Гидроудар двигателя что это такое: что это, как происходит, последствия и что делать :: Autonews

Гидроудар двигателя — признаки и последствия для автомобиля

Не все водители знакомы с таким опасным явлением, как гидроудар двигателя. И это очень плохо, потому, при этом двигатель получает самые серьезные повреждения, а достичь этого, проще чем, например, довести его до «кипения». Сегодня узнаем, что такое гидроудар двигателя, какие могут быть последствия и возможен ли ремонт.

Что такое гидроудар — в чем причины

Гидравлическим ударом называют разрыв цилиндров или иных частей двигателя в случае, когда в цилиндры попадает жидкость, превышающая их объем. Дело в том, что вода является несжимаемой, а потому ее объем не сможет сократиться при достижении поршня верхней мертвой точки в такте сжатия. В таком случае, вода начнет сама «выдавливать» поршень вниз.

В большинстве случаев, источником гидравлического удара становится вода, которая попадает в цилиндр через воздушный фильтр. Попадание воды в воздушный фильтр происходит, обычно при преодолении водных препятствий. Автомобиль, не рассчитанный на такое бездорожье или имеющий слишком малый клиренс, наиболее уязвим, и чаще всего становится жертвой гидравлического удара. Другой проблемой может быть недостаточный опыт водителя, который выбирает слишком большую скорость в надежде беспрепятственно преодолеть водный брод. В результате, образуется волна, которая достигает фильтрующего элемента. После этого, мотор глохнет с неприятным металлическим стуком.

Что же делать, если во время движения по воде мотор заглох? Если попытки провернуть коленчатый вал стартером не увенчались успехом (стартер не крутит или крутит с трудом), то вначале проверьте состояние воздушного фильтра. Если он немного влажный, то выкрутите свечи или форсунки (если мотор дизельный). Теперь снова проверните коленчатый вал. Если в цилиндры действительно попала вода, то она выйдет через отверстия и мотор начнет крутиться гораздо бодрее. После этого, можно снова продолжать движение после установке свечей, которые также нужно хорошенько просушить.

Последствия гидроудара для мотора

Что же ждет двигатель машины после гидроудара? Последствия этого явления могут быть различными, поэтому мы разберем каждый случай индивидуально.

• Деформация одного или нескольких шатунов. Как правило, мотор глохнет без стуков и очень резко. Повреждения хоть и не серьезные, однако, двигаться дальше уже невозможно. В этом случае автомобиль необходимо эвакуировать. Деформация шатунов происходит в результате действия больших сил сжатия, которые прилагаются со стороны поршней и инерции движения автомобиля.

В этом случае необходима диагностика состояния шатунов. Выполняется она при помощи специального инструмента, если визуально определить неисправность не удалось. Далее последует замена шатунной и поршневой группы. Не исключено, что деформация передалась и на коленчатый вал.

В данном случае мотор может и не заглохнуть и при следующем обороте коленчатого вала попросту «выплюнуть» воду в выхлопную систему. Тем не менее, последствия дадут о себе знать гораздо позже. Прежде всего, на поршнях и клапанах будет появляться нагар, а компрессия в цилиндре заметно снизиться. Все дело в том, что шатун деформируется незначительно и будет постепенно снижать ресурс двигателя.

• Другой исход событий – нарушение хода поршня, который постепенно «съедает» стенки цилиндра, а стружка отправляется в масляный картер, откуда будет распространяться на все узлы и агрегаты. В редких случаях шатун рвется и мотор заклинит.

Главная проблема заключается в том, что вычислить причину странной работы цилиндра будет потом очень сложно и, как правило, все заканчивается капитальным ремонтом двигателя.

• Гидравлический удар внутри дизельного двигателя является одним из самых опасных. Дело в том, что объем камеры сгорания такого мотора значительно ниже, чем у бензинового, поэтому все очень быстро заканчивается переломом шатуна и нарушением работы поршневой группы.

Дальнейшее движение на автомобиле становится невозможным. Единственный выход – эвакуация и капитальный ремонт двигателя.

Стоит отметить, что в процессе гидроудара реже всего страдает клапанный механизм, но это не значит, что их нужно обходить стороной. При диагностике, клапанам стоит уделять не меньше внимания, чем шатунам. Вполне возможно, что втулка одного из элементов согнулась, что приведет к неправильной работе ГРМ.

