Published On: 13.04.2023|Categories: Новости компании|

В предыдущей статье мы представили особенности явления, известного как гидравлический удар, которое происходит в гидравлических сетях в целом и в аквапарках в частности. В этом новом исследовании того же явления мы рассмотрим быстрый и медленный гидравлический удар в зависимости от времени закрытия запорного клапана и представим различные формулировки для расчета избыточного давления, связанного с каждым из этих типов. Наконец, мы представим конкретные случаи возникновения гидравлических ударов в гидротехнических сооружениях аквапарков и возможные меры по их смягчению.

В контексте того же примера, который мы использовали в предыдущей статье, мы определили, что время закрытия (Tc) соответствует продолжительности маневра перекрытия потока в трубопроводе. Также время, за которое волна избыточного давления (скорости a) проходит через трубу (длиной L) от запорного клапана (CV) до бака (T), мы назовем L/a. Следовательно, отраженная от резервуара волна дойдет до клапана за время 2· L/a.

На изображении показан момент t2 = L/a, когда волна избыточного давления достигает резервуара.

Сразу после этого волна давления отражается и возвращается к запорному клапану.

Таким образом, именно в момент t3 = 2·L/a волна давления достигает запорного клапана.

Когда перекрытие происходит быстро или, другими словами, Tc < 2·L/a, волна избыточного давления достигает клапана, когда он полностью закрыт. В этом случае избыточное давление (OP) рассчитывается по формуле Алльеви:

ОР = a·v/g

Где:

а: скорость волны

v: скорость жидкости

g: ускорение под действием силы тяжести

Таким образом, при быстром закрытии избыточное давление не зависит от времени закрытия и эквивалентно тому, что произошло бы, если бы закрытие было мгновенным, или Tc ≈ 0.

Когда закрытие происходит медленно, или Tc > 2·L/a: в этом случае волна избыточного давления достигает клапана, когда он еще не полностью закрылся, что способствует сбросу части этого избыточного давления. В этой ситуации избыточное давление рассчитывается по формуле Мишо:

OP = 2·L·v/(g·Tc)

Как видно, при медленном закрытии избыточное давление обратно пропорционально времени закрытия клапана. Таким образом, чем больше время закрытия, тем меньше избыточное давление в трубопроводе из-за гидравлического удара.

Гидравлические сети аквапарков, с большими насосными группами, от которых подается вода на водные горки и другие аттракционы, могут испытывать гидроудары при остановке насоса. В этом случае возникает фронт волны отрицательного давления и, следовательно, гидравлический удар срабатывает в его обратной фазе. Чтобы смягчить этот эффект, необходимо обеспечить, чтобы время остановки насоса (эквивалентное времени закрытия клапана или Tc, описанному выше) было больше, чем время прохождения волны давления 2·L/a. Таким образом, мы получаем вариант медленного закрытия (медленная остановка насоса) и, следовательно, создаваемое в трубе избыточное давление будет значительно меньше. Излишне говорить, что чем медленнее эта остановка, тем ниже избыточное давление.

На практике, чтобы избежать гидравлического удара, в аквапарках обычно устанавливают насосы с частотно-регулируемым приводом или устройством плавного пуска. Эти устройства как раз гарантируют достаточно медленную остановку насосов, чтобы избыточное давление, создаваемое в трубе, было незначительным.

Луис Льор, старший инженер по гидравлическим системам Отдела архитектуры Amusement Logic