Що таке гідротравма?

Поле: Елементарні основи електротехніки

China

Водяний молот або гідравлічний шок — це явище, яке можна зрозуміти як гостре зіткнення швидко рухаючогося твердого об'єкта з будь-якою перешкодою у системі трубопроводу, яка може бути згином, клапаном тощо. Таким чином, водяний молот визначається як раптовий збільшення тиску через перешкоду для руху рідини або зміну її напрямку.

Наприклад, це відбувається під час заряджання або прогріву довгих парових ліній під час початкового запуску, а також через змішування пари і конденсату. Водяний молот — це те, що трапляється найчастіше свідомо і несвідомо в нашому повсякденному житті — коли ми раптово відкриваємо і закриваємо кран холодної води в нашій ванній під час прийому душу, що призводить до водяного молота. (дія швидкого вмикаючи/вимикаючи кран душу).

Неправильне розуміння концепції водяного молота

Багато термогідравлічних явищ, наведених у таблиці, часто хибно характеризують як водяний молот. Послідствами таких випадків є шоки, такі як гідравлічний і тепловий. Водяний молот в основному відбувається через відсутність свідомості та неправильні практики експлуатації та обслуговування. У випадку водяного молота справджується прислів'я "ліпше запобігти, ніж лікувати".

Термодинамічне явище	Місце виникнення
Водяний удар	У паропроводах та колекторах
Водяний поршень (нестійкі горизонтальні хвилі)	Зберігаючий резервуар (наприклад, деаератор)
Флеш-конденсація та шокова еварапорація	У деаераторах
Індукція води, деформація ротора або корпусу	У паровій турбіні та паропроводі

Виникнення гідроудару

Коли пар виходить з котла, йому доводиться подолати певну відстань, перш ніж дістатися до місця використання (парова турбіна або будь-який інший теплообмінник), і під час цього процесу пар поступово втрачає тепло. В результаті, пар у трубах починає конденсуватися. Під час запуску установки швидкість утворення конденсату (утвореного з крапель води) дуже висока, оскільки вся система стартує з холодного стану.

Під час роботи ці краплі конденсату починають накопичуватися вздовж всього парового трубопроводу, утворюючи солідний об'єм конденсату, як показано на малюнку.
water hammer
Конденсація призводить до утворення крапель води. Згодом конденсат починає накопичуватися вздовж траси трубопроводу, формуючи солідний об'єм. Коли цей об'єм зустрічає будь-яке перешкодження, таке як отвір, клапан або поворот, то це призводить до несподіваного зупинки солідного об'єму. Під час цього процесу кінетична енергія солідного об'єму перетворюється на тискову енергію, і мережа трубопроводів має бути здатною з цим справитися.

Вплив гідроудару

Необхідно зрозуміти серйозний вплив гідроудару на обладнання, використовуване на установках. Нижче наведено приклад, який чітко пояснює руйнівний характер гідроудару:

Для насиченого пару рекомендована швидкість становить 25-35 метрів за секунду
Для води в трубопроводній мережі рекомендована швидкість становить 2-3 метри за секунду

Під час гідроудару, об'єм конденсату перетягується паром, і таким чином, водяний об'єм рухається зі швидкістю, що дорівнює швидкості пару, яка у десять разів більша, ніж швидкість води. Тому гідроудар завжди асоціюється з дуже високим тиском.

Фактори, що допомагають уникнути гідроудару

Парова система є дуже складною і динамічною, тому уникнення гідроудару є складним завданням. Але за допомогою наступних найкращих інженерних практик його можна легко подолати, впроваджуючи:

Правильне нахилення парових ліній у напрямку потоку.
Встановлення парових ловушок через регулярні інтервали, а саме у найнижчих точках. Встановлення парових ловушок у найнижчих точках забезпечує виведення конденсату з системи.

Фактори, які допомагають уникнути гідроудару

Звисання трубопроводу призводить до утворення конденсату в мережі труб і може збільшити ймовірність гідроудару. Тому парові труби повинні бути правильно підтримувані, щоб уникнути будь-якого звисання.
Для холодного запуску установки потрібні стандартні процедури запуску. Оператори повинні бути належно навченими для обережного відкривання вентиля ізоляції.
Правильне розмірування кишеней для стоку, щоб забезпечити, щоб конденсат не перескочив або легко пройшов. Мета кишені для стоку полягає у зборі всього конденсату і його подальшому проходженні через ловушку.
Тип зменшувачів має бути ексцентричним, а не концентричним.

Гідроудар у електростанціях

Гідроудар відбувається, коли вода, прискорена паровим тиском або низькотисковою порожниною, раптово зупиняється від удару про вентиль або фітинг, такий як загина або трійник, або про поверхню труби. Швидкості води можуть бути набагато вищими за нормальну швидкість пару в трубі, особливо коли гідроудар відбувається під час запуску.

Коли ці швидкості знищуються від удару, кінетична енергія води перетворюється на тискову енергію, і тискова шокова хвиля застосовується до перешкоди. У легких випадках відчувається шум і, можливо, рух труби.

У більш серйозних випадках може дойти до розриву труби або фітингів з майже вибуховою ефектом і наслідковим втеканням живого пару в місці розриву. Розрив труб або компонентів парової системи може спричинити викидання фрагментів, що може призвести до травм або загибелі людей.

Various Phase	Condition under which Water Hammer Occurs
Design	•Inadequate number or poor placement of steam traps and drains. •Unstable water level i.e creates waves in tank and pipies. •Difference in design vs as built. •Inadequate drain size
Operation	•Poor start-up procedure (either opening the valve too quickly or failing to pre-heat the pipes). •Un professional lockout practices. •Inadequate operators training or start-up procedures.
Maintenance	•Steam traops blocked by corrosion products or scale. •Defective components •Improper pipe insulation •Lack of proper preventive maintenance. •Flooded manholes.