«Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота»

По дисциплине: "Гидравлика"

Тема: "Влияние гидравлического удара на надежность работы СЭУ и способы его предотвращения

Калининград

Введение. 3

1 Гидравлический удар и его механизм. 4

2 Причины возникновения гидравлического удара и методы его предотвращения 8

Заключение. 11

Список использованной литературы.. 12

Введение

Достаточно большое количество аварий на предприятиях происходит вследствие гидравлического удара. Это физическое явление наносит огромный ущерб как деталям машин и техническим устройствам, так и целым системам.

Практически определить причиной аварии гидравлический удар на 100% невозможно, но предупредить его реально. Для этого в данной работе рассмотрим сначала механизм возникновения гидравлического удара, а затем и методы его предотвращения.

Гидравлический удар – резкое изменение давления, распространяющееся с большой скоростью по трубопроводу.

Гидравлический удар характерен колебаниями давления с высокой амплитудой, в десятки, а иногда и в сотни раз превышающей нормальное рабочее давление. Гидравлический удар может г розить разрушением трубопровода, агрегатов, элементов СЭУ.

Вызывающие гидравлический удар силы инерции и соответствующие им локальные ускорения настолько велики, что развивающееся под их действием давление оказывает заметное влияние на изменение плотности и сжимаемость жидкости. Примером гидравлического удара может быть движение жидкости в простом трубопроводе (рис. 1).

Рисунок 1. Движение жидкости в простом трубопроводе

При рабочем положении I задвижка полностью открыта и жидкость под действием напора Н движется по трубопроводу со скоростью υ, обеспечивая в сечении I–I у задвижки рабочее давление Р раб. Будем упрощенно считать, что время закрытия задвижки (t з = 0), после чего она занимает положение II.

При закрытии задвижки ближайший к ней слой жидкости (слева по рисунку), натолкнувшись на преграду, остановится, его скорость упадет до нуля.

За время Δt процесс остановки жидкости распространится вверх по трубопроводу на длину Δs.

На левой границе отсека 1–2 (в сечении 2–2) сохранятся нормальные рабочие условия: скорость υ и давление Р 2 = Р раб. В сечении 1–1 скорость равна нулю υ = 0, а давление за счет действия сил инерции повысится на значение ударного давления Р уд и будет равно Р 1 = Р раб + Р уд.

Обычно давление Р уд достигает десятков мегапаскалей. Повышенное давление вызовет деформацию жидкости в отсеке 1–2 и стенок трубы: жидкость окажется сжатой (сечение 2–2 переместится в положение 2"-2"); диаметр трубопровода увеличится (на рис. 1 показано штриховой линией).

В большинстве случаев стенки трубопроводов настолько жестки, а сжимаемость жидкости настолько мала, что в решении ряда задач можно не учитывать изменений площади живого сечения ω и длины отсека Δs.

Отношение c = Δs/Δt показывает скорость распространения процесса вдоль трубопровода и называется скоростью ударной волны. Она равна скорости распространения звука в данной среде.

Точное исследование задачи о гидравлическом ударе было впервые выполнено Н.Е. Жуковским (в 1898 г.). В качестве исходного он принял положение, что при гидравлическом ударе вся кинетическая энергия остановившейся жидкости идет на работу по ее сжатию и на работу по растяжению стенок трубы.

Ударное давление можно определить по формуле Жуковского.

При мгновенном закрытии затвора повышение давления в трубопроводе определяется по формуле Жуковского:

ΔР уд = ρсυ, (1)

где ρ – плотность жидкости, кг/м 3 ;

υ – средняя скорость движения в трубопроводе до закрытия затвора, м/с;

с – скорость распространения ударной волны, определяемая по формуле

где K – модуль упругости жидкости;

E – модуль упругости материала стенок трубопровода;

D – внутренний диаметр, мм;

е – толщина стенок трубопровода, мм.

