«Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота»

По дисциплине: "Гидравлика"

Тема: "Влияние гидравлического удара на надежность работы СЭУ и способы его предотвращения

Калининград

Введение. 3

1 Гидравлический удар и его механизм. 4

2 Причины возникновения гидравлического удара и методы его предотвращения 8

Заключение. 11

Список использованной литературы.. 12

Введение

Достаточно большое количество аварий на предприятиях происходит вследствие гидравлического удара. Это физическое явление наносит огромный ущерб как деталям машин и техническим устройствам, так и целым системам.

Практически определить причиной аварии гидравлический удар на 100% невозможно, но предупредить его реально. Для этого в данной работе рассмотрим сначала механизм возникновения гидравлического удара, а затем и методы его предотвращения.

Гидравлический удар – резкое изменение давления, распространяющееся с большой скоростью по трубопроводу.

Гидравлический удар характерен колебаниями давления с высокой амплитудой, в десятки, а иногда и в сотни раз превышающей нормальное рабочее давление. Гидравлический удар может г розить разрушением трубопровода, агрегатов, элементов СЭУ.

Вызывающие гидравлический удар силы инерции и соответствующие им локальные ускорения настолько велики, что развивающееся под их действием давление оказывает заметное влияние на изменение плотности и сжимаемость жидкости. Примером гидравлического удара может быть движение жидкости в простом трубопроводе (рис. 1).

Рисунок 1. Движение жидкости в простом трубопроводе

При рабочем положении I задвижка полностью открыта и жидкость под действием напора Н движется по трубопроводу со скоростью υ, обеспечивая в сечении I–I у задвижки рабочее давление Р раб. Будем упрощенно считать, что время закрытия задвижки (t з = 0), после чего она занимает положение II.

При закрытии задвижки ближайший к ней слой жидкости (слева по рисунку), натолкнувшись на преграду, остановится, его скорость упадет до нуля.

За время Δt процесс остановки жидкости распространится вверх по трубопроводу на длину Δs.

На левой границе отсека 1–2 (в сечении 2–2) сохранятся нормальные рабочие условия: скорость υ и давление Р 2 = Р раб. В сечении 1–1 скорость равна нулю υ = 0, а давление за счет действия сил инерции повысится на значение ударного давления Р уд и будет равно Р 1 = Р раб + Р уд.

Обычно давление Р уд достигает десятков мегапаскалей. Повышенное давление вызовет деформацию жидкости в отсеке 1–2 и стенок трубы: жидкость окажется сжатой (сечение 2–2 переместится в положение 2"-2"); диаметр трубопровода увеличится (на рис. 1 показано штриховой линией).

В большинстве случаев стенки трубопроводов настолько жестки, а сжимаемость жидкости настолько мала, что в решении ряда задач можно не учитывать изменений площади живого сечения ω и длины отсека Δs.

Отношение c = Δs/Δt показывает скорость распространения процесса вдоль трубопровода и называется скоростью ударной волны. Она равна скорости распространения звука в данной среде.

Точное исследование задачи о гидравлическом ударе было впервые выполнено Н.Е. Жуковским (в 1898 г.). В качестве исходного он принял положение, что при гидравлическом ударе вся кинетическая энергия остановившейся жидкости идет на работу по ее сжатию и на работу по растяжению стенок трубы.

Ударное давление можно определить по формуле Жуковского.

При мгновенном закрытии затвора повышение давления в трубопроводе определяется по формуле Жуковского:

ΔР уд = ρсυ, (1)

где ρ – плотность жидкости, кг/м 3 ;

υ – средняя скорость движения в трубопроводе до закрытия затвора, м/с;

с – скорость распространения ударной волны, определяемая по формуле

где K – модуль упругости жидкости;

E – модуль упругости материала стенок трубопровода;

D – внутренний диаметр, мм;

е – толщина стенок трубопровода, мм.

Для воды в нормальных условиях:

ρ = 102 кг*с 2 /м 4 = 1 000 кг/м 3 ;

K = 2,07 · 108 кг/м 2 = 2,03 · 106 кН/м 2 .

Поэтому скорость распространения ударной волны в воде будет:

Значения величин K/Е и Е для различных жидкостей и материалов приводятся в справочной литературе.

