Vandens plaktukas, taip pat vadinamashidraulinis smūgisarba ahidraulinis pereinamasis laikotarpis, atsiranda, kai judančio skysčio greitis greitai keičiasi.
Kai tekantis skystis yra priverstas sulėtinti arba sustoti, jo impulsas paverčiamas slėgio banga. Banga sklinda per vamzdynų sistemą ir gali atspindėti vožtuvus, jungiamąsias detales, vamzdžio skersmens pokyčius, rezervuarus ir kitas ribas.
Dažnas pavyzdys yra siurblio išleidimo linija su atbuliniu vožtuvu. Kai siurblys suveikia, srautas pirmyn gali sulėtėti ir suktis atgal. Jei atbulinis vožtuvas neužsidaro prieš atsirandant reikšmingam atvirkštiniam srautui, vožtuvo diskas gali atsitrenkti į lizdą ir sukelti slėgio padidėjimą.
Vandens plaktukas neapsiriboja vandeniu. Panašūs hidrauliniai pereinamieji įvykiai gali atsirasti su daugeliu skysčių, įskaitant proceso chemines medžiagas, angliavandenilius ir kitus nesuspaudžiamus arba santykinai nesuspaudžiamus skysčius.
Kas sukelia vandens plaktuką?
Vandens plaktukas dažniausiai siejamas su greitu skysčio greičio pasikeitimu. Įprastos priežastys yra šios.
1. Greitas vožtuvo uždarymas
Greitai{0}}uždarantis vožtuvą judanti skysčio kolonėlė gali staiga sustoti.
Kuo greičiau efektyvus srauto sumažinimas, tuo didesnis galimas slėgio padidėjimas. Štai kodėl vožtuvo veikimo laikas ir pavaros nustatymai yra svarbūs ilguose vamzdynuose, didelio{1}}srauto sistemose ir aukšto -slėgio sistemose.
Ketvirtiniai -pasukimo vožtuvai, pvz., rutuliniai vožtuvai ir peteliškiniai vožtuvai, gali gana greitai užsidaryti, todėl jų pavaros uždarymo profilis turėtų būti atidžiai apsvarstytas, kai kyla problemų dėl vandens plaktuko.
Vožtuvas neturėtų būti automatiškai pažymėtas kaip „blogas“, nes jis greitai užsidaro. Priimtinas uždarymo laikas priklauso nuo vamzdynų sistemos ir trumpalaikio viso įrenginio atsako.
2. Siurblio išjungimas arba išjungimas
Staigus siurblio suveikimas gali sukelti hidraulinį pereinamąjį laikotarpį, net kai joks operatorius neuždaro vožtuvo.
Siurbliui sustojus, skysčio kolonėlė gali greitai sulėtėti ir, priklausomai nuo sistemos galvutės ir vamzdyno profilio, srautas gali pasisukti.
Tai yra dažna priežastisatbulinio vožtuvo užsitrenkimassiurblių išleidimo sistemose.
3. Atbulinio vožtuvo užsifiksavimas
Atbuliniai vožtuvai suprojektuoti taip, kad būtų išvengta nuolatinio atvirkštinio srauto, tačiau jie ne visi užsidaro vienodai.
Pavyzdžiui, svyruojant atbuliniam vožtuvui, gali reikėti atvirkštinio srauto, kad diskas judėtų link sėdynės. Jei atbulinės eigos greitis tampa reikšmingas, kol diskas neužsidaro, diskas gali atsitrenkti į sėdynę didele jėga.
Su spyruokliniu-pagalbiniu, ašiniu, purkštuku ar kitokios konstrukcijos ne
Tačiau vien atbulinio vožtuvo pakeitimas negarantuoja, kad vandens plaktukas išnyks. Taip pat reikia atsižvelgti į siurblį, dujotiekio ilgį, aukščio profilį, srauto greitį ir kitas sistemos charakteristikas.
4. Staigus siurblio paleidimas{1}}
Per greitai paleidus siurblį, taip pat gali atsirasti hidraulinis pereinamasis laikotarpis, nes skysčio greitis greitai keičiasi.
