Το σφυρί νερού στους αγωγούς είναι ένα στιγμιαίο κύμα πίεσης. Η διαφορά σχετίζεται με μια απότομη αλλαγή στην ταχύτητα της ροής του νερού. Στη συνέχεια, θα μάθουμε περισσότερα για το πώς συμβαίνει το υδραυλικό σοκ στους αγωγούς.
Κύρια αυταπάτη
Το αποτέλεσμα της πλήρωσης υγρού του χώρου υπερεμβόλου στον κινητήρα της αντίστοιχης διαμόρφωσης (έμβολο) θεωρείται λανθασμένα υδραυλικό σοκ. Ως αποτέλεσμα, το έμβολο δεν φτάνει στο νεκρό σημείο και αρχίζει να συμπιέζει το νερό. Αυτό, με τη σειρά του, οδηγεί σε αστοχία του κινητήρα. Συγκεκριμένα, σε θραύση της ράβδου ή της μπιέλας, θραύση των μπουλονιών στην κυλινδροκεφαλή, ρήξη των παρεμβυσμάτων.
Ταξινόμηση
Σύμφωνα με την κατεύθυνση της αύξησης της πίεσης, το σφυρί νερού μπορεί να είναι:
- Θετικό. Σε αυτή την περίπτωση, η αύξηση της πίεσης συμβαίνει λόγω απότομης εκκίνησης της αντλίας ή απόφραξης του σωλήνα.
- Αρνητικό. Σε αυτή την περίπτωση, μιλάμε για πτώση πίεσης ως αποτέλεσμα του ανοίγματος του αποσβεστήρα ή της απενεργοποίησης της αντλίας.
Ανάλογα με τον χρόνοη διάδοση του κύματος και η περίοδος κλεισίματος της βαλβίδας (ή άλλων βαλβίδων διακοπής), κατά την οποία σχηματίστηκε ένα σφυρί νερού στους σωλήνες, χωρίζεται σε:
- Straight (πλήρη).
- Έμμεσο (ελλιπές).
Στην πρώτη περίπτωση, το μπροστινό μέρος του σχηματιζόμενου κύματος κινείται προς την αντίθετη κατεύθυνση από την αρχική κατεύθυνση της ροής του νερού. Η περαιτέρω κίνηση θα εξαρτηθεί από τα στοιχεία του αγωγού, τα οποία βρίσκονται πριν από την κλειστή βαλβίδα. Είναι πιθανό ότι το μέτωπο του κύματος θα περάσει επανειλημμένα προς τα εμπρός και προς τα πίσω. Με ένα ημιτελές σφυρί νερού, η ροή μπορεί όχι μόνο να αρχίσει να κινείται προς την άλλη κατεύθυνση, αλλά και εν μέρει να περάσει περαιτέρω μέσα από τη βαλβίδα εάν δεν είναι τελείως κλειστή.
Συνέπειες
Το πιο επικίνδυνο θεωρείται ένα θετικό σφυρί νερού στο σύστημα θέρμανσης ή παροχής νερού. Εάν το κύμα πίεσης είναι πολύ υψηλό, η γραμμή μπορεί να καταστραφεί. Συγκεκριμένα, εμφανίζονται διαμήκεις ρωγμές στους σωλήνες, οι οποίες στη συνέχεια οδηγούν σε διάσπαση, παραβίαση της στεγανότητας στις βαλβίδες. Λόγω αυτών των αστοχιών, ο υδραυλικός εξοπλισμός αρχίζει να αποτυγχάνει: εναλλάκτες θερμότητας, αντλίες. Από αυτή την άποψη, η υδραυλική κρούση πρέπει να αποτραπεί ή να μειωθεί. Η πίεση του νερού γίνεται μέγιστη κατά τη διαδικασία της επιβράδυνσης της ροής όταν όλη η κινητική ενέργεια μεταφέρεται στο έργο τάνυσης των τοιχωμάτων του κύριου άξονα και συμπίεσης της υγρής στήλης.
