміністративних та господарських приміщень;
- вихід з ладу насосного обладнання та запірної арматури;
- псування меблів, побутової техніки, комп'ютерів тощо;
- припинення водопостачання;
- руйнування конструкцій будівель та споруд (особливо взимку, за рахунок сили розширення при заморожуванні вологи);
- припинення електричного постачання;
- пожежі через коротке замикання електричної проводки.
Аварії на магістральних мережах можуть спричинити транспортні затори, в зимовий період ожеледиця, спричинена поривами, зазвичай повністю блокує рух автомобілів на деякий час.
Профілактика та захист
Профілактика та захист від гідравлічних ударів ґрунтується на двох речах. Це правильна експлуатація та безпосередньо захист від гідроударів у системі водопостачання. Перша насамперед зводиться до мінімізації випадків миттєвої зміни швидкості потоку за рахунок неправильних дій людини. Для цього всі включення та вимикання трубопроводу повинні проводитися плавно, забезпечуючи рівномірну зміну тиску протягом певного періоду часу. Також профілактичні заходи включають перевірку системи на предмет протікання, регулярну заміну і прочищення фільтрів, перевірку працездатності елементів водопроводу.
Корисне відео
Технічні засоби захисту
Система має бути максимально захищена від необдуманих дій людини, неправильної експлуатації та несвоєчасного та неповного обслуговування. Для цього існує ряд технічних рішень, що дозволяють мінімізувати наслідки стрибків тиску рідини в мережах водопостачання та опалення та запобігти їх появі.
Заміна труб
Для цього необхідно провести ревізію всього трубопроводу, старі сталеві труби слід замінити на сучасні полімерні матеріали. Вони більш надійні, практично не піддаються корозії та служать довше. При цьому труби потрібно вибирати з огляду на умови експлуатації (тиск і температура в мережі) з невеликим запасом за параметрами. Для зниження швидкості потоку бажано вибрати вироби з максимально можливим діаметром для напору. Знайти золоту середину.
Заміна запірної арматури
Заміну кульових кранів на вентильні можна назвати поверненню до минулого, але це дозволить уникнути різких перепадів тиску незалежно від того, як відкривається і закривається запірна арматура. Необов'язково міняти всі замикаючі пристрої, можна обмежитися лише тими, що критичні для системи.
Монтаж елементів, що амортизують
Використання вставок з армованого пластику або каучуку, здатних розтягуватися або стискатися при стрибках тиску, дозволить зменшити деформуючі впливи на інші частини трубопроводу. Стінки амортизаторів на відміну жорстких труб при стисканні або розширенні не деформуються і повертаються у вихідний стан, приймаючи основну частину удару рідини на себе. Для більшості систем достатньо ділянки довжиною від 20 до 40 сантиметрів.
Застосування компенсаторів
Компенсатори являють собою циліндричні ємності (перевернутий склянку) усередині яких знаходиться пружина. Один кінець її упирається у верхню нерухому частину перевернутого «склянки», а нижня – у рухомий пластиковий диск. При збільшенні тиску в системі вода тисне пружину на диск, при зменшенні сила пружності пружини компенсує втрату тиску.
Компенсуючий захист від гідроудару у системі водопостачання також здійснюється за допомогою гідроакумуляторів. Цей пристрій є бак певного об'єму розділеного на дві частини (з водою і повітрям) гумовою мембраною. У разі надмірного тиску воно скидатиметься всередину ємності за рахунок розтягування гумової мембрани та зменшення об'єму повітря всередині бака.
Використання насосів із частотними перетворювачами
Подібне насосне обладнання за рахунок автоматики дозволяє забезпечити плавний запуск та зупинку робочих органів. Це дозволяє уникнути стрімкого підвищення тиску, що є причиною гідравлічного удару. Частотний перетворювач регулює та задає кількість обертань колеса насоса в одиницю часу, за рахунок зміни частоти змінного струму, що отримується з електричної мережі. Регулювання здійснюється в автоматичному режимі залежно від значення параметрів, які передаються датчиками.
Захисні клапани
Принцип роботи даних пристроїв є досить простим. При досягненні значень тиску в точках установки клапанів вище за критичні параметри, клапани відкриваються і відбувається скидання рідини.
Вони можуть являти собою автономні пристрої, відкриття яких відбувається за рахунок спрацьовування механізмів або електронних датчиків, або бути частиною системи, що складається з безлічі датчиків і клапанів, керованих комп'ютером.
Корисне відео
Висновок
Стрибки тиску або гідравлічні удари – це небезпечне явище, яке невід'ємно пов'язане з експлуатацією водопроводу або опалювальних систем. Мінімізувати їх кількість та негативний вплив можна за допомогою профілактичних заходів та технічних рішень. Щоб комплексно вирішити це завдання, максимально запобігти ризикам виникнення небезпеки для людей і матеріальних збитків, краще звернутися до професіоналів.