Вот и все, что необходимо знать о гидравлическом ударе двигателя внутреннего сгорания. 

Что такое гидроудар авто и чем он опасен?

• Блог
• Интересное
• Что такое гидроудар авто и чем он опасен?

Александра Алексеева

16 февраля 2021

16 февраля 2021

Подозреваю, что многие слышали о термине гидроудар двигателя. В статье подробно расскажу: 

• что это такое и какие последствия такого удара
• как распознать гидроудар двигателя 
• для каких авто и типов двигателя гидроудар более опасен

А также дам рекомендации, о том как избежать последствий и защитить машину.  

Гидроудар — это последствия ситуации, когда вода через воздушный фильтр попадает в рабочий мотор. Поскольку жидкость в отличие от воздуха практически не сжимается, то даже пару капель приведут к нарастанию давления в цилиндре. В результате: поршень упирается в эту пробку из жидкости, а снизу на него давит шатун. Так и возникает гидравлический удар, после которого двигатель перестает работать. Последствия такого удара могут быть разными, можно просто заглохнуть, а можно попасть на дорогостоящий ремонт ДВС. 

 

Причины гидроудара | В каких ситуациях стоит быть внимательным 

Особенно внимательным необходимо быть в послезимний период. Дорога после зимы вся в ямах и угадать глубину лужи очень сложно. Если на большой скорости влететь в лужу, то вода буквально под давлением попадает в воздушный фильтр, а оттуда в камеру сгорания. Та же ситуация, когда лужа слишком глубокая, и вода сама затекает через воздушный фильтр. Такое чаще случается во время потопов, когда машина наполовину, а то и выше в воде.  

Читайте также: Как определить автомобиль утопленник 2020 | Советы AUTOMARKET

Также, причиной гидроудара может быть конденсат на стенках камеры сгорания, масло из системы смазки, антифриз. 

Необходимо как можно аккуратнее пересекать водные препятствия и следить за техническим состоянием машины, делать плановое ТО. 

 

Как распознать гидроудар и что делать когда двигатель заглох?

Если пересекая лужу машина неожиданно заглохла, то это:

• гидравлический удар — если услышали характерный звук удара
• или вода попала на электрические контакты

Что делать дальше?

1. Ни в коем случае не пытайтесь запустить ДВС, думая, что это залило электрику или просто по привычке. Делать это категорически запрещено! Повторный запуска двигателя может серьезно усугубить ситуацию.
2. Осмотрите двигатель — есть ли сколы, повреждения или другие дефекты.
3. Снимите корпус воздушного фильтра, осмотрите фильтр — если влажный, то через него прошла вода, и вероятно, что это был гидравлический удар.  
4. Далее выкрутите свечи зажигания из всех цилиндров. Потому что сложно определить в какой именно из них попала вода. Сняв свечи зажигания, вода, попавшая в цилиндры, может выйти через эти отверстия. 
5. Попробуйте прокрутить двигатель с помощью стартера с выкрученными свечами. Если коленвал проворачивается, то часть воды начнет выходить из залитых цилиндров через отверстия под свечи. 
6. Далее вызывайте эвакуатор на СТО — специалисты проведут диагностику. В ситуации проще: просушат цилиндры и заменят воздушный фильтр. При более серьезных последствиях гидроудара, могут быть повреждения блока цилиндров, погнутые (или сломанные) шатуны и так далее.

Важно: Вода провоцирует коррозию на металле. Если ДВС после гидроудара простоит более 2 недель, то отремонтировать его будет уже невозможно. 

У дизельного мотора меньшая камера сгорания если сравнивать с бензиновым, а следовательно выше показатели давления.

В 95% гидроудар дизельного ДВС заканчивается капитальным ремонтом. Из дизельного мотора очень сложно удалить воду. Только с использованием специального оборудования.

 

Гидроудар или затопило электрику? Как распознать?

В большинстве случаев, а именно в 90% машина глохнет не из-за гидроудара. Виной тому датчики или проводка. Например машина не заводится, потому что в датчике положения коленвала вода, тогда на приборке будет ошибка Check Engine. 

Если под капотом не видно следов от гидроудара (описанные выше в статье), то спустя 5 минут попытайтесь повторно завести мотор. В случае если вода попала на проводку или датчики, то этого времени будет достаточно, чтобы детали подсохли. 

