Ūdens āmurs cauruļvados ir momentāns spiediena pieaugums. Atšķirība ir saistīta ar krasām ūdens plūsmas ātruma izmaiņām. Tālāk mēs uzzināsim vairāk par to, kā cauruļvados rodas hidrauliskais trieciens.
Galvenais malds
Atbilstošās konfigurācijas (virzuļa) dzinēja virsvirzuļa telpas šķidruma piepildīšanas rezultāts kļūdaini tiek uzskatīts par hidraulisko triecienu. Tā rezultātā virzulis nesasniedz mirušo punktu un sāk saspiest ūdeni. Tas savukārt noved pie dzinēja atteices. Jo īpaši uz stieņa vai savienojošā stieņa lūzumu, cilindra galvas tapu lūzumu, blīvju plīsumiem.
Klasifikācija
Atbilstoši spiediena pieauguma virzienam ūdens āmurs var būt:
- Pozitīvs. Šajā gadījumā spiediena paaugstināšanās notiek straujas sūkņa iedarbināšanas vai caurules bloķēšanas dēļ.
- Negatīvs. Šajā gadījumā runa ir par spiediena kritumu aizbīdņa atvēršanas vai sūkņa izslēgšanas rezultātā.
Pēc laikaviļņu izplatīšanās un vārsta (vai citu slēgvārstu) aizvēršanas periods, kura laikā caurulēs izveidojās ūdens āmurs, to iedala:
- Tieši (pilns).
- Netiešā (nepilnīga).
Pirmajā gadījumā izveidotā viļņa priekšpuse virzās virzienā, kas ir pretējs sākotnējam ūdens plūsmas virzienam. Turpmākā kustība būs atkarīga no cauruļvada elementiem, kas atrodas pirms slēgtā vārsta. Iespējams, ka viļņu fronte atkārtoti virzīsies uz priekšu un atpakaļ. Ar nepilnīgu ūdens āmuru plūsma var ne tikai sākt virzīties otrā virzienā, bet arī daļēji iziet cauri vārstam, ja tas nav pilnībā aizvērts.
Sekas
Visbīstamākais tiek uzskatīts par pozitīvu ūdens āmuru apkures vai ūdens apgādes sistēmā. Ja spiediena pārspriegums ir pārāk augsts, vads var tikt bojāts. Jo īpaši uz caurulēm parādās gareniskas plaisas, kas pēc tam izraisa šķelšanos, vārstu hermētiskuma pārkāpumu. Šo kļūmju dēļ sāk sabojāt santehnikas iekārtas: siltummaiņi, sūkņi. Šajā sakarā ir jānovērš vai jāsamazina hidrauliskais trieciens. Ūdens spiediens kļūst maksimāls plūsmas palēnināšanas procesā, kad visa kinētiskā enerģija tiek pārnesta uz maģistrāles sienu stiepšanu un šķidruma kolonnas saspiešanu.
Pētniecība
Eksperimentāli un teorētiski fenomenu pētīja 1899. gadā Nikolajs Žukovskis. Pētnieks ir identificējishidrauliskā trieciena cēloņi. Parādība ir saistīta ar to, ka, aizverot līniju, pa kuru plūst šķidrums, vai kad tā tiek ātri aizvērta (kad strupceļa kanāls ir savienots ar hidrauliskās enerģijas avotu), krasas spiediena izmaiņas un veidojas ūdens ātrums. Tas nav vienlaikus visā cauruļvadā. Ja šajā gadījumā tiek veikti noteikti mērījumi, tad var atklāties, ka ātruma izmaiņas notiek virzienā un lielumā, un spiediens - gan samazināšanās, gan pieauguma virzienā attiecībā pret sākotnējo. Tas viss nozīmē, ka līnijā notiek svārstību process. To raksturo periodiska spiediena samazināšanās un palielināšanās. Visam šim procesam ir raksturīgs pārejošs raksturs, un to izraisa paša šķidruma un caurules sieniņu elastīgās deformācijas. Žukovskis pierādīja, ka viļņa izplatīšanās ātrums ir tieši proporcionāls ūdens saspiežamībai. Svarīgs ir arī cauruļu sienu deformācijas apjoms. To nosaka materiāla elastības modulis. Viļņu ātrums ir atkarīgs arī no cauruļvada diametra. Ar gāzi piepildītā līnijā nevar rasties pēkšņs spiediena pieaugums, jo tā diezgan viegli saspiežas.
