Hidraulinis smūgis

skaičiai, apsaugos priemonės, praktiniai

pavyzdžiai

Dr. Mindaugas Rimeika

VGTU, Aplinkos apsaugos ir vandens inžinerijos katedra

Vilnius, LT2018-10-18

Tikslas

Hidraulinis smūgis – viena iš labiausiai apleistų temų šalyje ???!!!

Supažindinti su hidrauliniu smūgiu vandentiekio ir nuotekų tinkluose;

Parodyti realius slėgio svyravimus;

Supažindinti su priemonėmis hidrauliniam smūgiui išvengti;

Problemos įvertinimas ir apsaugos priemonių parinkimo modeliavimas.

2

O gal viską Jūs žinote?

Koks slėgis eksploatuojamuose vamzdynuose?

Kaip apskaičiuojamas slėgis hidraulinio smūgio metu?

Kaip jis keičiasi išjungus/įjungus siurblį?

Kaip dažnai matuoja standartiniai slėgio matavimo prietaisai?

Kokias priemones naudojate apsaugai nuo hidraulinio smūgio projektuose?

Kiek svyruoja slėgis, uždarius ir atidarius standartinį čiaupą virtuvėje?

3

Pagrindiniai klausimai:

Stabilus darbas – nėra problemų ...

Problemos atsiranda tik pradedant ką nors keisti.

4

Kada įvyksta hidraulinis smūgis?

Dingus elektros energijai;

Siurblio paleidimas/stabdymas kitam dirbant;

Uždaroma sklendė;

Oras vamzdyne;

Hidrantų naudojimas;

Vamzdynų pildymas/ištuštinimas.

5

Vandens jėga

6

Analogija su traukiniu

7

Siurblys stumia vandenį į kalną.

Analogiškai garvežys stumia traukinio vagonus.

Kai nelieka stūmimo?

Siurblys išjungiamas arba garvežys nustoja stūmęs.

8

Sustojus siurbliui vandens srautas „atsiskiria“ ir atsiranda dujos vamzdyje

9

Kavitacija

Esant mažesniam, nei atmosferos slėgiui vamzdyje – iš vandens išsiskiria dujos.

Ši problema, normaliomis darbo sąlygomis paprastai būna siurbimo linijoje ir prie darbo rato.

Išjungus siurblį, vandens tiekimas į vamzdį nutraukiamas, tačiau vanduo iš inercijos toliau bėga, todėl slėgis mažėja, išsiskiria dujos.

Grįždama vandens banga (tuo pačiu padidina slėgį) ir dujos suspaudžiamos ir vėl ištirpinamos vandenyje.

10

Kavitacija – dujų išsiskyrimas ir vėl ištirpimas skystyje, keičiantis slėgiui.„Burbulo“ suspaudimo metu – įvyksta mažas sprogimas. Jeigu tai įvyksta prie kieto paviršiaus, jis yra žalojamas.

11

Kavitacijospadariniai

12

Slėgis ir bangos greitis

13

Bangos “keliavimo” trukmė nuo siurblio iki linijos pabaigos ir atgal:

T= (2∙L)/c (sek.)

L – linijos ilgis, m.c – bangos greitis, m/s.

Slėgis vamzdyje svyruoja ir nuosekliai silpnėja

14

Bangos keliavimo trukmė į vieną pusę yra 40 sek.

Į abi puses – 80 sek.

Paveiksle pateiktos linijos ilgis – 20 km.

Vandens bangos sklidimo greitis (c)

Plienas 1100 m/s

Ketus 1000 m/s

PVC 300 m/s

PVC tinklo ilgis

3000 m, slėgio banga

grįžta per 20 sek.

Plieno vamzdyje –

banga „suvaikšto“

per 6 sek.

15

c – bangos sklidimo greitis, m/s;

ρ – skysčio tankis, kg/m3;

C1 – koef., priklauso nuo vamzdžio tvirtinimo;

E – vamzdžio elastingumo modulis, N/m2;

e – vamzdžio sienutės storis, m;

D – vamzdžio skersmuo, m;

K – vandens elastingumo modulis, N/m2.