А на будущее, чтобы не попадать в такие ситуации — рекомендуем установить защиту двигателя. Она защитить масляной поддон от пробоя во время езды по плохим дорогам и бездорожью, а двигатель и проводку от попадания воды. У нас на сайте можно купить защиту двигателя и КПП от проверенных брендов: Кольчуга, Титан, Автористрій, Полигон-Авто.

Указывайте параметры машины и смотрите подходящие варианты. 

Купить защиту двигателя (укажи параметры авто: марку, модель, год выпуска, кузов)

При гидроударе чаще всего вода попадает через воздуховод. Поэтому если часто ездите по болотам и лужам, то установите защиту двигателя и КПП. Это полезная штука для наших дорог. 

Читайте также: Какая защита двигателя лучше: материал, производители, установка

Или же второй вариант, купить внедорожник или электромобиль. Внедорожник идет с предусмотренной защитой от гидроудара, воздушные фильтры расположенные выше чем у легковых машин. А у электрокаров ДВС попросту нет, и если батареи и все контакты герметично закрыты, то машины превращается в лодку. 

Ну и не забывайте, что перед лужей лучше притормаживать. А большие лужи пересекать на скорости не выше 10 км/час.  

Надеюсь, что информация была для вас полезной. Понравилась статья — ставьте “лайк”, остались вопросы — пишите в комментарии и мы ответим на них. Делитесь статьей с друзьями и подписывайтесь на email-рассылку от AUTOMARKET.

С пожеланиями хорошей дороги, AUTOMARKET — удобно для автомобилиста

Теги

статьи

:

Защита двигателяИнтересное

Понравилась ли Вам статья?

Поделится

Предыдущая статьяСледующая статья

ТОП статьи

• Замена шин — на какую ось ставить новую резину и правильная ротация
• Как удалить следы от скотча на машине
• Высокий или низкий: какой профиль шины лучше?
• Какая рекомендованная глубина протектора зимних шин? – ответы экспертов ADAC
• Утилизация шин — куда сдать автомобильную резину

Подпишитесь на рассылку скидок и рекомендаций

Интересные статьи / Блог

Подпишитесь на рассылку скидок и рекомендаций

Следите за нами в соцсетях

Видеообзоры и отзывы от AUTOmarket

Смотрите нас в удобном формате →

Автотовары и аксессуары на AUTOmarket

Присоединяйтесь к сообществу →

Что такое гидроудар | Tameson.

com

Рис. 1. Последствия гидравлического удара могут включать разрыв труб.

Гидравлический удар, технически называемый гидравлическим ударом, представляет собой явление, возникающее в трубопроводе, когда движущаяся жидкость вынуждена внезапно остановиться или изменить направление. Это происходит в основном с жидкостями, такими как вода, из-за несжимаемости, но также может происходить с газами. Внезапное изменение импульса жидкости, обычно из-за закрывающегося клапана, вызывает скачок давления, который посылает волну со скоростью звука взад и вперед по сети трубопроводов.

Эффект гидравлического удара связан со стуком, который может повторяться несколько раз, прежде чем давление спадет. Скачок давления может в несколько раз превышать предел рабочего давления трубопроводной системы, что может привести к повреждению трубы, оборудования, присоединенного к трубе, а в некоторых случаях может представлять опасность для людей и окружающей среды. Это более заметно для электрических или пневматических клапанов, которые быстро закрываются, например, электромагнитный клапан.

Причины гидравлического удара

Как объяснялось, гидравлический удар возникает в трубопроводной системе, когда жидкость попадает в стену, и сила вызывает скачок давления в трубопроводной сети. Самая распространенная стенка – это когда клапан быстро закрывается. Глядя на несколько распространенных применений, мы можем увидеть, как в них возникает гидравлический удар:

Бытовое применение

В бытовом применении, когда посудомоечная или стиральная машина отключает воду, электромагнитный клапан быстро закрывается и может вызвать гидравлический удар эффект. Обычно он не причиняет вреда, но его можно услышать.