Для воды в нормальных условиях:

ρ = 102 кг*с 2 /м 4 = 1 000 кг/м 3 ;

K = 2,07 · 108 кг/м 2 = 2,03 · 106 кН/м 2 .

Поэтому скорость распространения ударной волны в воде будет:

Значения величин K/Е и Е для различных жидкостей и материалов приводятся в справочной литературе.

Скорость ударной волны увеличивается с уменьшением демпфирующего эффекта от сжатия самой жидкости и с увеличением жесткости стенок трубы, т.е. чем меньше сжимаемость жидкости, тем больше скорость с.

В общем случае фигурирующую в выражении ударного давления скорость υ следует понимать как ее изменение при резком торможении или ускорении жидкости. При этом необязательно, чтобы скорость падала до нуля.

Гидравлический удар, но меньшей силы, наблюдается и при резком торможении потока до какой-либо конечной скорости. Волна, движущаяся против течения и сопровождающаяся повышением давления вдоль трубопровода, называется прямой.

В резервуаре у входа в трубу давление практически постоянно Р = γН, а в начале трубопровода при подходе прямой волны – значительно выше за счет ударного давления. Имеющееся в рассматриваемый момент состояние покоя неустойчиво. Ближайший к выходу отсек жидкости от перепада давлений в трубопроводе (высокого) и в резервуаре (низкого) будет вытолкнут обратно в напорный бак.

Сжатая в трубопроводе давлением Р уд жидкость сможет начать расширение под действием сил упругости – возникнет обратная волна понижения давления.

Теоретически понижение имеет то же значение, но с обратным знаком – Р уд (рис. 2а). Время прохождения и прямой, и обратной волнами расстояния l будет равно l/с.

Следовательно, продолжительность повышения давления у задвижки, называемая фазой гидравлического удара, равна τ 0 = 2 l/с.

Рисунок 2.

У задвижки волна снова отражается, начинается очередное повышение давления. В реальных условиях описанный процесс осложняется потерями энергии на трение, на деформацию жидкости и стенок трубы. Давление достигает максимума на первом пике, как показывает запись на индикаторе давления (рис. 2б), а сам процесс гидравлического удара постепенно затухает во времени.

Если вернуться к схеме на рис. 1 и рассмотреть участок трубопровода ниже задвижки, то единственным отличием будет то, что здесь внезапное перекрытие трубопровода вначале вызовет отрицательную волну понижения давления. Такой процесс характерен для напорной линии насосных установок при резкой остановке насоса.

2. Причины возникновения гидравлического удара и методы его предотвращения

В судовых энергетических установках (СЭУ) явление гидравлического удара может встречаться в основных элементах СЭУ: в системе охлаждения, в топливно-масляной системе, ЦПГ.

В парогенераторе в избежание гидравлических ударов в паровых подогревателях, установленных в резервуарах, перед пуском в них пара они должны освобождаться от воды (конденсата). Пуск пара должен производиться путем постепенного и плавного открытия задвижек. В зимнее время до начала интенсивного подогрева подогреватели следует предварительно прогреть, пропуская через них небольшие порции пара.

Во избежание гидравлических ударов все участки паропроводов, которые могут быть отключены запорными органами, снабжаются дренажными устройствами для удаления конденсата.

Во избежание гидравлических ударов сток конденсата обеспечивается прокладкой паропровода с уклоном в сторону движения пара. В местах возможного скопления конденсата устанавливают автоматически действующие водоотделители.

В системе охлаждения гидравлические удары могут быть вызваны поступлением в цилиндр компрессора жидкого хладагента, паров повышенного влагосодержания (при их сжатии в цилиндрах влажный пар превращается в жидкость или смеси масла с хладагентом). Чаще всего это происходит из-за несовершенства охлаждающих систем, а также из-за нарушения режимов эксплуатации.