Скорость ударной волны увеличивается с уменьшением демпфирующего эффекта от сжатия самой жидкости и с увеличением жесткости стенок трубы, т.е. чем меньше сжимаемость жидкости, тем больше скорость с.

В общем случае фигурирующую в выражении ударного давления скорость υ следует понимать как ее изменение при резком торможении или ускорении жидкости. При этом необязательно, чтобы скорость падала до нуля.

Гидравлический удар, но меньшей силы, наблюдается и при резком торможении потока до какой-либо конечной скорости. Волна, движущаяся против течения и сопровождающаяся повышением давления вдоль трубопровода, называется прямой.

В резервуаре у входа в трубу давление практически постоянно Р = γН, а в начале трубопровода при подходе прямой волны – значительно выше за счет ударного давления. Имеющееся в рассматриваемый момент состояние покоя неустойчиво. Ближайший к выходу отсек жидкости от перепада давлений в трубопроводе (высокого) и в резервуаре (низкого) будет вытолкнут обратно в напорный бак.

Сжатая в трубопроводе давлением Р уд жидкость сможет начать расширение под действием сил упругости – возникнет обратная волна понижения давления.

Теоретически понижение имеет то же значение, но с обратным знаком – Р уд (рис. 2а). Время прохождения и прямой, и обратной волнами расстояния l будет равно l/с.

Следовательно, продолжительность повышения давления у задвижки, называемая фазой гидравлического удара, равна τ 0 = 2 l/с.

Рисунок 2.

У задвижки волна снова отражается, начинается очередное повышение давления. В реальных условиях описанный процесс осложняется потерями энергии на трение, на деформацию жидкости и стенок трубы. Давление достигает максимума на первом пике, как показывает запись на индикаторе давления (рис. 2б), а сам процесс гидравлического удара постепенно затухает во времени.

Если вернуться к схеме на рис. 1 и рассмотреть участок трубопровода ниже задвижки, то единственным отличием будет то, что здесь внезапное перекрытие трубопровода вначале вызовет отрицательную волну понижения давления. Такой процесс характерен для напорной линии насосных установок при резкой остановке насоса.

2. Причины возникновения гидравлического удара и методы его предотвращения

В судовых энергетических установках (СЭУ) явление гидравлического удара может встречаться в основных элементах СЭУ: в системе охлаждения, в топливно-масляной системе, ЦПГ.

В парогенераторе в избежание гидравлических ударов в паровых подогревателях, установленных в резервуарах, перед пуском в них пара они должны освобождаться от воды (конденсата). Пуск пара должен производиться путем постепенного и плавного открытия задвижек. В зимнее время до начала интенсивного подогрева подогреватели следует предварительно прогреть, пропуская через них небольшие порции пара.

Во избежание гидравлических ударов все участки паропроводов, которые могут быть отключены запорными органами, снабжаются дренажными устройствами для удаления конденсата.

Во избежание гидравлических ударов сток конденсата обеспечивается прокладкой паропровода с уклоном в сторону движения пара. В местах возможного скопления конденсата устанавливают автоматически действующие водоотделители.

В системе охлаждения гидравлические удары могут быть вызваны поступлением в цилиндр компрессора жидкого хладагента, паров повышенного влагосодержания (при их сжатии в цилиндрах влажный пар превращается в жидкость или смеси масла с хладагентом). Чаще всего это происходит из-за несовершенства охлаждающих систем, а также из-за нарушения режимов эксплуатации.

Чтобы исключить подобные явления, необходимо осуществлять плавный переход от одного давления к другому, а потребителей холода подключать постепенно или останавливать компрессоры при включении или выключении потребителей холода. Гидравлические удары могут возникать в компрессоре при поступлении в него жидкости через нагнетательный трубопровод. Это может произойти при конденсации пара в нагнетательном трубопроводе во время стоянки компрессора – при охлаждении его наружным воздухом, температура которого ниже температуры конденсации (если нагнетательный трубопровод имеет уклон в сторону компрессора).

Чтобы предотвратить эти явления, необходимо нагнетательный трубопровод устанавливать с наклоном в сторону от компрессора к конденсатору. Если конденсатор расположен выше компрессора, то надо устанавливать дополнительный сборник жидкого аммиака, в сторону которого должен быть уклон нагнетательного трубопровода от компрессора. Из этого сборника жидкий аммиак следует своевременно удалять.

