Vandens plaktukas vandentiekyje ir šildymo sistemoje: priežastys + prevencinės priemonės

Viena pagrindinių problemų eksploatuojant autonomines šildymo ir vandens tiekimo sistemas yra slėgio svyravimas. Dėl šio staigaus svyravimo atsiradęs hidraulinis smūgis vandens tiekimo ir vandens šildymo sistemoje gali tapti rimtų pažeidimų priežastimi. Būtina jo išvengti, ar sutinkate?

Mes papasakosime, kaip užkirsti kelią reiškiniui ir neutralizuoti jo neigiamas pasekmes, užtikrinant nepertraukiamą kontūrų darbą. Jūs sužinosite, kokie būdai naudojami siekiant pašalinti hidraulinį smūgį sistemose, transportuojančiose vandenį iki vandens ėmimo čiaupų ir šildymo prietaisų.

Pateiktame straipsnyje išsamiai išnagrinėta hidraulinio smūgio prigimtis. Išvardintos prevencinės priemonės, pašalinančios pavojingos situacijos atsiradimą. Kad būtų lengviau suprasti sudėtingą temą, pridėtos schemos, nuotraukos ir vaizdo medžiaga.

Kas yra hidraulinis smūgis?

Hidraulinis smūgis yra trumpalaikis, bet reikšmingas slėgio šuolis skysčiu užpildytoje sistemoje. Šis reiškinys atsiranda tuo metu, kai skysčio srautas susiduria su kliūtimi, atsiradusia jo kelyje. Būdingiems tokių kliūčių pavyzdžiams priskiriamas staigus uždarymo armatūros uždarymas, staigus siurblio sustojimas, oro kišenė ir pan.

Susidūręs su kliūtimi vandens srautas pagal inerciją toliau teka tuo greičiu, kuriuo judėjo iki kliūties atsiradimo. Su kliūtimi besiliečiantys pirmieji sluoksniai tuo pačiu greičiu sutankėja dėl tolesnių sluoksnių antplūdžio.

Dėl nuolatinio naujų srauto sluoksnių spaudimo slėgis sparčiai didėja, o skystis “ieško” būdo atsikratyti dalies savo energijos, kad jį išlygintų.

Panaši situacija beveik visada kyla, kai srautas nutraukiamas rutuliniu čiaupu arba sklende. Iš pirmo žvilgsnio reiškinys gali atrodyti nepavojingas. Todėl daugelis šeimininkų į tai nekreipia ypatingo dėmesio.

Tačiau iš tikrųjų, aptikus prielaidas artėjančiam vamzdžių ir armatūros defektui, verta kuo greičiau jį pašalinti. Juk dėl hidraulinio smūgio šildymo sistemoje atsiranda plyšiai ir įtrūkimai, taip pat įrangos pažeidimai.

Šią rimtą problemą gali lydėti spragtėjimai ir bildesiai, taip pat pašalinis triukšmas vandenį tiekiančiuose vamzdžiuose, lydimas būdingo „urzgimo“.

Spragtelėjimai dažniausiai kyla tose vietose, kur didesnio skersmens vamzdžiai sujungti su mažesnio skerspjūvo vamzdeliais. Vanduo, tekėdamas jų vidinėmis sienelėmis, susiduria su, nors ir nepilnaverte, bet vis tiek kliūtimi.

Reguliarus hidraulinio smūgio atsiradimas neigiamai veikia sistemos darbą, žymiai sutrumpindamas jos eksploatavimo laiką

Atsiradus avarinėms situacijoms dėl hidraulinio smūgio poveikio gali nukentėti:

• įranga (sutrinka vamzdynų sandarumas, o šildymo prietaisai yra ardomi);
• turtas (iš pažeisto tinklo ištekantis vanduo užlies būstą ir sugadins baldus);
• namiškiai (jei sutrikimas įvyko šilumos tiekimo sistemoje, kyla pavojus patirti rimtus terminius nudegimus).

Remiantis statistiniais duomenimis, „liūto dalis“ vamzdyno avarijų, sudaranti maždaug 60%, kyla dėl hidraulinio smūgio. Dažniau neigiamas tokio poveikio pasekmes galima pastebėti susidėvėjusiuose, korozija padengtuose vamzdžiuose.

Reguliarių hidrodinaminių smūgių padariniai gali būti nenuspėjami, o dažniausias iš jų – proveržis

Daugiausia nemalonumų jis sukelia ilgiems vamzdynams, pavyzdžiui, įrengiant „šiltas grindis“, kurių kontūrais cirkuliuoja iki tam tikros temperatūros pašildytas skystis.

Pažeidimo laipsnis labai priklauso nuo kliūties atsiradimo vietos: jei ji yra ilgo vamzdyno pradžioje, padidėjusio slėgio dydis bus nežymus, o jei pabaigoje – gerokai didesnis.