Чтобы исключить подобные явления, необходимо осуществлять плавный переход от одного давления к другому, а потребителей холода подключать постепенно или останавливать компрессоры при включении или выключении потребителей холода. Гидравлические удары могут возникать в компрессоре при поступлении в него жидкости через нагнетательный трубопровод. Это может произойти при конденсации пара в нагнетательном трубопроводе во время стоянки компрессора – при охлаждении его наружным воздухом, температура которого ниже температуры конденсации (если нагнетательный трубопровод имеет уклон в сторону компрессора).

Чтобы предотвратить эти явления, необходимо нагнетательный трубопровод устанавливать с наклоном в сторону от компрессора к конденсатору. Если конденсатор расположен выше компрессора, то надо устанавливать дополнительный сборник жидкого аммиака, в сторону которого должен быть уклон нагнетательного трубопровода от компрессора. Из этого сборника жидкий аммиак следует своевременно удалять.

В топливной системе для предохранения топливных, масляных и гидравлических систем от гидравлического удара применяются перепускные клапаны, демпферы, дроссели и гидравлические аккумуляторы

В форсунках и главном двигателе мгновенное перекрытие подачи топлива в форсунках дизельного двигателя приводит к появлению колебаний давления в жидкости. Вторичные повышения давления настолько велики, что происходит вторичный впрыск лишних порций топлива в цилиндры двигателя. Циклические повышения давления особенно заметны в протяженных трубопроводах и в двигателе, при большой протяженности трубопроводов высокого давления, приходится устанавливать специальные насосные форсунки взамен одного насоса высокого давления.

В статье рассматривается принцип работы, преимущества и опыт применения системы молниезащиты Dissipation Array System® (DAS®) от компании Lightning Eliminators & Consultants, Inc (LEС, США).

Введение
Несмотря на наличие систем молниезащиты (МЗ), аварии, вызванные молниевыми разрядами (МР) в нефтяной отрасли, поражают ежегодно до 8% объектов и их коммуникаций. По данным МЧС России, только затраты на ликвидацию последствий аварий на нефтяных объектах составляют от 1,5 до 10 млн. долларов США. Имеется много фактов, когда после первого удара молнии, молниеприёмное устройство не воспринимает последующие разряды.
В качестве примера можно привести анализ причин аварии на резервуаре РВС 20000 №22 Александровской нефтеперекачивающей станции. По показаниям очевидцев, у резервуара РВС 20000 №22 возникли подряд два разряда молнии: первый был принят отдельно стоящим в 5м от резервуара молниеприёмником, а второй пришёлся непосредственно в кровлю резервуара. После попадания МР в кровлю воспламенились пары нефти в свободном пространстве резервуара.

Расследованием причин аварии установлено, что МЗ была выполнена в полном соответствии с требованиями действующей нормативной документацией (НД) при помощи отдельно стоящих молниеотводов на расстоянии 5м и высотой 45 м. Резервуар, его система молниезащиты, заземление эксплуатировались также в соответствии с НД. Причиной удара второго разряда молнии не в молниеприёмник, а в кровлю резервуара, комиссия управления Западно-Сибирского округа Госгортехнадзора России назвала «снос ветром ионизированного канала воздуха».

Это говорит о том, что существующие системы МЗ не обеспечивают на практике достаточный уровень защиты от прямых МР. Таким образом, возникает реальная неизбежность поражения защищаемых объектов и персонала.

Предотвращение прямых ударов молний

Как видно из приведённого выше примера, прямые удары молнии происходят даже в защищённые объекты, а их последствия трудно переоценить. Помимо прямых ударов молний возможны удары в близлежащие заземлённые конструкции и объекты. Такие явления вызывают так называемые «вторичные воздействия» молний на объекты инфраструктуры нефтегазовых предприятий. Можно выделить четыре основных:

1. блуждающие токи;
2. электромагнитные импульсы;
3. электростатические импульсы;
4. связанный заряд.

