Гидравлическим ударом называется мгновенное по­вышение давления, вызванное внезапным изменением скорости движения жидкости в трубопроводе.

Изменение скорости движения жидкости может про­изойти в результате быстрого закрытия задвижки или мгновенной остановки насоса. Сам же центробежный iracoc обеспечивает равномерную подачу воды в трубо­провод и при нормальных условиях работы и правиль­ной его эксплуатации не может быть причиной для воз­никновения гидравлического удара. Если же нормально работающему насосу прекратить подачу электроэнергии, то насос остановится, а масса воды в трубопроводах продолжает по инерции двигаться со скоростью посте­пенно уменьшающейся до полной остановки, всасывая за собой воду из всасывающего трубопровода. Затем столб жидкости под действием силы тяжести будет дви­гаться в напорном трубопроводе к насосу с возрастаю­щей скоростью и, встретив па своем пути обратный кла­пан (если он установлен у насоса), закроет его, в ре­зультате чего произойдет гидравлический удар, кото­рый вызовет мгновенное повышение давления.

При отсутствии обратного клапана двигающийся по­ток воды в трубопроводе заставит рабочееколесо насо­са работать в обратную сторону (подобно турбине), что может вызвать скручивание пала насоса и вызвать ава­рию агрегата.

Мгновенное повышение давления в напорном трубо­проводе вызовет сжатие жидкости, сопровождающееся расширением   напорного   трубопровода   и   повышением напряжений в материале труб вплоть до разрушения стыковых соединении и разрыва труб. Практика экс­плуатации трубопроводов утверждает, что 75% аварий, возникающих на водоводах, происходит от гидравличе­ских ударов из-за внезапной остановки насосов.

Н. Е. Жуковским была вьшедена формула для опре­деления повышения давления при гидравлическом уда­ре без разрушения сплошности потока

&h=—_t                                                           (17)

где Sh — ударное давление сперт геометрической высоты подъема коды  насосом;

а — скорость распространения полны давления;

v — скорость движения жидкости п трубопроводе до возник­новения  гидрлллнческого удара;

U — ускорение свободного падения.

Н. Е. Жуковским было установлено, что скорость распространения ударной волны зависит от упругих свойств материала груб, отношения толщины стенок трубы к ее диаметру и упругих свойств транспортируе­мой жидкости.

Для воды

0= ■

(18)

ES

где Еа и Е — модули упругости йоды и материала труб; б я d — толщина л диаметр напорного трубопровода.

Возникшее ударное давление распространяется со скоростью а ог насосной станции к напорному или во­довыпускному резервуару, где давление постоянно. До­стигнув резервуара, волна давления, отразившись, на­правится обратно к насосу.

Время прохождения ударной волной   двойного пути (от насосной станции до резервуара и обратно)  равно: _т     2/ ⁷

где / — длина трубопровода.

Экспериментальные исследования показали, что гид­равлические удары наиболее опасны в длинных трубо­проводах п трубопроводах с крутым подъемом их в головной части.

В отдельных случаях, при внезапной остановке аг­регата, может произойти разрыв сплошности потока (за насосом в напорном трубопроводе). Это может слу­читься при остановке роторов агрегата, когда рабочее колесо перестанет подавать воду, а имеющаяся вода будет двигаться в напорном трубопроводе по инерции li при определенных условиях вызовет разрыв потока. Достигнув резервуара, иода будет двигаться в обратном направлении и с большой скоростью устремится п об­ласть разрыва сплошности (пониженного давления), в результате чего произойдет гидравлический удар боль­шой силы, большей, чем     Ah= ^~ .

g

По исследованиям ВНИИ Водгео гидравлический удар может достигнуть:

А/* = — +2Я_СТ,                              (20)

а напор в трубопроводе достигает величины

Н= *? +ЗЯ_СТ,                                 (21)

s

где Па — статический (геометрический) напор насосной станции при портальной ее работе.

Минимальное давление в местах разрыва сплошности потока может быть равно упругости паров перекачиваем мой жидкости.

Для предотвращения возрастания давления в трубо­проводе устанавливают пружинные клапаны или гаси­тели гидравлического удара. Эти устройства обеспечи­вают медленное закрытие сечения трубопровода и смяг­чение силы гидравлического удара. За рубежом для борьбы с гидравлическим ударом широкое распростра­нение получили специальные конструкции обратных клапанов с замедленной посадкой, достигаемой приме­нением масляных тормозов.