Su darbesi nedir?
Su darbesi, ani bir elektrik kesintisi olduğunda veya vana çok hızlı kapatıldığında, basınçlı su akışının ataleti nedeniyle, tıpkı bir çekiç darbesi gibi, bir su akışı şok dalgasının oluşmasıdır. Su akışının ileri geri şok dalgalarının oluşturduğu kuvvet, bazen o kadar büyük olabilir ki, vanalara ve pompalara zarar verebilir.
Açık bir vana aniden kapatıldığında, su vanaya ve boru duvarına doğru akar ve bir basınç oluşturur. Borunun pürüzsüz duvarı nedeniyle, atalet etkisiyle oluşan su akışı hızla maksimum seviyeye ulaşır ve hasara neden olur. Bu, akışkanlar mekaniğinde "su darbesi etkisi", yani pozitif su darbesidir. Su temin boru hatlarının yapımında bu faktör dikkate alınmalıdır.
Aksine, kapalı vananın aniden açılması da negatif su darbesi olarak adlandırılan su darbesi etkisine neden olur. Bu da belirli bir yıkıcı güce sahiptir, ancak önceki kadar büyük değildir. Elektrikli su pompası ünitesi aniden güç kaybettiğinde veya çalışmaya başladığında da basınç şoku ve su darbesi etkisi meydana gelir. Bu basıncın şok dalgası boru hattı boyunca yayılır ve boru hattında yerel aşırı basınca kolayca yol açarak boru hattının patlamasına ve ekipman hasarına neden olabilir. Bu nedenle, su darbesi etkisine karşı koruma, su temini mühendisliğinde kilit teknolojilerden biri haline gelmiştir.
Su darbesi oluşumu için koşullar
1. Vana aniden açılır veya kapanır;
2. Su pompası ünitesi aniden duruyor veya çalışmaya başlıyor;
3. Yüksek yerlere tek borulu su temini (su temini yapılan arazinin yükseklik farkı 20 metreyi aşıyorsa);
4. Pompanın toplam basma yüksekliği (veya çalışma basıncı) yüksektir;
5. Su boru hattındaki su hızı çok yüksek;
6. Su boru hattı çok uzun ve arazi yapısı büyük ölçüde değişiyor.
Su darbesinin tehlikeleri
Su darbesinin neden olduğu basınç artışı, boru hattının normal çalışma basıncının birkaç katına, hatta onlarca katına ulaşabilir. Bu kadar büyük basınç dalgalanmaları, boru hattı sistemine başlıca şu şekillerde zarar verir:
1. Boru hattında şiddetli titreşime ve boru hattı bağlantısının kopmasına neden olur;
2. Vana hasar görmüş ve oluşan ciddi basınç borunun patlamasına neden olacak kadar yüksek olup, su şebekesinin basıncı düşmüştür;
3. Tam tersine, basınç çok düşük olursa boru çökecek ve vana ile bağlantı parçaları hasar görecektir;
4. Su pompasının ters yönde çalışmasına, pompa odasındaki ekipman veya boru hatlarına zarar vermesine, pompa odasının su altında kalmasına, can kayıplarına ve diğer büyük kazalara yol açmasına ve üretimi ve can güvenliğini etkilemesine neden olur.
Su darbesini ortadan kaldırmak veya azaltmak için koruyucu önlemler
Su darbesine karşı birçok koruyucu önlem bulunmaktadır, ancak su darbesinin olası nedenlerine göre farklı önlemler alınması gerekmektedir.
1. Su boru hattının akış hızının azaltılması, su darbesi basıncını belirli bir ölçüde azaltabilir, ancak bu durum su boru hattının çapını artıracak ve proje yatırımını yükseltecektir. Su boru hatları döşenirken, tümseklerden veya eğimdeki ani değişikliklerden kaçınılması göz önünde bulundurulmalıdır. Pompa durdurulduğunda oluşan su darbesinin büyüklüğü, esas olarak pompa odasının geometrik yüksekliğiyle ilgilidir. Geometrik yükseklik ne kadar yüksekse, pompa durdurulduğunda oluşan su darbesi de o kadar büyük olur. Bu nedenle, gerçek yerel koşullara göre makul bir pompa yüksekliği seçilmelidir. Kaza durumunda pompa durdurulduktan sonra, pompayı çalıştırmadan önce çek valfin arkasındaki boru hattının suyla dolmasını bekleyin. Pompayı çalıştırırken su pompasının çıkış vanasını tamamen açmayın, aksi takdirde büyük bir su darbesi oluşacaktır. Birçok pompa istasyonunda meydana gelen büyük su darbesi kazalarının çoğu bu tür durumlarda gerçekleşmektedir.
