Vodní ráz ve vodovodním systému: příčiny, důsledky, řešení

Podle statistik dochází v 60% případů k prasknutí vodovodního potrubí v soukromých domech v důsledku vodního rázu. Co to je a jak se vyhnout nepříjemným nehodám, se dozvíte z tohoto článku.

Za prvé, pojďme zjistit, co je vodní kladivo. Vodní ráz je náhlá změna tlaku v potrubí.

Vodní kladivo se obvykle dělí na dva typy.

• Pozitivní – tlak prudce stoupá. To se stane, když rychle zavřete vodovodní kohoutek nebo zapnete čerpadlo.
• Záporný – pokles tlaku v důsledku otevření kohoutku nebo vypnutí čerpadla.

Podívejme se blíže na první typ vodního kladiva, protože představuje největší nebezpečí pro vodovodní systém.

Představte si, že jste právě otevřeli vodovodní kohoutek a použili vodu pro své účely (umyli nádobí, umyli si obličej atd.). Když už vodu nepotřebujete, přirozeně zavřete kohoutek.

Co se děje ve vodovodním systému? Voda setrvačností protéká potrubím po určitou dobu stejným průtokem, ale zároveň naráží na překážku (kohoutek je zavřený). A když „zakopne“ přes překážku, proudění vybudí zpětnou vlnu. A protože je vodovodní systém utěsněný, zpětná vlna se srazí s vodní hmotou, která se k ní pohybuje. Výsledkem je úder určité síly, která hledá uvolnění v prostředí (tedy v potrubí).

Při malé rázové síle je ráz absorbován potrubím. Při silném vodním rázu nebo v havarijním stavu dojde k havárii a přerušení dodávky vody.

Mezi další příčiny vodního rázu patří náhlá aktivace čerpadla, výpadky proudu, nouzové vypnutí čerpadla a aktivace systémů ochrany potrubí. Ve všech těchto případech se tlak ve vodovodu prudce mění, což má za následek deformaci potrubí až k jejich prasknutí. Je třeba říci, že ani korozní procesy a další havarijní okolnosti nemají na zásobování vodou takový vliv jako vodní ráz.

Jaká jsou nebezpečí vodního rázu ve vodovodním systému?

Kromě zničení vodovodního řádu, které má vždy za následek velké výdaje, hrozí vodní nápor zatopením obydlí, škodami na majetku, domácích spotřebičích a v nejhorším případě popálením. Proto doporučujeme důkladně zvážit problém vodního rázu ve vodovodním řádu a co nejvíce chránit sebe i svou domácnost.

Jak poznáte, že je v systému vodní ráz?

Je snadné diagnostikovat přítomnost vodního rázu v systému. Prvními příznaky jsou kliknutí, klepání a další zvuky, které budou slyšet při otevírání a zavírání kohoutku. Většina z nás těmto zvukům nevěnuje pozornost, ale jako první indikují nadměrné zatížení systému.

Jak zabránit vodnímu rázu?

Existuje několik typů ochrany vodovodního systému před vodním rázem. Podívejme se na ty hlavní.

1. Plynulé uzavření kohoutku. Pokud spotřebitel zavírá kohoutek postupně, tlak ve vodovodním systému se plynule vyrovná a vytvoří se malá zpětná vlna, která snižuje výkon vodního rázu. Ne vždy však bude možné kohoutek plynule zavřít. Koneckonců, nyní je většina kohoutků vybavena spíše kulovým designem než ventilovým (když jste museli otočit ventily, abyste kohoutek uzavřeli). U kulového designu stačí jeden neočekávaný náhlý pohyb a ventil je uzavřen. Navíc děti nebo vaši hosté nemusí vědět, jak správně vypnout kohoutek.
2. Použití trubek s velkým průměrem. Čím větší je průměr potrubí, tím nižší je průtok vody, a tedy i vodní ráz. Ale tento způsob ochrany vyžaduje zvýšené finanční investice (u potrubí, jejich instalace a tepelné izolace) a ne vždy vypadá esteticky.
3. Instalace zařízení pro tlumení nárazů ve směru proudění vody. Místo tuhé trubky je před termostat instalován kus elastického plastu nebo pryže. Při vodním rázu se tento úsek natáhne a částečně pohltí sílu nárazu.
4. Použití kompenzačního zařízení. Hydraulický akumulátor je nádrž, do které bude během vodního rázu vypouštěna přebytečná voda, dokud se tlak v systému nenormalizuje. Tlakový spínač je prvek, který vás nezachrání vodního rázu, ale vypne čerpadlo, když zavřete kohoutek a tlak překročí určitou hodnotu. Je třeba mít na paměti, že čerpadlo se nevypne okamžitě.