Все они могут приводить к возгораниям и взрывам либо к выходу из строя контрольно-измерительной аппаратуры и автоматики. Как следствие, можно сделать вывод, что, предотвращая прямые удары в критически важные объекты и их окружение, можно снизить необходимость защиты каждой точки, потенциально подверженной индуцированным токам, и минимизировать прочие требования к защите от перенапряжений.

В 1971 году компания Lightning Eliminators & Consultants, Inc. (США) разработала систему Dissipation Array ® System (DAS®), позволяющую полностью исключить попадание молнии в защищаемую область.

Работа системы основана на принципе точечной разрядки, заключающейся в стекании заряда с острия многочисленных иголок в окружающую атмосферу и создании тем самым объёмного заряда, препятствующего развитию восходящих лидеров и задерживающих движение нисходящих лидеров молнии (Рис. 1). В результате молниевый разряд не попадает в защищаемый объект, а разряжается в незащищённой области.

Рис. 1. Предотвращение попадания молнии с помощью Dissipation Array ® System компании LEC.

DAS® состоит из трёх основных элементов:

1. Ионизатор. Это основной элемент системы молниезащиты, содержащий тысячи иголок, переносящих заряд, собранный системой заземления в окружающую атмосферу, создавая тем самым облако объёмного заряда.
При увеличении электромагнитного поля, вызванного надвигающимся грозовым фронтом, традиционные стержневые молниеприёмники формируют восходящие стримеры, которые провоцируют удар молнии. Многоточечный ионизатор, напротив, запускает процесс ионизации при несколько большей напряжённости поля, но при его увеличении ионизационные токи экспоненциально возрастают. Поскольку ионы распределяются по большой площади, никаких стримеров не возникает.
2. Система заземления. Для работы системы необходимо качественное заземление. Система сбора зарядов является источником заряда, переносимого ионизатором в атмосферу. Как только образуется положительный заряд, наведённый грозовым фронтом на поверхность земли, его часть собирается системой сбора зарядов.
Система сбора зарядов подобна обычной системе заземления, но она является приёмником, а не системой заземления для растекания токов молний. По сути, их назначения абсолютно противоположны.
3. Система переноса заряда. Система сбора зарядов соединена с ионизатором с помощью низкоомного проводника, который обеспечивает прямой перенос заряда к ионизатору. По сравнению с традиционными молниеприёмниками этот проводник несёт существенно меньший ток и предназначен не для переноса огромных токов молнии, а для соединения частей системы в единое целое. Максимальный ток не превышает нескольких миллиампер и не вызывает никаких вторичных воздействий, имеющих место при работе традиционных систем молниезащиты.

Предупреждение
формирования восходящего лидера от любого
защищаемого объекта

Предупреждение формирования восходящих лидеров от любого защищаемого объекта, способных создать проводящий канал и инициировать удар молнии в объект является важным компонентом системы. Такие лидеры обычно инициируются объектами, высота которых более 200м, или объектами в горной местности на такой высоте, где суммарный подъём допускает напряжение на наивысшей точке в пределах 106В во время процесса разряда.
Исследования, проведённые российскими учёными Э.М. Базеляном и его коллегами, сформулировали условия для уменьшения риска поражения объекта молнией. Доказано, что использование оптимизированного ионизатора способно создать и поддерживать объёмный заряд в зоне потенциального риска удара молнии. Также обнаружено, что объёмный заряд способен предотвращать зарождение групповых лидеров.

Редкие прорывы были замечены в областях, где разряды часты и преобладают именно восходящие молнии. В этих случаях плотность объёмного заряда должна быть существенно выше, чем нисходящий отрицательный разряд. Пиковые молниевые токи и сопровождающие их заряды для положительных разрядов начинаются от земли и достигают пиковых значений тока в 200 000 А. Отрицательные разряды, нисходящие от грозовой зоны, достигают пиковых значений около 80 000 А. Поэтому в областях, где преобладают позитивные разряды, объёмный заряд должен быть увеличен примерно в два раза. Электростатические поля в этих случаях значительно выше, что позволяет увеличить ионизацию.

