ไฮดรอลิกคืออะไร? สาเหตุของการช็อกไฮโดรลิคในท่อ

ช็อกไฮโดรลิกในท่อเป็นแรงดันกระโดดทันที การลดลงนี้เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงความรวดเร็วในการไหลของน้ำ ต่อไปเราจะเรียนรู้รายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการเกิดช็อกไฮดรอลิกในท่อ

ข้อผิดพลาดหลัก

พิจารณาผลกระทบของไฮดรอลิกที่เกิดจากการบรรจุของเหลวด้วยพื้นที่ลูกสูบซุปเปอร์ในเครื่องยนต์ที่มีการกำหนดค่าที่ตรงกัน (ลูกสูบ) เป็นผลให้ลูกสูบไม่ถึงจุดตายและเริ่มบีบน้ำ นี้ในที่สุดก็นำไปสู่ความล้มเหลวของเครื่องยนต์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่จะทำลายคันหรือก้านเชื่อมต่อความแตกแยกของ studs ในหัวถัง, การแตกของปะเก็น

การจัดหมวดหมู่

ตามทิศทางของแรงดันกระโดด, ไฮดรอลิช็อกสามารถ:

• บวก ในกรณีนี้การเพิ่มความดันเกิดขึ้นเนื่องจากการเปิดเครื่องปั๊มหรือปิดท่อ
• เชิงลบ ในกรณีนี้เรากำลังพูดถึงความดันลดลงเนื่องจากการเปิดพนังหรือปั๊มออก

ตามระยะเวลาของการแพร่กระจายคลื่นและระยะเวลาของการทับซ้อนกันของวาล์วประตู (หรือวาล์วปิดอื่น ๆ ) ในระหว่างที่เกิดการกระแทกแบบไฮดรอลิกในท่อจะถูกแบ่งออกเป็น:

• ตรง (เต็ม)
• ทางอ้อม (ไม่สมบูรณ์)

ในกรณีแรกด้านหน้าของคลื่นที่เกิดขึ้นเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่ตรงกันข้ามกับทิศทางเดิมของการไหลของน้ำ การเคลื่อนไหวเพิ่มเติมจะขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของท่อซึ่งอยู่ก่อนวาล์วปิด มีแนวโน้มว่าด้านหน้าของคลื่นจะผ่านทิศทางซ้ำ ๆ และย้อนกลับไปเรื่อย ๆ ด้วยผลกระทบไฮดรอลิคที่ไม่สมบูรณ์การไหลไม่เพียง แต่สามารถเริ่มเคลื่อนไปด้านอื่น ๆ ได้ แต่ยังผ่านบางส่วนไปยังวาล์วได้อีกหากยังไม่ปิดท้าย

ผลกระทบ

ที่อันตรายที่สุดคือแรงกระแทกแบบไฮดรอลิคในระบบทำความร้อนหรือน้ำประปา ถ้าความดันลดลงสูงเกินไปสายอาจได้รับความเสียหาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งรอยร้าวตามยาวปรากฏบนท่อซึ่งต่อมาจะนำไปสู่การแบ่งความแตกต่างของความหนาแน่นในวาล์วหยุด เนื่องจากความล้มเหลวเหล่านี้อุปกรณ์จัดหาน้ำจึงเริ่มล้มเหลว: ตัวแลกเปลี่ยนความร้อน, ปั้ม ในเรื่องนี้ต้องป้องกันหรือลดแรงกระแทกของไฮดรอลิก แรงดันน้ำ กลายเป็นค่าสูงสุดในระหว่างการเบรคของการไหลเมื่อพลังงานจลน์ทั้งหมดถูกถ่ายโอนไปยังงานที่ยืดผนังหลักและบีบคอลัมน์ของของเหลว

การวิจัย

การทดลองและทฤษฎีปรากฏการณ์ในปี ค.ศ. 1899 Nikolai Zhukovsky นักวิจัยระบุสาเหตุของการช็อกไฮดรอลิค ปรากฏการณ์นี้เกิดจากความจริงที่ว่าในระหว่างการปิดของสายหลักคือการไหลของของเหลวหรือเมื่อปิดอย่างรวดเร็ว (เมื่อช่องปลายตายเชื่อมต่อกับแหล่งพลังงานไฮดรอลิก) การเปลี่ยนแปลงความดันและความเร็วของน้ำจะเกิดขึ้นอย่างฉับพลัน มันไม่ได้พร้อมกันไปตามท่อทั้งหมด ถ้าในกรณีนี้ทำการตรวจวัดบางอย่างเราสามารถระบุได้ว่าการเปลี่ยนแปลงของความเร็วเกิดขึ้นในทิศทางและขนาดและความดันทั้งในทิศทางของการลดลงและเพิ่มขึ้นตามค่าเริ่มต้น ทั้งหมดนี้หมายความว่ากระบวนการแกว่งเกิดขึ้นในสายหลัก มันเป็นลักษณะการลดลงเป็นระยะ ๆ และเพิ่มขึ้นในความดัน กระบวนการทั้งหมดนี้เป็นลักษณะของความไม่สม่ำเสมอและเกิดจาก ความยืดหยุ่นของ ของเหลวและผนังของท่อ Zhukovsky พิสูจน์ให้เห็นว่าความเร็วของคลื่นที่แพร่กระจายขึ้นอยู่กับสัดส่วนของการบีบอัดของน้ำโดยตรง ค่าของการเปลี่ยนรูปของผนังท่อยังมีความสำคัญ มันถูกกำหนดโดยโมดูลัสของความยืดหยุ่นของวัสดุ ความเร็วของคลื่นขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อ กระโดดแรงดันไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในท่อที่เต็มไปด้วยแก๊สเนื่องจากมีการบีบอัดค่อนข้างง่าย

