ПРЕДОТВРАЩЕНИЕ ГИДРАВЛИЧЕСКОГО УДАРА ПУТЕМ МОДЕРНИЗАЦИИ ОБРАТНЫХ КЛАПАНОВ

На Сетуньских очистных сооружениях очищенная вода обычно сливается в реку Сетунь. Однако выяснилось, что ее можно использовать и для мойки улиц. С этой целью к имевшемуся трубопроводу dy = 150 мм длиной около 150 метров был изготовлен отвод, на конце которого имелся мягкий рукав, который водитель направлял в люк автоцистерны. Схема трубопровода с насосом K85/90, задвижкой и обратным клапаном на вертикальном участке нагнетательной линии показана на рис. 1.

Рис. 1. Схема заправки автоцистерн очищенной водой для мойки улиц

Продолжительность заливки пятикубовой автоцистерны занимала около 4 минут.

В начале, когда заправлялось всего 3-4 автомобиля в смену, включение насоса проводилось при закрытой ручной нагнетательной задвижке, которую после пуска насоса открывал первый оператор. Кнопка включения двигателя насоса была установлена около автоцистерны. Агрегат выключался, когда цистерна наполнялась вторым оператором, находившимся около цистерны.

После выключения двигателя насоса первый оператор закрывал нагнетательную задвижку насоса для следующего пуска. Через несколько секунд после отключения насоса происходил гидравлический удар, который сотрясал нагнетательную трубу.

После того, как коммунальные службы поняли удобство и выгоду заправки автоцистерн на этой установке, машины стали подъезжать одна за другой и иногда выстраивалась очередь в 10-15 машин. Причем, чаще всего ночью, кода на сооружениях оставался малочисленный персонал.

Заливка стала происходить, порой, непрерывно, а гидравлические удары наблюдались при каждой остановке насоса.

Во время работы насоса были слышны частые стуки в обратном клапане, конструкция которого показана на рис. 2. Через какое-то время подмотка 7, уплотняющая винты 5, стала пропускать воду. При замене подмотки выяснилось, что резьба в корпусе для винтов 5 сильно разношена. Были изготовлены новые винты с резьбой большего диаметра и нарезана соответствующая резьба в гнездах корпуса.

 

Рис. 2. Конструкция обратного клапана 19ч21бр

Однако через некоторое время течь по подмотке возобновилась.

Анализ ситуации показал, что захлопка 4 клапана представляет собой плохообтекаемое потоком тело. В результате захлопка трепещет на концах винтов, как бабочка, интенсивно стуча о стенки корпуса. При этом зазоры около концов винтов 5 увеличиваются, и клапан перестает закрываться. Нужно приложить усилие к захлопке 4, чтобы она села на свое место, закрыв клапан. Видимо, такое усилие возникало от обратного потока в нагнетательной трубе, разгоняющегося под действием геометрического напора H (рис. 1), после выключения насоса.

При посадке захопки на место и происходил гидравлический удар, сотрясающий трубопровод.

Проблема была решена изготовлением сварного обратного клапана грибковой конструкции с пружинной нагрузкой. Стержень грибка двигался в бронзовой втулке. Гидравлические удары прекратились.

Выше подробно описан случай с обратным клапаном при очень частом выключении насоса.

На другой позиции центробежный насос, перекачивающий воду из отстойников в кварцевые фильтры, работал с подпором на длинную нагнетательную линию. Геометрическая составляющая напора была около 6 метров. Насос включался редко на час-полтора в сутки.

На нагнетании насоса, кроме ручной задвижки был обратный клапан (затвор), установленный на горизонтальной трубе диаметром 400 мм. В этом обратном клапане довольно тяжелая захлопка должна была закрываться под действием своего веса от несимметричности конструкции. Сначала изредка, и затем все чаще случались гидравлические удары.

Выяснилось, что грязь, имевшаяся в воде, постепенно откладывалась в зазоре между осью, поворачивающейся вместе с захлопкой, и бронзовыми втулками – опорами оси. Из-за грязи захлопка «зависала» и закрывалась с гидравлическим ударом под действием обратного потока, подобно случаю, описанному выше.

Приходилось периодически снимать и разбирать затвор для удаления грязи из зазоров около оси, операция была трудоемкой, т.к. клапан был вставлен в длинную прямую трубу.

Для облегчения ситуации была сделано приспособление, позволяющее после вскрытия крышки опоры оси, промыть это место чистой водой из водопровода. Кроме того, в торцах оси была просверлены отверстия, позволяющие с помощью рукоятки со штырями поворачивать ось.

В результате отпала необходимость в демонтаже клапана, а гидравлические удары стали редкостью. Их можно было рассматривать как сигнал для прочистки опор захлопки.

Выводы:

1. Обратный клапан, захлопка которого «зависает», может быть причиной гидравлических ударов;

2. Возможна модернизация конструкции силами механиков предприятия, после которой гидравлические удары не возникают.

---