В топливной системе для предохранения топливных, масляных и гидравлических систем от гидравлического удара применяются перепускные клапаны, демпферы, дроссели и гидравлические аккумуляторы

В форсунках и главном двигателе мгновенное перекрытие подачи топлива в форсунках дизельного двигателя приводит к появлению колебаний давления в жидкости. Вторичные повышения давления настолько велики, что происходит вторичный впрыск лишних порций топлива в цилиндры двигателя. Циклические повышения давления особенно заметны в протяженных трубопроводах и в двигателе, при большой протяженности трубопроводов высокого давления, приходится устанавливать специальные насосные форсунки взамен одного насоса высокого давления.

УТВЕРЖДЕН

УДАР.000 ПС-ЛУ

УВАЖАЕМЫЙ ПОТРЕБИТЕЛЬ РФ!

Устройство УДАР.ООО ТУ (УДАР) и аэрозольные баллончики к нему приобретаются свободно, без регистрации органами внутренних дел.

(Основание: ст.13 Закона РФ "Об оружии").

УДАР является гуманным средством самозащиты; его применение не приносит человеку долговременного вреда; и все же не используйте его против пожилых людей, детей и беременных женщин.

По основным параметрам и характеристикам УДАР является гражданским оружием, его применение должно осуществляться в соответствии со ст. 24 Закона "Об оружии".

НАЗНАЧЕНИЕ

Устройство дозированного аэрозольного распыления (УДАР) является средством самозащиты и предназначено для прицельного метания жидких рецептур в лицо (глаза) нападающему.

Используется комплектно с одноразовыми баллончиками аэрозольными малогабаритными (БАМ-2.000 ТУ, ТУ 7188-101-00210045-97, ТУ 7188-002-07516043-99), заправленными жидкостью с ирритантом, габаритные размеры которых должны быть в пределах:

Диаметр 12,9 . . .13,2 мм;

Длина 59,7 ... 60 мм.

УДАР может эксплуатироваться при температурах от -10 до +50°С; храниться должен в отапливаемых помещениях.

Примечание. Температурный диапазон применения баллончиков определяется их типом и указан на этикетках упаковок баллончиков.

УДАР соответствует всем требованиям безопасности, установленным УДАР.ООО ТУ, медико-биологическим требованиям Минздравмедпрома России и криминалистическим требованиям МВД России, имеет сертификат соответствия № РОСС RU.SA02.B01675 сроком действия с 16.05.2002 по 15.05.2005, выданный органом по сертификации ручного огнестрельного оружия и патронов.

Баллончики аэрозольные малогабаритные имеют сертификаты соответствия; они указаны в этикетках на упаковке баллончиков.

Более высокая эффективность применения УДАРа в сравнении с газовым оружием (особенно на открытом воздухе, при ветре и осадках) достигается за счет большей энергии струи метаемой жидкости вследствие большей ее массы в сравнении с газовой струей.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Количество баллончиков в магазине - 5 шт.

Масса (без баллончиков) - 0,150 кг. Габаритные размеры - 106x126x32 мм.

Составные части (конструкция) УДАРа обеспечивают безотказную работу в пределах гарантийной наработки.

Срок службы - 3 года.

По истечении срока службы могут происходить задержки в функционировании УДАРа вследствие усталостных явлений в пружинах ударно-спускового механизма и снижения защитных свойств покрытий.

КОМПЛЕКТНОСТЬ

Устройство дозированного аэрозольного распыления - 1 шт.

Паспорт - 1 экз.

Упаковка - 1 шт.

Потребительская тара-пачка - 1 шт.

Примечание. Допускается поставка с баллончиками по согласованию с потребителем в количестве кратном 5 или 10.

УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Схема механизмов УДАРа показана на рис. 1.

УДАР отличается простотой конструкции и надежностью работы, безопасен в обращении, мал по размерам, удобен для ношения, всегда готов к действию, эффективен при использовании.

Состоит из функциональных узлов: ударно-спускового 4 и храпового 3 механизмов, размещенных на основании 5, и подавателя баллончиков 7. Щеки (правая 2 и левая) охватывают все узлы и детали УДАРа и являются его корпусом.

