Qu'est-ce qu'un coup de bélier ?
Le coup de bélier se produit lors d'une panne de courant soudaine ou dans la vanne fermée trop rapidement, en raison de l'inertie du débit d'eau sous pression, l'onde de choc du débit est générée, tout comme un marteau, appelé coup de bélier.La force de va-et-vient de l'onde de choc de l'eau, parfois importante, peut casser les vannes et les pompes.
Lorsqu'une vanne ouverte est soudainement fermée, le flux d'eau exerce une pression sur la vanne et la paroi du tuyau.En raison de la paroi lisse du tuyau, le débit d'eau ultérieur sous l'action de l'inertie atteint rapidement le maximum et produit un effet destructeur, qui est "l'effet coup de bélier" en mécanique des fluides, c'est-à-dire un coup de bélier positif.Ce facteur doit être pris en compte lors de la construction de conduites d'alimentation en eau.
À l'inverse, une vanne fermée qui s'ouvre soudainement produira également un coup de bélier, appelé coup de bélier négatif, qui a également un certain pouvoir destructeur, mais pas autant que le premier.L'unité de pompe électrique provoquera également l'impact de la pression et de l'effet de coup de bélier lorsque l'alimentation est soudainement coupée ou démarrée.L'onde de choc d'une telle pression se propage le long du pipeline, ce qui conduit facilement à une surpression locale du pipeline et provoque une rupture du pipeline et des dommages à l'équipement.Par conséquent, la protection contre les coups de bélier devient l'une des technologies clés de l'ingénierie de l'approvisionnement en eau.
Conditions de coup de bélier :
1. La vanne s'ouvre ou se ferme soudainement ;
2. La pompe s'arrête ou démarre soudainement ;
3. Tuyau unique à hautes eaux (différence de hauteur du terrain d'approvisionnement en eau de plus de 20 mètres);
4. La tête totale de la pompe (ou la pression de travail) est importante ;
5. La vitesse d'écoulement de l'eau dans la conduite d'eau est trop grande.
6. La conduite d'eau est trop longue et le terrain change considérablement.
Le mal de l'effet coup de bélier :
L'augmentation de pression causée par le coup de bélier peut atteindre plusieurs fois, voire des dizaines de fois la pression de service normale de la canalisation. Le principal préjudice de cette grande fluctuation de pression sur le système de canalisation est :
1.Cause de fortes vibrations du pipeline, joint de tuyau déconnecté ;
2. Dommages à la vanne, la pression grave est trop élevée pour provoquer l'éclatement du pipeline, la pression du réseau d'approvisionnement en eau est réduite ;
3. Au contraire, une pression trop basse entraînera l'effondrement du tuyau, mais endommagera également la vanne et la fixation ;
4. Provoquer l'inversion de la pompe, endommager l'équipement ou les canalisations de la salle des pompes, provoquer sérieusement l'inondation de la salle des pompes, entraînant des pertes humaines et d'autres accidents majeurs, affectant la production et la vie.
Mesures de protection pour éliminer ou atténuer les coups de bélier :
Il existe de nombreuses mesures de protection contre les coups de bélier, mais différentes mesures doivent être prises en fonction des causes possibles des coups de bélier.
1. La réduction du débit de la canalisation de transmission d'eau peut réduire la pression du coup de bélier dans une certaine mesure, mais cela augmentera le diamètre de la canalisation de transmission d'eau et augmentera l'investissement du projet.La distribution des conduites de transport d'eau doit être considérée pour éviter l'apparition de bosses ou de changements brusques de pente.La taille du coup de bélier est principalement liée à la hauteur géométrique de la salle des pompes.Plus la hauteur géométrique est élevée, plus la valeur du coup de bélier est grande.Par conséquent, une tête de pompe raisonnable doit être sélectionnée en fonction de la situation réelle locale.Après l'arrêt de la pompe lors d'un accident, la pompe doit être démarrée lorsque la conduite derrière le clapet anti-retour est remplie d'eau.N'ouvrez pas complètement la vanne de sortie de la pompe lors du démarrage de la pompe, sinon cela produira un grand impact d'eau.De nombreux accidents majeurs de coup de bélier dans les stations de pompage se produisent dans ces conditions.
2. Mettre en place le dispositif d'élimination des coups de bélier :
(1) Technologie de contrôle à pression constante :
Comme la pression du réseau d'alimentation en eau change constamment avec le changement des conditions de travail, le phénomène de basse pression ou de surpression se produit souvent dans le processus de fonctionnement du système, ce qui est facile à produire des coups de bélier, entraînant la destruction de la canalisation et de l'équipement .Le système de contrôle automatique est adopté, grâce à la détection de la pression du réseau de canalisations, au contrôle du démarrage de la pompe, à l'arrêt et à la régulation de la vitesse, au contrôle du débit, puis au maintien de la pression à un certain niveau. La pression d'alimentation en eau de la pompe peut être réglée par contrôler le micro-ordinateur pour maintenir une alimentation en eau à pression constante, éviter les fluctuations de pression excessives et réduire la probabilité de coup de bélier.
