Что такое гидравлический удар?
Гидравлический удар или гидравлическое сотрясение можно понять как внезапное столкновение быстро движущегося твердого сгустка в трубопроводной системе с любым препятствием, которое может быть изгибом, клапаном и т.д. Таким образом, гидравлический удар определяется как внезапное увеличение давления вследствие препятствия для движения или изменения направления жидкости.
Пример: это происходит во время зарядки или прогрева длинного паропровода при первоначальном запуске, а также из-за смешивания пара и конденсата. Гидравлический удар — это то, что происходит довольно часто, намеренно или ненамеренно, в нашей повседневной жизни — когда мы внезапно открываем и закрываем кран воды в ванной во время купания, что приводит к гидравлическому удару (быстрое открытие/закрытие крана душа).
Неправильное понимание гидравлического удара
Многие термогидравлические явления, как указано в таблице, часто ошибочно характеризуются как гидравлический удар. Результаты повреждений от таких явлений включают гидравлические и тепловые удары. Гидравлический удар происходит в основном из-за недостатка осведомленности и неправильных операционных и эксплуатационных практик. В случае гидравлического удара справедливо утверждение, что "профилактика лучше, чем лечение".
Термодинамическое явление |
Место возникновения |
Гидравлический удар |
В паровых трубах и коллекторах |
Гидравлический поршень (неустойчивые горизонтальные волны) |
В резервуарах (например, деаэраторах) |
Удар при испарении и конденсации |
В деаэраторах |
Завихрение воды, деформация ротора или корпуса |
В паровой турбине и паропроводе |
Возникновение гидравлического удара
Когда пар покидает котел, он должен преодолеть расстояние до точки использования (паровая турбина или любой другой теплообменник), и в процессе прохождения этого расстояния пар начинает терять тепло. В результате пар в трубе начинает конденсироваться. Во время пуска установки скорость образования конденсата (образованного из капель воды) очень высока, так как вся система начинает работу с холодного состояния.
Во время работы эти капли конденсата начинают накапливаться вдоль длины паропроводной сети, образуя твердый сгусток конденсата, как показано на данном
Конденсация приводит к образованию капель воды. Постепенно конденсат начинает накапливаться вдоль длины трубы, образуя твердый сгусток. Когда этот сгусток встречается с каким-либо препятствием, таким как сужение, клапан или изгиб, эти препятствия вызывают внезапную остановку твердого сгустка. В процессе кинетическая энергия твердого сгустка превращается в энергию давления, и трубопроводная сеть должна справляться с этим.
Влияние гидравлического удара
Необходимо понимать серьезное влияние гидравлического удара на оборудование, используемое на предприятиях. Приведенный ниже пример четко объясняет разрушительную природу гидравлического удара:
Для насыщенного пара рекомендуемая скорость составляет 25-35 метров в секунду
Для воды в трубопроводной сети рекомендуемая скорость составляет 2-3 метра в секунду
Когда происходит гидравлический удар, сгусток конденсата затягивается паром, и сгусток воды перемещается со скоростью, равной скорости пара, которая в десять раз выше, чем скорость воды. Таким образом, гидравлический удар всегда связан с очень высоким давлением.
Факторы, помогающие избежать гидравлического удара
Паровая система очень сложна и динамична, поэтому избежание гидравлического удара является сложной задачей. Однако, следуя лучшим инженерным практикам, его возникновение можно легко предотвратить, применяя:
Правильный уклон должен быть обеспечен в паровых линиях в направлении потока.
Установка паровых ловушек через регулярные интервалы, и именно в самых низких точках. Установка паровых ловушек в самых низких точках обеспечивает удаление конденсата из системы.
Проседание труб приводит к образованию конденсата в трубопроводной сети и может увеличивать вероятность гидравлического удара. Поэтому паровые трубы должны быть правильно поддерживаемы, чтобы избежать проседания.
Стандартные процедуры пуска необходимы для холодного запуска установки. Операторы должны быть правильно обучены, чтобы медленно открывать изолирующие клапаны.
Правильный размер карманов для слива, чтобы обеспечить, что конденсат не мог бы перескочить или пройти через них. Назначение карманов для слива состоит в сборе всего конденсата и его прохождении через ловушку.
Типы редукторов должны быть эксцентрическими, а не концентрическими.
Гидравлический удар на электростанциях
Гидравлический удар возникает, когда вода, ускоренная давлением пара или низким давлением в пустоте, внезапно останавливается при столкновении с клапаном или фитингом, таким как изгиб или тройник, или с поверхностью трубы. Скорости воды могут быть намного выше нормальной скорости пара в трубе, особенно когда гидравлический удар происходит при запуске.
Когда эти скорости уничтожаются при столкновении, кинетическая энергия воды преобразуется в энергию давления, и создается ударное давление на препятствие. В легких случаях возникает шум и, возможно, движение трубы.
Более серьезные случаи приводят к разрыву трубы или фитингов с почти взрывным эффектом и, как следствие, к утечке живого пара. Разрывы труб или компонентов паровой системы могут выбрасывать фрагменты, которые могут причинить травмы или смерть.