Спусковой рычаг 6 имеет предохранитель 8, который во включенном состоянии (положение "назад до упора" - буква П на левой щеке открыта) исключает случайное срабатывание. Для производства метания предохранитель переводится в положение "вперед до упора" - буква П закрыта. Загибы В служат для фиксации баллончиков в положении метания; мушка А и целик Б - для прицельного метания. Расположенный в пазу левой щеки носик храпового механизма предназначен для извлечения неиспользованных баллончиков из магазина (рис. 5).

ВНИМАНИЕ! Корпус опломбирован. УДАР не подлежит разборке. Пломбировочная мастика нанесена на одном из четырех винтов 9. При нарушении пломбы завод-изготовитель претензии по качеству изделия не принимает.

Схема механизмов устройства дозированного

Аэрозольного распыления

(левая щека условно не показана)

Рис.1
1-баллончик аэрозольный; 2-щека правая; 3-храповой механизм; 4-ударно-спусковой механизм; 5-основание; 6-спусковой рычаг; 7-подаватель баллончиков; 8-предохранитель; 9-винт; 10-валик; А-мушка; Б-целик; В-загибы основания.

Работа автоматики УДАРа после метания жидкости основана на принципе использования энергии возвратной пружины спускового рычага.

Автоматический цикл включает в себя:

Автоматическое удаление отработанного баллончика;

Самовзведение ударно-спускового механизма;

Постановку очередного баллончика из магазина в положение готовности для очередного метания.

Примечание. Задержка возврата спускового рычага и носика храпового механизма в исходное положение при проверке работоспособности УДАРа без баллончиков устраняется легким поворотом валика 10 (рис.1) рукой.

УКАЗАНИЯ МЕР БЕЗОПАСНОСТИ

*ЗАПРЕЩАЕТСЯ использовать несертифицированные баллончики и с истекшим сроком хранения. Срок хранения указан на упаковке для баллончиков.

*После метания жидкости, во избежание воздействия аэрозоли, отойдите в сторону от места метания на несколько метров, учитывая направление и силу ветра. После метания, произведенного в помещении, проветрите его.

*Не храните УДАР с заполненным баллончиками магазином и в местах, доступных для детей и посторонних лиц.

Опасно ношение баллончиков без упаковки в карманах одежды.

Баллончики должны храниться отдельно, в удалении от отопительных систем и открытого огня.

*Если после вскрытия упаковки ощущаются симптомы выделения вещества (чихание, першение в горле, жжение в глазах и носу, слезотечение и т.п.), протрите баллончики ватным тампоном, смоченным спиртом или спиртосодержащей жидкостью.

Разгерметизированные баллончики обезвреживаются метанием в условиях, гарантирующих отсутствие воздействия на людей.

Баллончики с истекшим сроком хранения принимаются магазинами по их продаже для утилизации, безвозмездно.

*Если после метания жидкости у Вас появилось раздражение кожи, промойте обильной струей теплой воды пораженные места. После промывания водой сильное жжение кожи может продолжаться 10-15 мин. В случае необходимости обратитесь к врачу.

*ЗАПРЕЩАЕТСЯ направлять УДАР на себя или в сторону других людей при заполнении магазина баллончиками.

*Не допускайте падения УДАРа на твердое основание.

Конструкцией обеспечивается надежная экстракция баллончиков в направлении "влево вверх".

ПРИЕМЫ И ПРАВИЛА ПРИМЕНЕНИЯ УДАРа

1. Поставьте УДАР на предохранитель, для чего: переведите предохранитель спускового рычага в положение "назад до упора" - буква П открыта.

Примечание. При постановке (снятии) УДАРа на предохранитель не рекомендуется прилагать значительных усилий во избежание поломки пружины предохранителя.

Возьмите УДАР в левую руку горловиной вверх в направлении от себя, а в правую - баллончик капсюлем-воспламенителем к себе.

Нажимом большого пальца вложите баллончик в горловину магазина под загибы основания и протолкните его вниз на 6 мм. Повторите до наполнения магазина. Его емкость - 5 баллончиков.

УДАР готов к работе.

Рис.2

2. Снимите УДАР с предохранителя, для чего: переведите предохранитель спускового рычага в положение "вперед до упора" - буква П закрыта.

Прицельтесь.

Энергично нажмите на спусковой рычаг до отказа. Произойдет метание жидкости из баллончика практически бесшумно и без отдачи.