16

Slėgio bangos sklidimo greitis

17

Geros formulės, bet ...

18

Va, tokios formulės tinka inžinieriams ...

Slėgio pokytis

Slėgio pokyčio vamzdyne skaičiavimas atliekamas pagal Nikolaj Jegorovič Žukovski (Жуковский, Николай Егорович) (1898) formulę:

p = · c · v [N/m2]

p - slėgio pokytis [N/m2] vamzdyne pasikeitus vidutiniam tėkmės greičiui;

v – vandens tekėjimo greičio sumažėjimas: v= v1-v2

[m/s]; v1 - skysčio tekėjimo greitis vandenyje iki kliūties atsiradimo.

– vamzdynu tekančio skysčio tankis [kg/m3] (1000 kg/m3);

c – smūginės bangos sklidimo greitis vamzdyne. Esant absoliučiam vamzdžio sienelių standumui greitis c lygus garso greičiui skystyje (bangos sklidimo greitis 600-1400 m/s).

19

Slėgio aukščio pokytis

h = c/g · v [m.v.st.]

Supaprastintam skaičiavimui:

c = 1000 m/s, ir g= 9,8 m2/s; tai gauname:

h = 100 · v [m.v.st.]

1 atm=1 bar =10 m.v.st. =100 kPa =100 kN/m2

10 N =1 kg

20

P=ρ·g·h

Pavyzdys

Vamzdis DN 200, ilgis 2000 m, bangos greitis 1000 m/s, skysčio tėkmės greitis 1,2 m/s.

h = 100 · 1,2= 120 [m.v.st.] = 12 bar.

Jėga: p =·c·v =1000·1000·1,2=1200 kN/m2;

arba p·A=1200 ·0,07=84 kN= 8400 kg.

Lietuvos vandentvarkos išsigelbėjimas – seni stori vamzdžiai ir mažas tekėjimo greitis.

21

Filmas apie slėgius stikliniame vamzdyje

22

Siurblio stabdymas/paleidimas

23

Kuris variantas pavojingesnis?

Sklendėsatidarymas/uždarymas

24

Kuris variantas pavojingesnis?

25

Vienos nuotekų siurblinės darbo apžvalga

Paros slėgio svyravimai slėginėje linijoje, daviklis įrengtas pačioje siurblinėje (Vilnius).

Nuo 2012-04-13 9:00 iki 2012-04-14 9:00.Y ašyje atidėti slėgiai – metrais vandens stulpo.

26

Keli nuotekų siurblio įjungimo ir išjungimo ciklai.

27

Vienas iš siurblio paleidimo ir išjungimo ciklų

Siurblio darbo metu slėgis svyruoja apie 3 m.v.st. Nuo 37 m.v.st. iki 40 m.v.st. Pulsacijos ciklas 4 sek. Tikėtina, kad analogiškai svyruoja nuotekų debitas.

Tikėtinos problemos su elektros tiekimu.

28

Siurblio išjungimas

Slėgio svyravimai nuo 66,1 m.v.st. iki 18,7 m.v.st. per 0,7 sekundės. Slėgio skirtumas 4,7 bar – didžiausias slėgio svyravimas. Vidutinis

slėgio skirtumas būna apie 3,6 bar siurblio stabdymo metu.

29

Siurblio išjungimas, detalesnis vaizdas

Slėgio svyravimai nuo 65,3 m.v.st. iki 18,7 m.v.st. per 0,5 sekundės. Slėgio skirtumas 4,7 bar.

Panašu, kad siurblys išjungiamas tiesiogiai, nes slėgis krenta greitai, mažiau nei per 1 sek. Reikia lėtinti siurblio išsijungimą.

30

Siurblio paleidimas

Statinis slėgis 35,6 m.v.st.Siurblio paleidimo metu slėgis per 0,4 sekundės padidėja iki 54,4 m.v.st. Slėgio padidėjimas 18,8 m.v.st. Slėgio šuolis trunka 1,2 sekundės. Po to,

per 6 sekundes pasiekia didžiausią slėgį. Siurblio hidraulinė kreivė normalizuojasi per 30 sek.