Procesa norise
Autonomā ūdens apgādes sistēmā, piemēram, lauku mājā, spiediena radīšanai līnijā var izmantot urbuma sūkni. Ūdens āmurs rodas, kad pēkšņi apstājas šķidruma patēriņš - kad tiek atslēgts krāns. Līdzi virzās ūdens straumešosejas, nespēju uzreiz apstāties. Šķidruma kolonna pēc inerces ietriecas santehnikas "stupceļā", kas izveidojās, aizverot krānu. Šajā gadījumā relejs neglābj no ūdens āmura. Tas reaģē tikai uz pārspriegumu, izslēdzot sūkni pēc tam, kad vārsts ir aizvērts un spiediens pārsniedz maksimālo vērtību. Izslēgšana, tāpat kā ūdens plūsmas apturēšana, nenotiek nekavējoties.
Piemēri
Var uzskatīt cauruļvadu ar pastāvīgu spiedienu un nemainīgu šķidruma kustību, kurā pēkšņi tika aizvērts vārsts vai pēkšņi aizvērts aizbīdnis. Dziļurbuma ūdens apgādes sistēmā ūdens āmurs parasti rodas, ja pretvārsts ir augstāks par statisko ūdens līmeni (9 metri vai vairāk) vai noplūst, kamēr nākamais vārsts notur spiedienu. Abos gadījumos notiek daļēja izlāde. Nākamajā reizē, kad sūknis tiks iedarbināts, liela ātruma ūdens piepildīs vakuumu. Šķidrums iedarbojas uz slēgto pretvārstu un plūsmu virs tā, izraisot spiediena pieaugumu. Rezultāts ir ūdens āmurs. Tas veicina ne tikai plaisu veidošanos un locītavu iznīcināšanu. Kad rodas spiediena pieaugums, tiek bojāts sūknis vai elektromotors (un dažreiz abi elementi vienlaikus). Šī parādība var rasties pozitīvā darba tilpuma hidrauliskās piedziņas sistēmās, kad tiek izmantots spoles vārsts. Kad vienu no izplūdes kanāliem bloķē spoleiepriekš aprakstītie šķidruma rašanās procesi.
Aizsardzība pret ūdens āmuru
Pārsprieguma stiprums būs atkarīgs no plūsmas ātruma pirms un pēc šosejas bloķēšanas. Jo intensīvāka ir kustība, jo spēcīgāks ir trieciens, pēkšņi apstājoties. Pašas plūsmas ātrums būs atkarīgs no līnijas diametra. Jo lielāks šķērsgriezums, jo vājāka ir šķidruma kustība. No tā var secināt, ka lielu cauruļvadu izmantošana samazina ūdens āmura iespējamību vai vājina to. Vēl viens veids ir palielināt ūdens padeves slēgšanas vai sūkņa ieslēgšanas laiku. Lai pakāpeniski noslēgtu cauruli, tiek izmantoti vārstu tipa noslēgelementi. Īpaši sūkņiem tiek izmantoti mīkstās palaišanas komplekti. Tie ļauj ne tikai izvairīties no ūdens āmura ieslēgšanas laikā, bet arī ievērojami palielina sūkņa darbības laiku.
Kompensatori
Trešā aizsardzības iespēja ietver slāpētāja ierīces izmantošanu. Tā ir membrānas izplešanās tvertne, kas spēj "nodzēst" radušos spiediena kāpumus. Ūdens āmura kompensatori darbojas pēc noteikta principa. Tas slēpjas faktā, ka spiediena palielināšanas procesā virzulis pārvietojas ar šķidrumu un elastīgais elements (atspere vai gaiss) tiek saspiests. Rezultātā šoka process tiek pārveidots par svārstību. Enerģijas izkliedes dēļ pēdējais diezgan ātri sadalās bez ievērojama spiediena pieauguma. Uzpildes līnijā tiek izmantots kompensators. Par to tiek iekasēta maksasaspiests gaiss ar spiedienu 0,8-1,0 MPa. Aprēķins tiek veikts aptuveni saskaņā ar nosacījumiem, lai absorbētu ūdens virzošās kolonnas enerģiju no uzpildes tvertnes vai akumulatora uz kompensatoru.