Примечание. Максимальная эффективность применения УДАРа достигается с расстояния до 3 м, при попадании метаемой жидкости в лицо (глаза) нападающему. С уменьшением дистанции плотность и проникающая способность метаемой в лицо жидкости возрастает, вследствие чего нападающий почти мгновенно теряет способность к активным действиям.

Рис.3

3. Отпустите спусковой рычаг, не препятствуя его возвращению в исходное положение.

Произойдет выброс влево вверх пустого баллончика (до 30 см).

Рис.4

Примечание. В случае обнаружения на корпусе УДАРа после метания, остаточных следов ирританта (влаги, капель и т.п.) протрите корпус спиртосодержащей жидкостью. Если такой возможности нет, поместите УДАР в герметичную упаковку, например, плотно завязанный полиэтиленовый пакет.

Для повторного метания вновь нажмите на спусковой рычаг и т.д.

ВНИМАНИЕ! Не нажимайте на спусковой рычаг до того, как выполните прицеливание.

Поставьте УДАР на предохранитель.

4. Для извлечения оставшихся в магазине баллончиков поверните УДАР горловиной вниз в направлении от себя.

Нажмите снизу на носик храпового механизма.

Баллончики выкатятся из магазина.

Рис.5

При одном баллончике в магазине, в случае затруднения извлечения его храповиком, одновременно нажмите на носик храповика и на баллончик - в направлении его выброса (от загибов) или вложите в магазин еще один (два) отработанных баллончика, затем нажмите на носик храповик.

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ

Для оценки готовности УДАРа к применению производятся его периодические осмотры перед эксплуатацией, после нее и во время чистки. Осмотр производится в собранном виде без нарушения пломбы.

При осмотре проверяются:

Целостность корпуса;

Надежная фиксация предохранителя в крайних положениях (вперед, назад);

Перемещения спускового рычага вверх, вниз (не рекомендуется производить частые холостые спуски, снижающие гарантийную наработку изделия);

Упругость движения подавателя баллончиков (вверх, вниз).

При выявлении неисправности дальнейшая эксплуатация УДАРа ЗАПРЕЩАЕТСЯ.

Примечание. Завод-изготовитель решает вопросы по ремонту только при условии соблюдения правил эксплуатации УДАРа в течение срока службы при сохранении целостности пломб.

Осмотр баллончиков производится с целью обнаружения неисправностей, которые могут привести к задержкам при метании.

При осмотре проверяются:

Наличие симптомов выделения активного вещества (ирританта);

Срок годности в соответствии с этикеткой или упаковкой баллончиков;

Отсутствие на корпусе баллончика помятостей, царапин, препятствующих его движению в магазине;

Отсутствие налета на капсюле-воспламенителе или его вздутия.

БАЛЛОНЧИКИ С УКАЗАННЫМИ ДЕФЕКТАМИ НЕ ПОДЛЕЖАТ ПРИМЕНЕНИЮ.

Чистка УДАРа производится спиртосодержащими жидкостями после метаний или не реже одного раза в три месяца, если изделие не использовалось. Чистке (протирке) подлежат:

Внешняя поверхность обеих щек;

Горловина УДАРа.

Попадание влаги на детали ударно-спускового механизма не допускается.

Смазка наносится только на хорошо очищенную и сухую поверхность доступных металлических деталей.

Для чистки и смазки УДАРа применяются:

Ружейное масло РЖ;

Ветошь для обтирки, чистки и смазки. Изделие, внесенное с мороза в теплое помещение, нельзя смазывать, пока оно не.отпотеет., после чего, не дожидаясь высыхания влаги, следует насухо протереть его.

ГАРАНТИИ ИЗГОТОВИТЕЛЯ

Изготовитель гарантирует соответствие устройства дозированного аэрозольного распыления требованиям технических условий при соблюдении потребителем правил хранения и эксплуатации.

Гарантийная наработка - 500 метаний жидкости.

Гарантийный срок эксплуатации - 2 года в пределах гарантийной наработки. По истечении гарантийной наработки устройство принимается магазинами по их продаже для утилизации на заводе-изготовителе, безвозмездно.

Примечание. Гарантийный срок эксплуатации, а также срок службы УДАРа исчисляются со дня его продажи потребителю. Если день продажи установить невозможно, эти сроки исчисляются со дня изготовления.

Претензии по качеству изделия в пределах указанных гарантий рассматриваются в соответствии с Законом РФ "О защите прав потребителей".