Έρευνα
Μελέτη πειραματικά και θεωρητικά το φαινόμενο το 1899 ο Νικολάι Ζουκόφσκι. Ο ερευνητής έχει εντοπίσειαιτίες υδραυλικού σοκ. Το φαινόμενο οφείλεται στο γεγονός ότι κατά τη διαδικασία κλεισίματος της γραμμής μέσω της οποίας ρέει το ρευστό ή όταν κλείνει γρήγορα (όταν ένα αδιέξοδο κανάλι συνδέεται με μια πηγή υδραυλικής ενέργειας), μια απότομη αλλαγή στην πίεση και σχηματίζεται η ταχύτητα του νερού. Δεν είναι σε όλο τον αγωγό ταυτόχρονα. Εάν σε αυτή την περίπτωση γίνουν ορισμένες μετρήσεις, τότε μπορεί να αποκαλυφθεί ότι η αλλαγή της ταχύτητας συμβαίνει στην κατεύθυνση και το μέγεθος και την πίεση - τόσο προς την κατεύθυνση μείωσης όσο και αύξησης σε σχέση με την αρχική. Όλα αυτά σημαίνουν ότι λαμβάνει χώρα μια ταλαντωτική διαδικασία στη γραμμή. Χαρακτηρίζεται από περιοδική μείωση και αύξηση της πίεσης. Όλη αυτή η διαδικασία χαρακτηρίζεται από παροδικότητα και προκαλείται από ελαστικές παραμορφώσεις του ίδιου του υγρού και των τοιχωμάτων του σωλήνα. Ο Ζουκόφσκι απέδειξε ότι η ταχύτητα με την οποία διαδίδεται ένα κύμα είναι ευθέως ανάλογη με τη συμπιεστότητα του νερού. Το μέγεθος της παραμόρφωσης των τοιχωμάτων του σωλήνα είναι επίσης σημαντικό. Καθορίζεται από το μέτρο ελαστικότητας του υλικού. Η ταχύτητα κύματος εξαρτάται επίσης από τη διάμετρο του αγωγού. Μια ξαφνική αύξηση της πίεσης δεν μπορεί να συμβεί σε μια γραμμή γεμάτη με αέριο, καθώς συμπιέζεται αρκετά εύκολα.
Πρόοδος διαδικασίας
Σε ένα αυτόνομο σύστημα παροχής νερού, όπως μια εξοχική κατοικία, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μια αντλία γεωτρήσεων για τη δημιουργία πίεσης στη γραμμή. Το σφυρί νερού εμφανίζεται όταν η κατανάλωση υγρού σταματά ξαφνικά - όταν μια βρύση είναι κλειστή. Ένα ρεύμα νερού που κινείται κατά μήκοςαυτοκινητόδρομο, δεν μπορεί να σταματήσει αμέσως. Η στήλη του υγρού με αδράνεια προσκρούει στο υδραυλικό «αδιέξοδο», που σχηματίστηκε όταν έκλεισε η βρύση. Σε αυτή την περίπτωση, το ρελέ δεν εξοικονομεί από το σφυρί νερού. Αντιδρά μόνο στο κύμα, κλείνοντας την αντλία αφού κλείσει η βαλβίδα και η πίεση υπερβεί τη μέγιστη τιμή. Η διακοπή λειτουργίας, όπως και η διακοπή της ροής του νερού, δεν είναι άμεση.