Siurblio paleidimo ir stabdymo procedūros, kintamo{0}}dažnio pavaros, valdymo vožtuvai ir sistemos apėjimo įrenginiai gali turėti įtakos pereinamojo laikotarpio sunkumui.
5. Srauto apvertimas ir stulpelių atskyrimas
Dėl greito slėgio kritimo vietinis slėgis skysčio vamzdyne gali labai sumažėti. Sunkiais atvejais gali atsiskirti skysčio kolonėlė arba susidaryti garų ertmės.
Kai šios ertmės suyra, susidaręs slėgio šuolis gali būti žalingesnis nei pradinis slėgio kritimas.
Tai yra viena iš priežasčių, kodėl hidraulinėje pereinamojo laikotarpio analizėje turėtų būti atsižvelgiama į abuteigiamo slėgio šuoliai ir neigiamo slėgio pereinamieji procesai.
Kokias problemas gali sukelti vandens plaktukas?
Vandens plaktukas daro daugiau nei skleidžia stiprų trenksmą.
Pasikartojantys arba stiprūs slėgio pereinamieji reiškiniai gali sukelti:
Vožtuvo lizdo ir disko pažeidimas
Atbulinio vožtuvo užsitrenkimas
Flanšo ir tarpiklio nuotėkis
Vamzdžių jungties judėjimas
Vamzdžio atramos vibracija
Siurblio ir įrangos pažeidimai
Per didelis slėgis ant jungiamųjų detalių
Vamzdžio deformacija arba plyšimas
Žemo-slėgio sąlygos ir kolonėlės atskyrimas
Su kavitacija{0}}susiję žala kai kuriose sistemose
Neplanuoti išjungimai ir priežiūra
Tikroji rizika priklauso nuo pereinamojo laikotarpio dydžio ir trukmės bei vamzdynų sistemos slėgio ir mechaninio stiprumo.
Sistema, veikianti žemiau įprasto projektinio slėgio, nėra automatiškai apsaugota nuo vandens plaktuko. Trumpalaikis-slėgio šuolis vis tiek gali viršyti leistiną komponento slėgį.
Kaip apskaičiuojamas vandens plaktuko slėgis?
Norėdami atlikti paprastą pirmojo{0}}praėjimo įvertinimą, inžinieriai dažnai naudojaJoukovskio lygtis:
ΔP = ρaΔV
Kur:
ΔP= slėgio pokytis
ρ= skysčio tankis
a= slėgio-bangos greitis
ΔV= skysčio greičio pokytis
Ši lygtis parodo, kodėl didelis skysčio greitis ir greitas lėtėjimas gali sukelti didelį slėgio padidėjimą.
Tačiau Joukowsky lygtis nėra visa trumpalaikė tikros vamzdynų sistemos analizė.
Tikrasis didžiausias slėgis gali turėti įtakos:
Dujotiekio ilgis
Vamzdžio sienelės storis ir medžiaga
Skysčių savybės
Vožtuvų charakteristikos
Vožtuvo uždarymo profilis
Siurblio charakteristikos
Dujotiekio pakėlimas
Filialai ir jungiamosios detalės
Slėgio{0}}bangų atspindžiai
Patikrinkite vožtuvo veikimą
Oro arba garų kišenės
Viršįtampio{0}}valdymo įranga
Kritinėse sistemose hidraulinio pereinamojo laikotarpio modeliavimas paprastai yra tinkamesnis nei paprastas skaičiavimas rankiniu būdu.
Kodėl vožtuvo uždarymo laikas yra svarbus
Vienas iš praktiškiausių būdų sumažinti vandens plaktuką yra išvengti bereikalingai greito srauto greičio pasikeitimo.
Paprasto vamzdyno slėgio{0}}bangos judėjimo laikas yra susijęs su vamzdžio ilgiu ir bangos greičiu. Dažniausiai naudojama nuoroda yradujotiekio ryšio laikas:
t = 2L/a
Kur:
t= būdingas bangos kelionės laikas
L= dujotiekio ilgis
a= slėgio-bangos greitis
Jei vožtuvas užsidaro daug greičiau nei hidraulinio ryšio laikas, sistemoje gali padidėti slėgis daug labiau nei užsidarius lėčiau.
