1/Concetto

Il colpo d'ariete è anche chiamato colpo d'ariete. Durante il trasporto di acqua (o altri liquidi), a causa di aperture o chiusure improvviseValvola a farfalla Api, valvole a saracinesca, controllare le valvole evalvole a sfera. arresti improvvisi delle pompe dell'acqua, apertura e chiusura improvvise delle palette direttrici, ecc., la portata cambia improvvisamente e la pressione oscilla in modo significativo. L'effetto colpo d'ariete è un termine vivido. Si riferisce a un forte colpo d'ariete causato dall'impatto del flusso d'acqua sulla tubazione quando la pompa dell'acqua viene avviata e arrestata. Perché all'interno del tubo dell'acqua, la parete interna del tubo è liscia e l'acqua scorre liberamente. Quando una valvola aperta viene chiusa improvvisamente o la pompa di alimentazione dell'acqua viene fermata, il flusso d'acqua genererà una pressione sulla valvola e sulla parete del tubo, principalmente sulla valvola o sulla pompa. Poiché la parete del tubo è liscia, sotto l'azione dell'inerzia del successivo flusso d'acqua, la forza idraulica raggiunge rapidamente il massimo e produce effetti distruttivi. In idraulica questo è l’effetto del “colpo d’ariete”, cioè il colpo d’ariete positivo. Al contrario, quando una valvola chiusa viene aperta improvvisamente o viene avviata la pompa dell'acqua, si verificherà anche un colpo d'ariete, chiamato colpo d'ariete negativo, ma non è così grande come il primo. L'impatto della pressione causerà sollecitazioni sulla parete del tubo e produrrà rumore, proprio come un martello che colpisce il tubo, quindi viene chiamato effetto del colpo d'ariete.

2/Pericoli

La pressione istantanea generata dal colpo d'ariete può raggiungere decine o addirittura centinaia di volte la normale pressione operativa nella tubazione. Tali ampie fluttuazioni di pressione possono causare forti vibrazioni o rumore nel sistema di tubazioni e potrebbero danneggiare i giunti delle valvole. Ha un effetto molto dannoso sul sistema di tubazioni. Per prevenire il colpo d'ariete, il sistema di tubazioni deve essere progettato correttamente per evitare che la portata sia troppo elevata. In generale, la portata progettata del tubo deve essere inferiore a 3 m/s e la velocità di apertura e chiusura della valvola deve essere controllata.
Poiché la pompa viene avviata, arrestata e le valvole vengono aperte e chiuse troppo rapidamente, la velocità dell'acqua cambia drasticamente, in particolare il colpo d'ariete causato dall'arresto improvviso della pompa, che può danneggiare tubazioni, pompe dell'acqua e valvole, e causare l'inversione della pompa dell'acqua e ridurre la pressione della rete di tubazioni. L'effetto del colpo d'ariete è estremamente distruttivo: se la pressione è troppo elevata, causerà la rottura del tubo. Al contrario, se la pressione è troppo bassa, ciò causerà il collasso del tubo e danneggerà le valvole e i fissaggi. In brevissimo tempo la portata dell'acqua aumenta da zero alla portata nominale. Poiché i fluidi hanno energia cinetica e un certo grado di comprimibilità, enormi cambiamenti nella portata in un periodo di tempo molto breve causeranno impatti di alta e bassa pressione sulla tubazione.

3/generare

Ci sono molte ragioni per il colpo d'ariete. I fattori comuni sono i seguenti:

1. La valvola si apre o si chiude improvvisamente;

2. Il gruppo pompa acqua si ferma o si avvia improvvisamente;

3. Un unico tubo trasporta l'acqua in un luogo elevato (il dislivello del terreno di approvvigionamento idrico supera i 20 metri);

4 . L'alzata totale (o pressione di esercizio) della pompa dell'acqua è elevata;