Промышленные процессы

Аналогичные операции в промышленных процессах, такие как быстрое закрытие клапана после работающего насоса, могут привести к гидравлическому удару. Другие промышленные процессы включают:

• Внезапная остановка насоса с герметичным уплотнением:  Когда столб воды проходит через насос (объемный насос, а не ротодинамический насос), внезапная остановка насоса без постепенного замедления приведет к гидравлическому удару. В этом случае насос действует как выходной клапан, который внезапно закрывается.
• Захлопывание обратного клапана: Гидравлический удар может возникнуть при закрытии обратного клапана. Обратные клапаны могут закрыться почти мгновенно, если перепад давления ниже технических характеристик обратного клапана.
• При производстве пара: При запуске производства пара высокая скорость конденсации приводит к тому, что порция жидкого конденсата движется с высокой скоростью. Когда эта жидкость попадает на крутой изгиб, возникает явление гидравлического удара.
• Перед работающим насосом: Обратный эффект возникает, когда клапан перед работающим насосом внезапно закрывается, что приводит к вакууму сразу после клапана. Этот вакуум может привести к взрыву трубы.
• Начальное заполнение трубы: Другой случай гидравлического удара происходит при заполнении пустой трубы водой с большим расходом и выпуске воздуха через маленькое отверстие.
  Когда воздух полностью выходит из трубы, поток воды внезапно прекращается, что приводит к скачку давления.

Рисунок 2: Эффект гидравлического удара: исходное состояние с закрытым клапаном и стоячей водой (A), нормальная работа с открытым клапаном и потоком воды (B), гидравлический удар с внезапно закрытым клапаном (C). Импульс воды преобразуется в волны давления, движущиеся вперед и назад внутри трубы.

Последствия гидравлического удара

Основным результатом гидравлического удара является стук и вибрации, возникающие при движении волны взад и вперед в сети трубопроводов. Вибрации могут привести к ослаблению стыков и соединений труб, деформации труб, ослаблению опор и подвесок. Это также может привести к утечкам, повреждению трубы и повреждению оборудования (приборов, насосов, манометров и т. д.), прикрепленного к трубе. В редких, но тяжелых случаях это может привести к несчастным случаям, а иногда и к летальному исходу.

Как предотвратить гидравлический удар

Рис. 3: Клапан с латунным угловым седлом из EPDM, 10 бар, питьевая вода. В этом клапане отсутствует риск гидравлического удара из-за его медленно закрывающегося механизма.

При проектировании и строительстве трубопроводной сети очень важно оценить риск гидравлического удара в трубопроводной системе и принять профилактические меры. Следует тщательно продумать метод управления потоком жидкости. Возможные меры по смягчению последствий гидравлического удара:

• Избегайте быстро закрывающихся клапанов: Ручные клапаны должны закрываться медленно, особенно когда насосы еще работают. Следует избегать использования быстрозакрывающихся электромагнитных клапанов, если не установлены другие смягчающие меры. Для бытовых целей угловые седельные клапаны или ручные шаровые краны, которые вы медленно закрываете, являются отличным клапаном для использования в системах питьевой воды».
• Установите расширительные баки, водонапорные башни, расширительные баки или гидроаккумуляторы: Эти системы улавливают скачки давления, позволяя жидкости расширяться и предотвращая гидравлический удар.
• Уменьшите рабочее давление: Довольно часто не требуется основное давление подачи по сети трубопроводов. Локальное снижение давления поможет предотвратить гидравлический удар.
• Установка труб с характеристиками высокого давления: Это не предотвращает гидравлический удар, но защищает от повреждения трубы
• Процедура технологического процесса: Процедуры запуска и остановки должны учитывать последствия гидравлического удара.
• Установите продувочные клапаны и воздушные клапаны: Воздушные клапаны помогают уменьшить области низкого давления, препятствующие ускорению жидкости. Продувочные клапаны позволяют сбросить избыточное давление в потоке.

Применение эффекта гидравлического удара

Эффекты гидравлического удара обычно имеют нежелательные последствия, но могут иметь некоторые полезные применения при преднамеренном моделировании. Гидроцилиндр использует эффект гидравлического удара для перекачки воды путем преобразования напора воды при высоком расходе в более высокий напор при низком расходе. Эффект гидравлического удара также может обнаруживать утечки в трубе и обнаружение закрытых воздушных карманов.

Заключение

Гидравлический удар может нанести значительный ущерб трубам и подключенному оборудованию. Создаваемые шум, вибрации и скачки давления могут нарушить комфорт людей и привести к несчастным случаям. Это вызвано внезапной остановкой быстро движущейся жидкости, такой как вода, обычно клапаном или резким изгибом трубы. Некоторые меры предотвращают гидравлический удар, такие как снижение рабочего давления, медленно закрывающиеся клапаны и расширительные баки. Принцип гидравлического удара также может иметь практическое применение, например, для откачки воды, как это видно на примере гидравлического тарана.

