Hvað er vatnshamar?
Vatnshamrar eru þegar rafmagnsleysi verður skyndilegt eða lokinn lokast of hratt. Vegna tregðu í vatnsþrýstingnum myndast höggbylgja, rétt eins og þegar hamar slær, og kallast það vatnshamrar. Krafturinn sem myndast við fram- og til baka höggbylgjur vatnsflæðisins, stundum svo mikill, getur skemmt loka og dælur.
Þegar opinn loka er skyndilega lokaður rennur vatnið á móti lokanum og pípuveggnum og myndar þrýsting. Vegna sléttrar veggjar pípunnar nær vatnsflæðið fljótt hámarki undir áhrifum tregðu og veldur skemmdum. Þetta er „vatnshamarsáhrif“ í vökvamekaník, það er jákvæður vatnshamar. Þennan þátt ætti að hafa í huga við smíði vatnsveituleiðslu.
Þvert á móti, eftir að lokaður loki er skyndilega opnaður, mun það einnig framleiða vatnshamar, sem kallast neikvæð vatnshamar. Hann hefur einnig ákveðinn eyðileggjandi kraft, en hann er ekki eins mikill og sá fyrri. Þegar rafmagnsvatnsdæla missir skyndilega afl eða fer í gang, mun það einnig valda þrýstingsáfalli og vatnshamarsáhrifum. Höggbylgjan sem myndast vegna þessa þrýstings berst meðfram leiðslunni, sem getur auðveldlega leitt til staðbundins ofþrýstings í leiðslunni, sem leiðir til rofs í leiðslunni og skemmda á búnaði. Þess vegna hefur vörn gegn vatnshamarsáhrifum orðið ein af lykiltæknunum í vatnsveituverkfræði.
Skilyrði fyrir vatnshöggi
1. Lokinn opnast eða lokast skyndilega;
2. Vatnsdælan stöðvast eða fer skyndilega í gang;
3. Vatnsveita með einni pípu á hæðum (hæðarmunur á vatnsveitusvæði er meiri en 20 metrar);
4. Heildarþrýstingur (eða vinnuþrýstingur) dælunnar er stór;
5. Vatnshraði í vatnsleiðslunni er of mikill;
6. Vatnslögnin er of löng og landslagið breytist mikið.
Hætturnar af vatnshamri
Þrýstingsaukningin af völdum vatnshamars getur orðið nokkrum sinnum eða jafnvel tugum sinnum meiri en venjulegur vinnuþrýstingur leiðslunnar. Slíkar miklar þrýstingssveiflur valda skaða á leiðslukerfinu aðallega á eftirfarandi hátt:
1. Valda miklum titringi í leiðslunni og aftengingu leiðslunnar;
2. Lokinn er skemmdur og þrýstingurinn er of mikill til að valda því að pípan springi og þrýstingurinn í vatnsveitunni minnkar;
3. Ef þrýstingurinn er hins vegar of lágur mun pípan hrynja og lokinn og festingarhlutarnir skemmast;
4. Valda því að vatnsdælan snúist við, skemma búnað eða leiðslur í dælurýminu, valda alvarlegum sökkun í dælurýminu, valda manntjóni og öðrum alvarlegum slysum og hafa áhrif á framleiðslu og líftíma.
Verndarráðstafanir til að útrýma eða draga úr vatnshöggi
Margar varnir eru til gegn vatnshöggi, en mismunandi ráðstafanir þarf að grípa til eftir mögulegum orsökum vatnshöggs.
1. Að minnka rennslishraða vatnsleiðslunnar getur dregið úr vatnshöggþrýstingnum að vissu marki, en það mun auka þvermál vatnsleiðslunnar og auka fjárfestingu verkefnisins. Við lagningu vatnsleiðslu ætti að hafa í huga að forðast hryggi eða miklar breytingar á halla. Stærð vatnshöggsins þegar dælan er stöðvuð er aðallega tengd rúmfræðilegri hæð dælurýmisins. Því hærri sem rúmfræðilegi hæðin er, því meiri er vatnshöggið þegar dælan er stöðvuð. Þess vegna ætti að velja sanngjarnt dæluhæð í samræmi við raunverulegar aðstæður á staðnum. Eftir að dælan hefur verið stöðvuð í slysi skal bíða þar til leiðslan á bak við bakstreymislokann er full af vatni áður en dælan er ræst. Ekki opna útrásarloka vatnsdælunnar að fullu þegar dælan er ræst, annars verður mikil vatnshögg. Flest helstu vatnshöggsslys í mörgum dælustöðvum eiga sér stað við slíkar aðstæður.
2. Setjið upp tæki til að útrýma vatnshamri
(1) Notkun á stöðugum þrýstingsstýringartækni:
Þar sem þrýstingur í vatnsveitukerfinu breytist stöðugt með breytingum á vinnuskilyrðum, verður oft lágur þrýstingur eða ofþrýstingur við notkun kerfisins, sem er viðkvæmt fyrir vatnshöggum og getur valdið skemmdum á pípum og búnaði. Sjálfvirkt stjórnkerfi er notað til að stjórna þrýstingi í kerfinu. Með því að greina, stjórna ræsingu, stöðvun og hraða vatnsdælunnar er flæðinu stjórnað og þrýstingnum haldið á ákveðnu stigi. Hægt er að stilla vatnsþrýsting dælunnar með örtölvu til að viðhalda stöðugum vatnsþrýstingi og forðast óhóflegar þrýstingssveiflur. Þetta minnkar líkur á vatnshöggum.
