Wat is waterslag?
Waterslag treedt op wanneer er een plotselinge stroomuitval is of wanneer een klep te snel wordt gesloten. Door de traagheid van de waterstroom ontstaat er een schokgolf in de waterstroom, vergelijkbaar met een hamerslag. De kracht die door deze heen-en-weergaande schokgolven wordt gegenereerd, kan soms zo groot zijn dat ze kleppen en pompen kan beschadigen.
Wanneer een open klep plotseling wordt gesloten, stroomt het water tegen de klep en de pijpwand, waardoor er druk ontstaat. Door de gladde wand van de pijp bereikt de daaropvolgende waterstroom onder invloed van inertie snel zijn maximum, wat schade kan veroorzaken. Dit is het "waterslag-effect" in de vloeistofmechanica, oftewel positieve waterslag. Met deze factor moet rekening worden gehouden bij de aanleg van waterleidingen.
Integendeel, wanneer een gesloten klep plotseling wordt geopend, ontstaat er ook waterslag, ook wel negatieve waterslag genoemd. Deze heeft eveneens een zekere destructieve kracht, maar is niet zo groot als de eerdergenoemde. Wanneer een elektrische waterpomp plotseling stroom verliest of opstart, veroorzaakt dit ook een drukschok en een waterslageffect. De schokgolf van deze druk plant zich voort door de leiding, wat gemakkelijk kan leiden tot lokale overdruk in de leiding, met als gevolg leidingbreuken en schade aan apparatuur. Daarom is bescherming tegen waterslag een van de belangrijkste technologieën in de waterleidingtechniek.
Voorwaarden voor waterslag
1. De klep opent of sluit plotseling;
2. De waterpomp stopt of start plotseling;
3. Waterlevering via één leiding naar hoger gelegen gebieden (hoogteverschil tussen wateraanvoer- en grondgebied groter dan 20 meter);
4. De totale opvoerhoogte (of werkdruk) van de pomp is groot;
5. De waterstroom in de waterleiding is te sterk;
6. De waterleiding is te lang en het terrein is erg gevarieerd.
De gevaren van waterslag
De drukverhoging die door waterslag wordt veroorzaakt, kan oplopen tot meerdere of zelfs tientallen keren de normale werkdruk van de pijpleiding. Zulke grote drukschommelingen veroorzaken schade aan het pijpleidingsysteem, met name op de volgende manieren:
1. Dit kan leiden tot sterke trillingen van de pijpleiding en het losraken van de pijpleidingverbinding;
2. De klep is beschadigd en de druk is te hoog om de leiding te laten barsten, waardoor de druk in het waterleidingnet daalt;
3. Integendeel, als de druk te laag is, zal de leiding instorten en zullen de klep en de bevestigingsonderdelen beschadigd raken;
4. Het kan ertoe leiden dat de waterpomp in de omgekeerde richting draait, dat de apparatuur of leidingen in de pompkamer beschadigd raken, dat de pompkamer ernstig onder water komt te staan, dat er persoonlijk letsel of andere ernstige ongelukken gebeuren, en dat de productie en de veiligheid worden aangetast.
Beschermende maatregelen om waterslag te elimineren of te verminderen.
Er bestaan veel beschermingsmaatregelen tegen waterslag, maar afhankelijk van de mogelijke oorzaken van waterslag moeten verschillende maatregelen worden genomen.
1. Het verlagen van de doorstroomsnelheid van de waterleiding kan de waterslagdruk tot op zekere hoogte verminderen, maar dit verhoogt de diameter van de waterleiding en daarmee de investeringskosten. Bij het aanleggen van waterleidingen moet rekening worden gehouden met het vermijden van oneffenheden of abrupte hellingsveranderingen. De omvang van de waterslag bij het stoppen van de pomp is voornamelijk afhankelijk van de geometrische opvoerhoogte van de pompkamer. Hoe hoger de geometrische opvoerhoogte, hoe groter de waterslag bij het stoppen van de pomp. Daarom moet een redelijke opvoerhoogte worden gekozen op basis van de lokale omstandigheden. Wacht na een storing tot de leiding achter de terugslagklep weer met water gevuld is voordat u de pomp opnieuw start. Open de uitlaatklep van de waterpomp niet volledig bij het starten, anders ontstaat er een grote waterinslag. De meeste ernstige waterslagincidenten in pompstations vinden onder dergelijke omstandigheden plaats.
2. Installeer een apparaat om waterslag te voorkomen.
(1) Gebruikmakend van technologie voor constante drukregeling:
Omdat de druk in het waterleidingnet continu verandert met de bedrijfsomstandigheden, treden er tijdens de werking van het systeem vaak lage of hoge drukverschillen op. Dit kan leiden tot waterslag, met schade aan leidingen en apparatuur tot gevolg. Een automatisch regelsysteem wordt gebruikt om de druk in het leidingnet te regelen. Door middel van detectie en feedbackregeling worden het starten, stoppen en de snelheid van de waterpomp aangepast, waardoor de doorstroming wordt geregeld en de druk op een constant niveau wordt gehouden. De waterdruk van de pomp kan via een microcomputer worden ingesteld om een constante waterdruk te garanderen en overmatige drukschommelingen te voorkomen. Hierdoor wordt de kans op waterslag verkleind.