Tačiau bendras pavaros eigos laikas ne visada yra toks pat kaipefektyvus uždarymo laikas. Vožtuvo srauto charakteristikos reiškia, kad kai kurios eigos dalys gali turėti daug didesnį poveikį srautui nei kitos.
Todėl vien nurodymas „uždarykite vožtuvą per 10 sekundžių“ negarantuoja, kad vandens plaktukas bus valdomas.
Kritinėse sistemose kartu su vamzdynų sistema turi būti įvertinta vožtuvo sumontuota srauto charakteristika ir tikrasis uždarymo profilis.
Kaip išvengti vandens plaktuko
Nėra vieno vožtuvo ar įrenginio, kuris išspręstų kiekvieną vandens plaktuko problemą.
Veiksmingiausias sprendimas priklauso nuo pereinamojo laikotarpio šaltinio.
1. Sulėtinkite vožtuvo uždarymą
Jei pagrindinė priežastis yra greitas vožtuvo užsidarymas, padidinus uždarymo laiką, slėgio padidėjimas gali sumažėti.
Įjungiamiems vožtuvams pavara arba valdymo sistema gali būti sukonfigūruota naudojant kontroliuojamą uždarymo profilį, o ne paprastą greito atidarymo / greito uždarymo veiksmą.
Šis metodas dažnai yra vienas iš paprasčiausių pakeitimų, kuriuos reikia apsvarstyti, nes nereikia keisti viso vožtuvo.
2. Pasirinkite dešinįjį atbulinį vožtuvą
Kai siurblio išjungimo metu atsiranda vandens plaktukas, atbulinio vožtuvo pasirinkimas nusipelno ypatingo dėmesio.
Priklausomai nuo programos, parinktys gali apimti:
Dviejų{0}}plokščių atbuliniai vožtuvai
Spyruokliniai{0}}atbuliniai vožtuvai
Ašiniai{0}}srauto atbuliniai vožtuvai
Purkštukų atbuliniai vožtuvai
Tylūs arba ne{0}}užsilieję atbuliniai vožtuvai
Tikslas nėra tiesiog pasirinkti vožtuvą, kurio uždarymo greitis yra didžiausias.
Vožtuvas turi užsidaryti kontroliuojamai, kol neišsivysto per didelis atvirkštinis srautas, išlaikant priimtinus slėgio nuostolius normaliai veikiant.
3. Valdykite siurblio paleidimą{1}}įjungimą ir išjungimą
Siurblio valdymas gali turėti didelės įtakos hidrauliniams pereinamiesiems procesams.
Galimos priemonės apima:
Valdomas siurblio{0}}rampas
Kontroliuojamas siurblio išjungimas
Kintamo{0}}dažnio diskai
Tinkama siurblio seka
Aplinkkelio tvarka
Koordinuotas siurblio ir vožtuvo veikimas
Geriausias sprendimas priklauso nuo siurblio kreivės ir sistemos hidraulinių charakteristikų.
4. Kai reikia, naudokite viršįtampio{1}}valdymo įrangą
Sistemoms, kuriose yra neišvengiamų arba didelių pereinamųjų procesų, gali prireikti papildomos apsaugos.
Atsižvelgiant į taikymą, inžinieriai gali apsvarstyti:
Viršįtampio laivai
Akumuliatoriai
Viršįtampio rezervuarai
Oro arba vakuuminiai vožtuvai
Slėgio mažinimo arba viršįtampio{0}}mažinimo įtaisai
Hidrauliniai amortizatoriai
Šie įrenginiai turi būti tinkamo dydžio ir išdėstyti. Pridėjus viršįtampio įrenginį neanalizuojant sistemos, galima išspręsti vieną pereinamąjį veiksnį ir sukurti kitą.
5. Sumažinkite per didelį srauto greitį
Didesnis srauto greitis paprastai padidina slėgio pokytį, susijusį su tam tikru greičio sumažinimu.
Didėjant vamzdžio skersmeniui, gali sumažėti srauto greitis esant tam tikram srauto greičiui, nors tai paprastai yra projektinis{0}}etapinis sprendimas ir gali būti neekonomiškas esamam dujotiekiui.