5. La velocità del flusso dell'acqua nella tubazione dell'acqua è troppo grande;

6. La conduttura dell'acqua è troppo lunga e il terreno cambia notevolmente.
7. La costruzione irregolare è un pericolo nascosto nei progetti di condotte per l’approvvigionamento idrico
(1) Ad esempio, la produzione di pilastri di spinta in cemento per raccordi a T, gomiti, riduzioni e altri giunti non soddisfa i requisiti.
Secondo i "Regolamenti tecnici per l'ingegneria delle condotte di approvvigionamento idrico di cloruro di polivinile rigido interrato", i pilastri di spinta in cemento devono essere installati in corrispondenza di giunti come T, gomiti, riduttori e altri tubi con un diametro ≥ 110 mm per impedire lo spostamento della tubazione. "Pilastri di spinta in calcestruzzo" Non dovrebbe essere inferiore al grado C15 e dovrebbe essere gettato in loco sulla fondazione del terreno originale scavato e sulla pendenza della trincea." Alcuni costruttori non prestano sufficiente attenzione al ruolo dei pilastri di spinta. Inchiodano un paletto di legno o incastrano un polo di ferro vicino alla tubazione per fungere da pilastro di spinta. A volte il volume del pilastro di cemento è troppo piccolo o non viene versato sul terreno originale. D’altro canto, alcuni pilastri di spinta non sono sufficientemente robusti. Di conseguenza, durante il funzionamento della tubazione, i pilastri di spinta non possono funzionare e diventano inutilizzabili, causando il disallineamento e il danneggiamento di raccordi a T e gomiti. ​
(2) La valvola di scarico automatica non è installata o la posizione di installazione non è ragionevole.
Secondo il principio dell'idraulica, le valvole di scarico automatiche dovrebbero essere progettate e installate nei punti più alti delle tubazioni in zone montuose o colline con grandi ondulazioni. Anche in aree pianeggianti con piccoli terreni ondulati, le condotte devono essere progettate artificialmente durante lo scavo delle trincee. Ci sono sali e scendi, salite e discese in modo ciclico, la pendenza non è inferiore a 1/500 e nel punto più alto di ogni chilometro sono previste 1-2 valvole di scarico. ​
Perché durante il processo di trasporto dell'acqua nella conduttura, il gas nella conduttura fuoriesce e si accumula nelle parti rialzate della conduttura, formando anche un blocco d'aria. Quando la portata dell'acqua nella tubazione varia, le sacche d'aria formate nelle parti sollevate continueranno a essere compresse ed espanse e il gas sarà La pressione generata dopo la compressione è decine o addirittura centinaia di volte maggiore della pressione generata dopo l'acqua viene compressa (conto pubblico: Pump Butler). Al momento, questa sezione della pipeline con pericoli nascosti può portare alle seguenti situazioni:
• Dopo che l'acqua è passata a monte del tubo, l'acqua gocciolante scompare a valle. Questo perché l'airbag nel tubo blocca il flusso dell'acqua, provocando la separazione della colonna d'acqua. ​
• Il gas compresso nella tubazione viene compresso al limite massimo e si espande rapidamente, provocando la rottura della tubazione. ​
• Quando l'acqua proveniente da una fonte d'acqua alta viene trasportata a valle ad una certa velocità mediante flusso per gravità, dopo che la valvola a monte viene chiusa rapidamente, a causa dell'inerzia della differenza di altezza e della portata, la colonna d'acqua nel tubo a monte non si ferma immediatamente . Si muove ancora ad una certa velocità. La velocità scorre a valle. In questo momento, nella tubazione si forma un vuoto perché l'aria non può essere reintegrata in tempo, causando lo sgonfiaggio della tubazione a causa della pressione negativa e il danneggiamento.
(3) Il terreno di trincea e di riempimento non è conforme alle normative.
Nelle zone montuose si vedono spesso trincee non qualificate, soprattutto perché in alcune zone sono presenti molte pietre. Le trincee vengono scavate manualmente o fatte saltare con esplosivi. Il fondo della trincea è molto accidentato e presenta pietre taglienti sporgenti. In questo caso, secondo le normative pertinenti, le pietre sul fondo della trincea dovrebbero essere rimosse e più di 15 centimetri di sabbia dovrebbero essere pavimentati prima di poter posare la tubazione. Tuttavia, gli operai edili sono stati irresponsabili o hanno preso scorciatoie e hanno posato direttamente la sabbia senza pavimentare la sabbia o simbolicamente pavimentare un po' di sabbia. La conduttura è posata sulle pietre. Una volta completato il riempimento e messa in funzione l'acqua, a causa del peso della condotta stessa, della pressione verticale del terreno, del carico dei veicoli sulla condotta e della sovrapposizione della gravità, essa viene sostenuta da una o più pietre affilate sollevate nella parte inferiore del gasdotto. , un'eccessiva concentrazione di sollecitazioni, è molto probabile che la tubazione venga danneggiata in questo punto e si rompa lungo una linea retta. Questo è ciò che le persone spesso chiamano “effetto punteggio”. ​