Что такое гидроудар и зачем он нужен?

Гидравлический удар или гидравлический удар — это кратковременное повышение давления внутри трубы, вызванное внезапным изменением направления или скорости жидкости в трубе. Гидравлический удар может быть опасен, потому что повышение давления может быть достаточно сильным, чтобы разорвать трубу или повредить соседнее оборудование для управления потоком.

Физические источники гидравлического удара

Вода, несжимаемое вещество, имеет три типа физической энергии при протекании по трубе: давление, кинетическая и потенциальная. Энергия давления связана со статической или стоячей энергией воды, кинетическая энергия связана со скоростью воды, а потенциальная энергия связана с относительным подъемом воды (потенциальным изменением давления) в трубопроводе. Помимо всех сил трения трубы, комбинация давления, кинетической и потенциальной энергии будет оставаться постоянной во всех точках по всей длине трубопровода.

Физический закон сохранения — т. е. энергия не может быть создана или уничтожена — диктует, что изменение величины кинетической энергии путем изменения скорости жидкости будет иметь прямое влияние на величину давления или потенциальной энергии в другом месте трубы. . Если скорость жидкости уменьшается (уменьшение кинетической энергии), давление жидкости может увеличиться (увеличение энергии давления).

Гидравлический удар чаще всего возникает при протекании воды по трубе и остановке насоса или быстром закрытии клапана. Внезапная остановка потока жидкости в трубопроводе вызовет скачок давления в виде ударной волны, которая будет перемещаться вперед и назад по системе трубопровода, отражаясь от конца трубопровода. Максимальная скорость этой ударной волны будет равна или меньше скорости звука для этой конкретной жидкости.

Например, вода при температуре 70°F имеет скорость звуковой волны более 4800 футов/сек (1463 м/сек). Однако демпфирующий эффект материала, из которого изготовлен трубопровод, влияет на конечную скорость волны давления и определяет ее. Ударная волна будет продолжать колебаться взад и вперед по трубопроводу между закрытым клапаном на одном конце и концом линии, пока энергия не будет поглощена и давление в трубопроводе вскоре не выровняется.

Если насос останавливается или клапан быстро закрывается во время движения жидкости, могут произойти две вещи:

• Скорость линии, движущейся к диску клапана, будет быстро замедляться, создавая внезапную высокую (положительную) силу давления и, таким образом, создавая распространяющуюся волну давления.
• Противоположная сторона клапана, где скорость линии оттекала от клапана, будет пытаться поддерживать скорость линии за счет отработки своей кинетической энергии. Поскольку жидкость пытается поддерживать скорость линии, в трубопроводе возникает внезапная (отрицательная) сила давления или вакуум, при этом жидкость будет пытаться отделиться, поскольку скорость линии продолжает удаляться от клапана. Это называется разделением столбцов.

Разделение колонны представляет собой вакуумный карман, в котором давление вакуума постоянно на нижнем по потоку конце трубопровода. Разделение столбов создает отрицательное давление, которого может быть достаточно для обрушения трубы, особенно при расположении трубопровода на уклоне, когда вода стекает вниз. Расположение клапана важно для поддержания целостности трубы; следовательно, никогда не следует размещать клапан на вершине холма без расположенного рядом клапана вакуумного прерывателя, расположенного ниже по потоку. В противном случае клапан, закрытый на вершине холма, с большей вероятностью приведет к отрицательному давлению, что может привести к обрушению трубы.

Управление насосом

Медленно закрывающийся запорный клапан на управлении насосом более эффективен для устранения гидравлического удара по сравнению с обратными клапанами, которые предотвращают реверсирование потока, но за это приходится платить. Быстрое закрытие обратного клапана никогда не сможет остановить реверсирование потока, пока не прекратится насосное действие. Таким образом, небольшое изменение направления потока, которое внезапно останавливается у задней стороны диска обратного клапана, может вызвать гидравлический удар значительного уровня. Использование внешней воздушной или гидравлической подушки для замедления закрытия обратного клапана дает лишь некоторые преимущества. Лучший способ избежать гидравлического удара в системе управления насосом — это использовать регулирующий клапан, который будет закрываться по команде, а не реактивно при обнаружении реверсирования потока.