Изготовитель не несет ответственности при неправильном обращении с УДАРом и аэрозольными баллончиками.

Работа компрессора в режиме влажного хода в отдельных случаях может привести к гидравлическому удару .

Могут быть вызваны поступлением в цилиндр компрессора жидкого хладагента, паров повышенного влагосодержания (при их сжатии в цилиндрах влажный пар превращается в жидкость или смеси масла с хладагентом). Чаще всего это происходит из-за несовершенства охлаждающих систем, а также из-за нарушения режимов эксплуатации.

Основной причиной поступления жидкого хладагента в компрессор является неправильное регулирование подачи его в отделитель жидкости . Обычно кратность циркуляции хладагента n>1. Чтобы избежать неправильного регулирования подачи жидкости, необходимо уровень поддерживать постоянным. Для этого на отделителях жидкости устанавливают указатели уровня, а иногда поплавковые регулирующие вентили. При переменном тепловом потоке установка этих приборов не исключает возможности поступления жидкости из отделителя в компрессор. С повышением величины теплового потока в камерах происходит выброс части жидкости из батарей в отделитель жидкости . Уровень ее в отделителе повышается, поплавковый вентиль прекращает подачу жидкости из , а жидкость в отделитель может продолжать поступать из батарей, что и приводит к гидравлическим ударам.

Отделитель жидкости , чтобы избежать его переполнения, соединяют с ресивером трубой перелива, а запорный вентиль на пломбируют в открытом состоянии. Это приводит к необходимости установки ресиверов повышенного объема.

Причиной поступления жидкого хладагента в компрессор может быть и уменьшение плотности парожидкостной смеси в батареях при повышении теплового потока в камерах. Чем больше удельный тепловой поток, тем выше паросодержание в парожидкостной смеси, заполняющей батареи. В камерах с нестационарным тепловым режимом изменение заполнения батарей жидким аммиаком происходит непрерывно. Повышение теплового потока сопровождается интенсивным и приводит к уменьшению плотности парожидкостной смеси в батареях. К таким же последствиям приводит и резкое снижение давления в системе, при котором пар выделяется во всей толще жидкости, вызывая ее взбухание, переполнение батарей и других сосудов . Это наблюдается при включении в систему дополнительных компрессоров, а также при включении части потребителей холода.

Чтобы исключить подобные явления, необходимо осуществлять плавный переход от одного давления к другому, а потребителей холода подключать постепенно или останавливать компрессоры при включении или выключении потребителей холода.

Жидкость в компрессор может поступать также из всасывающих трубопроводов, если в них есть участки, способствующие выделению жидкости из пара, особенно при нижней разводке трубопроводов. Сечение коллекторов бывает обычно больше, чем сечение основного трубопровода. Поэтому в них постепенно собирается жидкость, которая с течением времени уменьшает сечение прохода пара. При этом увеличивается скорость пара в них, что и приводит к уносу жидкости в компрессор и гидравлическому удару. Удалять жидкость из коллекторов трудно, так как они изолированы и происходит медленно.

Резкое увеличение давления, сопровождающее гидравлический удар - явление крайне негативное, т.к. гидравлический удар может разрушить трубопровод или какие-либо элементы гидравлических машин, испытывающие эффекты гидравлического удара. По этой причине разрабатываются методы предотвращения гидравлических ударов или уменьшения их негативного влияния. Поскольку мощность гидравлического удара напрямую зависит от массы движущийся жидкости, то для предотвращения гидравлического удара следует максимально уменьшить массу жидкости, которая будет участвовать в гидравлическом ударе. Для этого необходимо запорную арматуру монтировать в непосредственной близости к резервуару. В качестве меры уменьшения негативных последствий гидравлического удара используют замену прямого гидравлического удара на непрямой. Для этого достаточно запорную арматуру на напорных трубопроводах сделать медленно закрывающейся, что позволит уменьшить силу удара. Для борьбы с гидравлическим ударом применимы только те случаи увеличения времени закрытия, которые приводят к неполному удару, т.е. у которых t 3 > ф 0 . Снижение ударного давления путем создания условий неполного удара широко используется регламентированием времени закрытия задвижек, пуска мощных насосов и т.д.

Если по условиям эксплуатации или иным причинам снизить ударное давление за счет неполного удара нельзя, то приходится применять дорогие и мощные демпфирующие устройства и иные методы.