Dažniausiai efektas pasireiškia, kai klojant šildymo sistemą buvo panaudoti skirtingų diametrų vamzdžiai. Jei „įvairių kalibrų“ vamzdžiai per adapterius nėra pritaikyti bendram „vardikliui“, slėgio padidėjimas šildymo sistemoje yra neišvengiamas. Šioje situacijoje, siekiant apsaugoti sistemą, kontūras aprūpinamas specialiu vožtuvu – termostatu.

Hidraulinio smūgio atsiradimo priežastys

Fizinė šio reiškinio prigimtis slypi visiškame vandentiekio pralaidumo praradime arba reikšmingame jo sumažėjime, dėl ko padidėja skysčio slėgis sistemoje.

Namuose, kur nekompetentingai suprojektuotos ir įrengtos inžinerinės komunikacijos, dažnai vamzdyne galima girdėti būdingą barbenimą ir spragtelėjimus.

Jie yra išorinis hidraulinio smūgio pasireiškimas ir atsiranda, kai uždaroje sistemoje staiga nutrūksta skysčio cirkuliacija, o paskui taip pat staiga atsinaujina jo judėjimas.

Natūraliomis vamzdyno kliūtimis dažnai būna oro kištukai, adapteriai iš didesnio diametro į mažesnį arba sumontuota uždarymo armatūra.

Jei tam tikru greičiu judančio vandens srauto kelyje atsiranda kliūtis, jo judėjimo greitis sulėtėja, o tūris toliau didėja. Neradęs išėjimo, jis formuoja atgalinę bangą, kuri, susidūrusi su pagrindine vandens mase, padidina slėgį sistemoje. Kartais jis gali pasiekti 20 Atm slenkstį.

Dėl magistralės sandarumo susikaupusiam tūriui nėra kur dingti, tačiau galinga energija vis tiek siekia rasti išeitį į išorinę aplinką. Dėl tokio susidūrimo atsirandanti smūgio jėga ir sukelia vamzdžio plyšimo pavojų, jei jis neturi pakankamo stiprumo rezervo.

Dėl šios priežasties sistemai įrengti būtina naudoti prie vandens tinklų pritaikytus besiūlius vandens-dujų vamzdžius, atitinkančius GOST 3262-75, arba slėginius metalo-plastiko analogus, pagamintus pagal GOST 18599.

Dėl nuolatinio vandens energijos poveikio ir pats vamzdynas, ir standūs sistemos elementai pamažu arba greitai pradės irti.

Pagrindiniai veiksniai, provokuojantys hidraulinio smūgio atsiradimą vamzdžiuose, yra:

• cirkuliacinio siurblio darbo sutrikimai arba gedimai;
• oro buvimas uždaroje sistemos grandinėje;
• elektros energijos tiekimo sutrikimai;
• staigiai uždarius uždarymo armatūrą.

Trumpalaikis slėgio padidėjimas uždaroje grandinėje dėl skysčio tiekimo viršijant nustatytą normą gali atsirasti, kai įjungus siurblį sparnuotė pradeda suktis dideliais sūkiais.

Pastaruoju metu įrengiant autonomines šildymo sistemas vietoj senų vožtuvų ir sklendžių vis dažniau naudojami rutuliniai čiaupai, kurių konstrukcija nenumato sklandaus veikimo.

Jų gebėjimas greitai paveikti turi ir neigiamą pusę – tai viena dažniausių hidraulinio smūgio priežasčių.

Jei paleidžiant sistemą iš jos nebuvo pašalintas oras, atidarius rutulinį čiaupą įvyksta oro ir praktiškai nesuspaudžiamo skysčio susidūrimas.

Saugumo požiūriu sraigtiniai čiaupai yra labiau tinkami, nes dėl laipsniško atsukimo užtikrina sklandų uždarymo vožtuvų atidarymą/uždarymą.

Panaši situacija susidaro ir kai prieš paleidžiant sistemą iš kontūro nepašalinamas oras. Atidarius čiaupą vanduo susiduria su oro kamščiu, kuris uždaroje sistemoje veikia kaip savotiškas pneumatinis amortizatorius.

Kaip išvengti problemos?

Sumažinti intensyvumą ir neutralizuoti perteklinio slėgio poveikį padės tinkama vandens tiekimo vamzdynų sistemos apsauga.

Apsauginiai autonominės sistemos mechanizmai nuo hidraulinio smūgio daugeliu atvejų yra skirti vandens masės srauto jėgos išlyginimui.

Siekiant išvengti vienkartinio ir nuolatinio perteklinio slėgio susidarymo tiek atskiroje kontūro atkarpoje, tiek visoje sistemoje, taikoma keletas pagrindinių priemonių.

