Waterslag in pijpleidingen is een onmiddellijke drukstoot. Het verschil hangt samen met een sterke verandering in de snelheid van de waterstroom. Vervolgens zullen we meer leren over hoe hydraulische schokken optreden in pijpleidingen.
Belangrijkste waanvoorstelling
Het resultaat van het vullen met vloeistof van de bovenzuigerruimte in de motor van de overeenkomstige configuratie (zuiger) wordt ten onrechte beschouwd als een hydraulische schok. Als gevolg hiervan bereikt de zuiger het dode punt niet en begint het water samen te drukken. Dit leidt op zijn beurt tot motorstoringen. In het bijzonder tot een breuk in de stang of drijfstang, breuk van de tapeinden in de cilinderkop, breuk van de pakkingen.
Classificatie
Volgens de richting van de drukstoot kan waterslag zijn:
- Positief. In dit geval treedt de drukverhoging op als gevolg van een scherpe start van de pomp of het blokkeren van de leiding.
- Negatief. In dit geval hebben we het over een drukval als gevolg van het openen van de klep of het uitschakelen van de pomp.
Volgens de tijdgolfvoortplanting en de periode van het sluiten van de klep (of andere afsluiters), gedurende welke een waterslag in de leidingen is gevormd, deze is verdeeld in:
- Recht (vol).
- Indirect (onvolledig).
In het eerste geval beweegt de voorkant van de gevormde golf in de richting tegengesteld aan de oorspronkelijke richting van de waterstroom. Verdere beweging zal afhangen van de elementen van de pijpleiding, die zich vóór de gesloten klep bevinden. Het is waarschijnlijk dat het golffront herhaaldelijk voorwaarts en achterwaarts zal passeren. Bij een onvolledige waterslag kan de stroom niet alleen in de andere richting beginnen te bewegen, maar ook gedeeltelijk verder door de klep gaan als deze niet volledig gesloten is.
Consequenties
Het gevaarlijkste wordt beschouwd als een positieve waterslag in het verwarmings- of watertoevoersysteem. Als de drukstoot te hoog is, kan de leiding beschadigd raken. Er verschijnen met name longitudinale scheuren op de leidingen, wat vervolgens leidt tot een splitsing, een schending van de dichtheid in de kleppen. Door deze storingen begint sanitaire apparatuur te falen: warmtewisselaars, pompen. In dit opzicht moeten hydraulische schokken worden voorkomen of verminderd. De waterdruk wordt maximaal in het proces van stroomvertraging wanneer alle kinetische energie wordt overgedragen aan het werk van het uitrekken van de wanden van de hoofdleiding en het comprimeren van de vloeistofkolom.
Onderzoek
Experimenteel en theoretisch bestudeerde Nikolai Zhukovsky het fenomeen in 1899. De onderzoeker heeft vastgesteld:oorzaken van hydraulische schokken. Het fenomeen is te wijten aan het feit dat tijdens het sluiten van de leiding waardoor de vloeistof stroomt, of wanneer deze snel wordt gesloten (wanneer een doodlopend kanaal is aangesloten op een bron van hydraulische energie), een sterke drukverandering en watersnelheid wordt gevormd. Het zit niet allemaal tegelijk in de pijplijn. Als in dit geval bepaalde metingen worden gedaan, kan worden onthuld dat de verandering in snelheid optreedt in richting en grootte, en druk - zowel in de richting van afname als toename ten opzichte van de oorspronkelijke. Dit alles betekent dat er een oscillerend proces plaatsvindt in de lijn. Het wordt gekenmerkt door een periodieke afname en toename van de druk. Dit hele proces wordt gekenmerkt door vergankelijkheid en wordt veroorzaakt door elastische vervormingen van de vloeistof zelf en de wanden van de buis. Zhukovsky bewees dat de snelheid waarmee een golf zich voortplant, recht evenredig is met de samendrukbaarheid van water. Ook de mate van vervorming van de buiswanden is van belang. Het wordt bepaald door de elasticiteitsmodulus van het materiaal. De golfsnelheid is ook afhankelijk van de diameter van de pijpleiding. Een plotselinge drukstoot kan niet optreden in een leiding gevuld met gas, omdat deze vrij gemakkelijk samendrukt.