Предупреждение касания объекта нисходящими
лидерами

Предупреждение касания объекта нисходящими лидерами – значительно более сложная задача. Последние 100 м до объекта молниевый лидер движется со скоростью около 400 м/сек. При таких скоростях необходимое количество объёмного заряда должно быть готово прежде, чем будет сформирован встречный лидер, за 50-100 миллисекунд до прибытия нисходящего лидера.

Исследования компании LEC и полевые испытания доказали, что корректно спроектированный ионизатор DAS способен реагировать и предупреждать касание молнии, генерируя комбинацию предразрядного объёмного заряда и реактивного объёмного заряда высокой плотности при приближении молниевого лидера.

Предразрядный объёмный заряд определяется размером ионизатора, электростатическим полем, временем между разрядами и скоростью перемещения объёмного заряда. Комбинация электростатического поля восходящих потоков, создаваемых грозой и силами согласно закону Кулона, вызывают непрерывный поток ионов и постоянное перемещение заряда между ионизатором и грозовой областью, как описывал физик атмосферы д-р Альтон Чалмерс. Объёмный заряд препятствует образованию групповых лидеров при высокой плотности заряда.

Чтобы понять сущность процесса фазы прерывания молниевого лидера, приближающегося к DAS, необходимо понять состояние лидера перед касанием объекта. Это продемонстрировано на рис. 1 – схема, которая поможет понять работу DAS. Она иллюстрирует процесс за миллисекунды до прерывания. Обратите внимание, что молния имеет несколько ответвлений. Все примерно на одном расстоянии от земли, одна должна коснуться поверхности. Целью является не дать ей коснуться DAS или объекта в защищённой области. Рис. 1 иллюстрирует эту ситуацию на примере мачты, защищённой DAS. DAS реагирует на приближение лидера увеличением плотности объёмного заряда.

Рис. 2. Ветвь молнии приближается к DAS .

Рис. 2 показывает реактивный пространственный заряд, созданный приближающейся ветвью молниевого лидера. Результирующий плотный объёмный заряд подавляет формирование встречного лидера, и ситуация развивается, как показано на Рис. 4, а затем – на Рис. 5. На Рис. 4 одна ветвь теперь касается дерева, все остальные стримеры замкнуты. И, наконец, объёмный заряд, сформированный DAS, также замыкается через ионизатор, создавая обратный разрядный ток, продолжающийся только несколько миллисекунд. Все заряды, содержащиеся в ветвях и вокруг ионизатора, принимают участие в процедуре нейтрализации, как показано на Рис.5. Земля возвращается к нормальному отрицательному состоянию, когда грозовые области разряжаются или уходят.

Рис. 3. Реактивный объёмный заряд, созданный приближающимся лидером.

Рис. 4. Молниевая ветвь касается дерева. Остальные ветви уходят.

Рис. 5. Заряд уходит в молниевый канал. Установка возвращается в нейтральное
состояние.

Рис. 6. Молниевая активность в радиусе 500 м от трубы в течение 3-х лет
до (а) и 3-х лет после (б) установки DAS .

Рис. 7. Молниевая активность в радиусе 5 км от трубы в течение 3-х лет
до (а) и 3-х лет после (б) установки DAS.

Процесс втягивания занимает от одной до трёх миллисекунд. Это соответствует примерно 100 мКл (0,1 А с). Тем не менее результирующая скорость может достигать от 30 до 100 кА/мс. В то же время этот обратный ток не несёт никакой разрушительной энергии, т.к. передаётся очень маленький заряд за очень короткий промежуток времени.

Защищённая область

Из принципов работы DAS вытекают три фактора, влияющие на размер и форму защищённой области:
1. количество ветвей молниевого разряда;
2. расстояние между ветвями;
3. удалённость DAS от нисходящего лидера.