• Siurbliai Nr. 1 ir Nr. 2:• Debitas ≈ 200 – 230 m3/h

• Slėgis darbo metu 2,4 bar

• Siurbliai Nr. 1 ir Nr. 2 sujungti kartu:• Debitas ≈ 370 m3/h

• Slėgis darbo metu 2,5 bar

• Siurblys Nr. 3:• Debitas ≈ 390 m3/h

• Slėgis darbo metu 2,6 bar

ŠiauliaiŽuvininkų nuotekų siurblinė

Žuvininkų nuotekų siurblinėBendras vaizdas, viena naktis. Slėgio kitimo grafikas.

Žuvininkų nuotekų siurblinė

Žuvininkų nuotekų siurblinėKeli siurblių įjungimo/išjungimo ciklai.

Slėgio matavimo dažnumas: 25 kartai per 1 sekundę.

Žuvininkų nuotekų siurblinėTipinis siurblio ciklas.

Siurblys įjungtas

Siurblys išjungtas

Siurbliai valdomi minkštais valdikliaisĮjungimas užvėlinamas 10 sek.Išjungiamas užvėlinamas 5 sek.Esamas siurblių valdymas.

Žuvininkų nuotekų siurblinėSlėgio matavimas kas 1 min, kaip yra pateikiama SCADA sistemoje.

Siurblys įjungtas

Siurblys išjungtas

Du nuotekų siurblio darbo ciklai.

Žuvininkų nuotekų siurblinėSiurblio išjungimas.

Min slėgis 7,5 m.v.st.Max slėgis 39,4 m.v.st.

Slėgio šuolio trukmė 5 sek.Slėgio banga „suvaikšto pirmyn-atgal“ per 10 sek.

Po 10 grįžimo ciklų banga nurimsta.Slėgio svyravimai trunka iki 1,5 min.

Siurblys išjungtas

Slėgio matavimo prietaisas:

Duomenų kaupiklis.

Slėgio daviklis iki 20 bar. Tikslumas ±0,25%.

Rezoliucija iki 25 kartų kartų per sekundę (100 k/sek).

8 000 000 duomenų kaupiklis.

Matavimo prietaisas

Matavimų dažnumasLinijos nubrėžtos kas 1 sek. Matuota kas 0,04 sek. arba 25 matavimai per 1 sek.

39

Matuota 1 sek. intervalu.

40

Matuota 5 sek. intervalu.

Pakalnės g. nuotekų siurblinė Vilnius

Vieno siurblio stabdymas.

Matuota 1 sek. dažnumu.

Per 2 sek.

Nuo 1,9 bar iki 5,1 bar.

Tikslesnis matavimas

Vieno siurblio stabdymas.

Matuota 25 k/sek. dažnumu.

Per 1,4 sek.

Nuo 0,3 bar iki 8,9 bar.

Pakalnės g. nuotekų siurblinė VilniusKeli išpumpavimo ciklai

43

Slėgio matavimo duomenysAlytus, II vandenvietė, Putinų g. 78. Normalus siurblio darbo ciklas

45

Hidraulinio smūgio matavimai atlikti šešiuose Alytaus miesto vandentiekio tinklo taškuose:

8 taškas. Putinų g. 82, VK77 (vandentiekio stotis Nr.2);9 taškas. Putinų g. (prie bendrabučių);10 taškas. Naujosios ir Žuvinto gatvių sankryža;11 taškas. Pramonės gatvėje VK58, („Lytagra“);12 taškas. Lauko g. 25;13 taškas. Likiškėlių g. 64b (kėlimo siurblinė Nr. 4).

Matuotas debitas ir slėgis (WaterCAD modeliavimui).

Matuotas slėgis hidraulinio smūgio metu(HAMMER modeliavimui).

