1/Concept

Le coup de bélier est également appelé coup de bélier.Lors du transport d'eau (ou d'autres liquides), en raison d'une ouverture ou d'une fermeture soudaine deVanne papillon API, Vannes, vérifiez les vannes etrobinets à tournant sphérique.arrêts brusques des pompes à eau, ouverture et fermeture brusques des aubes directrices, etc., le débit change brusquement et la pression fluctue considérablement.L’effet coup de bélier est un terme frappant.Il s'agit d'un grave coup de bélier provoqué par l'impact du débit d'eau sur la canalisation lorsque la pompe à eau est démarrée et arrêtée.Parce qu'à l'intérieur du tuyau d'eau, la paroi intérieure du tuyau est lisse et l'eau s'écoule librement.Lorsqu'une vanne ouverte est soudainement fermée ou que la pompe d'alimentation en eau est arrêtée, le débit d'eau génère une pression sur la vanne et la paroi du tuyau, principalement la vanne ou la pompe.La paroi du tuyau étant lisse, sous l'action de l'inertie du débit d'eau ultérieur, la force hydraulique atteint rapidement son maximum et produit des effets destructeurs.Il s’agit de « l’effet coup de bélier » en hydraulique, c’est-à-dire le coup de bélier positif.Au contraire, lorsqu'une vanne fermée est soudainement ouverte ou que la pompe à eau démarre, un coup de bélier se produit également, appelé coup de bélier négatif, mais il n'est pas aussi important que le premier.L'impact de la pression provoquera une contrainte sur la paroi du tuyau et produira du bruit, tout comme un marteau frappant le tuyau, c'est ce qu'on appelle l'effet de coup de bélier.

2/Dangers

La pression instantanée générée par les coups de bélier peut atteindre des dizaines, voire des centaines de fois la pression de fonctionnement normale dans le pipeline.De telles fluctuations de pression importantes peuvent provoquer de fortes vibrations ou du bruit dans le système de canalisation et endommager les joints de vannes.Cela a un effet très dommageable sur le système de tuyauterie.Afin d'éviter les coups de bélier, le système de canalisations doit être conçu correctement pour éviter que le débit ne soit trop élevé.Généralement, le débit conçu du tuyau doit être inférieur à 3 m/s et la vitesse d'ouverture et de fermeture de la vanne doit être contrôlée.
Parce que la pompe démarre, s'arrête et que les vannes sont ouvertes et fermées trop rapidement, la vitesse de l'eau change considérablement, en particulier le coup de bélier provoqué par l'arrêt soudain de la pompe, qui peut endommager les canalisations, les pompes à eau et les vannes, et provoquer l'inversion de la pompe à eau et réduire la pression du réseau de canalisations.L’effet coup de bélier est extrêmement destructeur : si la pression est trop élevée, cela provoquera la rupture de la canalisation.Au contraire, si la pression est trop faible, cela entraînera l’effondrement du tuyau et endommagera les vannes et les fixations.En très peu de temps, le débit d’eau passe de zéro au débit nominal.Étant donné que les fluides ont une énergie cinétique et un certain degré de compressibilité, d’énormes changements de débit sur une très courte période de temps entraîneront des impacts de haute et basse pression sur le pipeline.

3/générer

Les coups de bélier peuvent avoir de nombreuses causes.Les facteurs communs sont les suivants :

1. La vanne s’ouvre ou se ferme soudainement ;

2. La pompe à eau s'arrête ou démarre soudainement ;

3. Un seul tuyau transporte l'eau vers un endroit élevé (la différence de hauteur du terrain d'approvisionnement en eau dépasse 20 mètres) ;

4 .La levée totale (ou pression de service) de la pompe à eau est importante ;