Количество ветвей лидера определяет вероятность того, что одна из них приблизится к установке DAS. Обычный лидер стартует и производит несколько ветвей; тем не менее к моменту, когда он достигнет расстояния нескольких сот метров от земли, количество ветвей многократно увеличивается, как показано на Рис. 2. Поэтому вероятность удара молнии в одну из незащищённых DAS точек равна один к количеству ветвей молнии.

Таким образом, DAS задерживает развитие приближающегося лидера-ветви с целью переноса удара в другое место.

Таблица. Количество ударов молний в течение 3-х лет до и 3-х лет после установки DAS

Заключение
О состоятельности тех или иных научных утверждений можно судить на основании опыта их применения. Статистика работы DAS формировалась на протяжении 34 лет на более чем 2400 объектах, и её наработка составляет более
30 000 системных лет работы. Репрезентативность этой выборки не может вызывать сомнений.

Последствия инсульта настолько истощают, что перенесшие его часто жалеют, что не начали во время правильно питаться. Одна из самых пугающий особенностей инсульта в том, насколько неожиданно он наступает, часто без малейших предупредительных сигналов.

Высокое кровяное давление, повышенный уровень холестерина, диабет и метаболический синдром находятся в числе основных факторов риска, а также в числе факторов, влияние которых можно уменьшить или совсем избежать его, питаясь правильно.

Многие врачи говорят о том, что диета играет критически важную роль в предотвращении удара. Это показали результаты многочисленных исследований, и это же доказывает опыт множества людей, которые переносят инсульт ежедневно, а также тех, кто питается правильно и сталкивается с этой проблемой значительно реже. Что именно нужно делать, чтобы избежать инсульта?

Снизить кровяное давление при помощи молочных продуктов и калия

Противоинсультная диета, в первую очередь, оказывает большое влияние на кровяное давление. Давление выше 135/85 удваивает риск инсульта. Почему?

Артерии мозга, в которых постоянно происходит слишком быстрая циркуляция крови, со временем утолщаются, и в какой-то момент могут стать совершенно «непроходимыми» для крови. Под давлением, которое образуется из-за этого, тонкие артерии могут лопнуть. Высокое кровяное давление также повышает риск образования тромбов на стенках кровеносных сосудов.

Если бы все те, у кого сейчас повышенное кровяное давление, начали следить за своим питанием, можно было бы предотвращать тысячи инсультов каждый год.

Противоинсультная диета это, прежде всего, много овощей, фруктов и обезжиренных молочных продуктов. По данным некоторых исследований, риск инсульта у человека, который совсем не пьет молока, такая же, как у того, кто выпивает по 450 мл молока ежедневно. Так что молоко, а также различные молочные продукты, очень нужны, но они должны быть обезжиренными или с пониженным содержанием жира, так как насыщенные жиры в молоке могут свести на нет все его полезные свойства.

Продукты, богатые калием, тоже обязательно должны входить в диету тех, кто перенес инсульт. Калий препятствует образованию тромбов, таким образом, снижая вероятность инсульта.

Бороться с метаболическим синдромом

Метаболический синдром - это сочетание преддиабетного состояния, включающего резистентность к инсулину (это происходит, когда клетки перестают достаточно быстро отвечать на команду инсулина всасывать сахар из крови), немного повышенное кровяное давление, высокий уровень сахара в крови и триглицеридов, а также низкий уровень «хорошего» HDL-холестерина. Большинство людей с метаболическим синдромом имеют лишний вес.

Наличие метаболического синдрома удваивает риск инсульта и причиняет людям значительный дискомфорт - все это является отличным поводом для того, чтобы начать использовать противоинсультную диету.

Тем, у кого метаболический синдром, нужно употреблять больше клетчатки, постных белков, полезных жиров (их особенно много в морской рыбе, орехах и семенах льна).

