Što je udar vode?
Vodeni udar ili hidraulički šok je pojava koja se može shvatiti kao nagla kolizija brzo kretajućeg čvrstog klupa s bilo kakvim preprekom u cjevnom sustavu, poput zavoja, ventila itd. Stoga se vodeni udar definira kao iznenadni porast tlaka zbog prepreke u pokretu tekućine ili promjeni smjera.
Primjer Događa se tijekom punjenja ili zagrijavanja dužih parnih cijevi tijekom početne faze rada, te zbog miješanja para i kondenzata. Vodeni udar je nešto što se najčešće događa svakodnevno, svesno i nesvesno – kada iznenadno otvorimo i zatvorimo vodeni ventil u kupatilu dok se tuširamo (brzo otvaranje/zatvaranje tuš ventilacije).
Nepoznati koncept o vodenom udaru
Mnoge termohidrauličke pojave, kako su navedene u tablici, često se pogrešno karakteriziraju kao vodeni udar. Rezultirajući oštećenja od pojave uključuju hidrauličke i termalne šokove. Vodeni udar se uglavnom događa zbog nedostatka svijesti i nepravilnih praksi održavanja i upravljanja. U slučaju vodenog udara vrijedi izrek "prevention is better than cure" (prevencija je bolja od liječenja).
Termodynamski fenomen |
Lokacija pojave |
Vodeni udar |
U parnim cijevima i zaglavcima |
Vodeni piston (nestabilne horizontalne valove) |
Spremnik za pohranu (poput deaeratora) |
Blistavi kondenzat i šok evaporacije |
U deaeratorima |
Indukcija vode, deformacija rotor ili stjenke |
U parnim turbine i parnim cijevima |
Pojavljivanje vodenog udara
Kada par napusti kotao, mora proći određenu udaljenost prije nego što stigne do točke upotrebe (parna turbina ili bilo koji drugi razmjenjak topline) i tijekom procesa putovanja par počinje gubitak toplote. Kao rezultat, par u cijevi počinje kondenzirati. Tijekom pokretanja postrojenja stopa formiranja kondenzata (formiranog od kapljica vode) vrlo je visoka, jer se cijeli sustav pokreće od hladne temperature ili hladnog pokretanja.
Tijekom rada ove kapljice kondenzata počinju nagomilavati duž duljine parne mreže cijevi, stvarajući čvrsti klup kondenzata, kao što je prikazano na sljedećoj slici.
Kondenzacija rezultira formiranjem kapljica vode. Postupno kondenzat počinje nagomilavati duž duljine cijevi i formira čvrsti klup. Kada ovaj klup susretnu bilo kakvu prepreku poput orificija, ventila ili zavoja, ova prepreka će rezultirati iznenadnom zaustavljanjem čvrstog klupa. Tijekom ovog procesa kinetička energija čvrstog klupa mijenja se u tlakovnu energiju, i cjevni sustav mora se suočiti s njom.
Utjecaj vodenog udara
Važno je razumjeti ozbiljan utjecaj vodenog udara na opreme koristene u postrojenjima. Sljedeći primjer jasno objašnjava uništavajuću prirodu vodenog udara:
Za zasićeni par preporučena brzina je 25 do 35 metara u sekundi
Za vodu u cjevnom sustavu preporučena brzina je 2 do 3 metra u sekundi
Kada se dogodi vodeni udar, kondenzatski klup vuče par, pa vodeni klup putuje brzinom jednako paru, što je deset puta veće od brzine vode. Stoga se vodeni udar uvijek povezuje s vrlo visokim tlakom.
Faktori koji pomažu u izbjegavanju vodenog udara
Parni sustav je vrlo složen i dinamičan, stoga je izbjegavanje vodenog udara izazov. No s pomoću sljedećih najboljih inženjerskih praksi njegova pojava se lako može prevladati:
Treba osigurati pravilan nagib parnih cijevi u smjeru toka.
Instalacija parnih zahvata na redovitim intervalima, a točnije na najnižim točkama. Instalacija parnih zahvata na najnižim točkama osigurava uklanjanje kondenzata iz sustava.
Obesi cijevi rezultiraju formiranjem kondenzata u cjevnom sustavu i mogu povećati šanse za vodeni udar. Stoga trebaju biti pravilno podržane da bi se izbjegao obes.
Standardni postupci pokretanja potrebni su za hladno pokretanje postrojenja. Operateri trebaju biti pravilno obučeni kako bi se obratili otvaranju izolacijskog ventila sporo.
Pravilno dimenzioniranje drenažnih džepova, kako bi se osiguralo da kondenzat ne preskoči ili ne prođe lako. Svrha drenažnog džepa ne smije biti nadmašena u prikupljanju svih kondenzata i prosljeđivanju istih kroz zahvat.
Tip reducatora trebao bi biti ekscentrični umjesto koncentričnih reducatora.
Vodeni udar u elektranama
Vodeni udar nastaje kada voda, ubrzana parnim tlakom ili niskim prazninama, iznenadno zaustavi sudarom s ventilom ili spojnicom, poput zavoja ili tee, ili s površinom cijevi. Brzine vode mogu biti mnogo veće od normalne brzine para u cijevi, posebno kada se vodeni udar događa tijekom pokretanja.
Kada se ove brzine uništavaju sudarom, kinetička energija u vodi pretvara se u tlakovnu energiju, i primjenjuje se tlakovni šok na prepreku. U laganim slučajevima, javlja se buka i možda pomak cijevi.
Teži slučajevi dovode do loma cijevi ili spojnica s gotovo eksplozivnim učinkom i posljedičnim izbijanjem živog para na lomu. Lomi cijevi ili komponenata parnog sustava mogu propelirati fragmente koji mogu uzrokovati ozljede ili gubitak života.