5. La vitesse d’écoulement de l’eau dans la conduite d’eau est trop importante ;

6. La conduite d'eau est trop longue et le terrain change considérablement.
7. La construction irrégulière est un danger caché dans les projets de canalisations d'approvisionnement en eau
(1) Par exemple, la production de piliers de poussée en ciment pour tés, coudes, réducteurs et autres joints ne répond pas aux exigences.
Selon le « Règlement technique pour l'ingénierie des pipelines d'approvisionnement en eau en chlorure de polyvinyle rigide enterré », des piliers de poussée en ciment doivent être installés au niveau des joints tels que les tés, les coudes, les réducteurs et autres tuyaux d'un diamètre ≥ 110 mm pour empêcher le pipeline de bouger.« Piliers de poussée en béton » Ils ne doivent pas être inférieurs à la qualité C15 et doivent être coulés sur place sur les fondations du sol d'origine excavées et la pente de la tranchée.Certains constructeurs ne prêtent pas suffisamment attention au rôle des piliers de poussée.Ils clouent un pieu en bois ou calent une broche en fer à côté du pipeline pour servir de pilier de poussée.Parfois, le volume de la jetée en ciment est trop petit ou n’est pas coulé sur le sol d’origine.En revanche, certains piliers de poussée ne sont pas assez solides.En conséquence, pendant l'exploitation du pipeline, les piliers de poussée ne peuvent pas fonctionner et deviennent inutiles, ce qui entraîne un mauvais alignement et des dommages aux raccords de tuyauterie tels que les tés et les coudes.​
(2) La soupape d'échappement automatique n'est pas installée ou la position d'installation est déraisonnable.
Selon le principe de l'hydraulique, des soupapes d'échappement automatiques doivent être conçues et installées aux points hauts des canalisations dans les zones montagneuses ou les collines présentant de grandes ondulations.Même dans les zones planes avec de petits terrains vallonnés, les canalisations doivent être conçues artificiellement lors du creusement de tranchées.Il y a des hauts et des bas, montant ou descendant de manière cyclique, la pente n'est pas inférieure à 1/500 et 1 à 2 soupapes d'échappement sont conçues au point le plus élevé de chaque kilomètre.​
Parce que pendant le processus de transport de l'eau dans le pipeline, le gaz contenu dans le pipeline s'échappera et s'accumulera dans les parties surélevées du pipeline, formant même un blocage d'air.Lorsque le débit d'eau dans le pipeline fluctue, les poches d'air formées dans les parties surélevées continueront à être comprimées et dilatées, et le gaz sera La pression générée après la compression est des dizaines, voire des centaines de fois supérieure à la pression générée après l'eau est comprimée (compte public : Pump Butler).À l’heure actuelle, ce tronçon de pipeline présentant des dangers cachés peut conduire aux situations suivantes :
• Une fois que l'eau est passée en amont du tuyau, l'eau qui goutte disparaît en aval.En effet, l'airbag dans le tuyau bloque l'écoulement de l'eau, provoquant la séparation de la colonne d'eau.​
• Le gaz comprimé dans le pipeline est comprimé jusqu'à la limite maximale et se dilate rapidement, provoquant la rupture du pipeline.​
• Lorsque l'eau provenant d'une source d'eau élevée est transportée en aval à une certaine vitesse par écoulement gravitaire, après la fermeture rapide de la vanne en amont, en raison de l'inertie de la différence de hauteur et du débit, la colonne d'eau dans le tuyau en amont ne s'arrête pas immédiatement. .Il se déplace toujours à une certaine vitesse.La vitesse coule vers le bas.À ce moment-là, un vide se forme dans le pipeline car l'air ne peut pas être réapprovisionné à temps, ce qui provoque le dégonflage du pipeline par la pression négative et son endommagement.
(3) Le sol des tranchées et du remblai ne respecte pas la réglementation.
Des tranchées non qualifiées sont souvent observées dans les zones montagneuses, principalement en raison de la présence de nombreuses pierres dans certaines zones.Les tranchées sont creusées manuellement ou dynamitées avec des explosifs.Le fond de la tranchée est très inégal et comporte des pierres pointues qui dépassent.Dans ce cas, conformément aux réglementations en vigueur, les pierres au fond de la tranchée doivent être enlevées et plus de 15 centimètres de sable doivent être pavés avant que le pipeline puisse être posé.Cependant, les ouvriers du bâtiment ont été irresponsables ou ont pris des raccourcis et ont directement posé le sable sans paver de sable ni paver symboliquement du sable.Le pipeline est posé sur les pierres.Lorsque le remblayage est terminé et que l'eau est mise en service, en raison du poids du pipeline lui-même, de la pression verticale des terres, de la charge du véhicule sur le pipeline et de la superposition de la gravité, elle est soutenue par une ou plusieurs pierres pointues. au bas du pipeline., concentration de contraintes excessive, le pipeline est très susceptible d'être endommagé à ce stade et de se fissurer le long d'une ligne droite à ce stade.C’est ce que les gens appellent souvent « l’effet de notation ».​

