1/Konsept

Su darbesi, su (veya diğer sıvıların) taşınması sırasında, vananın aniden açılıp kapanması nedeniyle oluşur.API Kelebek Vana, sürgülü vanalarvanaları kontrol edin veküresel vanalarSu pompalarının ani durması, kılavuz kanatlarının ani açılıp kapanması vb. durumlarda, akış hızı aniden değişir ve basınç önemli ölçüde dalgalanır. Su darbesi etkisi, canlı bir terimdir. Su pompası çalıştırılıp durdurulduğunda su akışının boru hattına çarpması sonucu oluşan şiddetli su darbesini ifade eder. Çünkü su borusunun iç duvarı pürüzsüzdür ve su serbestçe akar. Açık bir vana aniden kapatıldığında veya su besleme pompası durdurulduğunda, su akışı vanaya ve boru duvarına, özellikle vanaya veya pompaya bir basınç uygulayacaktır. Boru duvarı pürüzsüz olduğu için, sonraki su akışının atalet etkisi altında, hidrolik kuvvet hızla maksimuma ulaşır ve yıkıcı etkilere neden olur. Bu, hidrolikte "su darbesi etkisi", yani pozitif su darbesidir. Aksine, kapalı bir vana aniden açıldığında veya su pompası çalıştırıldığında da su darbesi meydana gelir, buna negatif su darbesi denir, ancak önceki kadar büyük değildir. Basınç etkisi, boru duvarında gerilmeye ve tıpkı bir çekiçle boruya vurulması gibi gürültüye neden olur; bu nedenle buna su darbesi etkisi denir.

2/Tehlikeler

Su darbesinin oluşturduğu anlık basınç, boru hattındaki normal çalışma basıncının onlarca hatta yüzlerce katına ulaşabilir. Bu kadar büyük basınç dalgalanmaları, boru hattı sisteminde güçlü titreşime veya gürültüye neden olabilir ve vana bağlantılarına zarar verebilir. Boru sistemi üzerinde çok yıkıcı bir etkiye sahiptir. Su darbesini önlemek için, boru hattı sisteminin akış hızının çok yüksek olmasını önleyecek şekilde doğru tasarlanması gerekir. Genellikle, borunun tasarlanmış akış hızı 3 m/s'den az olmalı ve vana açma ve kapama hızı kontrol edilmelidir.
Pompanın çok hızlı bir şekilde çalıştırılıp durdurulması ve vanaların açılıp kapatılması nedeniyle suyun hızı önemli ölçüde değişir; özellikle pompanın ani durması sonucu oluşan su darbesi boru hatlarına, su pompalarına ve vanalara zarar verebilir, su pompasının ters yönde çalışmasına ve boru şebekesinin basıncının düşmesine neden olabilir. Su darbesi etkisi son derece yıkıcıdır: basınç çok yüksekse borunun patlamasına neden olur. Tam tersine, basınç çok düşükse borunun çökmesine ve vanaların ve bağlantı elemanlarının hasar görmesine neden olur. Çok kısa bir sürede su akış hızı sıfırdan nominal akış hızına yükselir. Sıvıların kinetik enerjisi ve belirli bir sıkıştırılabilirlik derecesi olduğundan, çok kısa bir süre içinde akış hızındaki büyük değişiklikler boru hattında yüksek ve düşük basınç etkilerine neden olur.

3/oluştur

Su darbesinin birçok nedeni vardır. Yaygın nedenler şunlardır:

1. Vana aniden açılır veya kapanır;

2. Su pompası ünitesi aniden duruyor veya çalışmaya başlıyor;

3. Tek bir boru, suyu yüksek bir yere taşır (su temini yapılan arazinin yükseklik farkı 20 metreyi aşmaktadır);

4. Su pompasının toplam kaldırma kuvveti (veya çalışma basıncı) yüksektir;

5. Su boru hattındaki su akış hızı çok yüksek;

6. Su boru hattı çok uzun ve arazi yapısı büyük ölçüde değişiyor.
7. Düzensiz inşaat, su temin boru hattı projelerinde gizli bir tehlikedir.
(1) Örneğin, T bağlantıları, dirsekler, redüktörler ve diğer bağlantılar için çimento itme kazıklarının üretimi, gereklilikleri karşılamamaktadır.
“Gömülü Sert Polivinil Klorür Su Temin Boru Hattı Mühendisliği Teknik Yönetmeliği”ne göre, boru hattının hareket etmesini önlemek için T bağlantı parçaları, dirsekler, redüktörler ve çapı ≥110 mm olan diğer boru bağlantı noktalarına beton itme kazıkları yerleştirilmelidir. “Beton itme kazıkları”, C15 sınıfından düşük olmamalı ve kazılan orijinal toprak temel ve hendek eğimine yerinde dökülmelidir. Bazı inşaat firmaları itme kazıklarının rolüne yeterince dikkat etmemektedir. Boru hattının yanına tahta kazık çakarak veya demir bir çatalı sıkıştırarak itme kazığı görevi görmesini sağlarlar. Bazen beton kazıkların hacmi çok küçük olur veya orijinal toprağa dökülmez. Öte yandan, bazı itme kazıkları yeterince sağlam değildir. Sonuç olarak, boru hattı işletimi sırasında itme kazıkları işlevsiz hale gelir ve işe yaramaz hale gelir, bu da T bağlantı parçaları ve dirsekler gibi boru bağlantı parçalarının yanlış hizalanmasına ve hasar görmesine neden olur.
(2) Otomatik egzoz valfi takılı değil veya takılma pozisyonu makul değil.
Hidrolik prensibine göre, dağlık veya büyük dalgalanmalara sahip tepelik alanlarda boru hatlarının en yüksek noktalarına otomatik tahliye vanaları tasarlanmalı ve monte edilmelidir. Küçük dalgalanmalara sahip düz alanlarda bile, hendek kazılırken boru hatları yapay olarak tasarlanmalıdır. Yükselme ve alçalmalar, döngüsel bir şekilde yükselme veya alçalmalar vardır, eğim 1/500'den az olmamalıdır ve her kilometrenin en yüksek noktasına 1-2 adet tahliye vanası tasarlanmalıdır.
Çünkü boru hattında su taşınması sırasında, borudaki gaz kaçarak borunun yükseltilmiş kısımlarında birikecek ve hatta hava tıkanıklığına neden olacaktır. Borudaki suyun akış hızı dalgalandığında, yükseltilmiş kısımlarda oluşan hava cepleri sürekli olarak sıkışıp genişleyecek ve gazın sıkışması sonucu oluşan basınç, suyun sıkışması sonucu oluşan basınca göre onlarca hatta yüzlerce kat daha fazla olacaktır (kaynak: Pump Butler). Bu durumda, gizli tehlikeler içeren bu boru hattı bölümü aşağıdaki durumlara yol açabilir:
• Su borunun yukarı kısmından geçtikten sonra, aşağı kısımda damlayan su kaybolur. Bunun nedeni, borudaki hava yastığının su akışını engellemesi ve su sütunlarının ayrılmasına neden olmasıdır.
• Boru hattındaki sıkıştırılmış gaz maksimum sınıra kadar sıkıştırılır ve hızla genleşerek boru hattının patlamasına neden olur.
• Yüksek bir su kaynağından gelen su, yerçekimi akışı ile belirli bir hızda aşağı doğru taşınırken, yukarı akış vanası hızla kapatıldıktan sonra, yükseklik farkı ve akış hızının ataleti nedeniyle, yukarı akış borusundaki su sütunu hemen durmaz. Hala belirli bir hızda hareket etmeye devam eder. Bu hız, aşağı doğru akar. Bu sırada, hava zamanında yenilenemediği için boru hattında vakum oluşur ve bu da boru hattının negatif basınç nedeniyle sönmesine ve hasar görmesine neden olur.
(3) Hendek ve dolgu toprağı yönetmeliklere uygun değildir.
Niteliksiz hendekler, özellikle dağlık bölgelerde, bazı alanlarda çok fazla taş bulunması nedeniyle sıklıkla görülür. Hendekler elle kazılır veya patlayıcılarla patlatılır. Hendeğin tabanı ciddi derecede düzensizdir ve sivri taşlar çıkıntı yapar. Bu durumla karşılaşıldığında, ilgili yönetmeliklere göre, boru hattı döşenmeden önce hendeğin tabanındaki taşların kaldırılması ve 15 santimetreden fazla kum serilmesi gerekir. Ancak, inşaat işçileri sorumsuz davranmış veya kestirme yollara başvurmuş ve kum sermeden veya sembolik olarak bir miktar kum sererek boru hattını taşların üzerine döşemişlerdir. Dolgu işlemi tamamlandıktan ve su devreye alındıktan sonra, boru hattının kendi ağırlığı, dikey toprak basıncı, boru hattına binen araç yükü ve yerçekiminin üst üste binmesi nedeniyle, boru hattının tabanındaki bir veya birkaç sivri, yükseltilmiş taş tarafından desteklenir. Aşırı gerilme yoğunlaşması nedeniyle, boru hattının bu noktada hasar görmesi ve bu noktada düz bir hat boyunca çatlaması çok muhtemeldir. Bu durum, insanların sıklıkla "çizik etkisi" olarak adlandırdığı şeydir.

