21.3 Оценка гидравлических ударов

21.3.1 Фактическое время закрытия клапана

Для того, чтобы можно было определить, существует ли опасность возникновения гидравлического удара в трубопроводной системе, в первую очередь необходимо сопоставить время, необходимое для закрытия клапана, с фазой гидравлического удара.

Фактическое время закрытия клапана, т.е. период, в течение которого фактическая скорость потока уменьшается очень быстро, обычно значительно меньше общего времени движения штока клапана. Оно зависит от конструкции клапана, которая определяется с учетом взаимосвязи площади проходного отверстия клапана и места расположения штока. Существенного ослабления интенсивности потока можно достичь, как правило, только во время перекрытия последней четверти или менее площади проходного отверстия клапана.

Если фактическое время закрытия клапана меньше или равно фазе гидравлического удара, то система может испытывать сильные гидравлические удары. Более слабых, но все еще существенных ударов можно ожидать, если фактическое время закрытия клапана не намного превышает фазу гидравлического удара, но ими можно пренебречь, если фактический период закрытия клапана в несколько раз превышает фазу гидравлического удара.

21.3.2 Определение общего давления в системе

В обычной системе перекачки жидких нефтепродуктов с судна на берег, когда береговая цистерна сообщается с атмосферой, максимальное давление, испытываемое во время гидравлического удара на любом участке стенки трубы в поперечном направлении, равно сумме гидростатического давления, давления на выходе насоса при нулевой производительности и давления удара. Первые две величины, как правило, известны.

Если фактическое время закрытия клапана меньше или равно фазе гидравлического удара, то величина давления удара, используемая при определении суммарного давления, должна быть равной величине Р, установленной, как указано в разделе 21.2. Если это время несколько превышает фазу гидравлического удара, вместо Р можно использовать меньшее значение, и давлением удара, как уже указывалось, можно пренебречь, если фактическое время закрытия клапана в несколько раз превышает фазу гидравлического удара.

21.3.3 Общий проект системы

В этой главе была рассмотрена простейшая система, состоящая из одной трубы. На практике может возникнуть необходимость рассмотрения более сложной системы. В частности, может потребоваться детальное рассмотрение взаимного воздействия клапанов, расположенных параллельно или последовательно. В некоторых случаях можно ожидать усиления действия гидравлического удара; это может произойти в двух параллельных линиях, если закрытие клапана на одной линии приводит к увеличению интенсивности потока на другой линии прежде, чем эта линия, в свою очередь, будет перекрыта. С другой стороны, правильная эксплуатация клапанов, расположенных последовательно в трубопроводе, может свести к минимуму давление гидравлического удара.

Неустановившиеся давления образуют в трубопроводной системе силы, которые могут привести к значительным смещениям трубопровода, разрушению трубы, поломкам опор, повреждению механизмов и другого подсоединяемого оборудования. Поэтому в проекте должны быть учтены конструктивная способность трубопроводной системы выдерживать нагрузки, оказываемые жидкостью, а также нагрузки, возникающие в результате давления жидкости и приложенных моментов. Кроме того, обычно требуется накладывать на трубопровод крепления для предотвращения повреждений, возникающих в результате значительных перемещений самого трубопровода. При выборе креплений важно учесть тот факт, что трубопровод состоит из длинных прямых труб, которые значительно расширяются под действием термических нагрузок. Эти крепления должны учитывать температурное расширение труб и поглощать воздействия гидравлического удара, не создавая при этом перенапряжения в трубопроводах.