6. Išanalizuokite visą vamzdynų sistemą
Jei vandens plaktuko pasekmės yra rimtos, nelaikykite vožtuvo kaip izoliuoto komponento.
Laikinoji analizė turėtų atsižvelgti į sąveiką tarp:
Siurblys → Atbulinis vožtuvas → Vamzdynas → Izoliavimo / valdymo vožtuvas → Bakas arba antgalis
Vožtuvo vieta, vamzdyno ilgis, aukščio pokyčiai, veikimo seka ir ribinės sąlygos gali turėti įtakos rezultatui.
Atbulinių vožtuvų gamykla
Reikia pagalbos renkantis vožtuvą vandens plaktuko problemai spręsti?
Pasidalykite savo vožtuvo dydžiu, slėgio klase, srautu, skysčiu, siurblio informacija ir esamomis darbo sąlygomis. Mūsų vožtuvų inžinieriai gali padėti nustatyti galimą priežastį ir rekomenduoti tinkamą vožtuvo sprendimą.
Atsiųskite savo vožtuvo reikalavimus
DUK
1. Kokia yra pagrindinė vandens plaktuko priežastis?
Pagrindinė priežastis yra greitas skysčio greičio pokytis. Įprasti paleidikliai yra greitas vožtuvo uždarymas, siurblio išjungimas, siurblio paleidimas{1}} ir atbulinio vožtuvo užsitrenkimas.
2. Ar atbulinis vožtuvas gali sukelti vandens plaktuką?
Taip. Atbulinis vožtuvas gali prisidėti prie vandens plaktuko, jei jis užsidaro po to, kai jau susidarė didelis atvirkštinis srautas. Tai paprastai vadinama atbulinio vožtuvo užsitrenkimu.
3. Ar ne-užtrenkus atbulinis vožtuvas pašalina vandens plaktuką?
Nebūtinai.
Tinkamai parinktas -neužtrenkiamas atbulinis vožtuvas gali sumažinti vandens plaktuką, kurį sukelia uždelstas atbulinio-vožtuvo uždarymas, tačiau jis negali pašalinti pereinamojo laikotarpio, susidarančio kitur vamzdynų sistemoje.
4. Ar lėtai uždarius vožtuvą išvengiama vandens plaktuko?
Jis gali sumažinti slėgio padidėjimą, tačiau reikalingas uždarymo profilis priklauso nuo sistemos. Vien viso pavaros mechanizmo eigos laiko nepakanka norint nustatyti, ar vožtuvas nesukels per daug vandens plaktuko.
5. Kuris atbulinis vožtuvas geriausiai apsaugo nuo vandens plaktuko?
Nėra visuotinai geriausio atbulinio vožtuvo.
Atsižvelgiant į siurblį, srauto greitį, slėgį, įrengimą ir trumpalaikes charakteristikas, gali tikti tylus, purkštukas, ašinis -srauto, spyruoklinis-ir kitos kontroliuojamos{2}}uždarymo konstrukcijos.
6. Ar vandens plaktukas gali sugadinti vožtuvą?
Taip. Sunkios arba pasikartojančios hidraulinės sistemos gali sugadinti vožtuvų lizdus, diskus, vyrius, spyruokles, pavaras ir korpuso dalis. Jie taip pat gali sugadinti netoliese esančius flanšus, tarpiklius, vamzdžių atramas ir vamzdynus.
7. Kaip apskaičiuoti vandens plaktuko slėgį?
Pirmajam{0}}praėjimo įvertinimui galima naudoti Joukowsky lygtį:
ΔP = ρaΔV
Sudėtingoms arba kritinėms sistemoms rekomenduojamas trumpalaikis modeliavimas, nes tikrosios slėgio smailės priklauso nuo visos vamzdynų sistemos ir veikimo sekos.
8. Ar turėčiau pakeisti vožtuvą, jei turiu vandens plaktuką?
Ne visada.
Pirmiausia išsiaiškinkite, kas sukelia trumpalaikį reiškinį. Tinkamas sprendimas gali būti kitoks atbulinis vožtuvas, lėtesnis pavaros veikimas, patobulintas siurblio valdymas arba papildoma apsauga nuo viršįtampių.