Предохранительная арматура

К предохранительной арматуре, устанавливаемой на водоводах и водопроводных сетях, могут быть отнесены различные предохранительные клапаны, не допускающие повышения давления в трубах сверх установленных пределов, а также устройства для выпуска и впуска воздуха.

Основной причиной случайных повышений давления в трубах является возникновение в них гидравлического удара.

При эксплуатации современных систем водоснабжения (имеющих насосные станции, оборудованные центробежными насосами) гидравлический удар может возникнуть в результате:

а)         остановки насосов  (в случае прекращения подачи электрического тока);

б)         быстрого   закрытия   задвижек   или   водоразборных   кранов   на сети.

Первая из указанных причин вызывает возникновение ударов в напорных водоводах. При этом ударная волна может вызвать недопустимое повышение давления и в сети.

Вторая причина может иметь место при неисправности пожарных гидрантов или при быстром выключении отдельных ремонтных участков.

Характер явления гидравлического удара существенно различен для указанных двух случаев его возникновения.

При прекращении подачи электрического тока к электродвигателю насоса вода в силу инерции продолжает некоторое время двигаться по водоводу (пока не закрыта задвижка на напорной линии). В результате давление в водоводе за насосом падает; при определенных условиях в водоводе может произойти разрыв сплошности потока (например, в месте резкого изменения уклона водовода).

После того как движение воды, происходящее по инерции, прекратится, вода начнет двигаться в обратном направлении — в сторону насоса  и  произойдет удар  ее о закрывшийся  автоматически обратный клапан (устанавливаемый на водоводе за насосной станцией) или о закрытую задвижку. В результате давление в водоводе повышается. Волна этого повышения распространяется по водоводу и может захватить некоторый район сети.

В случае, если в начале описанного явления в водоводе образуется разрыв сплошности потока, то может иметь место весьма значительное повышение давления от соударения оторвавшейся «колонны» воды и воды, оставшейся за местом разрыва сплошности.

К мероприятиям по борьбе с гидравлическими ударами указанного происхождения относятся:

а)         установка специальных противоударных клапанов (в начале водовода— за обратным клапаном);

б)         установка воздушных вантузов  (см. далее)  в местах вероятных разрывов сплошности потока для впуска воздуха  и создания в  водоводе воздушной подушки, смягчающей силу удара при соударении «колонн» воды.

Иногда может быть полезной установка обратных клапанов за возможными точками разрыва сплошности для предотвращения обратного движения оторвавшейся части потока.

Наконец, в качестве средства борьбы с гидравлическими ударами может быть использован обратный сброс воды через центробежные насосы— свободный (в том случае, если конструкция насосного агрегата это позволяет) или с торможением насоса.

Гидравлические удары по второй из указанных выше причин  (недопустимо быстрое закрытие водоразборной или запорной арматуры) возникают реже, так как все конструкции современных задвижек и водоразборных   приспособлений  предусматривают  их  относительно  медленное и плавное закрытие.

Удары такого рода обычно происходят лишь в результате неисправностей и повреждений арматуры (например, срыв шара в пожарных гидрантах).

К числу специальных противоударных клапанов относится «клапан-гаситель» системы Укр. ВОДГЕО (111.51). Клапан-гаситель устанавливается на водоводе J, идущем от насосной станции, непосредственно за обратным клапаном 2 и предназначается для защиты водовода от действия ударов, возникающих в результате остановки насосов из-за прекращения подачи электрического тока. Рабочий цилиндр гасителя 3 соединен трубками айв через распределитель 4 с водоводом перед обратным клапаном. При нормальной работе насосов создаваемое ими давление поддерживает клапан гасителя в закрытом положении. При остановке насосов давление перед обратным клапаном резко падает, клапан гасителя под действием перепада давлений в водоводе (после и до обратного клапана) открывается и вода сбрасывается из водовода по трубе 5, чем предотвращается недопустимое повышение давления в водоводе. После открытия клапана-гасителя распределитель 4 соединяет цилиндр гасителя (через трубку б) с водоводом, и клапан гасителя начинает медленно закрываться. Скорость закрытия регулируется масляным тормозом 6.

На II 1.52 показан обычный предохранительный клапан (пружинный), не допускающий повышения давления в трубах сверх установленных пределов; такие же клапаны изготовляются рычажного типа.

Воздушные вантузы устанавливаются для удаления воздуха, скапливающегося в возвышенных точках водоводов и магистральной сети, в особенности при пересечении ими водоразделов (т.е. при переходе восходящего уклона в нисходящий).

 На III.53 показано устройство одного из воздушных вантузов. В чугунном корпусе 1 с крышкой 2 помещается стальной полый шар 3 с вертикальным стальным штоком. Выделяющийся из воды воздух через патрубок 4 проходит в корпус вантуза и скапливается в его верхней части. При накоплении здесь воздуха и опускании вследствие этого уровня воды шар также опускается, открывая соединенный с ним клапан 5, и воздух выходит наружу. После этого вода, заполняющая вантуз, поднимает шар и закрывает клапан.

Диаметр вантуза при установке на трубах внутренним диаметром до 500 мм принимается равным 25 мм, а при больших диаметрах труб — 50 мм.

Подобные же вантузы могут использоваться и для впуска воздуха в водовод при образовании в нем пониженных давлений или разрыва сплошности потока при гидравлических ударах.

На III.54 приведена схема установки на водоводе вантуза для впуска воздуха в месте резкого изменения уклона водовода, т. е. в месте вероятного разрыва сплошности потока.

В мировой практике имеется много разнообразных конструкций подобных приборов.