Другой мерой борьбы с явлением гидравлического удара является установка на напорных линиях, работающих в условиях циклической нагрузки, специальных компенсаторов с воздушной подушкой, которая принимает на себя удар.

Исходя из формулы Жуковского (определяющей увеличение давления при гидроударе) и величин, от которых зависит скорость распространения ударной волны, для ослабления силы этого явления или его полного предотвращения можно уменьшить скорость движения жидкости в трубопроводе, увеличив его диаметр.

Борьба с гидравлическим ударом:

1. уменьшение фазы удара

где L - длина трубопровода, c - скорость ударной волны.

2. увеличение времени остановки жидкости;

3. уравнительные баки;

4. гидроаккумуляторы, гасящие ударную волну;

1 - штуцер; 2 - стальной оцинкованный фланец; 3 - стальной сосуд с контрфланцем; 4 - сменная мембрана из бутилкаучука; 5 - воздушный клапан; 6 - площадка для крепления насоса для горизонтальной компановки; 7 - ножки.

Работает гидроаккумулятор следующим образом. В мембрану подсоединенного к водопроводу гидроаккумулятора под давлением подается вода от насоса. Объем воздушной подушки при этом уменьшается в зависимости от величины давления в мембране. По достижению установленного на предприятии - изготовителе порога срабатывания по разности давлений автоматика отключает электропитание насоса. При заборе воды баланс разности давлений вновь нарушается, и автоматика включает насос. Эффективность работы гидроаккумулятора напрямую зависит от величины разности давлений мембраны и воздушной подушки и в первую очередь зависит от качества мембраны и объема гидроаккумулятора. Выставленный ранее порог срабатывания автоматики - характеристика строго регламентированная и может корректироваться в небольшом диапазоне. В противном случае возможен разрыв мембраны. По мере эксплуатации гидроаккумулятора, воздух, растворенный в воде, со временем накапливается в мембране. Это приводит к инерционности срабатывания автоматики и в целом тоже отражается на эффективности работы гидроаккумулятора. Избежать этого позволяют профилактические работы с интервалом от 1 до 3 месяцев.

5. предохранительные клапаны.

Гаситель колебаний давления.

Для гашения колебаний давления внутри трубы используют сложные устройства, содержащие поршни, пружины, гибкие оболочки и прочие подвижные элементы. Такие устройства быстро изнашиваются и требуют частой замены. Для гашения гидроударов предлагается использовать гаситель колебаний давления предельно простой конструкции. Гаситель колебаний давления располагается внутри трубопровода 2, по которому перекачивается жидкость. Гаситель представляет собой металлическую ленту 1, по длине которой вырублены окна 3. Образующиеся при этом козырьки 4 отогнуты поочередно в противоположные стороны. Угол между козырьком 4 и плоскостью ленты 1 составляет 35-45° для воды или 25-30° для нефти. Ширина ленты 1 выбирается таким образом, чтобы она свободно входила во внутрь трубопровода 2. Длина ленты 1 равна длине защищаемого участка трубы 2. Один конец ленты с помощью сварки закрепляется внутри трубы, а второй конец ленты поворачивается вокруг продольной оси на 3-5 оборотов и также закрепляется сваркой.

Труба 2 с размещенной внутри нее лентой 1 и является гасителем гидроударов. Гаситель колебаний давления работает следующим образом. Поток жидкости при движении вдоль плоскости ленты 1 входит в окно 3 и отклоняется от плоскости козырьком 4. Поток приобретает колебательное (синусоидальное) движение с определенной частотой. Так как окон на ленте много, то частота колебания потока будет всегда превышать собственную частоту колебаний потока жидкости, определяемой неровностями местности. Таким образом, сглаживаются наиболее резкие колебания давления и дробятся наиболее крупные пузыри газа. Дополнительному гашению колебаний давлений способствует поворот ленты вокруг продольной оси с шагом 1,5-2 м (5-7 м для труб большого диаметра), в результате чего поток приобретает дополнительно вращательное движение, которое также гасит часть энергии гидроудара. Так происходит гашение энергии гидроударов за счет преобразования энергии ускоренного поступательного движения потока жидкости в колебательное и вращательное движения. Суть предложения заключается в том, что внутренний просвет трубопровода в месте установки гасителя изменяется незначительно (определяется сечением ленты), поэтому сопротивление гасителя потоку жидкости при ламинарном и неразрывном течении мало. При течении по трубе жидкости в турбулентном режиме и с включениями газовых пробок сопротивление резко возрастает из-за изменения направлений потока. Происходит выравнивание скоростей газового и жидкостного потоков при прохождении разнонаправленных козырьков, что приводит к гашению гидроударов. Оптимальное место установки гасителя в низинах, после пологих и, особенно крутых склонов, где поток жидкости разгоняется и приобретает дополнительную энергию, вызывающую впоследствии разрушительный гидроудар из-за схлопывания пузырей (разрывов потока) в жидкости.

