Cos'è il colpo d'ariete?
Il colpo d'ariete si verifica quando si verifica un'improvvisa interruzione di corrente o quando la valvola viene chiusa troppo velocemente. A causa dell'inerzia del flusso d'acqua in pressione, si genera un'onda d'urto del flusso d'acqua, proprio come un colpo di martello, da cui il nome di colpo d'ariete. La forza generata dalle onde d'urto del flusso d'acqua, a volte così forte, può danneggiare valvole e pompe.
Quando una valvola aperta viene chiusa improvvisamente, l'acqua scorre contro la valvola e la parete del tubo, creando una pressione. Grazie alla parete liscia del tubo, il flusso d'acqua che ne consegue raggiunge rapidamente il massimo per inerzia e produce danni. Questo è il cosiddetto "effetto colpo d'ariete" in meccanica dei fluidi, ovvero un colpo d'ariete positivo. Questo fattore dovrebbe essere considerato nella costruzione delle condotte di approvvigionamento idrico.
Al contrario, l'apertura improvvisa della valvola chiusa provoca anche un colpo d'ariete, detto anche colpo d'ariete negativo. Anche questo ha un certo potere distruttivo, ma non è così intenso come il precedente. Quando l'elettropompa perde improvvisamente potenza o si avvia, si verifica anche un colpo d'ariete. L'onda d'urto di questa pressione si propaga lungo la tubazione, il che può facilmente portare a una sovrapressione locale, con conseguente rottura della tubazione e danni alle apparecchiature. Pertanto, la protezione dal colpo d'ariete è diventata una delle tecnologie chiave nell'ingegneria dell'approvvigionamento idrico.
Condizioni per il colpo d'ariete
1. La valvola si apre o si chiude improvvisamente;
2. L'unità della pompa dell'acqua si arresta o si avvia improvvisamente;
3. Erogazione di acqua tramite un unico tubo in luoghi elevati (il dislivello del terreno di approvvigionamento idrico supera i 20 metri);
4. La prevalenza totale (o pressione di esercizio) della pompa è elevata;
5. La velocità dell'acqua nella conduttura idrica è troppo elevata;
6. La conduttura dell'acqua è troppo lunga e il terreno cambia notevolmente.
I pericoli del colpo d'ariete
L'aumento di pressione causato dal colpo d'ariete può raggiungere diverse volte o addirittura decine di volte la normale pressione di esercizio della condotta. Tali ampie fluttuazioni di pressione causano danni al sistema di condotte principalmente nei seguenti modi:
1. Causare forti vibrazioni della tubazione e la disconnessione del giunto della tubazione;
2. La valvola è danneggiata e la pressione è troppo elevata per causare la rottura del tubo e la pressione della rete idrica è ridotta;
3. Al contrario, se la pressione è troppo bassa, il tubo collasserà e la valvola e le parti di fissaggio saranno danneggiate;
4. Causare l'inversione del senso di rotazione della pompa dell'acqua, danneggiare le apparecchiature o le tubazioni nella sala pompe, causare grave sommersione della sala pompe, causare vittime e altri incidenti gravi e compromettere la produzione e la vita.
Misure di protezione per eliminare o mitigare il colpo d'ariete
Esistono numerose misure di protezione contro il colpo d'ariete, ma è necessario adottare misure diverse a seconda delle possibili cause del colpo d'ariete.
1. Ridurre la portata della condotta idrica può ridurre in una certa misura la pressione del colpo d'ariete, ma ne aumenterà il diametro e aumenterà l'investimento nel progetto. Nella posa delle condotte idriche, è necessario evitare dossi o bruschi cambi di pendenza. L'entità del colpo d'ariete a pompa ferma è principalmente correlata alla prevalenza geometrica della sala pompe. Maggiore è la prevalenza geometrica, maggiore è il colpo d'ariete a pompa ferma. Pertanto, è necessario selezionare una prevalenza della pompa ragionevole in base alle effettive condizioni locali. Dopo aver fermato la pompa in caso di incidente, attendere che la condotta dietro la valvola di ritegno sia piena d'acqua prima di avviare la pompa. Non aprire completamente la valvola di scarico della pompa dell'acqua all'avvio della pompa, altrimenti si verificherà un forte impatto idrico. La maggior parte dei gravi incidenti da colpo d'ariete in molte stazioni di pompaggio si verifica in tali circostanze.
2. Installare un dispositivo per l'eliminazione del colpo d'ariete
(1) Utilizzando la tecnologia di controllo della pressione costante:
Poiché la pressione della rete idrica varia continuamente al variare delle condizioni di lavoro, durante il funzionamento del sistema si verificano spesso situazioni di bassa o sovrapressione, che sono soggette a colpi d'ariete, con conseguenti danni a tubazioni e apparecchiature. Il sistema di controllo automatico è stato adottato per controllare la pressione della rete idrica. Il rilevamento, il controllo di feedback dell'avvio, dell'arresto e della regolazione della velocità della pompa dell'acqua, controllano la portata e mantengono la pressione a un determinato livello. La pressione di alimentazione idrica della pompa può essere impostata tramite il microcomputer per mantenere costante la pressione di alimentazione idrica ed evitare eccessive fluttuazioni di pressione. Il rischio di colpi d'ariete è ridotto.