กระบวนการไหล

ในระบบประปาแบบอิสระเช่นบ้านในชนบทสามารถใช้ปั๊มแบบดาวน์ฮิลล์เพื่อสร้างแรงดันในท่อได้ ช็อตไฮดรอลิคเกิดขึ้นเมื่อหยุดการใช้ของเหลวอย่างฉับพลัน - เมื่อปั้นจั่นปิด กระแสน้ำที่ทำให้การจราจรตามทางหลวงไม่สามารถหยุดได้ทันที เสาของของเหลวโดยความเฉื่อยตัดลงไปในน้ำ "ปลายตาย" ซึ่งถูกสร้างขึ้นเมื่อปั้นจั่นถูกปิด จากแรงกระแทกแบบไฮดรอลิคการรีเลย์ในกรณีนี้ไม่สามารถบันทึกได้ เพียงแค่ตอบสนองต่อการกระโดดโดยการปิดเครื่องสูบน้ำหลังจากที่ก๊อกปิดและความดันเกินค่าสูงสุด การปิดเครื่องเช่นเดียวกับการหยุดการไหลของน้ำจะไม่เกิดขึ้นทันที

ตัวอย่าง

เป็นไปได้ที่จะต้องพิจารณาท่อที่มีหัวคงที่และการเคลื่อนไหวของของเหลวที่มีลักษณะคงที่ซึ่งในวาล์วถูกปิดฉากหรือปิดวาล์วโดยฉับพลัน ในระบบจ่ายน้ำแบบ downhole ตามกฎช็อกไฮดรอลิกจะเกิดขึ้นเมื่อองค์ประกอบประตูหลังตั้งอยู่สูงกว่าระดับน้ำคงที่ (9 เมตรหรือมากกว่า) หรือมีการรั่วซึมขณะที่วาล์วแรงดันถัดไปให้ความดัน ในทั้งสองกรณีการปลดปล่อยบางส่วนเกิดขึ้น ในการเริ่มสูบน้ำครั้งต่อไปน้ำความเร็วสูงจะเติมสูญญากาศ ของเหลวชนกับ วาล์วตรวจสอบ ปิดและมีกระแสเหนือมันทำให้เกิดแรงดันไฟกระชาก เป็นผลให้ช็อกไฮโดรสชัคเกิดขึ้น มีส่วนช่วยในการสร้างรอยร้าวและการทำลายของสาร หากเกิดแรงดันกระชากขึ้นปั๊มหรือมอเตอร์ (หรือทั้งสอง) เสียหาย ปรากฏการณ์นี้สามารถเกิดขึ้นได้ในระบบของไดรฟ์ไฮดรอลิคปริมาตรเมื่อมีการใช้วาล์วสปูล เมื่อกระบอกสูบปิดด้วยช่องฉีดน้ำแบบใดแบบหนึ่งกระบวนการที่อธิบายข้างต้นเกิดขึ้น

ป้องกันแรงกระแทกจากแรงกระแทก

แรงกระโดดจะขึ้นอยู่กับความเร็วในการไหลก่อนและหลังปิดสายหลัก การเคลื่อนไหวยิ่งรุนแรงขึ้นผลกระทบยิ่งขึ้นเมื่อหยุดอย่างกะทันหัน ความเร็วของตัวเองจะขึ้นอยู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้น ส่วนตัดขวางมีขนาดใหญ่ขึ้นการเคลื่อนที่ของของเหลวจะลดลง จากนี้สามารถสรุปได้ว่าการใช้ท่อขนาดใหญ่ลดความเป็นไปได้ที่จะเป็นค้อนน้ำหรือทำให้มันอ่อนลง อีกทางหนึ่งคือการเพิ่มระยะเวลาของการทับซ้อนกันของท่อน้ำหรือปั๊ม เพื่อให้สามารถทับซ้อนกันของทูลได้อย่างค่อยเป็นค่อยไป พิเศษสำหรับปั๊มชุดจะใช้สำหรับการเริ่มต้นที่ราบรื่น พวกเขาช่วยให้ไม่เพียง แต่เพื่อหลีกเลี่ยงค้อนน้ำในระหว่างการเปิดใช้งาน แต่ยังช่วยเพิ่มอายุการใช้งานของปั๊มได้อย่างมีนัยสำคัญ

compensators

ตัวเลือกที่สามเกี่ยวข้องกับการใช้อุปกรณ์ลดแรงกระแทก มันเป็นถังขยายตัวเมมเบรนซึ่งสามารถ "ดับ" ความดันที่เพิ่มขึ้นกระโดด เครื่องชดเชยค้อนไฮดรอลิกทำงานได้ตามหลักการบางอย่าง มันประกอบไปด้วยความจริงที่ว่าในกระบวนการเพิ่มแรงดันลูกสูบเคลื่อนที่ของเหลวและบีบอัดส่วนยืดหยุ่น (สปริงหรืออากาศ) เป็นผลให้กระบวนการช็อกจะกลายเป็นกระบวนการ oscillatory เนื่องจากการสลายตัวของพลังงานจึงทำให้เกิดการสลายตัวของอะตอมได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องเพิ่มแรงกดดัน เครื่องชดเชยจะใช้ในสายการบรรจุ มีการอัดประจุด้วยอากาศอัดที่ความดัน 0.8-1.0 MPa การคำนวณจะดำเนินการโดยประมาณตามเงื่อนไขในการดูดซับพลังงานของคอลัมน์น้ำเคลื่อนที่จากถังเติมหรือเครื่องสะสมไปยังเครื่องชดเชย