Was ist ein Wasserschlag?
Ein Wasserschlag entsteht bei einem plötzlichen Stromausfall oder wenn das Ventil zu schnell geschlossen wird. Aufgrund der Trägheit des Druckwasserflusses entsteht eine Stoßwelle des Wasserflusses, ähnlich wie bei einem Hammerschlag. Daher spricht man von einem Wasserschlag. Die durch die hin- und hergehenden Stoßwellen des Wasserflusses erzeugte Kraft kann Ventile und Pumpen beschädigen.
Wird ein geöffnetes Ventil plötzlich geschlossen, strömt das Wasser gegen das Ventil und die Rohrwand und erzeugt so einen Druck. Aufgrund der glatten Rohrwand erreicht der nachfolgende Wasserfluss aufgrund der Trägheit schnell sein Maximum und verursacht Schäden. In der Strömungsmechanik bezeichnet man diesen Effekt als „Wasserschlageffekt“, also einen positiven Wasserschlag. Dieser Faktor sollte beim Bau von Wasserversorgungsleitungen berücksichtigt werden.
Im Gegenteil, wenn das geschlossene Ventil plötzlich geöffnet wird, entsteht auch ein Wasserschlag, der als negativer Wasserschlag bezeichnet wird. Er hat ebenfalls eine gewisse Zerstörungskraft, ist aber nicht so stark wie der vorherige. Wenn die elektrische Wasserpumpe plötzlich die Leistung verliert oder anläuft, verursacht dies ebenfalls einen Druckstoß und einen Wasserschlageffekt. Die Stoßwelle dieses Drucks breitet sich entlang der Rohrleitung aus, was leicht zu einem lokalen Überdruck in der Rohrleitung führen kann, der wiederum zu einem Rohrbruch und Geräteschäden führt. Daher ist der Schutz vor Wasserschlägen zu einer der Schlüsseltechnologien in der Wasserversorgungstechnik geworden.
Bedingungen für Wasserschlag
1. Das Ventil öffnet oder schließt plötzlich;
2. Die Wasserpumpeneinheit stoppt oder startet plötzlich;
3. Einrohr-Wasserversorgung an hochgelegene Orte (der Höhenunterschied des Wasserversorgungsgeländes übersteigt 20 Meter);
4. Die Gesamtförderhöhe (oder der Arbeitsdruck) der Pumpe ist groß.
5. Die Wassergeschwindigkeit in der Wasserleitung ist zu groß;
6. Die Wasserleitung ist zu lang und das Gelände verändert sich stark.
Die Gefahren von Wasserschlägen
Der durch Wasserschläge verursachte Druckanstieg kann das Mehrfache oder sogar das Dutzendfache des normalen Betriebsdrucks der Rohrleitung erreichen. Solche großen Druckschwankungen schädigen das Rohrleitungssystem hauptsächlich wie folgt:
1. Verursacht starke Vibrationen der Rohrleitung und eine Trennung der Rohrleitungsverbindung.
2. Das Ventil ist beschädigt und der Druck ist zu hoch, um das Rohr zum Platzen zu bringen, und der Druck des Wasserversorgungsnetzes wird reduziert.
3. Im Gegenteil, wenn der Druck zu niedrig ist, kollabiert das Rohr und das Ventil und die Befestigungsteile werden beschädigt.
4. Die Wasserpumpe dreht sich um, die Ausrüstung oder Rohrleitungen im Pumpenraum werden beschädigt, der Pumpenraum wird schwer überflutet, es kommt zu Personenschäden und anderen schweren Unfällen, und Produktion und Leben werden beeinträchtigt.
Schutzmaßnahmen zur Vermeidung oder Minderung von Wasserschlägen
Es gibt viele Schutzmaßnahmen gegen Wasserschläge, aber je nach den möglichen Ursachen des Wasserschlags müssen unterschiedliche Maßnahmen ergriffen werden.