4/Ölçüler

Su darbesine karşı birçok koruyucu önlem bulunmaktadır, ancak su darbesinin olası nedenlerine göre farklı önlemler alınması gerekmektedir.
1. Su boru hatlarının akış hızının azaltılması, su darbesi basıncını belirli bir ölçüde azaltabilir, ancak bu durum su boru hatlarının çapını artıracak ve proje yatırımını yükseltecektir. Su boru hatları döşenirken, boru hattının uzunluğunu azaltmak için tümseklerden veya eğimdeki ani değişikliklerden kaçınılması göz önünde bulundurulmalıdır. Boru hattı ne kadar uzun olursa, pompa durdurulduğunda su darbesi değeri o kadar yüksek olur. Bir pompa istasyonundan iki pompa istasyonuna bağlantı için su emme kuyusu kullanılır.
Pompa durdurulduğunda su darbesi

Pompa durdurma su darbesi olarak adlandırılan durum, ani bir elektrik kesintisi veya diğer nedenlerle vananın açılıp kapanması sırasında su pompasında ve basınç borularında akış hızındaki ani değişikliklerden kaynaklanan hidrolik şok olgusuna verilen addır. Örneğin, elektrik sisteminin veya elektrikli ekipmanın arızalanması, su pompası ünitesinin ara sıra arızalanması vb. durumlar, santrifüj pompanın vanayı açıp durmasına ve pompa durdurulduğunda su darbesine neden olabilir. Pompa durdurulduğunda oluşan su darbesinin büyüklüğü esas olarak pompa odasının geometrik yüksekliğiyle ilgilidir. Geometrik yükseklik ne kadar yüksekse, pompa durdurulduğunda oluşan su darbesi değeri de o kadar büyük olur. Bu nedenle, gerçek yerel koşullara göre makul bir pompa yüksekliği seçilmelidir.

Pompa durdurulduğunda su darbesinin maksimum basıncı, normal çalışma basıncının %200'üne veya daha da üstüne ulaşabilir ve bu da boru hatlarını ve ekipmanları tahrip edebilir. Genel kazalar "su kaçağı" ve su kesintisine neden olur; ciddi kazalar ise pompa odasının su baskınına uğramasına, ekipmanların hasar görmesine ve tesislerin zarar görmesine, hatta kişisel yaralanmalara veya ölüme yol açabilir.

Kaza nedeniyle pompa durduktan sonra, pompayı çalıştırmadan önce çek valfin arkasındaki borunun suyla dolmasını bekleyin. Pompayı çalıştırırken su pompası çıkış vanasını tamamen açmayın, aksi takdirde büyük bir su darbesi meydana gelir. Birçok pompa istasyonunda büyük su darbesi kazaları genellikle bu tür durumlarda meydana gelir.

2. Su darbesi giderme cihazını kurun.
(1) Sabit voltaj kontrol teknolojisinin kullanılması
PLC otomatik kontrol sistemi, değişken frekanslı hızda çalışan pompayı kontrol etmek ve tüm su temin pompa odası sisteminin çalışmasını otomatik olarak kontrol etmek için kullanılır. Çalışma koşullarındaki değişikliklerle su temin boru hattı şebekesinin basıncı sürekli değiştiğinden, sistem çalışması sırasında sıklıkla düşük basınç veya aşırı basınç oluşur ve bu da su darbesine yol açarak boru hatlarına ve ekipmanlara zarar verebilir. PLC otomatik kontrol sistemi, boru şebekesini kontrol etmek için kullanılır. Basınç tespiti, su pompasının başlatılıp durdurulmasının geri beslemeli kontrolü ve hız ayarı, akış kontrolü ve böylece basıncın belirli bir seviyede tutulması sağlanır. Mikrobilgisayar kontrolü ile pompanın su temin basıncı ayarlanarak sabit basınçlı su temini sağlanır ve aşırı basınç dalgalanmaları önlenir. Su darbesi olasılığı azaltılır.
(2) Su darbesi gidericiyi takın
Bu cihaz esas olarak pompa durduğunda su darbesini önler. Genellikle su pompasının çıkış borusunun yakınına monte edilir. Borunun kendi basıncını güç kaynağı olarak kullanarak düşük basınçta otomatik çalışma sağlar. Yani, borudaki basınç ayarlanan koruma değerinden düşük olduğunda, tahliye portu otomatik olarak açılarak suyu tahliye eder. Basınç tahliyesi, yerel boru hatlarının basıncını dengelemek ve su darbesinin ekipman ve boru hatları üzerindeki etkisini önlemek için kullanılır. Su darbesi gidericiler genel olarak iki tipe ayrılabilir: mekanik ve hidrolik. Mekanik su darbesi gidericiler çalıştıktan sonra manuel olarak sıfırlanırken, hidrolik su darbesi gidericiler otomatik olarak sıfırlanabilir.
(3) Geniş çaplı su pompası çıkış borusuna yavaş kapanan bir çek valf takın.