Variantas Nr. 1. Laipsniškas sistemos uždarymas

Tai vienas pagrindinių reikalavimų paleidžiant ir išjungiant vamzdynų sistemas, kuris aiškiai nustatytas norminiuose dokumentuose.

Reikalas tas, kad hidraulinio smūgio energija dėl vamzdžio sienelių elastingumo neveikia visa savo jėga vienu metu. Dėl tamprių deformacijų kompensavimo ji yra padalinta į kelis laiko tarpus.

Todėl, esant tokiai pačiai bendrai smūgio jėgai, poveikio galia tam tikru momentu bus žymiai mažesnė. Sklandžiai įjungiant galima pailginti slėgio didėjimo procesą laike, iki minimumo sumažinant sistemos esminius pažeidimus.

Renkantis uždarymo vožtuvus, pirmenybę reikėtų teikti gaminiams, turintiems santykinai ilgą vandens uždarymo tarpą.

Čiaupai, kurių konstrukcija numato ilgą tarpą iki vandens uždarymo momento, montuojami jau įrangos įrengimo etape.

Variantas Nr. 2. Automatinių įrenginių naudojimas

Automatika turi būti suderinta sklandžiai koreguoti statinį slėgį sistemoje. Norimą efektą pasiekti padeda siurblių su automatiniu sūkių skaičiaus keitimu arba agregatų su elektroniniu valdymu, kuriuose yra įmontuoti dažnio keitikliai, montavimas.

Automatinės sistemos įjungimas leis kontroliuoti skysčio srautą, taip pat nuskaityti jo slėgio rodmenis vamzdyne.

Siurbliai, turintys automatinį elektros variklio sūkių reguliavimą, gali sklandžiai didinti/mažinti slėgį sistemoje. Tuo tarpu programinė įranga vienu metu atlieka dvi užduotis: stebi slėgio pokyčius vandentiekyje ir automatiškai reguliuoja slėgį.

Kompleksinio sistemos modernizavimo būdai

Kompleksinis sistemos modernizavimas apima įrangos, skirtos neutralizuoti perteklinio slėgio poveikį, montavimą.

Būdas Nr. 1. Kompensatorių ir amortizatorių naudojimas

Slopintuvai ir hidroakumuliatoriai vienu metu atlieka tris funkcijas: surenka skystį, pašalindami jo perteklinį tūrį iš sistemos, ir padeda išvengti nepageidaujamo reiškinio.

Kompensuojantis įtaisas, kurio vaidmenį atlieka hidroakumuliatorius, montuojamas vandens judėjimo kryptimi tuose šildymo kontūro ruožuose, kur yra didelė slėgio svyravimų sistemoje tikimybė.

Hidroakumuliatorius arba slopintuvas yra plieninė kolba, kurios tūris iki 30 litrų, apimanti dvi gumine arba kaučiukine membrana atskirtas sekcijas.

Kai sistemoje atsiranda perteklinis slėgis, pirmosios sekcijos vandens stulpelis pradeda spausti atskiriamąją membraną, dėl ko ji išlinksta į oro kameros pusę.

Didėjant slėgiui, hidrauliniai smūgiai „nukreipiami“ į rezervuarą. Dėl guminės membranos išlinkimo į oro kameros pusę, kai pakyla vandens stulpelis, pasiekiamas dirbtinio kontūro tūrio padidėjimo efektas.

Kaip amortizatoriai naudojami vamzdžiai, pagaminti iš karščiui atsparios armuotos gumos arba elastingo plastiko.

Elastinga amortizacinių prietaisų medžiaga savaime sugeria hidraulinio smūgio energiją toje vietoje, kur slėgis pasiekė kritinę vertę.

Norint pasiekti norimą efektą, pakanka naudoti 20–30 cm ilgio gaminį. Jei vamzdynas yra ilgesnis, amortizatoriaus atkarpa dar padidinama 10 cm.

Būdas Nr. 2. Apsauginio diafragminio tipo vožtuvo montavimas

Diafragminio tipo apsauginis vožtuvas montuojamas ant vamzdyno atšakos šalia siurblio, kad esant pertekliniam slėgiui būtų išleidžiamas nustatytas vandens kiekis.

Apsauginis vožtuvas su kietu sandarikliu, kuris atlieka greito slėgio mažinimo funkciją, yra patikimas autonominės sistemos apsauginis įtaisas.

Priklausomai nuo gamintojo ir modelio tipo, apsauginis vožtuvas pajudinamas valdiklio elektrine komanda arba greito veikimo pilotiniu įtaisu.

Prietaisas suveikia, kai slėgis viršija saugų lygį, apsaugodamas siurblinę staiga sustojus įrangai. Pavojingo slėgio šuolio metu jis visiškai atsidaro, o slėgiui nukritus iki normalaus lygio – reguliatorius lėtai užsidaro.