Vodovodní systém Ermangizer – ochrana proti vodnímu rázu

Zjistěte více o výhodách systému Ermangizer na telefonu: +7 (343) 378-09-50

Chraňte svůj domovní vodovodní systém před vodními rázy!

+7 (343) 382-01-92 (obchodní oddělení)

+ 7-800 200–1632 (technická podpora)

LLC KB “AGAVA” Jekatěrinburg, st. Vereščagina, 6A

Vodní ráz je jev zvýšení tlaku tekutiny v systému, způsobený extrémně rychlou změnou průtoku této tekutiny ve velmi krátkém časovém období. Nejčastěji jsou příčinami vodního rázu rychlé uzavření nebo otevření potrubních armatur, jakož i zastavení, spuštění nebo změna provozního režimu čerpadel. Existují i ​​jiné důvody, ale nejsou tak časté.

Vznik hydraulického rázu v potrubí má za následek zničení potrubí, armatur, čerpadel a zařízení, vznik únavových trhlin a znečištění životního prostředí.

Pro výpočet nárůstu tlaku během vodního rázu se používá vzorec N.E. Žukovskij:

• ρ—hustota kapaliny, kg/m3;
• с—rychlost čela rázové vlny m/s;
• ∆v—změna rychlosti kapaliny během hydraulického rázu, m/s.

Rychlost přední rázové vlny:

• Е_с — modul pružnosti kapaliny, kgf/cm²;
• Е_т — modul pružnosti potrubí, kgf/cm²;
• t – tloušťka stěny potrubí, m;
• DN – jmenovitá světlost potrubí, m;

Rýže. 1. Závislost nárůstu tlaku v důsledku vodního rázu na různých parametrech.

Jako příklad si spočítejme vodní ráz. Výchozí údaje: voda se pohybuje rychlostí 2 m/s ocelovým potrubím o jmenovitém průměru 500 mm, tloušťce stěny 12 mm a délce 3500 m.

Rychlost předního šoku

Zvýšení tlaku při vodním rázu

Maximální přípustná doba odezvy ventilu

Z výpočtů tedy můžeme usoudit, že v důsledku náhlého uzavření ventilu dojde k hydraulickému rázu, v důsledku kterého se vyvine rázová vlna pohybující se rychlostí téměř 1200 m/s, tlak v potrubí vzroste o 23,7 baru – a to vše se děje téměř za 2 s.

Aby se zabránilo vodnímu rázu, používá se řada metod:

• zajištění hladkého otevírání nebo zavírání uzavíracích ventilů;
• zvětšení průměru potrubí;
• snížení průtoku média;
• zajištění hladkého startu a zastavení čerpadel;
• použití systému ochrany proti vodním rázům;
• odstraňování plynů z potrubí.

Tyto metody aktivně využívají výrobci zařízení pro systémy tlumení vodních rázů.

Nejčastější poruchou v systémech čerpání kapalin je zapnutí čerpadla, když je hlavní ventil uzavřen. V tomto případě se tlak velmi rychle zvýší a dojde ke zničení nebo selhání základních prvků potrubí. Aby se předešlo nehodě, používá se pojistný ventil vody, který provádí nouzové uvolnění tlaku, modely „Granreg“ KAT10/04, KAT11/04, „Pregran“ KPP. Tyto ventily zabraňují zvýšení tlaku, ke kterému dochází při spouštění čerpadla, rychlém uzavření kohoutku nebo ventilu nebo jiným akcím, které vedou k náhlému nárůstu tlaku. Ventily jsou namontovány na výstupu z potrubí a uvolňují přetlak do atmosféry nebo zásobníku. Když tlak překročí bezpečnou úroveň, ventil se okamžitě otevře. Když se tlak normalizuje, uzavírací prvek ve ventilu se pomalu uzavře.

Rýže. 2. Příklad instalace rychlospouštěcího ventilu.