(2) Setjið upp vatnshamarseyði
Þessi búnaður kemur aðallega í veg fyrir vatnshögg þegar dælan er stöðvuð. Hann er almennt settur upp nálægt útrásarröri vatnsdælunnar. Hann notar þrýstinginn í rörinu sjálfu sem orkugjafa til að framkvæma sjálfvirka lágþrýstingsvirkni, það er að segja, þegar þrýstingurinn í rörinu er lægri en stillt verndargildi, opnast frárennslið sjálfkrafa og tæmir vatnið. Þrýstilokun til að jafna þrýstinginn í staðbundnum leiðslum og koma í veg fyrir áhrif vatnshöggs á búnað og leiðslur. Almennt má skipta útskiljurum í tvo gerðir: vélræna og vökvakennda. Endurstillingarbúnaður.
3) Setjið upp hæglokandi afturloka á útrásarrör stóru vatnsdælunnar.
Það getur á áhrifaríkan hátt útrýmt vatnshamrinum þegar dælan er stöðvuð, en vegna þess að ákveðið magn af vatni rennur til baka þegar lokinn er virkjaður, verður sogbrunnurinn að hafa yfirfallsrör. Það eru tvær gerðir af hæglokandi afturlokum: hamarslokar og orkugeymslulokar. Þessi tegund loka getur stillt lokunartíma lokans innan ákveðins bils eftir þörfum. Almennt lokast 70% til 80% af lokanum innan 3 til 7 sekúndna eftir rafmagnsleysi, og lokunartími hinna 20% til 30% er stilltur eftir aðstæðum vatnsdælunnar og leiðslunnar, almennt á bilinu 10 til 30 sekúndur. Það er vert að taka fram að hæglokandi afturloki er mjög áhrifaríkur þegar það er bunga í leiðslunni til að brúa vatnshamrið.
(4) Setjið upp einstefnu flóðbylgjuturn
Það er byggt nálægt dælustöðinni eða á viðeigandi stað í leiðslunni og hæð einstefnu flóðturnsins er lægri en þrýstingurinn í leiðslunni þar. Þegar þrýstingurinn í leiðslunni er lægri en vatnsborðið í turninum mun flóðturninn veita vatni í leiðsluna til að koma í veg fyrir að vatnssúlan rofni og forðast vatnshögg. Hins vegar eru þrýstingslækkandi áhrif hans á önnur vatnshögg en vatnshögg sem stöðva dæluna, eins og vatnshögg sem lokar lokum, takmörkuð. Að auki verður afköst einstefnulokans sem notaður er í einstefnu flóðturninum að vera fullkomlega áreiðanleg. Ef lokinn bilar getur það leitt til alvarlegra slysa.
(5) Setjið upp hjáleiðslu (loka) í dælustöðinni
Þegar dælukerfið gengur eðlilega er afturlokinn lokaður vegna þess að vatnsþrýstingurinn á þrýstivatnshlið dælunnar er hærri en vatnsþrýstingurinn á soghliðinni. Þegar rafmagnsleysi stöðvar dæluna skyndilega lækkar þrýstingurinn við úttak dælustöðvarinnar skarpt, en þrýstingurinn á soghliðinni hækkar skarpt. Við þennan mismunarþrýsting ýtir tímabundinn háþrýstingsvatn í aðalsogsleiðslunni tímabundinn lágþrýstingsvatn frá afturlokaplötunni og rennur að þrýstivatnshliðinni og eykur lágþrýstinginn þar; hins vegar minnkar vatnshögg vatnsdælunnar á soghliðinni einnig. Á þennan hátt er hækkun og lækkun vatnshöggsins á báðum hliðum dælustöðvarinnar stjórnað, sem dregur á áhrifaríkan hátt úr og kemur í veg fyrir vatnshögg.
(6) Setjið upp fjölþrepa bakstreymisloka
Í lengri vatnsleiðslunni skal bæta við einum eða fleiri bakstreymislokum, skipta vatnsleiðslunni í nokkra hluta og setja bakstreymisloka á hvern hluta. Þegar vatnið í vatnsleiðslunni rennur til baka við vatnshamarsferlið eru bakstreymislokarnir lokaðir einn á eftir öðrum til að skipta bakstreymisflæðinu í nokkra hluta. Þar sem vatnsþrýstingurinn í hverjum hluta vatnsleiðslunnar (eða bakstreymisflæðisins) er frekar lítill minnkar vatnsflæðið. Hamarsaukning. Þessa verndarráðstöfun er hægt að nota á áhrifaríkan hátt í aðstæðum þar sem rúmfræðilegur hæðarmunur á vatnsveitunni er mikill; en hún getur ekki útilokað möguleikann á aðskilnaði vatnsdálksins. Stærsti ókostur hennar er: orkunotkun vatnsdælunnar eykst við venjulega notkun og kostnaður við vatnsveituna eykst.
(7) Sjálfvirk útblásturs- og loftinntaksbúnaður er settur upp efst í leiðslunni til að draga úr áhrifum vatnshöggs á leiðsluna.
Birtingartími: 23. nóvember 2022