(2) Installez l'éliminateur de coups de bélier
L'équipement empêche principalement les coups de bélier d'arrêter la pompe, qui est généralement installée à proximité de la canalisation de sortie de la pompe.Il utilise la pression du pipeline lui-même comme puissance pour réaliser l'action automatique à basse pression, c'est-à-dire que lorsque la pression dans le pipeline est inférieure à la valeur de protection définie, l'orifice de vidange ouvrira automatiquement la libération d'eau et la décompression, donc afin d'équilibrer la pression de la canalisation locale et d'éviter l'impact du coup de bélier sur l'équipement et la canalisation.L'éliminateur peut être généralement divisé en deux types mécaniques et hydrauliques, l'action de l'éliminateur mécanique par récupération manuelle, l'éliminateur hydraulique peut se réinitialiser automatiquement.
(3) Installez un clapet anti-retour à fermeture lente sur le tuyau de sortie de la pompe à eau de grand diamètre.
Il peut éliminer efficacement le coup de bélier qui arrête la pompe, mais comme il y a un certain reflux d'eau pendant l'action de la vanne, le puits d'aspiration doit avoir un tuyau de trop-plein.Il existe deux types de clapets anti-retour à fermeture lente : le type à marteau lourd et le type à stockage d'énergie.Cette vanne peut ajuster le temps de fermeture de la vanne dans une certaine plage selon les besoins.Généralement, la vanne est fermée de 70 % ~ 80 % dans les 3 ~ 7 s après la panne, et les 20 % ~ 30 % restants du temps de fermeture sont ajustés en fonction des conditions de la pompe et du pipeline, généralement dans la plage de 10 ~ 30 s.Il convient de noter que lorsqu'il y a une bosse dans la canalisation et qu'un coup de bélier de pont se produit, le rôle du clapet anti-retour à fermeture lente est très efficace.
(4) Réglez la tour de régulation de pression unidirectionnelle
Construite près de la station de pompage ou à l'emplacement approprié du pipeline, la hauteur de la tour de surtension unidirectionnelle est inférieure à la pression du pipeline.Lorsque la pression dans le pipeline est inférieure au niveau d'eau dans la tour, la tour de surtension réapprovisionne en eau le pipeline pour empêcher la rupture de la colonne d'eau et éviter de combler le coup de bélier.Cependant, son effet de réduction de pression sur les coups de bélier autres que les coups de bélier d'arrêt de pompe tels que les coups de bélier de fermeture de vanne est limité.De plus, les performances du clapet anti-retour utilisé dans la tour de régulation de pression unidirectionnelle sont absolument fiables.Une fois que la vanne tombe en panne, cela peut entraîner une occurrence importante.
(5) Installez le tuyau de dérivation (vanne) dans la station de pompage.
Pendant le fonctionnement normal du système de pompe, le clapet anti-retour est fermé car la pression de l'eau du côté eau de la pompe est supérieure à la pression de l'eau du côté aspiration.Lorsque la pompe est brusquement arrêtée après l'accident, la pression à la sortie de la station de pompage diminue fortement, tandis que la pression côté aspiration augmente fortement.Sous cette pression différentielle, l'eau à haute pression transitoire dans le tuyau principal d'absorption d'eau est l'eau à basse pression transitoire qui pousse la plaque du clapet anti-retour vers le tuyau principal d'eau sous pression et y augmente la basse pression d'eau.D'autre part, la pression du coup de bélier sur le côté aspiration de la pompe est également réduite.De cette façon, la montée et la chute des coups de bélier des deux côtés de la station de pompage sont contrôlées, réduisant ainsi et prévenant efficacement les dommages causés par les coups de bélier.
(6) Régler le clapet anti-retour à plusieurs étages
Dans une longue conduite d'eau, un ou plusieurs clapets anti-retour sont ajoutés pour diviser la conduite d'eau en plusieurs sections, et des clapets anti-retour sont installés sur chaque section.Lorsque l'eau dans le tuyau de transport d'eau s'écoule vers l'arrière pendant le processus de coup de bélier, chaque clapet anti-retour est fermé l'un après l'autre pour diviser le flux d'eau de lavage à contre-courant en plusieurs sections.Parce que la tête hydrostatique dans chaque tuyau de transport d'eau (ou section d'écoulement d'eau de lavage à contre-courant) est assez petite, l'augmentation de pression des coups de bélier est réduite.Cette mesure de protection peut être utilisée efficacement dans le cas d'une grande différence d'élévation de l'alimentation en eau géométrique.Mais la possibilité d'une séparation de la colonne d'eau ne peut pas être éliminée.Son plus grand inconvénient est que la consommation d'énergie de la pompe augmente et que le coût de l'approvisionnement en eau augmente pendant le fonctionnement normal.
(7) Le dispositif automatique d'évacuation et d'alimentation en air est placé au point haut du pipeline pour réduire l'influence des coups de bélier sur le pipeline.
Heure de publication : 11 janvier 2023