1. Durch die Reduzierung der Durchflussrate der Wasserleitung kann der Wasserschlagdruck bis zu einem gewissen Grad reduziert werden, jedoch vergrößert sich dadurch der Durchmesser der Wasserleitung und die Projektinvestitionen steigen. Beim Verlegen von Wasserleitungen sollte darauf geachtet werden, Unebenheiten oder drastische Neigungsänderungen zu vermeiden. Die Stärke des Wasserschlags beim Stoppen der Pumpe hängt hauptsächlich von der geometrischen Förderhöhe des Pumpenraums ab. Je höher die geometrische Förderhöhe, desto stärker ist der Wasserschlag beim Stoppen der Pumpe. Daher sollte eine angemessene Pumpenförderhöhe entsprechend den tatsächlichen örtlichen Gegebenheiten gewählt werden. Warten Sie nach dem Stoppen der Pumpe bei einem Unfall, bis die Rohrleitung hinter dem Rückschlagventil mit Wasser gefüllt ist, bevor Sie die Pumpe starten. Öffnen Sie das Auslassventil der Wasserpumpe beim Starten der Pumpe nicht vollständig, da sonst ein starker Wasserschlag auftritt. Die meisten schweren Wasserschlagunfälle in Pumpstationen ereignen sich unter solchen Umständen.
2. Wasserschlag-Eliminierungsgerät einrichten
(1) Verwendung einer Konstantdruckregelungstechnologie:
Da sich der Druck im Wasserversorgungsnetz mit den sich ändernden Betriebsbedingungen ständig ändert, kommt es während des Betriebs des Systems häufig zu Unter- oder Überdruck, der zu Wasserschlägen und damit zu Schäden an Rohren und Geräten führen kann. Zur Regelung des Drucks im Rohrnetz wird ein automatisches Steuerungssystem eingesetzt. Durch Erkennung, Rückkopplungssteuerung von Start, Stopp und Drehzahlregelung der Wasserpumpe wird der Durchfluss geregelt und der Druck auf einem bestimmten Niveau gehalten. Der Wasserversorgungsdruck der Pumpe kann durch Steuerung des Mikrocomputers eingestellt werden, um einen konstanten Wasserversorgungsdruck aufrechtzuerhalten und übermäßige Druckschwankungen zu vermeiden. Die Gefahr von Wasserschlägen wird reduziert.
(2) Installieren Sie den Wasserschlagdämpfer
Dieses Gerät verhindert hauptsächlich Wasserschläge bei Pumpenstillstand. Es wird üblicherweise in der Nähe des Auslassrohrs der Wasserpumpe installiert. Es nutzt den Druck in der Leitung selbst als Antrieb für einen automatischen Niederdruckbetrieb. Das heißt, wenn der Druck in der Leitung unter den eingestellten Schutzwert fällt, öffnet sich der Abfluss automatisch und leitet Wasser ab. Die Druckentlastung gleicht den Druck in den lokalen Rohrleitungen aus und verhindert die Auswirkungen von Wasserschlägen auf Geräte und Rohrleitungen. Grundsätzlich lassen sich Eliminatoren in zwei Typen unterteilen: mechanische und hydraulische. Rücksetzen.
3) Installieren Sie ein langsam schließendes Rückschlagventil am Auslassrohr der großkalibrigen Wasserpumpe
Dadurch können Wasserschläge beim Abschalten der Pumpe effektiv vermieden werden. Da jedoch beim Betätigen des Ventils ein gewisser Wasserrückfluss auftritt, muss der Saugschacht über ein Überlaufrohr verfügen. Es gibt zwei Arten von langsam schließenden Rückschlagventilen: Schlagventile und Energiespeicherventile. Bei diesen Ventilen lässt sich die Schließzeit je nach Bedarf in einem bestimmten Bereich einstellen. Im Allgemeinen schließen 70 bis 80 % des Ventils innerhalb von 3 bis 7 Sekunden nach einem Stromausfall. Die Schließzeit der verbleibenden 20 bis 30 % wird an die Bedingungen der Wasserpumpe und der Rohrleitung angepasst und liegt im Allgemeinen im Bereich von 10 bis 30 Sekunden. Es ist zu beachten, dass langsam schließende Rückschlagventile sehr effektiv sind, wenn sich in der Rohrleitung ein Hügel befindet, um Wasserschläge zu überbrücken.