2. Su darbesi giderme cihazını kurun.
(1) Sabit basınç kontrol teknolojisinin kullanılması:
Çalışma koşullarındaki değişikliklerle su şebekesi borularının basıncı sürekli değiştiğinden, sistemin çalışması sırasında sıklıkla düşük veya yüksek basınç oluşur ve bu da su darbesine yol açarak borulara ve ekipmanlara zarar verebilir. Boru şebekesinin basıncını kontrol etmek için otomatik kontrol sistemi kullanılır. Su pompasının başlatılması, durdurulması ve hız ayarı için algılama, geri besleme kontrolü yapılır, akış kontrol edilir ve ardından basınç belirli bir seviyede tutulur. Pompanın su besleme basıncı, mikrobilgisayar kontrolü ile ayarlanarak sabit basınçlı su beslemesi sağlanır ve aşırı basınç dalgalanmaları önlenir. Böylece su darbesi olasılığı azaltılır.
(2) Su darbesi gidericiyi takın
Bu ekipman esas olarak pompa durduğunda su darbesini önler. Genellikle su pompasının çıkış borusunun yakınına monte edilir. Borunun kendi basıncını güç kaynağı olarak kullanarak düşük basınç otomatik çalışmasını gerçekleştirir; yani borudaki basınç ayarlanan koruma değerinden düşük olduğunda, tahliye vanası otomatik olarak açılır ve suyu boşaltır. Basınç tahliyesi, yerel boru hatlarının basıncını dengelemek ve su darbesinin ekipman ve boru hatları üzerindeki etkisini önlemek içindir. Genel olarak, su darbesi gidericiler mekanik ve hidrolik olmak üzere iki tipe ayrılabilir.
3) Büyük çaplı su pompasının çıkış borusuna yavaş kapanan bir çek valf takın.
Pompa durduğunda su darbesini etkili bir şekilde ortadan kaldırabilir, ancak vana çalıştırıldığında belirli bir miktarda su geri akışı olduğundan, emme kuyusunda bir taşma borusu bulunmalıdır. Yavaş kapanan çek valflerin iki türü vardır: darbe tipi ve enerji depolama tipi. Bu tip vanalar, ihtiyaçlara göre belirli bir aralıkta vananın kapanma süresini ayarlayabilir. Genellikle, güç kesintisinden sonra 3 ila 7 saniye içinde vananın %70 ila %80'i kapanır ve kalan %20 ila %30'luk kısmın kapanma süresi, su pompası ve boru hattının koşullarına göre, genellikle 10 ila 30 saniye aralığında ayarlanır. Boru hattında bir tümsek olduğunda su darbesini köprülemek için yavaş kapanan çek valfin çok etkili olduğunu belirtmekte fayda var.
(4) Tek yönlü dalgalanma kulesi kurun
Pompa istasyonunun yakınına veya boru hattının uygun bir yerine 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 vererek su kolonunun kırılmasını ve su darbesinin önlenmesini sağlar. Bununla birlikte, pompa durdurma su darbesi dışındaki su darbeleri üzerindeki basınç düşürücü etkisi (örneğin vana kapatma su darbesi) sınırlıdır. Ayrıca, tek yönlü basınç denge kulesinde kullanılan tek yönlü vananın performansı kesinlikle güvenilir olmalıdır. Vana arızalandığında, büyük kazalara yol açabilir.
(5) Pompa istasyonunda bir baypas borusu (vana) kurun.
Pompa sistemi normal çalışırken, pompanın basınçlı su tarafındaki su basıncı emme tarafındaki su basıncından daha yüksek olduğu için çek valf kapalıdır. Elektrik kesintisi pompayı aniden durdurduğunda, pompa istasyonunun çıkışındaki basınç aniden düşerken, emme tarafındaki basınç aniden yükselir. Bu basınç farkı altında, emme ana borusundaki geçici yüksek basınçlı su, çek valf plakasını iten ve basınçlı su ana borusuna akan geçici düşük basınçlı sudur ve oradaki düşük su basıncını artırır; öte yandan, emme tarafındaki su darbesi artışı da azalır. Bu şekilde, pompa istasyonunun her iki tarafındaki su darbesinin yükselişi ve düşüşü kontrol edilir, böylece su darbesi tehlikeleri etkili bir şekilde azaltılır ve önlenir.
(6) Çok kademeli çek valfi ayarlayın
Daha uzun su boru hattına bir veya daha fazla çek valf ekleyin, su boru hattını birkaç bölüme ayırın ve her bölüme bir çek valf yerleştirin. Su darbesi sürecinde su borusundaki su geri aktığında, geri akış akışını birkaç bölüme ayırmak için çek valfler sırayla kapanır. Su borusunun her bölümündeki (veya geri akış bölümündeki) hidrostatik basınç oldukça küçük olduğundan, su akışı 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 tüketimi artar ve su temin maliyeti yükselir.
(7) Boru hattının en yüksek noktasına, su darbesinin boru hattı üzerindeki etkisini azaltmak için otomatik egzoz ve hava besleme cihazları monte edilmiştir.
Yayın tarihi: 23 Kasım 2022