Регулярное употребление фруктов, овощей, цельнозерновых и низкогликемических продуктов помогает поддерживать на нормальном уровне уровень сахара в крови и инсулина.

Кроме того, такая диета поможет избавиться от лишнего веса и очень быстро сделает клетки организма более чувствительными к сигналам инсулина.

Продукты, которых нужно избегать: сдоба и сладости, напитки с большим количествам сахара, белый хлеб.

Если случается так, что вам нужно или очень хочется съесть продукт, содержащий много рафинированных углеводов, съешьте вместе с ним что-нибудь, богатое белком или клетчаткой - это замедлит повышение уровня сахара в крови.

Похудеть

Важную роль в предотвращении инсульта играет не только то, какие продукты вы употребляете в пищу, но и то, сколько вы едите.

Лишний вес увеличивает вероятность инсульта у женщин на 75%, ожирение повышает этот риск в два раза. У людей с ожирением в несколько раз чаще, чем у людей с нормальным весом, бывает повышенное кровяное давление, которое, как уже упоминалось, повышает риск развития диабета и часто является основной причиной инсульта.

Работа компрессора в режиме влажного хода в отдельных случаях может привести к гидравлическому удару .

Могут быть вызваны поступлением в цилиндр компрессора жидкого хладагента, паров повышенного влагосодержания (при их сжатии в цилиндрах влажный пар превращается в жидкость или смеси масла с хладагентом). Чаще всего это происходит из-за несовершенства охлаждающих систем, а также из-за нарушения режимов эксплуатации.

Основной причиной поступления жидкого хладагента в компрессор является неправильное регулирование подачи его в отделитель жидкости . Обычно кратность циркуляции хладагента n>1. Чтобы избежать неправильного регулирования подачи жидкости, необходимо уровень поддерживать постоянным. Для этого на отделителях жидкости устанавливают указатели уровня, а иногда поплавковые регулирующие вентили. При переменном тепловом потоке установка этих приборов не исключает возможности поступления жидкости из отделителя в компрессор. С повышением величины теплового потока в камерах происходит выброс части жидкости из батарей в отделитель жидкости . Уровень ее в отделителе повышается, поплавковый вентиль прекращает подачу жидкости из , а жидкость в отделитель может продолжать поступать из батарей, что и приводит к гидравлическим ударам.

Отделитель жидкости , чтобы избежать его переполнения, соединяют с ресивером трубой перелива, а запорный вентиль на пломбируют в открытом состоянии. Это приводит к необходимости установки ресиверов повышенного объема.

Причиной поступления жидкого хладагента в компрессор может быть и уменьшение плотности парожидкостной смеси в батареях при повышении теплового потока в камерах. Чем больше удельный тепловой поток, тем выше паросодержание в парожидкостной смеси, заполняющей батареи. В камерах с нестационарным тепловым режимом изменение заполнения батарей жидким аммиаком происходит непрерывно. Повышение теплового потока сопровождается интенсивным и приводит к уменьшению плотности парожидкостной смеси в батареях. К таким же последствиям приводит и резкое снижение давления в системе, при котором пар выделяется во всей толще жидкости, вызывая ее взбухание, переполнение батарей и других сосудов . Это наблюдается при включении в систему дополнительных компрессоров, а также при включении части потребителей холода.

Чтобы исключить подобные явления, необходимо осуществлять плавный переход от одного давления к другому, а потребителей холода подключать постепенно или останавливать компрессоры при включении или выключении потребителей холода.

Жидкость в компрессор может поступать также из всасывающих трубопроводов, если в них есть участки, способствующие выделению жидкости из пара, особенно при нижней разводке трубопроводов. Сечение коллекторов бывает обычно больше, чем сечение основного трубопровода. Поэтому в них постепенно собирается жидкость, которая с течением времени уменьшает сечение прохода пара. При этом увеличивается скорость пара в них, что и приводит к уносу жидкости в компрессор и гидравлическому удару. Удалять жидкость из коллекторов трудно, так как они изолированы и происходит медленно.