46

1. Siurblys išjungtas;

2. Įjungiamas siurblys, sklendė prieš siurblį buvo atidaryta prieš paleidimą;

3. Po 5 min. darbo siurblys buvo išjungtas, tiesiog išjungtas elektros tiekimas, imituojant avariją.

4. Kartota 3 kartus, nes 6 matavimo taškai ir du prietaisai.

Hidraulinio smūgio imitacijos eiliškumas

47

Hidraulinio smūgio matavimų rezultataiHidraulinio smūgio imitacijos matavimo rezultatai 8 taške, Putinų g. 82,

VK77 (vandentiekio stotis Nr.2)

48

Hidraulinio smūgio imitacijos matavimo rezultatai 9 taške, Putinų g. (prie bendrabučių)

49

Hidraulinio smūgio imitacijos matavimo rezultatai 10 taške, Naujosios ir Žuvinto gatvių sankryža

50

Hidraulinio smūgio imitacijos matavimo rezultatai 11 taške, Pramonės gatvėje VK58, („Lytagra“)

51

Hidraulinio smūgio imitacijos matavimo rezultatai 12 taške, Lauko g. 25

52

Hidraulinio smūgio imitacijos matavimo rezultatai 13 taške, Likiškėlių g. 64b (kėlimo siurblinė Nr. 4)

53

Hidraulinio smūgio imitacijos metu išmatuotas slėgio kritimas nuo 61,5

m.v.st. iki 23,8 m.v.st.

Normaliu darbuIšmatuotas slėgio kritimas nuo 61,5 m.v.st. iki 45,5 m.v.st.

Skirtumas apie 22 m.v.st.Bei didesni slėgio svyravimai.

Alytus, II vandenvietė, Putinų g. 78. Siurblio paleidimas –normaliu atveju

Siurblio paleidimas –priklausomai nuo operatoriaus ...

Alytus, Nuotekų siurblinė NS2Tipiniai slėgio svyravimaiSiurblio įjungimas ir išjungimas

Alytus, Nuotekų siurblinė NS2Slėgio svyravimai daugiau kaip 1,5 karto!Kitų nuotekų siurblinių įtaka

Alytaus NS 2.Slėgio svyravimai siekia neigiamas reikšmes. Matavimai atlikti siurblinėje.

57

Dažni slėgio svyravimai silpnina vamzdžius

Nuotekų siurblinės įsijungia

apie 50-70 kartų per dieną.

22 tūks. kartų per metus

0,5 mln. kartų per 25 metus.

PVC vamzdžių

standumo mažėjimas,

priklausomai nuo

apkrovos dažnumo

59

Vamzdžiai tiesiog „pavargsta“ nuo didelių ir ilgalaikių slėgio svyravimų, bei kavitacijos

60

Hidraulinio smūgio matematinių reikšmių skaičiavimas

Skaičiavimai „rankomis“ sudėtingi, nes reikia skaičiuoti integralus, priartėjimo būdu.

Galima paskaičiuoti tik keliuose taškuose.

Nėra grafinio rezultatų pateikimo ir analizės.

Dalį parametrų praktiškai gauti „sunku“.

Todėl visame pasaulyje projektavimui naudojamos modeliavimo programos.

Pagrindinės

formulės:

Matavimai ir modeliavimas

Visuose linijos taškuose atlikti matavimus nerealu, nes reikia daug prietaisų ir reikia įrenginėti daug matavimo vietų.

Matuojama kritinėse vietose ir atliekami modeliavimas.

Modelis kalibruojamas pagal matavimo duomenis.

Slėginėse nuotekų linijose užtrenka 2-3 taškų.

Vandentiekio tinkle – priklauso nuo jo dydžio.