4/Mesures

Il existe de nombreuses mesures de protection contre les coups de bélier, mais différentes mesures doivent être prises en fonction des causes possibles du coup de bélier.
1. La réduction du débit des conduites d'eau peut réduire dans une certaine mesure la pression des coups de bélier, mais cela augmentera le diamètre des conduites d'eau et augmentera les investissements dans le projet.Lors de la pose des conduites d'eau, il convient de veiller à éviter les bosses ou les changements brusques de pente afin de réduire la longueur de la conduite d'eau.Plus la canalisation est longue, plus la valeur du coup de bélier lorsque la pompe est arrêtée est élevée.D’une station de pompage à deux stations de pompage, un puits d’aspiration d’eau permet de relier les deux stations de pompage.
Coup de bélier lorsque la pompe est arrêtée

Le soi-disant coup de bélier d'arrêt de pompe fait référence au phénomène de choc hydraulique provoqué par des changements soudains de vitesse d'écoulement dans la pompe à eau et les conduites sous pression lorsque la vanne est ouverte et arrêtée en raison d'une panne de courant soudaine ou pour d'autres raisons.Par exemple, une panne du système électrique ou de l'équipement électrique, une panne occasionnelle de la pompe à eau, etc. peut provoquer l'ouverture et l'arrêt de la pompe centrifuge, entraînant un coup de bélier lorsque la pompe est arrêtée.L'ampleur du coup de bélier lorsque la pompe est arrêtée 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 à l'arrêt de la pompe est élevée.Par conséquent, une hauteur de pompe raisonnable doit être sélectionnée en fonction des conditions locales réelles.

La pression maximale du coup de bélier lorsqu'une pompe est arrêtée peut atteindre 200 % de la pression de service normale, voire plus, ce qui peut détruire les canalisations et les équipements.Les accidents généraux provoquent des « fuites d’eau » et des coupures d’eau ;des accidents graves provoquent l'inondation de la salle des pompes, des dommages aux équipements et aux installations.dommages ou même causer des blessures ou la mort.

Après avoir arrêté la pompe suite à un accident, attendez que le tuyau derrière le clapet anti-retour soit rempli d'eau avant de démarrer la pompe.N'ouvrez pas complètement la vanne de sortie de la pompe à eau lors du démarrage de la pompe, sinon un impact important sur l'eau se produira.Dans de nombreuses stations de pompage, des accidents majeurs liés aux coups de bélier se produisent souvent dans de telles circonstances.