Небольшое изменение направления потока, которое внезапно останавливается у задней стороны диска обратного клапана, такого как этот 36-дюймовый обратный клапан, используемый в системе перекачивания неочищенной воды с низким уровнем обслуживания, может привести к значительному уровню гидравлического удара. Лучший способ избежать гидравлического удара в системе управления насосом — это использовать регулирующий клапан, который будет закрываться по команде, а не реактивно при обнаружении реверсирования потока.

Последовательность операций для насосного приложения включает в себя запуск и отключение насоса. Процедура запуска насоса следующая:

1. Клапан управления насосом полностью закрыт, и насосу подается команда на запуск.
2. Насос запускается, и давление между насосом и закрытым клапаном будет равно или немного больше, чем статическое давление на выходе из трубопровода.
3. Датчик давления определяет, что давление в трубопроводе и давление в насосе сравнялись; он отправляет команду системе диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) на открытие регулирующего клапана насоса.
4. Клапан управления насосом начинает открываться со скоростью, определенной (путем анализа помпажа), чтобы не вызвать скачок давления в трубопроводе из-за чрезмерного помпажа потока.
5. Клапан полностью открывается, не вызывая скачка давления, и насос продолжает перекачивать.

Процедура отключения насоса состоит из следующих шагов:

1. После выполнения обязательства по перекачиванию система SCADA сначала запускает последовательность отключения насоса, закрывая регулирующий клапан насоса.
2. Анализ помпажа определяет минимальное время, необходимое для закрытия регулирующего клапана насоса (без резкого скачка давления или разделения колонны) и начала закрывания управляющего клапана насоса. Закрытие клапана выполняется, пока насос продолжает работать. Если насос перестанет работать до того, как клапан будет полностью закрыт, произойдет реверсирование потока и вызовет ненужное повреждение трубопровода в виде скачка давления. Реверсирование потока также может привести к обратному вращению насоса, что приведет к механическому повреждению, которого можно было бы избежать. Обратите внимание, что скорости открытия и закрытия клапана должны быть независимыми друг от друга и регулироваться на месте. С этой целью электрические операторы используют фиксированную передачу для получения механического преимущества, необходимого для работы клапана. Таким образом, у него будет только одна (фиксированная) скорость работы как для открытия, так и для закрытия. Этот подход не рекомендуется для контроля гидравлического удара.
3. Когда клапан управления насосом приближается к точке полного закрытия, срабатывает переключатель, расположенный на индикаторе положения клапана управления насосом; это сигнал для системы SCADA, чтобы дать команду насосу остановиться.
4. Клапан управления насосом закрывается, и насос останавливает подачу воды, предотвращая скачки давления. Этот подход можно использовать для всех типов приложений управления насосами.

Как свести к минимуму гидравлический удар

Можно выполнить анализ помпажа трубопроводной системы, чтобы определить необходимое время, необходимое для открытия и закрытия регулирующего клапана насоса. Но иногда возникают скачки давления, когда вручную слишком быстро закрывается клапан в водопроводной сети. Вы не можете выполнить анализ помпажа для всего, поэтому лучший способ справиться с скачками давления — это использовать запорные клапаны с медленным закрытием (для закрытия требуется большое количество оборотов) или характерными закрывающими приводами.

Следующие формулы помогут вам определить, насколько медленно закрывать вентиль. Надлежащие скорости открытия и закрытия клапана можно рассчитать и отработать на практике, чтобы обеспечить безопасную и правильную работу трубопровода.

Скорость закрытия

Чтобы рассчитать правильную скорость закрытия клапана, сначала рассчитайте критическое время закрытия анализируемого трубопровода. Используйте это уравнение, чтобы найти это время в секундах ( с ).

 (1)

, где

L = длина трубы в футах

a = скорость волны гидроудара (фут/сек)

Максимальное давление напора.

Затем определите максимальный напор из-за гидравлического удара, превышающий начальный напор или энергию начального давления, в футах ( ч ).

(2)

где

a = расчетная или полученная скорость волны гидравлического удара из уравнения 1

V = начальная скорость трубопровода (фут/сек) 56 = ускорение свободного падения (фут /сек 2 )

Оптимальное время закрытия клапана. Вы рассчитали избыточное давление из-за гидравлического удара (в футах; это также считается изменением кинетической энергии) и критическое время, за которое волна давления пройдет от клапана до конечной точки трубопровода и вернется (в секундах). ). Теперь вы можете использовать уравнение 3 для определения желаемого или скорректированного времени, необходимого для закрытия клапана, чтобы не превысить удовлетворительное чистое давление в трубопроводе.