61

Modeliavimo programos

AFTs Impulse, www.aft.com

Hytran, www.hytran.com

Pipenet, www.pipenet.com

Hammer, www.bentley.com

Flowmaster, www.flowmaster.com

Arts, http://www.aquavarra.ie/arts/watham.html

Wanda, http://www.wldelft.nl/soft/wanda/mods/transient/

Kypipe, http://kypipe.com/surge

EPA Surge - suderintas su EPANET, http://epasurge.com/

62

HAMMER programos pritaikymas.Hidraulinio modelio pavyzdys

Modelio sudarymo tikslai:

1. Išanalizuoti hidraulinio smūgio metu susidarančias sąlygas slėginėje nuotekų linijoje (siurblio paleidimo ir siurblio stabdymo scenarijai);

2. Nustatyti hidraulinio smūgio bangos slėgio svyravimus;

3. Parinkti hidraulinio smūgio slopinimo priemones.

Realus nuotekų slėginės linijos profilis su slėgio svyravimu ir kavitacijos zonomis

64

Kėlimo aukštis 66 m; geometrinis aukštis 35 m; linijos ilgis 5300 m, skersmuo DN 700/900.

65

0

2

4

6

8

10

12

1 1198 2395 3592 4789 5986 7183 8380 9577 10774 11971 13168 14365 15562 16759 17956 19153

Laikas, s

Sle

gis

, B

ar

Siurblio išjungimas be dažnio pavaros, su dažnio pavara

Matuotasiurblinėje

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1 21 41 61 81 101 121 141 161 181 201 221 241 261 281 301 321 341 361 381 401 421 441 461 481 501

Laikas, s

Sle

gis

, B

ar

66

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121 131 141 151 161 171 181 191 201 211 221 231 241 251

Laikas, s

Sle

gis

, B

ar

Modelio kalibravimas, slėgio svyravimai siurblinėje: modelis ir matavimai

Sumodeliuoti slėgio svyravimai

Išmatuoti slėgio svyravimai siurblinėje

Modelio kalibravimas

(1)

Modelio kalibravimas (2)

67

Išmatuoti ir sumodeliuoti slėgio svyravimai oro vožtuvo Nr. 2 prijungimo vietoje.

Mėlyna linija – matuoti duomenys, raudona – modeliuoti duomenys.

Probleminės vietos ir modeliavimo rezultatai

68

Kodėl būtina atlikti matavimus? „Užkritusios“ sklendės tinkle

Išmatuotas debitas

Sumodeliuotas debitas

Modelio kalibravimas

• Hidraulinis modelis yra popierinis, jeigu nėra sukalibruotas.

• Modelio kalibravimas atliekamas tam, kad vandentiekio tinklo modelis būtų kuo panašesnis į realųjį.

• Modelis gali būti kalibruojamas:

1. Pagal slėgį ir pagal debitą;

2. Tik pagal debitą;

3. Tik pagal slėgį.

Modelio kalibravimo rezultatai(slėgis)

Apsauga nuo hidraulinio smūgio

Slėgio mažinimo vožtuvai;

Orlaidžiai.

Hidropneumatinis rezervuaras;

Atbuliniai vožtuvai;

Siurblio darbo kontrolės vožtuvas;

Slėgio slopinimo rezervuarai;

Smagračiai;

Siurblio apylankos linija;

„Dažnio pavara ir

minkštas paleidimas“.

Slėgio mažinimo vožtuvai

73

• Dviejų slėgio mažinimo vožtuvų sistema susidedanti iš: • siurblio kontrolės vožtuvo (1);• viršslėgio mažinimo vožtuvo (2).

• Siurblio kontrolės vožtuvas naudojamas kaip apsauginis vožtuvas, slėgio kėlimo sistemose, siekiant paleisti arba išjungti siurblį, mažinant hidraulinius smūgius. Pakeičia atbulinį vožtuvą;

• Viršslėgio mažinimo vožtuvas yra skirtas apsaugoti vandentiekio sistemą nuo staigių slėgio svyravimų, kurie atsiranda dėl staigaus siurblio darbo nutrūkimo (pvz. nutrūkus elektros tiekimui). Jie gali būti montuojami ne tik prie siurblio, ir bet kurioje tinklo vietoje, bet turi būti numatytas vandens nuvedimas.