Παραδείγματα
Μπορεί κανείς να εξετάσει έναν αγωγό με σταθερή πίεση και κίνηση ρευστού σταθερής φύσης, στον οποίο μια βαλβίδα έκλεισε απότομα ή μια βαλβίδα πύλης έκλεισε ξαφνικά. Σε ένα σύστημα παροχής νερού κάτω από οπή, το σφυρί νερού εμφανίζεται συνήθως όταν η βαλβίδα αντεπιστροφής είναι υψηλότερη από τη στατική στάθμη του νερού (9 μέτρα ή περισσότερο) ή έχει διαρροή ενώ η επόμενη βαλβίδα από πάνω κρατά πίεση. Και στις δύο περιπτώσεις, εμφανίζεται μερική εκκένωση. Την επόμενη φορά που θα ξεκινήσει η αντλία, το νερό υψηλής ταχύτητας θα γεμίσει το κενό. Το υγρό προσκρούει στην κλειστή βαλβίδα αντεπιστροφής και στη ροή από πάνω της, προκαλώντας κύμα πίεσης. Το αποτέλεσμα είναι το σφυρί νερού. Συμβάλλει όχι μόνο στο σχηματισμό ρωγμών και στην καταστροφή των αρθρώσεων. Όταν εμφανίζεται κύμα πίεσης, η αντλία ή ο ηλεκτροκινητήρας (και μερικές φορές και τα δύο στοιχεία ταυτόχρονα) καταστρέφονται. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να συμβεί σε συστήματα υδραυλικής μετάδοσης κίνησης θετικής μετατόπισης όταν χρησιμοποιείται βαλβίδα μπομπίνας. Όταν ένα από τα κανάλια εκφόρτισης είναι φραγμένο από ένα καρούλιδιεργασίες δημιουργίας υγρών που περιγράφονται παραπάνω.
Προστασία από το σφυρί νερού
Η ισχύς της υπέρτασης θα εξαρτηθεί από τον ρυθμό ροής πριν και μετά το φράξιμο του αυτοκινητόδρομου. Όσο πιο έντονη είναι η κίνηση, τόσο ισχυρότερη είναι η πρόσκρουση όταν σταματάει ξαφνικά. Η ταχύτητα της ίδιας της ροής θα εξαρτηθεί από τη διάμετρο της γραμμής. Όσο μεγαλύτερη είναι η διατομή, τόσο πιο αδύναμη είναι η κίνηση του υγρού. Από αυτό μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι η χρήση μεγάλων αγωγών μειώνει την πιθανότητα υδραυλικού σφυριού ή την αποδυναμώνει. Ένας άλλος τρόπος είναι να αυξήσετε τη διάρκεια διακοπής της παροχής νερού ή ενεργοποίησης της αντλίας. Τα στοιχεία διακοπής τύπου βαλβίδας χρησιμοποιούνται για το σταδιακό κλείσιμο του σωλήνα. Ειδικά για αντλίες, χρησιμοποιούνται κιτ μαλακής εκκίνησης. Επιτρέπουν όχι μόνο να αποφευχθεί η σφύρα νερού κατά την ενεργοποίηση, αλλά και να αυξηθεί σημαντικά η διάρκεια ζωής της αντλίας.
Αντισταθμιστές
Η τρίτη επιλογή προστασίας περιλαμβάνει τη χρήση συσκευής αποσβεστήρα. Είναι ένα δοχείο διαστολής μεμβράνης, το οποίο είναι σε θέση να «σβήσει» τις προκύπτουσες υπερτάσεις πίεσης. Οι αντισταθμιστές με σφυρί νερού λειτουργούν σύμφωνα με μια συγκεκριμένη αρχή. Βρίσκεται στο γεγονός ότι κατά τη διαδικασία αύξησης της πίεσης, το έμβολο κινείται με υγρό και το ελαστικό στοιχείο (ελατήριο ή αέρας) συμπιέζεται. Ως αποτέλεσμα, η διαδικασία κρούσης μετατρέπεται σε ταλαντωτική. Λόγω της διασποράς ενέργειας, η τελευταία αποσυντίθεται αρκετά γρήγορα χωρίς σημαντική αύξηση της πίεσης. Ο αντισταθμιστής χρησιμοποιείται στη γραμμή πλήρωσης. Χρεώνεταιπεπιεσμένο αέρα σε πίεση 0,8-1,0 MPa. Ο υπολογισμός γίνεται κατά προσέγγιση, σύμφωνα με τις συνθήκες απορρόφησης της ενέργειας της κινητήριας στήλης νερού από τη δεξαμενή πλήρωσης ή τον συσσωρευτή στον αντισταθμιστή.