Procesvoortgang
In een autonoom waterleidingsysteem, zoals een landhuis, kan een boorgatpomp worden gebruikt om druk in de leiding te creëren. Waterslag treedt op wanneer het vloeistofverbruik plotseling stopt - wanneer een kraan wordt dichtgedraaid. Een stroom van water die zich voortbeweegtsnelweg, niet in staat om onmiddellijk te stoppen. De vloeistofkolom crasht door traagheid in het "doodlopende" sanitair, dat werd gevormd toen de kraan werd gesloten. In dit geval bespaart het relais niet tegen waterslag. Het reageert alleen op de piek en schakelt de pomp uit nadat de klep is gesloten en de druk de maximale waarde overschrijdt. Uitschakelen, zoals het stoppen van de waterstroom, is niet onmiddellijk.
Voorbeelden
Men kan denken aan een pijpleiding met een constante druk en vloeistofbeweging van een constante aard, waarbij een klep abrupt werd gesloten of een schuifafsluiter plotseling werd gesloten. In een watertoevoersysteem onder in het boorgat treedt waterslag meestal op wanneer de keerklep hoger is dan het statische waterniveau (9 meter of meer) of lekt terwijl de volgende klep erboven onder druk staat. In beide gevallen treedt een gedeeltelijke ontlading op. De volgende keer dat de pomp wordt gestart, vult het hogesnelheidswater het vacuüm. De vloeistof botst op de gesloten terugslagklep en de stroming erboven, waardoor een drukstoot ontstaat. Het resultaat is waterslag. Het draagt niet alleen bij aan de vorming van scheuren en de vernietiging van gewrichten. Wanneer er een drukstoot optreedt, wordt de pomp of de elektromotor (en soms beide elementen tegelijk) beschadigd. Dit fenomeen kan optreden in hydraulische aandrijfsystemen met verdringing wanneer een plunjerklep wordt gebruikt. Wanneer een van de afvoerkanalen wordt geblokkeerd door een spoelvloeistof ontstaan processen hierboven beschreven.
Bescherming tegen waterslag
De sterkte van de golf zal afhangen van het debiet voor en na de blokkering van de snelweg. Hoe intenser de beweging, hoe sterker de impact wanneer deze plotseling wordt gestopt. De snelheid van de stroom zelf zal afhangen van de diameter van de lijn. Hoe groter de doorsnede, hoe zwakker de vloeiende beweging. Hieruit kan worden geconcludeerd dat het gebruik van grote leidingen de kans op waterslag verkleint of verzwakt. Een andere manier is om de duur van het afsluiten van de watertoevoer of het inschakelen van de pomp te verlengen. Afsluitelementen van het kleptype worden gebruikt om de leiding geleidelijk af te sluiten. Vooral voor pompen worden softstartkits gebruikt. Ze voorkomen niet alleen waterslag tijdens het inschakelen, maar verlengen ook de levensduur van de pomp aanzienlijk.
Compensatoren
De derde beschermingsoptie omvat het gebruik van een demperapparaat. Het is een membraanexpansievat, dat de resulterende drukstoten kan "doven". Waterslagcompensatoren werken volgens een bepaald principe. Het ligt in het feit dat in het proces van toenemende druk de zuiger beweegt met vloeistof en het elastische element (veer of lucht) wordt samengedrukt. Als gevolg hiervan wordt het schokproces omgezet in een oscillerend proces. Door energiedissipatie verv alt deze vrij snel zonder noemenswaardige drukverhoging. De compensator wordt gebruikt in de afvullijn. Het wordt in rekening gebrachtperslucht bij een druk van 0,8-1,0 MPa. De berekening wordt bij benadering gemaakt, in overeenstemming met de voorwaarden voor het absorberen van de energie van de aandrijfkolom van water uit de vultank of accumulator naar de compensator.