74

Siurblio darbo kontrolės vožtuvas

75

1

2

Principinė vožtuvų montavimo schema

76

Viršlėgio mažinimo vožtuvo principinė pritaikymo sritis

Slėgio svyravimas be vožtuvo

Slėgio svyravimas su vožtuvu

Vožtuvų info

77

1 – Siurblio darbo kontrolės vožtuvas. Orientacinė kaina DN 200 – 10000 Eur

2 – Viršslėgio mažinimo vožtuvas. Orientacinė kaina DN 200 – 13000 Eur

Priežiūra ne rečiau kaip kas 2 mėnesius. Investicija didelė, tačiau 100% atsargos nėra.

78

Linijos apsauga:

Žemas slėgis lieka neapsaugotas.

Papildomai reikia orlaidžių.

Orlaidžiai

Orlaidžiai skirti oro įterpimui ir pašalinimui iš vamzdyno (vamzdyno pildymas ir ištuštinimas –kita istorija).

Reikalauja didžiausios priežiūros.

Blogai parinkti ar eksploatuojami, gali net bloginti situaciją.

Į tinklą įleistą orą reikia ir pašalinti.

Nuotekoms reikalingi specialūs modeliai.

Orlaidžius renkamasi tada, kai nėra kitų priemonių apsaugos nuo hidraulinio smūgio arba jų negalima įrengti.

79

80

Kas užkemša orlaidžius?

Orlaidžiai (2)

Vamzdžio skersmuo

mm75-125

150-250

300-400

450-550

600-900

950-1200

Orlaidžioskersmuo

mm 25 50 75 100 150 200

81

Oras į vamzdį įleidžiamas kai

slėgis nukrito žemiau atmosferinio.

Turi būti montuojami dvigubi orlaidžiai.

Paprastai montuojamos aukščiausiose vietose.

Ištekėdamas oras, gali sukelti vidinį hidr. smūgį.

Orlaidžių dydis priklauso nuo vamzdžio skersmens:

Orlaidžiai (3)

5,3 km linijoje modeliuoti 5 orlaidžiai.

Eliminuotas neigiamas slėgis tinkle, tačiau nepadeda slėgio svyravimams mažinti.

82

Patikimiausia ir populiariausia priemonė

Hidropeumatinis rezervuaras:

Akumuliuoja energiją, iš kinetinės keičia į potencinę;

Išlygina slėgio svyravimus;

Tiekia vandenį į tinklą kai reikia arba sukaupia į save, jei reikia;

Projektiniai parametrai: • bendras tūris,

• oro slėgis,

• oro ir vandens santykis,

• pastatymo būdas.

Vertikalus rezervuaras tik nuotekoms, vandeniui –nesvarbu.

Montuojama siurblinėje arba šalia. 83

Filmai – hidropneumatinio rezervuaro veikimas

84

Hidropneumatinis rezervuaras

Įvairūs pavadinimai ir tipai:

Hidroforas;

Akumuliatorius;

Slėginis indas;

Oro talpa.

Su membrana;

Be membranos;

Kompresoriumi

palaikomas slėgis.

85

Veikimas (1)

Pradinis oro slėgis pūslėje turi būti nustatytasremiantis hidraulinio modeliavimo rezultatais.Šiame etape, pūslė užima visą slėginio indotūrį.

Kai bus atidarytas vožtuvas, vanduo iš linijospradės pildyti slėginį indą (vandens slėgislinijoje visada būna aukštesnis nei oro slėgisslėginio indo pūslėje.

Vanduo, patenkantis į slėginį indą, toliau spauspūslėje esantį orą iki tol, kada nusistovėspusiausvyra tarp vandens slėgio ir oro slėgiopūslėje.

86

Veikimas (2)

Iškart po siurblio sustojimo, slėgis linijoje pradėskristi ir slėgio jėga slėginiame inde pradės stumtivandenį iš jo į liniją. Toks reiškinys neleis linijojesusidaryti pavojingai žemam slėgiui.

Kai slėgis nukris iki žemiausio lygio, tekėjimokryptis pasikeis ir slėginis indas pradės pildytisvandeniu. Iki tol, kol bus pasiekta hidraulinepusiausvyra, gali įvykti keletas „bangų“.