Методы предотвращения негативных явлений гидравлического удара и его использование

Резкое увеличение давления, сопровождающее гидравлический удар - явление крайне негативное, т.к. гидравлический удар может разрушить трубопровод или какие-либо элементы гидравлических машин, испытывающие эффекты гидравлического удара. По этой причине разрабатываются методы предотвращения гидравлических ударов или уменьшить его негативное влияние. Поскольку мощность гидравлического удара напрямую зависит от массы движущийся жидкости, то для предотвращения гидравлического удара следует максимально уменьшить массу жидкости, которая будет участвовать в гидравлическом ударе. Для этого необходимо запорную арматуру монтировать в непосредственной близости к резервуару. В качестве меры уменьшения негативных последствий гидравлического удара используют замену прямого гидравлического удара на непрямой. Для этого достаточно запорную арматуру на напорных трубопроводах сделать медленно закрывающейся, что позволит уменьшить силу удара. Другой мерой борьбы с явлением гидравлического удара является установка на напорных линиях, работающих в условиях циклической нагрузки специальных компенсаторов с воздушной подушкой, которая принимает на себя удар.

Общие сведения о противоударных устройствах

Для предупреждения гидравлических ударов и защиты от них разработаны надёжные противоударные приспособления, а для водоводов большого диаметра - комплекс противоударных мероприятий. Этот комплекс включает также воздушные клапаны для впуска воздуха или воды в местах возможных разрывов сплошности потока, обратные клапаны на наклонных участках для расчленения потока и устройства для пропуска воды через насос в обратном направлении после его выключения.

На водоводах коммунального хозяйства и крупных промышленных и сельскохозяйственных объектах применяются гасители гидравлических ударов системы УкрВОДГЕО, воздушно-гидравлические колпаки и другие приборы.

Наряду с эффективными противоударными мероприятиями в технической литературе до сих пор встречаютя рекомендации по использованию в качестве противоударных приборов пружинных и рычажно-грузовых клапанов. Эти клапаны хорошо работают на паровых котлах, где давление поднимается медленно, но на водоводах они работают неудовлетворительно. Это объясняется высокой инерционностью рычажно-грузовых клапанов и необходимостью точного расчёта на заданное давление пружинных клапанов. При изменении давления последние или протекают, или не гасят гидравлические удары.

Анализ различных противоударных устройств и мероприятий с точки зрения применимости их для напорных водоводов небольших и средних систем водоснабжения показал, что наиболее целесообразны воздушно-гидравлические колпаки с устройствами для сохранения в них воздуха, а также противоударные клапаны-гасители систем ЛИИЖТа (Ленинградский институт инженеров железнодорожного транспорта), разрывные мембраны.

Воздушно-гидравлические колпаки

Воздушно-гидравлические колпаки - старейшее средство для предохранения от гидравлических ударов. Колпаки успешно гасят гидравлические удары, возникающие от любых причин, и не допускают вакуума в месте образования возмущения потока.

Колпаки или котлы состоят из стальных цилиндрических сосудов, заполненных в верхней части воздухом (примерно на высоты при статическом давлении). Колпаки устанавливаются вертикально на патрубок трубопровода. При гидравлическом ударе и повышении давления в линии часть воды поступает из трубопровода в колпак и сжимает находящийся там воздух, при этом сила удара ослабевает за счёт амортизирующих свойств воздуха. При понижении давления в трубопроводе воздух расширяется и часть воды из колпака вытекает в трубопровод, заполняя возможные разрывы сплошности и тем самым снижая величину последующего повышения давления. Таким образом, воздух в колпаке служит упругим элементом, компенсирующим изменение объёма жидкости в трубопроводе при гидравлическом ударе.