Druhou častou příčinou nehod je náhlé, neplánované zastavení běžícího čerpadla. V tomto případě se v systému nejprve objeví podtlak, poté dojde ke zpětnému hydraulickému rázu. V tomto případě pomůže instalace ventilu modelu „Granreg“ CAT10/13 nebo CAT11/13. Ovládání je prováděno dvěma regulátory, na kterých se nastavuje spodní a horní práh. Ventil je ovládán tlakem vody v potrubí. Instaluje se na výstupu z potrubí, za zpětným ventilem, vedle čerpadel. Regulátor se aktivuje okamžitě, když tlak v potrubí klesne pod statickou úroveň. Když se zpětný tok dostane k čerpadlu, regulátor je již plně otevřen, průtok jím je uvolněn a tlakový ráz je omezen na bezpečnou hodnotu. Regulátor se poté pomalu uzavře a zabrání vyprázdnění potrubí. Ventil se také plně otevře okamžitě, když tlak překročí bezpečnou úroveň, a pomalu se zavírá, když tlak v síti klesne na normální úroveň.

Rýže. 3. Příklad instalace ventilu, aby se zabránilo vodnímu rázu.

Použití pojistných ventilů umožňuje prodloužit dobu bezporuchového provozu potrubí eliminací výskytu vodních rázů a uvolněním tlaku v systému, když se zvýší na kritické hodnoty. Ke zvýšení životnosti přispívá i použití korozivzdorných materiálů pro tělo, uzavírací prvek a těsnění.

Mezi charakteristické výhody, které odlišují pojistné ventily, patří:

• jednoduchý a spolehlivý design;
• snadná instalace a údržba zařízení;
• nízké hodnoty lokálního odporu;
• vysoká propustnost.

Pro zajištění hladkého spouštění a zastavování čerpadel používají moderní systémy k ovládání čerpadel speciální ventily s pilotním řízením – „Granreg“ CAT10/11, 10/12, 11/11, 11/12. Princip fungování takových ventilů je poměrně jednoduchý. Provoz takového zařízení je řízen pomocí elektrických signálů.

Když se čerpadlo spustí, ventil se hladce otevře. Zastavení způsobí měkké zavírání.

Rýže. 4. Ventil pro ovládání čerpadel Granreg CAT10/11 (vlevo) a ventil pro ovládání čerpadel Granreg CAT10/12 pro hluboké studny (vpravo).

Pro takové ventily existují speciální možnosti, které umožňují prodloužit dobu otevření/zavření ventilu a tím zajistit plynulou regulaci tlaku v síti.

Dalším důvodem pro výskyt vodního rázu v potrubí mohou být vzduchové zámky. Vzduchové ventily (vzduchové otvory) se používají k odvodu plynů z potrubí. Vzduchové ventily jsou účinné a důležité pro zabránění výskytu podtlaku v potrubí. Standardní automatický vzduchový ventil odstraňuje ze systému plyny, které vznikají při jeho provozu. Kromě toho je třeba si uvědomit, že pokud proud vody nenarazí při pohybu potrubím na žádné překážky, pak rychlost proudění dosáhne velké hodnoty. A pokud se vzduchový ventil neočekávaně zavře, okamžitě zastaví průtok vody. Náhlé zastavení proudění vody přemění kinetickou energii na energetický tlak, který může způsobit vodní ráz.

Rýže. 5. Kinetický vzduchový ventil
s ochranou proti vodním rázům.

Vzduchový ventil s funkcí ochrany proti vodním rázům řady Granreg CAT50–53 tomuto efektu zabrání.

Omezením rychlosti proudění vzduchu se mezi proudem vody a samotným vzduchovým ventilem vytvoří vzduchový polštář, který zpomalí proudění vody a zabrání vzniku vodního rázu.

Metody boje proti vodnímu rázu se neomezují pouze na použití zařízení popsaného v tomto článku. Aby bylo možné správně vybrat zařízení, modulovat systém a určit, ve kterých bodech se může objevit vodní ráz, je nutné pečlivě analyzovat složení systému a jeho provozní režimy. Máte-li jakékoli dotazy týkající se výběru regulačních ventilů, kontaktujte prosím inženýry oddělení regulačních ventilů společnosti ADL.