4/Misure

Esistono molte misure protettive contro il colpo d'ariete, ma è necessario adottare misure diverse a seconda delle possibili cause del colpo d'ariete.
1. Ridurre la portata delle condotte idriche può ridurre in una certa misura la pressione del colpo d'ariete, ma aumenterà il diametro delle condotte idriche e aumenterà gli investimenti nel progetto. Durante la posa delle condotte idriche, si dovrebbe prestare attenzione ad evitare dossi o drastici cambiamenti di pendenza per ridurre la lunghezza della condotta idrica. Quanto più lunga è la tubazione, tanto maggiore sarà il valore del colpo d'ariete quando la pompa è ferma. Da una stazione di pompaggio a due stazioni di pompaggio, per collegare le due stazioni di pompaggio viene utilizzato un pozzo di aspirazione dell'acqua.
Colpo d'ariete all'arresto della pompa

Il cosiddetto colpo d'ariete di arresto della pompa si riferisce al fenomeno dello shock idraulico causato da improvvisi cambiamenti nella velocità del flusso nella pompa dell'acqua e nei tubi di pressione quando la valvola viene aperta e arrestata a causa di un'improvvisa interruzione di corrente o per altri motivi. Ad esempio, un guasto del sistema di alimentazione o dell'apparecchiatura elettrica, un guasto occasionale della pompa dell'acqua, ecc. possono causare l'apertura della valvola e l'arresto della pompa centrifuga, con conseguente colpo d'ariete quando la pompa viene arrestata. L'entità del colpo d'ariete a pompa ferma è legata principalmente alla prevalenza geometrica del locale pompe. Maggiore è la prevalenza geometrica, maggiore sarà il valore del colpo d'ariete a pompa ferma. Pertanto, è necessario selezionare una prevalenza della pompa ragionevole in base alle effettive condizioni locali.

La pressione massima del colpo d'ariete quando una pompa è ferma può raggiungere il 200% della normale pressione di esercizio, o anche superiore, con il rischio di distruggere tubazioni e apparecchiature. Gli incidenti generali causano “perdite d’acqua” e interruzioni dell’acqua; incidenti gravi causano l'allagamento della sala pompe, danni alle attrezzature e alle strutture. danni o addirittura causare lesioni personali o morte.

Dopo aver fermato la pompa a causa di un incidente, attendere che il tubo dietro la valvola di ritegno sia pieno d'acqua prima di avviare la pompa. Non aprire completamente la valvola di uscita della pompa dell'acqua quando si avvia la pompa, altrimenti si verificherà un forte impatto con l'acqua. In tali circostanze spesso si verificano gravi incidenti dovuti a colpi d'ariete in molte stazioni di pompaggio.

2. Installare il dispositivo di eliminazione del colpo d'ariete
(1) Utilizzo della tecnologia di controllo della tensione costante
Un sistema di controllo automatico PLC viene utilizzato per controllare la pompa con velocità a frequenza variabile e per controllare automaticamente il funzionamento dell'intero sistema della sala pompe di approvvigionamento idrico. Poiché la pressione della rete di condutture di approvvigionamento idrico continua a cambiare con i cambiamenti delle condizioni di lavoro, durante il funzionamento del sistema si verifica spesso una bassa pressione o una sovrapressione, che può facilmente causare colpi d'ariete, con conseguenti danni alle tubazioni e alle apparecchiature. Per controllare la rete di tubazioni viene utilizzato un sistema di controllo automatico PLC. Rilevamento della pressione, controllo feedback dell'avvio e dell'arresto della pompa dell'acqua e regolazione della velocità, controllo del flusso e quindi mantenimento della pressione a un certo livello. La pressione di alimentazione dell'acqua della pompa può essere impostata controllando il microcomputer per mantenere costante la pressione dell'acqua di alimentazione ed evitare eccessive fluttuazioni di pressione. La probabilità del colpo d'ariete è ridotta.
(2) Installare l'eliminatore del colpo d'ariete
Questo dispositivo previene principalmente il colpo d'ariete quando la pompa è ferma. Viene generalmente installato in prossimità del tubo di uscita della pompa dell'acqua. Utilizza la pressione del tubo stesso come potenza per realizzare un'azione automatica a bassa pressione. Cioè, quando la pressione nel tubo è inferiore al valore di protezione impostato, la porta di scarico si aprirà automaticamente per scaricare l'acqua. Lo scarico della pressione viene utilizzato per bilanciare la pressione delle condutture locali e prevenire l'impatto del colpo d'ariete su apparecchiature e condutture. Gli eliminatori possono generalmente essere suddivisi in due tipologie: meccanici ed idraulici. Gli eliminatori meccanici vengono ripristinati manualmente dopo l'azione, mentre gli eliminatori idraulici possono essere ripristinati automaticamente.
(3) Installare una valvola di ritegno a chiusura lenta sul tubo di uscita della pompa dell'acqua di grande diametro