Pompa durdurulduğunda su darbesini etkili bir şekilde ortadan kaldırabilir, ancak pompa tekrar çalıştırıldığında belirli bir miktar su geri akacağı için sorun yaratabilir.API 609Vana aktif hale geldiğinde, su emme kuyusunda bir taşma borusu bulunmalıdır. Yavaş kapanan çek valflerin iki türü vardır: çekiç tipi ve enerji depolama tipi. Bu tip valf, gerektiği gibi belirli bir aralıkta valf kapanma süresini ayarlayabilir (daha fazla bilgi için: Pump Butler). Genellikle, valf bir elektrik kesintisinden sonra 3 ila 7 saniye içinde %70 ila %80 oranında kapanır. Kalan %20 ila %30'luk kapanma süresi, su pompası ve boru hattının koşullarına göre ayarlanır ve genellikle 10 ila 30 saniye aralığındadır. Boru hattında bir tümsek olduğunda ve su darbesi meydana geldiğinde, yavaş kapanan çek valfin rolünün çok sınırlı olduğunu belirtmekte fayda var.
(4) Tek yönlü basınç düzenleme kulesi kurun
Pompa istasyonunun yakınında veya boru hattı üzerinde uygun bir yere inşa edilen tek yönlü basınç denge kulesinin yüksekliği, oradaki boru hattı basıncından daha düşüktür. Boru hattındaki basınç, kuledeki su seviyesinden düşük olduğunda, basınç denge kulesi boru hattına su takviyesi yaparak su kolonunun kırılmasını ve su darbesinin önlenmesini sağlar. Bununla birlikte, pompa durdurma kaynaklı su darbesi dışındaki su darbeleri (örneğin vana kapatma kaynaklı su darbesi) üzerindeki basınç düşürücü etkisi sınırlıdır. Ayrıca, tek yönlü basınç denge kulesinde kullanılan tek yönlü vananın performansı kesinlikle güvenilir olmalıdır. Vana arızalandığında, büyük bir su darbesine neden olabilir.
(5) Pompa istasyonunda bir baypas borusu (vana) kurun.
Pompa sistemi normal çalışırken, pompanın basınç tarafındaki su basıncı emme tarafındaki su basıncından daha yüksek olduğu için çek valf kapalıdır. Kazara meydana gelen bir elektrik kesintisi pompayı aniden durdurduğunda, su pompası istasyonunun çıkışındaki basınç aniden düşerken, emme tarafındaki basınç aniden yükselir. Bu basınç farkı altında, emme ana borusundaki geçici yüksek basınçlı su, çek valfi iterek açar ve basınç ana borusundaki geçici düşük basınçlı suya doğru akar, bu da oradaki düşük su basıncının artmasına neden olur; öte yandan, su pompasının emme tarafındaki su darbesi basınç artışı da azalır. Bu şekilde, su pompası istasyonunun her iki tarafındaki su darbesi artışı ve basınç düşüşü kontrol edilir, böylece su darbesi tehlikeleri etkili bir şekilde azaltılır ve önlenir.
(6) Çok kademeli bir çek valf kurun
Uzun bir su boru hattına bir veya daha fazla ekleyin.çek valflerSu boru hattını birkaç bölüme ayırın ve her bölüme bir çek valf takın. Su darbesi sırasında su borusundaki su geri aktığında, geri akışı birkaç bölüme ayırmak için her çek valf sırayla kapanır. Su borusunun her bölümündeki (veya geri akış bölümündeki) hidrostatik basınç oldukça küçük olduğundan, su akış hızı azalır. Bu koruyucu önlem, geometrik su temin yüksekliği farkının büyük olduğu durumlarda etkili bir şekilde kullanılabilir; ancak su kolonunun ayrılma olasılığını ortadan kaldıramaz. En büyük dezavantajı: normal çalışma sırasında su pompasının güç tüketiminin artması ve su temin maliyetlerinin artmasıdır.