Tuo metu, kai siurblinė vėl pradės dirbti, slėginisindas bus užpildytas vandeniu iki kol bus pasiektahidraulinė pusiausvyrą ir slėginis indas busparuoštas sekančiam siurblio sustojimui.

87

88

89

Talpa 25 m3

Talpa 10 m3

Esama situacija

Vilnius

Hidropneumatiniorezervuaro parinkimas

Hidropneumatiniorezervuaro parinkimas

90

Tinkle yra sumodeliuotas 20 m³ talpos hidropneumatinis rezervuaras

Tinkle yra sumodeliuotas 30 m³ talpos hidropneumatinis rezervuaras

Išmatuotas slėgis hidraulinio smūgio metu

Hidraulinis smūgis siurblio paleidimo atveju, antrojo kėlimo siurblinėje.

Alytus

91

Matmenys

Hidropneumatinis rezervuaras – info

92

Hidropneumatinis rezervuaras montuojamas už siurblio ir atbulinio vožtuvo.

Galimi du montavimo būdai: horizontalus arba vertikalus.

Orientacinė rezervuaro kaina yra apie 40 000 Eur – 25 m3.Hidraulinio smūgio eliminavimo garantija 99%.

Tikrinti kaip hidroforą – oro slėgį, membraną ir pašalinti nuosėdas, 2 kartus per metus

Šiaulių miesto pagrindinė nuotekų siurblinė –vienintelė LT turi „viską“ nuo hidraulinio smūgio ir atbulinio srauto apsaugą

Pagrindinė Šiaulių miesto nuotekų siurblinėVieno siurblio išjungimas/įjungimas.

Išjungtas vienas dirbęs nuotekų siurblys P3.Po kelių minučių siurblys įjungtas.

Siurblys išjungiamas ir įjungiamas pagal SCADA programą.

Gerai dirba hidropniaumatiniairezervuarai.

Siurblys išjungtas

Siurblys įjungtas

Smagratis (flywheel) - siurbliams

96

Smagratis (2)

Netinka panardinamiems

siurbliams.

Reikia papildomai įvertinti

variklio apkrovą paleidimo

metu.

Lengva eksploatacija.

Sąlyginai pigiausia priemonė.

Greičiausiai įrengiama

apsaugos priemonė. 97

Slėgio slopinimorezervuarai

Naudojami esant mažiems slėgiams tinkle.

Nepakeičia hidropneumatinio indo, o tik papildoma priemonė.

Skirtas tinklo pripildymui, kai slėgis krenta žemiau atmosferinio.

Statomas aukščiausiose tinklo vietose ir viršus turi būti aukščiau pjezometrinio vandens lygio.

Nuotekų tinkluose retai, dėl kvapo.

Formaliai galėtų būti statomi pastato šachtose.

Analogas – vandens bokštai.98

Hidraulinio smūgio slopinimo vamzdis

99

Pavyzdžiai

Slėgio slopinimo rezervuarai

daugiau taikomi hidrotechnikoje

100

Slėgio slopinimo rezervuaras linijos pabaigoje, blogai veikia.

Rezervuaras viduryje linijos, geri rezultatai. Bet turi būti įrengtas 33 m aukščio „kaminas“.

101

Atbuliniai vožtuvai

Atbuliniai vožtuvai populiari priemonė apsaugau nuo hidraulinių smūgių.

Montuojami ne rečiau kaip 1000 m arba kai vamzdyno geometrinis aukštis pasikeičia 30 metrų.

Lengva ir nedidelė eksploatacija.

Sudalina tinklą į atskiras dalis ir sumažina tėkmės greitį, kuris yra pagrindinis smūgio elementas.

Reikalinga, kad atbulinis vožtuvas užsidarytų kiek galima greičiau.

Diskiniai atbuliniai vožtuvai užsidaro per lėtai ir susvyravus slėgiams tinkle, dalinai atsidaro.

102

Atbuliniai vožtuvai (2)

Atbuliniai vožtuvai gerai sumažina maksimalius slėgius.

Tačiau neigiamų slėgių – negali eliminuoti.

