Le coup de bélier dans les pipelines est une surpression instantanée. La différence est associée à un changement brusque de la vitesse d'écoulement de l'eau. Ensuite, nous en apprendrons davantage sur la façon dont les chocs hydrauliques se produisent dans les pipelines.
Délire principal
Le résultat du remplissage liquide de l'espace sur-piston dans le moteur de la configuration correspondante (piston) est considéré à tort comme un choc hydraulique. En conséquence, le piston n'atteint pas le point mort et commence à comprimer l'eau. Ceci, à son tour, conduit à une panne de moteur. Notamment à la rupture de la bielle ou de la bielle, à la rupture des goujons dans la culasse, à la rupture des joints.
Classification
Selon le sens de la surpression, le coup de bélier peut être:
- Positif. Dans ce cas, l'augmentation de pression se produit en raison d'un démarrage brusque de la pompe ou du blocage de la conduite.
- Négatif. Dans ce cas, nous parlons d'une chute de pression suite à l'ouverture du registre ou à l'arrêt de la pompe.
Selon l'heurepropagation des ondes et la période de fermeture de la vanne (ou d'autres vannes d'arrêt), pendant laquelle un coup de bélier s'est formé dans les canalisations, il est divisé en:
- Droit (plein).
- Indirect (incomplet).
Dans le premier cas, le front de la vague formée se déplace dans la direction opposée à la direction d'origine de l'écoulement de l'eau. La poursuite du mouvement dépendra des éléments du pipeline, qui sont situés avant la vanne fermée. Il est probable que le front d'onde passe à plusieurs reprises en avant et en arrière. Avec un coup de bélier incomplet, le débit peut non seulement commencer à se déplacer dans l'autre sens, mais aussi traverser partiellement la vanne si elle n'est pas complètement fermée.
Conséquences
Le plus dangereux est considéré comme un coup de bélier positif dans le système de chauffage ou d'alimentation en eau. Si la surpression est trop élevée, la conduite peut être endommagée. En particulier, des fissures longitudinales apparaissent sur les tuyaux, ce qui conduit ensuite à une scission, une violation de l'étanchéité des vannes. En raison de ces pannes, les équipements de plomberie commencent à tomber en panne: échangeurs de chaleur, pompes. À cet égard, les chocs hydrauliques doivent être évités ou réduits. La pression de l'eau devient maximale dans le processus de décélération du débit lorsque toute l'énergie cinétique est transférée au travail d'étirement des parois de la conduite principale et de compression de la colonne de liquide.
Recherche
Étude expérimentale et théorique du phénomène en 1899 Nikolai Zhukovsky. Le chercheur a identifiécauses de choc hydraulique. Le phénomène est dû au fait que lors du processus de fermeture de la conduite dans laquelle s'écoule le fluide, ou lors de sa fermeture rapide (lorsqu'un canal sans issue est connecté à une source d'énergie hydraulique), un changement brusque de pression et la vitesse de l'eau se forme. Ce n'est pas partout dans le pipeline en même temps. Si dans ce cas certaines mesures sont effectuées, il peut alors être révélé que le changement de vitesse se produit dans la direction et l'amplitude, et la pression - à la fois dans le sens de la diminution et de l'augmentation par rapport à la direction initiale. Tout cela signifie qu'un processus oscillatoire a lieu dans la ligne. Il se caractérise par une diminution et une augmentation périodiques de la pression. Tout ce processus est caractérisé par la fugacité et est causé par des déformations élastiques du liquide lui-même et des parois du tuyau. Joukovski a prouvé que la vitesse à laquelle une onde se propage est directement proportionnelle à la compressibilité de l'eau. La quantité de déformation des parois du tuyau est également importante. Il est déterminé par le module d'élasticité du matériau. La vitesse des vagues dépend également du diamètre du pipeline. Une surpression soudaine ne peut pas se produire dans une conduite remplie de gaz, car elle se comprime assez facilement.
Progression du processus
Dans un système d'approvisionnement en eau autonome, comme une maison de campagne, une pompe de forage peut être utilisée pour créer une pression dans la conduite. Un coup de bélier se produit lorsque la consommation de liquide s'arrête soudainement - lorsqu'un robinet est fermé. Un courant d'eau se déplaçant le longautoroute, incapable de s'arrêter instantanément. La colonne de liquide par inertie s'écrase dans l'impasse de la plomberie, qui s'est formée lors de la fermeture du robinet. Dans ce cas, le relais ne sauve pas du coup de bélier. Il ne réagit qu'à la surtension, en éteignant la pompe une fois que la vanne est fermée et que la pression dépasse la valeur maximale. L'arrêt, comme l'arrêt du débit d'eau, n'est pas immédiat.
Exemples
On peut considérer un pipeline avec une pression constante et un mouvement de fluide de nature constante, dans lequel une vanne a été brusquement fermée ou un robinet-vanne a été soudainement fermé. Dans un système d'alimentation en eau de fond de trou, un coup de bélier se produit généralement lorsque le clapet anti-retour est supérieur au niveau d'eau statique (9 mètres ou plus) ou fuit alors que la vanne suivante au-dessus maintient la pression. Dans les deux cas, une décharge partielle se produit. Au prochain démarrage de la pompe, l'eau à grande vitesse remplira le vide. Le liquide empiète sur le clapet anti-retour fermé et le débit au-dessus de celui-ci, provoquant une surpression. Le résultat est un coup de bélier. Il contribue non seulement à la formation de fissures et à la destruction des joints. Lorsqu'une surpression se produit, la pompe ou le moteur électrique (et parfois les deux éléments à la fois) est endommagé. Ce phénomène peut se produire dans les systèmes d'entraînement hydrauliques à déplacement positif lorsqu'un distributeur à tiroir est utilisé. Lorsque l'un des canaux d'évacuation est obstrué par un tiroirles processus de production de liquide décrits ci-dessus.
Protection contre les coups de bélier
La force de la surtension dépendra du débit avant et après le blocage de l'autoroute. Plus le mouvement est intense, plus l'impact est fort lorsqu'il s'arrête brusquement. La vitesse du flux lui-même dépendra du diamètre de la ligne. Plus la section est grande, plus le mouvement du fluide est faible. On peut en conclure que l'utilisation de grandes canalisations réduit la probabilité de coup de bélier ou l'affaiblit. Une autre façon consiste à augmenter la durée de fermeture de l'alimentation en eau ou de mise en marche de la pompe. Des éléments d'obturation de type vanne sont utilisés pour fermer progressivement la conduite. Surtout pour les pompes, des kits de démarrage progressif sont utilisés. Ils permettent non seulement d'éviter les coups de bélier lors de la mise en marche, mais aussi d'augmenter considérablement la durée de vie de la pompe.
Compensateurs
La troisième option de protection implique l'utilisation d'un dispositif d'amortissement. Il s'agit d'un vase d'expansion à membrane, capable "d'éteindre" les coups de bélier qui en résultent. Les compensateurs de coups de bélier fonctionnent selon un certain principe. Cela réside dans le fait que dans le processus d'augmentation de la pression, le piston se déplace avec du liquide et l'élément élastique (ressort ou air) est comprimé. En conséquence, le processus de choc est transformé en un processus oscillatoire. En raison de la dissipation d'énergie, ce dernier décroît assez rapidement sans augmentation significative de la pression. Le compensateur est utilisé dans la ligne de remplissage. Il est chargéair comprimé à une pression de 0,8-1,0 MPa. Le calcul est effectué approximativement, en fonction des conditions d'absorption de l'énergie de la colonne d'eau motrice du réservoir ou de l'accumulateur de remplissage vers le compensateur.