Può eliminare efficacemente il colpo d'ariete quando la pompa è ferma, ma poiché una certa quantità di acqua rifluisce quando la pompa viene fermataApi 609la valvola è attivata, il pozzetto di aspirazione dell'acqua deve essere dotato di tubo di troppopieno. Esistono due tipi di valvole di ritegno a chiusura lenta: del tipo a martello e del tipo ad accumulo di energia. Questo tipo di valvola può regolare il tempo di chiusura della valvola entro un certo intervallo secondo necessità (benvenuto a seguire: Pump Butler). Generalmente, la valvola si chiude dal 70% all'80% entro 3-7 secondi dopo un'interruzione di corrente. Il restante tempo di chiusura, compreso tra il 20% e il 30%, viene regolato in base alle condizioni della pompa dell'acqua e della tubazione, generalmente nell'intervallo da 10 a 30 secondi. Vale la pena notare che quando c'è una gobba nella tubazione e si verifica un colpo d'ariete, il ruolo della valvola di ritegno a chiusura lenta è molto limitato.
(4) Installare una torre di regolazione della pressione unidirezionale
È costruito vicino alla stazione di pompaggio o in una posizione appropriata sulla conduttura e l'altezza della torre di protezione unidirezionale è inferiore alla pressione della conduttura in quel punto. Quando la pressione nella tubazione è inferiore al livello dell'acqua nella torre, la torre di regolazione della pressione rifornisce l'acqua nella tubazione per evitare che la colonna d'acqua si rompa e colmi il colpo d'ariete. Tuttavia, il suo effetto di riduzione della pressione sui colpi d'ariete diversi dal colpo d'ariete di arresto della pompa, come il colpo d'ariete con chiusura della valvola, è limitato. Inoltre, le prestazioni della valvola unidirezionale utilizzata nella torre di regolazione della pressione unidirezionale devono essere assolutamente affidabili. Una volta che la valvola si guasta, potrebbe causare un grande colpo d'ariete.
(5) Installare un tubo di bypass (valvola) nella stazione di pompaggio
Quando il sistema di pompa funziona normalmente, la valvola di ritegno è chiusa perché la pressione dell'acqua sul lato di pressione della pompa è superiore alla pressione dell'acqua sul lato di aspirazione. Quando un'interruzione accidentale di corrente arresta improvvisamente la pompa, la pressione all'uscita della stazione di pompaggio dell'acqua diminuisce bruscamente, mentre la pressione sul lato di aspirazione aumenta bruscamente. Sotto questa pressione differenziale, l'acqua transitoria ad alta pressione nel tubo principale di aspirazione dell'acqua apre la piastra della valvola della valvola di ritegno e scorre verso l'acqua transitoria a bassa pressione nel tubo principale dell'acqua in pressione, provocando un aumento della bassa pressione dell'acqua; d'altro canto, la pompa dell'acqua riduce anche l'aumento di pressione del colpo d'ariete sul lato di aspirazione. In questo modo, l'aumento del colpo d'ariete e la caduta di pressione su entrambi i lati della stazione di pompaggio dell'acqua vengono controllati, riducendo e prevenendo in modo efficace i rischi del colpo d'ariete.
(6) Installare una valvola di ritegno multistadio
In una lunga tubazione dell'acqua, aggiungine uno o piùvalvole di ritegno, dividere la tubazione dell'acqua in più sezioni e installare una valvola di ritegno su ciascuna sezione. Quando l'acqua nella tubazione dell'acqua ritorna durante il colpo d'ariete, ciascuna valvola di ritegno viene chiusa una dopo l'altra per dividere il flusso di controlavaggio in più sezioni. Poiché la colonna d'acqua in ciascuna sezione della tubazione dell'acqua (o sezione del flusso di controlavaggio) è piuttosto ridotta, la portata dell'acqua viene ridotta. Spinta del martello. Questa misura protettiva può essere utilizzata efficacemente in situazioni in cui il dislivello geometrico della fornitura d'acqua è elevato; ma non può eliminare la possibilità di separazione della colonna d'acqua. Il suo più grande svantaggio è: l’aumento del consumo energetico della pompa dell’acqua durante il normale funzionamento e l’aumento dei costi di approvvigionamento idrico.