Также применяют устройства плавного пуска, которые в целом снижают опасность возникновения гидравлического удара, но не предотвращают её полностью.

При работе с открытым пламенем горючего газа работник подвергается риску пострадать из-за воспламенения горелки или других элементов оборудования. Обратный удар при резке металла сопровождается резким хлопком, дымом из мундштука и прекращением (продолжением) горения. Чтобы избежать этого явления, необходимо проверить оборудование и при необходимости уменьшить величину отверстия подачи газа в горелке или снизить объем кислорода в смеси.

Что такое — обратный удар

Обратным ударом называется процесс горения газа по направлению, противоположному перемещению струи. Скорость сгорания выше скорости истечения, огонь перемещается в мундштук, рукава или баллон.

Важно знать, как происходит обратный удар при резке металла. Всегда слышен хлопок, потом:

• пламя горелки гаснет, появляется черный дым из мундштука;
• пламя горит, слышно еще несколько хлопков;
• горелка гаснет, дым отсутствует.

Наиболее опасен последний вариант, так как может случиться взрыв.

После первого хлопка нужно перекрыть подачу кислорода и газа. Обязательна проверка давления в баллонах. После того, как горелка охладилась, ее необходимо почистить. Если хлопков несколько, следует осмотреть шланги, проверить герметичность соединений. После окончания всех манипуляций можно повторно зажечь горелку.

Причины возникновения

Причин возникновения обратного удара при резке металла несколько:

• ошибки при регулировке объемов подачи газа и кислорода;
• неправильный подбор пропорций смеси;
• перегрев мундштука, провоцирующий воспламенение газа;
• накопление в мундштуке сора, повышающего давление потока;
• нечаянное прикосновение к мундштуку, перекрывающее отверстие;
• переохлаждение редуктора;
• засорение инжектора;
• пустой баллон кислорода.

Это значит, что основная причина обратного удара – увеличение давления кислорода до уровня, превышающего пропускную способность горелки, или снижение из-за утечки или пустого кислородного баллона.

Причины аварий проще предотвратить, чем последствия. Поэтому работая с газом, необходимо:

• затянуть соединения и проверить герметичность обмыливанием;
• в процессе эксплуатации соблюдать правила, установленные Гостехнадзором;
• перемещать баллоны на специальных тележках;
• предотвратить удары баллонов друг о друга;
• закрепить баллоны и отделить барьером, предотвращающим удары и попадание искр;
• закрытые рабочие помещения оснастить качественной вентиляцией;
• не хранить емкости с газом вместе с емкостями с кислородом;
• запасные баллоны хранить в отдельном помещении;
• не допускать попадания на баллоны жиров и масел;
• не греть металл газом без примеси кислорода.

Важно так же каждые 5 лет проводить освидетельствование баллонов.

Последствия обратного удар

Обратный удар при резке металла пропановым резаком может разорвать шланг, редуктор, баллон, выводя оборудование из строя. Но самые страшные последствия: ожоги, травмы, человеческие жертвы.

Чтобы обезопасить работников, необходимо на горелку или редуктор установить клапан. Существуют 2 вида этих устройств: для горючих газов и кислорода. Принцип работы простой. Пламя, проникшее в рукав или горелку, гасится специальным веществом. Потоки кислорода и газа перекрывает запорная пружина.

Чтобы не страдать от обратного удара, необходимо соблюдать технику безопасности и принять дополнительные меры, позволяющие обезопасить работников. Покупка и монтаж клапанов экономически выгоднее, чем восстановление испорченного или взорвавшегося оборудования. А травмы или потерю жизни никакими деньгами не возместить.