(3)

где

H = чистый избыточный напор из-за гидравлического удара на клапане в футах (это значение выбрано как «непревышение» аддитивного напора)

с = критическое время закрытия (с), из уравнения 1

ч = давление гидравлического удара выше начального давления (фут), из уравнения 2

Это пример определения гидравлического удара и решения для времени закрытия клапана. Скажем, у вас есть 1800 футов трубопровода из ковкого чугуна, работающего со скоростью 8 футов в секунду, с начальным давлением 60 фунтов на квадратный дюйм.

Используя уравнение 1, определите критическую скорость закрытия и скорость волны для рассматриваемого трубопровода.

где

с = критическое время закрытия (сек)

L = 1800 (длина трубы в футах) 56 = скорость волны гидроудара (фут/сек)

Общая волна скорости можно использовать для оценки критического времени закрытия. Скорость волны гидравлического удара (фут/с) указана для следующих материалов:

• Поливинилхлорид: 1 000–2 000
• Ковкий чугун: 3 200–4 500
• Сталь: 2 000–4 000

Если необходимо точное время волны, принятый подход к определению скорости волны гидравлического удара ( a ) может быть получен с использованием следующего уравнения:

(4)

где вода (300 000 psi)

E = модуль упругости анализируемой трубы (psi)

d = диаметр анализируемой трубы (дюймы)

t = толщина стенки анализируемой трубы (дюймы)

В этом примере мы используем скорость волны гидравлического удара a = 3300 футов /сек.

с = 2 л/ a

с = 2 × 1800/3300 = 1,1 с

Затем используйте уравнение 2 для определения максимального напора давление из-за гидравлического удара.

ч = аВ/г

где

a = 3300 фут/сек (из уравнения 1) для ковкого чугуна

V = 6 фут/сек фут/сек 2

= 820 футов избыточного напора из-за гидравлического удара (820/2,31 фута/psi = 355 фунтов на квадратный дюйм)

Наконец, используя уравнение 3 для решения требуемого минимального времени закрытия клапана (в секундах), мы сначала определяем не -превышать содействующее давление напора, которое установлено на уровне 46 футов или 20 фунтов на квадратный дюйм.

где

H = 46 футов

с = 1,1 с, из уравнения 1

ч = 820 футов, из уравнения 2

= 20 секунд или больше, чтобы закрыть клапан, но не более 46 секунд футы напора

Помните, что давление, которое образуется, когда вы закрываете клапан в приведенном выше расчете, является аддитивным (начальная энергия давления + изменение кинетической энергии). Таким образом, начальное линейное давление должно быть добавлено для определения конечного линейного давления. Начальное линейное давление 60 фунтов на квадратный дюйм увеличится до 80 фунтов на квадратный дюйм после закрытия клапана.

Если бы в этом примере использовалась труба из ковкого чугуна (рассчитанная на 150 фунтов на квадратный дюйм), это было бы нормально при нормальных условиях, но труба могла бы разорваться, если бы клапан закрывался быстрее.

Решение для H и t = 3 с,

= 300 футов дополнительного напора (130 фунтов на кв. дюйм) может оказать повреждающее воздействие на этот трубопровод.

Другие причины гидравлического удара

Гидравлический удар также может быть вызван другими факторами, включая следующие:

• Быстрый запуск насоса может вызвать скачок давления из-за трения трубы или воздушных пробок в трубопроводе.
• Быстрое отключение насоса может действовать как быстро закрывающийся клапан и создавать быстрое изменение скорости потока. Это создает положительный скачок давления на стороне всасывания насоса и скачок вакуума на стороне нагнетания. Наихудший случай из этих двух выбросов будет на стороне нагнетания, где может произойти разделение колонны.
• Захлопывание обратного клапана из-за неправильного применения происходит чаще, чем должно, и его устранение требует больших затрат. Поэтому, если вы сомневаетесь, рассмотрите возможность использования альтернативного метода управления реверсированием потока, такого как регулирующий клапан или автоматический запорный клапан.
• Воздушные карманы могут образовываться в трубопроводе или там, где обратные клапаны и пневматические расширительные баки расположены близко друг к другу.
• Разделение столба воды может создать вакуум в трубопроводе и привести к гидравлическому удару, когда столб снова соединится.