(2) Installeer de waterslagverwijderaar
Deze apparatuur voorkomt voornamelijk waterslag wanneer de pomp is uitgeschakeld. Het wordt doorgaans geïnstalleerd nabij de uitlaatpijp van de waterpomp. Het maakt gebruik van de druk in de pijp zelf als energiebron voor een automatische werking bij lage druk. Dit betekent dat wanneer de druk in de pijp lager is dan de ingestelde beveiligingswaarde, de aftapkraan automatisch opengaat en het water wordt afgevoerd. Deze drukverlaging zorgt voor een evenwichtige druk in de lokale leidingen en voorkomt de impact van waterslag op apparatuur en leidingen. Over het algemeen kunnen waterslagontlasters worden onderverdeeld in twee typen: mechanisch en hydraulisch.
3) Installeer een langzaam sluitende terugslagklep op de uitlaatpijp van de waterpomp met grote diameter.
Het kan waterslag effectief voorkomen wanneer de pomp wordt gestopt, maar omdat er een zekere hoeveelheid water terugstroomt wanneer de klep wordt geactiveerd, moet de zuigput een overloopbuis hebben. Er zijn twee soorten terugslagkleppen met langzame sluiting: het type met waterslagbeveiliging en het type met energieopslag. Dit type klep kan de sluitingstijd binnen een bepaald bereik aanpassen aan de behoeften. Over het algemeen sluit 70% tot 80% van de klep binnen 3 tot 7 seconden na een stroomstoring, en de sluitingstijd van de resterende 20% tot 30% wordt aangepast aan de omstandigheden van de waterpomp en de leiding, meestal tussen de 10 en 30 seconden. Het is belangrijk om te vermelden dat een terugslagklep met langzame sluiting zeer effectief is wanneer er een hobbel in de leiding zit om waterslag te overbruggen.
(4) Stel eenrichtingsoverspanningstoren in
Het wordt gebouwd nabij het pompstation of op een geschikte locatie in de pijpleiding, en de hoogte van de terugslagklep is lager dan de druk in de pijpleiding aldaar. Wanneer de druk in de pijpleiding lager is dan het waterpeil in de klep, voert de terugslagklep water naar de pijpleiding om te voorkomen dat de waterkolom breekt en waterslag wordt vermeden. Het drukverlagende effect op waterslag, anders dan waterslag door het stoppen van de pomp, zoals waterslag door het sluiten van kleppen, is echter beperkt. Bovendien moet de werking van de terugslagklep in de terugslagklep absoluut betrouwbaar zijn. Een defect aan de klep kan leiden tot ernstige ongelukken.
(5) Installeer een bypassleiding (klep) in het pompstation
Wanneer het pompsysteem normaal functioneert, is de terugslagklep gesloten omdat de waterdruk aan de perszijde van de pomp hoger is dan de waterdruk aan de zuigzijde. Bij een plotselinge stroomuitval stopt de pomp plotseling, waardoor de druk aan de uitlaat van het pompstation sterk daalt, terwijl de druk aan de zuigzijde sterk stijgt. Door dit drukverschil wordt het tijdelijk hoge water in de zuigleiding omgezet in tijdelijk lage waterdruk, waardoor de terugslagklep wordt weggedrukt en het water naar de persleiding stroomt, wat de lage waterdruk daar verhoogt. Tegelijkertijd wordt de waterslag aan de zuigzijde verminderd. Op deze manier worden de waterslag aan beide zijden van het pompstation beheerst, waardoor de risico's van waterslag effectief worden verminderd en voorkomen.
(6) Plaats meertraps terugslagklep
Voeg in een langere waterleiding een of meer terugslagkleppen toe, verdeel de leiding in meerdere secties en plaats op elke sectie een terugslagklep. Wanneer het water in de leiding terugstroomt tijdens het waterslagproces, sluiten de terugslagkleppen één voor één om de terugstroom in meerdere secties te verdelen. Omdat de hydrostatische druk in elke sectie van de waterleiding (of terugstroomsectie) vrij klein is, wordt de waterstroom verminderd. Deze beschermingsmaatregel kan effectief worden gebruikt in situaties met een groot geometrisch hoogteverschil van de wateraanvoer, maar sluit de mogelijkheid van waterkolomscheiding niet volledig uit. Het grootste nadeel is dat het energieverbruik van de waterpomp tijdens normaal gebruik toeneemt en de kosten voor waterlevering stijgen.
(7) Automatische ontluchtings- en luchttoevoerinstallaties zijn op het hoogste punt van de pijpleiding geïnstalleerd om de impact van waterslag op de pijpleiding te verminderen.
Geplaatst op: 23 november 2022