Turi būti naudojami atbuliniai vožtuvai su kontrasvoriu.

5 atbuliniai vožtuvai modelyje.

103

Hidraulinio smūgio mažinimas

Rinkoje yra atbulinių vožtuvų su „numetimo“ funkcija.

Nuotekos (smūgio banga) turi galimybę apeiti aplink vožtuvą.

DN500 – 7000 Eur.

104

Reikia bandyti ir tikrinti techninius sprendimus.

Teoriškai turi veikti, o praktiškai, nepabandęs nesužinosi...

Slėgio svyravimų mažinimas Žuvininkų nuotekų siurblinėje

Siurblių paleidimo ir stabdymo laiko keitimas, naudojant minkšto paleidimo valdiklius (soft starter).

Žuvininkų nuotekų siurblinėNuotekų siurblys Nr. 3. Normalus siurblio darbas.

Siurbliai valdomi minkštais valdikliaisĮjungimas užvėlinamas 10 sek.Išjungiamas užvėlinamas 5 sek.Esamas valdymas

Siurblio išjungimasMin +1,7 m.v.st.Max +49,3 m.v.st. 47,6 m.v.st.

Žuvininkų nuotekų siurblinėNuotekų siurblys Nr. 3. Normalus siurblio darbas.

Siurbliai valdomi minkštais valdikliaisĮjungimas užvėlinamas 15 sek.Išjungiamas užvėlinamas 30 sek.Rezultatas po koregavimo

Siurblio išjungimasMin +15,8 m.v.st.Max +28,7 m.v.st. 12,7 m.v.st.

Žuvininkų nuotekų siurblinėNuotekų siurblys Nr. 3. Siurblys išjungtas – dingo elektra.

Siurblio išjungimasMin -0,6 m.v.st.Max +59,4 m.v.st. 60,0 m.v.st.Trukmė 4 sek.

Elektros dingimas 60,0 m.v.st.

Po koregavimo 12,7 m.v.st.

Esama situacija 47,6 m.v.st.

Nuotekų siurblys Nr. 3.

Žuvininkų nuotekų siurblinė

• Esamas valdymas• Siurblio įjungimas turi būti su 10 sek. užvėlinimu.

• Siurblio išjungimas turi būti su 5 sek. užvėlinimu.

• Toks siurblių valdymas mažai kuo skiriasi nuo situacijos, kai nutraukiamas elektros tiekimas !!!

• Rekomendacijos siurblių valdymui:• Siurblio įjungimas turi būti su 15 sek. užvėlinimu.

• Siurblio išjungimas turi būti su 30 sek. užvėlinimu.

• Slėgių svyravimas siurblio išjungimo metu sumažėjo 4 kartus !!!

• Dirbant keliems siurbliams, jų išjungimas turi būti laipsniškas, paeiliui (analogiškai kaip siurblių įjungimas).

Visos apsaugos nuo hidraulinio smūgio priemonės

111

Apribojimai

Jeigu yra nors vienas iš šių parametrų, reikia įvertinti problemą:

Vamzdžių ilgis daugiau nei 300 m;

Geometrinis aukštis daugiau nei 12 m;

Skysčio tėkmės greitis didesnis kaip 1,0 m/s;

Reljefas kalvotas;

On-line tipo siurbliai.

Slėgis vamzdyne negali padidėti daugiau nei 1,5 karto nuo projektinio!!!

112

Rekomendacijos

Esami tinklai:

Turimų tinklo duomenų įvertinimas;

Avarijų tinkle analizė;

Išmatuoti slėgį tinkle (spec. manometrai);

Atlikti hidraulinio smūgio modeliavimą;

Rekomendacijų parengimas.

Nauji tinklai:

Hidraulinio smūgio analizė turi būti privaloma kiekvienos siurblinės arba slėginės linijos projekto sudėtinė dalis.

113

Hidraulinis smūgis

apsaugos priemonės, praktiniai pavyzdžiai

Dr. Mindaugas Rimeika

Kontaktai:

El. paštas: mindaugas@rimeika.lt

Tel. 861619973

2018-10-18