(4) Einweg-Sperrturm aufstellen
Es wird in der Nähe der Pumpstation oder an einer geeigneten Stelle der Rohrleitung errichtet. Die Höhe des Einweg-Wasserschlosses ist niedriger als der dortige Rohrleitungsdruck. Wenn der Druck in der Rohrleitung niedriger ist als der Wasserstand im Turm, speist das Wasserschloss Wasser in die Rohrleitung ein, um ein Brechen der Wassersäule und damit Wasserschläge zu verhindern. Seine druckmindernde Wirkung auf Wasserschläge, die nicht durch Pumpenstopp verursacht werden, wie z. B. Wasserschläge beim Schließen von Ventilen, ist jedoch begrenzt. Darüber hinaus muss die Leistung des im Einweg-Wasserschloss verwendeten Einwegventils absolut zuverlässig sein. Ein Ventilausfall kann schwere Unfälle verursachen.
(5) Ein Bypass-Rohr (Ventil) in der Pumpstation einrichten
Bei normalem Betrieb des Pumpensystems ist das Rückschlagventil geschlossen, da der Wasserdruck auf der Druckwasserseite der Pumpe höher ist als der Wasserdruck auf der Saugseite. Bei einem plötzlichen Stromausfall stoppt die Pumpe, der Druck am Auslass der Pumpstation sinkt stark, während der Druck auf der Saugseite stark ansteigt. Unter diesem Differenzdruck wird das vorübergehend unter hohem Druck stehende Wasser in der Saugleitung zu vorübergehend unter niedrigem Druck stehendem Wasser, das die Rückschlagventilplatte wegdrückt und zur Druckwasserleitung fließt und dort den niedrigen Wasserdruck erhöht; andererseits wird auch die Wasserschlagverstärkung auf der Saugseite der Wasserpumpe reduziert. Auf diese Weise wird der Anstieg und Abfall des Wasserschlags auf beiden Seiten der Pumpstation kontrolliert, wodurch die Gefahr von Wasserschlägen wirksam reduziert und verhindert wird.
(6) Mehrstufiges Rückschlagventil einstellen
Fügen Sie in einer längeren Wasserleitung ein oder mehrere Rückschlagventile hinzu, unterteilen Sie die Leitung in mehrere Abschnitte und setzen Sie in jedem Abschnitt ein Rückschlagventil ein. Wenn das Wasser während des Wasserschlags in der Leitung zurückfließt, schließen die Rückschlagventile nacheinander, um den Rückspülstrom in mehrere Abschnitte aufzuteilen. Da die hydrostatische Druckhöhe in jedem Abschnitt der Wasserleitung (bzw. Rückspülabschnitt) recht gering ist, verringert sich der Wasserdurchfluss. Diese Schutzmaßnahme kann bei großen geometrischen Höhenunterschieden in der Wasserversorgung wirksam eingesetzt werden. Sie kann jedoch eine mögliche Wassersäulenablösung nicht ausschließen. Ihr größter Nachteil: Der Stromverbrauch der Wasserpumpe steigt im Normalbetrieb, was zu höheren Kosten für die Wasserversorgung führt.
(7) Am höchsten Punkt der Rohrleitung werden automatische Abluft- und Luftzufuhrvorrichtungen installiert, um die Auswirkungen von Wasserschlägen auf die Rohrleitung zu verringern.
Veröffentlichungszeit: 23. November 2022