Правильное время работы клапана можно рассчитать с помощью анализа помпажа, что позволяет полностью избежать гидравлического удара.

Уменьшение или устранение гидравлического удара

Постарайтесь избежать гидравлического удара, выполнив следующие действия:

• Обучите персонал опасностям гидравлического удара и тому, как его избежать, правильно открывая и закрывая клапаны.
• Используйте плавный пуск или частотно-регулируемый привод на насосах, чтобы снизить вероятность возникновения разрушительных условий гидравлического удара.
• Уменьшите скорость жидкости в трубопроводе до 5 футов/сек или менее, чтобы свести к минимуму возможность гидравлического удара. Одним из подходов является увеличение размера трубы.
• Используйте медленно закрывающиеся клапаны в водопроводной сети. Любая многооборотная задвижка (шиберная, дисковая или ножевая) считается медленно закрывающейся. Клапаны с ручкой (поворот на четверть оборота) считаются быстрозакрывающимися и не должны использоваться.
• Используйте клапаны с цилиндрическим приводом для нагнетательных насосов с высокой производительностью, чтобы обеспечить независимо регулируемые скорости открытия, закрытия и аварийного закрытия. Это устранит ожидаемый помпаж при запуске и останове насоса, а также непредвиденный потенциальный гидравлический удар при потере мощности насоса.
• Используйте клапаны для выпуска воздуха вдоль высоких точек трубопровода для удаления захваченного воздуха, который в противном случае действовал бы как пневматические пружины в трубопроводе. Используйте клапаны для впуска воздуха (вакуумные) также для сдерживания потенциальных условий обрушения трубы, когда клапан закрывается слишком быстро.
• Используйте уравнительные баки для смягчения возможных ситуаций гидравлического удара, но они могут усугубить вероятность гидравлического удара, если используются рядом с неамортизированными обратными клапанами.

Предотвращение аварий и контроль производительности

Гидравлический удар может быть выражен двумя способами: (1) как волна давления в трубопроводе, когда нижний клапан закрывается слишком быстро, что может привести к разрыву трубы, или (2 ) как высокий вакуум, когда тот же входной клапан закрыт, что может привести к разрушению трубы. Средством устранения обеих этих потенциальных катастроф при закрытии любого клапана является создание в клапане возможности управления скоростью его работы.

Правильное время работы клапана можно рассчитать с помощью анализа помпажа, что позволяет полностью избежать гидравлического удара. Благодаря правильной конструкции насосной станции правильный выбор клапана может гарантировать, что при запуске последовательности запуска или остановки насоса запорный регулирующий клапан будет достаточно «умным», чтобы устранить скачки давления при запуске насоса или гидравлический удар при отключении насоса.

Приводы электродвигателей обеспечивают только фиксированную скорость управления. За исключением импульсной функции, клапаны с электроприводом мало что могут приспособиться к меняющимся (суточным или сезонным) условиям применения. Обратные клапаны с гидравлическими подушками могут играть роль в этих приложениях, но только тогда, когда давление и скорость потока позволяют использовать этот тип клапана. Оператор должен убедиться, что указанный обратный клапан может обеспечить управление для сведения к минимуму или устранения гидравлического удара.

К сожалению, обратные клапаны, которые фактически контролируют гидравлический удар, будут нести большую нагрузку потери напора. Дополнительные функции клапана, которые утверждают, что устраняют гидравлический удар, такие как внешние рычаги и грузы или внутренние пружины, будут вызывать большую потерю напора по сравнению с гравитационным контролем, который не может бороться с гидравлическим ударом. Эта минимизирующая разница будет отражена в таблице потерь напора соответствующего клапана. Опять же, важно убедиться, что функция будет работать должным образом.

Как упоминалось ранее, одним из способов устранения гидравлического удара является обучение полевого персонала тому, как правильно перекрыть водопровод; это также устранит дальнейший ущерб хрупкой инфраструктуре. Это начинается с указания ручных приводов, для открытия которых требуется минимальное количество оборотов; количество должно основываться на диапазоне размеров клапана (например, для клапана от 3 до 20 дюймов требуется минимум 30 оборотов, для клапана от 24 до 36 дюймов требуется минимум 40 оборотов).