(2) Installare l'eliminatore del colpo d'ariete
Questa apparecchiatura previene principalmente il colpo d'ariete quando la pompa è ferma. Viene generalmente installata vicino al tubo di uscita della pompa dell'acqua. Utilizza la pressione del tubo stesso come potenza per realizzare un'azione automatica a bassa pressione, ovvero quando la pressione nel tubo è inferiore al valore di protezione impostato, lo scarico si apre automaticamente e scarica l'acqua. Scarico della pressione per bilanciare la pressione delle tubazioni locali e prevenire l'impatto del colpo d'ariete su apparecchiature e tubazioni. Generalmente, gli eliminatori possono essere suddivisi in due tipologie: meccanico e idraulico. Ripristino.
3) Installare una valvola di ritegno a chiusura lenta sul tubo di uscita della pompa dell'acqua di grosso calibro
Può eliminare efficacemente il colpo d'ariete quando la pompa è ferma, ma poiché si verifica un certo riflusso d'acqua quando la valvola viene azionata, il pozzo di aspirazione deve essere dotato di un tubo di troppo pieno. Esistono due tipi di valvole di ritegno a chiusura lenta: a martello e ad accumulo di energia. Questo tipo di valvola può regolare il tempo di chiusura della valvola entro un certo intervallo in base alle esigenze. Generalmente, il 70-80% della valvola si chiude entro 3-7 secondi dopo l'interruzione di corrente, mentre il tempo di chiusura del restante 20-30% viene regolato in base alle condizioni della pompa dell'acqua e della tubazione, generalmente nell'intervallo da 10 a 30 secondi. È importante notare che la valvola di ritegno a chiusura lenta è molto efficace in presenza di un dosso nella tubazione per superare il colpo d'ariete.
(4) Installare una torre di protezione unidirezionale
Viene costruita vicino alla stazione di pompaggio o in un punto appropriato della condotta, e l'altezza della torre piezometrica unidirezionale è inferiore alla pressione della condotta in quel punto. Quando la pressione nella condotta è inferiore al livello dell'acqua nella torre, la torre piezometrica fornisce acqua alla condotta per impedire la rottura della colonna d'acqua e prevenire il colpo d'ariete. Tuttavia, il suo effetto depressurizzante sul colpo d'ariete, diverso da quello causato dall'arresto della pompa, come il colpo d'ariete causato dalla chiusura della valvola, è limitato. Inoltre, le prestazioni della valvola unidirezionale utilizzata nella torre piezometrica unidirezionale devono essere assolutamente affidabili. Un guasto della valvola può causare incidenti gravi.
(5) Installare un tubo di bypass (valvola) nella stazione di pompaggio
Quando il sistema di pompaggio funziona normalmente, la valvola di ritegno è chiusa perché la pressione dell'acqua sul lato dell'acqua in pressione della pompa è superiore alla pressione dell'acqua sul lato di aspirazione. Quando un'interruzione di corrente arresta improvvisamente la pompa, la pressione all'uscita della stazione di pompaggio diminuisce bruscamente, mentre la pressione sul lato di aspirazione aumenta bruscamente. Sotto questa pressione differenziale, l'acqua ad alta pressione transitoria nella tubazione principale di aspirazione dell'acqua è l'acqua a bassa pressione transitoria che spinge via la piastra della valvola di ritegno e fluisce verso la tubazione principale dell'acqua in pressione, aumentando la bassa pressione dell'acqua lì; d'altra parte, la pompa dell'acqua riduce anche la spinta del colpo d'ariete sul lato di aspirazione. In questo modo, l'aumento e la diminuzione del colpo d'ariete su entrambi i lati della stazione di pompaggio vengono controllati, riducendo e prevenendo così efficacemente i rischi di colpo d'ariete.
(6) Impostare la valvola di ritegno multistadio
Nelle condotte idriche più lunghe, aggiungere una o più valvole di ritegno, dividere la condotta in più sezioni e installare una valvola di ritegno su ciascuna sezione. Quando l'acqua nella condotta idrica rifluisce durante il colpo d'ariete, le valvole di ritegno vengono chiuse una dopo l'altra per suddividere il flusso di controlavaggio in più sezioni. Poiché il carico idrostatico in ciascuna sezione della condotta idrica (o sezione di controlavaggio) è piuttosto ridotto, la portata d'acqua viene ridotta. Hammer Boost. Questa misura di protezione può essere utilizzata efficacemente in situazioni in cui la differenza geometrica di altezza dell'alimentazione idrica è elevata; ma non può eliminare la possibilità di separazione della colonna d'acqua. Il suo principale svantaggio è: il consumo energetico della pompa dell'acqua aumenta durante il normale funzionamento e il costo dell'approvvigionamento idrico aumenta.
(7) Dispositivi automatici di scarico e di alimentazione dell'aria sono installati nel punto più alto della condotta per ridurre l'impatto del colpo d'ariete sulla condotta.
Data di pubblicazione: 23-11-2022