Būdas Nr. 3. Termoreguliacinio vožtuvo aprūpinimas šuntu

Šuntas – tai siauras vamzdelis su 0,2–0,4 mm spindžiu, montuojamas šilumnešio cirkuliacijos kryptimi. Pagrindinė elemento užduotis – atsiradus perkrovoms, palaipsniui mažinti slėgį.

Siauras vamzdelis, kurio skerspjūvio diapazonas neviršija 0,2–0,4 mm, dedamas toje pusėje, iš kurios skystis patenka į termostatą.

Šuntavimo metodas taikomas įrengiant autonomines sistemas, kurių vamzdynas pagamintas tik iš naujų vamzdžių. Tai lemia tai, kad rūdžių ir nuosėdų buvimas senuose vamzdžiuose gali sumažinti šuntavimo efektyvumą iki nulio. Dėl šios priežasties, naudojant šuntą prie įėjimo į šildymo kontūrą, rekomenduojama įrengti efektyvius vandens filtrus.

Būdas Nr. 4. Termostato su superapsauga naudojimas

Tai savotiškas apsauginis įtaisas, kuris stebi slėgį sistemoje ir neleidžia jai veikti, kai rodiklis pasiekia kritinę ribą. Prietaisas turi spyruoklinį mechanizmą, esantį tarp termogalvutės ir vožtuvo. Spyruoklinis mechanizmas suveikia esant pertekliniam slėgiui, neleisdamas vožtuvui visiškai užsidaryti.

Tokie termostatai montuojami griežtai pagal ant korpuso nurodytą kryptį.

Profilaktinių darbų atlikimas

Be griežto vamzdynų eksploatavimo taisyklių laikymosi, avarijas padeda išvengti laiku atliekamos prevencinės priemonės. Juk visi procesai vandens tiekimo sistemoje ar šildymo kontūre yra tarpusavyje susiję. O hidraulinis smūgis yra tik paskutinis destruktyvus „lašas“, galintis sukelti neigiamas pasekmes esant nepatenkinamai vandentiekio techninei būklei.

Vamzdyno vibracijos ir slėgio dydžio pokyčiai skatina mikroįtrūkimų atsiradimą metalo struktūroje. Laikui bėgant susidarę defektai, įvykus hidrauliniam smūgiui, akimirksniu pasireiškia padidinto vidinio įtempimo vietose: mechaninėse jungtyse, lenkimuose ir suvirinimo siūlėse.

Prevencija susideda iš šildymo sistemos balansavimo, kuris atliekamas baigus montuoti arba atlikus šildymo remontą privačiame name

Pagrindinis darbų, atliekamų prevencijos metu, kompleksas:

• saugos grupės veikimo patikrinimas: apsauginio vožtuvo, oro išleidimo įtaiso ir manometro;
• periodinis slėgio už plėtimosi bako membrana patikrinimas, o radus nepatenkinamus rezultatus – jo koregavimas;
• sistemos testavimas dėl nuotėkių ir vamzdžių susidėvėjimo laipsnio patikrinimas;
• uždarymo ir reguliavimo armatūros ventilių padėties stebėjimas dėl nutekėjimo;
• reguliarus filtrų būklės tikrinimas, kurie sulaiko nuosėdas, smėlį ir rūdžių daleles, prireikus – elementų valymas ir plovimas;

Prevencija, skirta palaikyti tvarkingą vandentiekio ir šildymo sistemos būklę, apima paprastus darbus. Tačiau jų ignoruoti neverta. Juk tai gali lemti dideles pinigų ir laiko sąnaudas atliekant pilnavertinius remonto darbus.

Išvardytos apsaugos priemonės yra veiksmingiausios, jei jos taikomos kompleksiškai. Tačiau dėl kompleksinio problemos sprendimo būdo galėsite neutralizuoti neigiamas pasekmes ir taip pratęsti sistemos tarnavimo laiką.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Vaizdo įrašas #1. Hidraulinis smūgis, kaip tai vyksta:

Vaizdo įrašas #2. Slopintuvo naudojimo efektyvumo testas:

Hidraulinis smūgis vandens tiekimo sistemoje – dažnas reiškinys, galintis padaryti rimtą žalą. Ir jūsų užduotis – kuo greičiau pašalinti problemą. Juk situacijai pasikartojus, sistemos elementai greitai suges. O remontas po to kainuos daug brangiau.

Klauskite ir rašykite, prašau, komentarus žemiau esančiame bloke. Mes laukiame jūsų pasakojimų apie tai, kaip jūs užfiksavote hidrodinaminį smūgį sistemoje arba pastebėjote jo pasekmes. Įdomi jūsų nuomonė apie pateiktą informaciją.