2. Mettre en place un dispositif d'élimination des coups de bélier
(1) Utilisation de la technologie de contrôle de tension constante
Un système de contrôle automatique PLC est utilisé pour contrôler la pompe à vitesse de fréquence variable et pour contrôler automatiquement le fonctionnement de l'ensemble du système de salle des pompes d'alimentation en eau.Étant donné que la pression du réseau de canalisations d'alimentation en eau continue de changer avec l'évolution des conditions de travail, une basse pression ou une surpression se produit souvent pendant le fonctionnement du système, ce qui peut facilement provoquer des coups de bélier, entraînant des dommages aux canalisations et aux équipements.Un système de contrôle automatique PLC est utilisé pour contrôler le réseau de canalisations.Détection de pression, contrôle par rétroaction du démarrage et de l'arrêt de la pompe à eau et réglage de la vitesse, contrôle du débit, et ainsi maintenir la pression à un certain niveau.La pression d'alimentation en eau de la pompe peut être réglée en contrôlant le micro-ordinateur pour maintenir une pression d'alimentation en eau constante et éviter des fluctuations de pression excessives.La probabilité de coups de bélier est réduite.
(2) Installer un éliminateur de coups de bélier
Ce dispositif évite principalement les coups de bélier lorsque la pompe est arrêtée.Il est généralement installé à proximité du tuyau de sortie de la pompe à eau.Il utilise la pression du tuyau lui-même comme puissance pour réaliser une action automatique à basse pression.Autrement dit, lorsque la pression dans le tuyau est inférieure à la valeur de protection définie, l'orifice de vidange s'ouvrira automatiquement pour évacuer l'eau.La décompression est utilisée pour équilibrer la pression des canalisations locales et prévenir l'impact des coups de bélier sur les équipements et les canalisations.Les éliminateurs peuvent généralement être divisés en deux types : mécaniques et hydrauliques.Les éliminateurs mécaniques sont restaurés manuellement après action, tandis que les éliminateurs hydrauliques peuvent être automatiquement réinitialisés.
(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 les coups de bélier lorsque la pompe est arrêtée, mais comme une certaine quantité d'eau refluera lorsque leAPI 609Si la vanne est activée, le puits d'aspiration d'eau doit être équipé d'un tuyau de trop-plein.Il existe deux types de clapets anti-retour à fermeture lente : le type à marteau et le type à stockage d'énergie.Ce type de vanne peut ajuster le temps de fermeture de la vanne dans une certaine plage selon les besoins (bienvenue à suivre : Pump Butler).Généralement, la vanne se ferme de 70 à 80 % dans les 3 à 7 secondes après une panne de courant.Le temps de fermeture restant de 20 à 30 % est ajusté en fonction des conditions de la pompe à eau et de la canalisation, généralement entre 10 et 30 secondes.Il convient de noter que lorsqu'il y a une bosse dans la canalisation et qu'un coup de bélier se produit, le rôle du clapet anti-retour à fermeture lente est très limité.
(4) Mettre en place une tour de régulation de pression unidirectionnelle
Elle est construite à proximité de la station de pompage ou à un endroit approprié sur le pipeline, et la hauteur de la tour de surpression unidirectionnelle est inférieure à la pression du pipeline à cet endroit.Lorsque la pression dans le pipeline est inférieure au niveau d'eau dans la tour, la tour de régulation de pression réapprovisionne en eau le pipeline pour empêcher la colonne d'eau de se briser et combler le coup de bélier.Cependant, son effet réducteur de pression sur les coups de bélier autres que les coups de bélier provoqués par l'arrêt de la pompe, tels que les coups de bélier lors de la fermeture des vannes, est limité.De plus, les performances de la vanne unidirectionnelle utilisée dans la tour de régulation de pression unidirectionnelle doivent être absolument fiables.Une fois la vanne défaillante, cela peut provoquer un gros coup de bélier.
(5) Installer un tuyau de dérivation (vanne) dans la station de pompage
Lorsque le système de pompe fonctionne normalement, le clapet anti-retour est fermé car la pression de l'eau du côté pression de la pompe est supérieure à la pression de l'eau du côté aspiration.Lorsqu'une panne de courant accidentelle arrête brusquement la pompe, la pression à la sortie de la station de pompage d'eau chute fortement, tandis que la pression du côté aspiration augmente fortement.Sous cette pression différentielle, l'eau à haute pression transitoire dans le tuyau principal d'aspiration d'eau pousse la plaque du clapet anti-retour et s'écoule vers l'eau à basse pression transitoire dans le tuyau principal d'eau sous pression, provoquant une augmentation de la faible pression d'eau à cet endroit ;d'autre part, la pompe à eau. L'augmentation de la pression des coups de bélier côté aspiration est également réduite.De cette manière, l'augmentation des coups de bélier et la chute de pression des deux côtés de la station de pompage d'eau sont contrôlées, réduisant et prévenant ainsi efficacement les risques de coups de bélier.
(6) Mettre en place un clapet anti-retour à plusieurs étages
Dans une longue canalisation d'eau, ajoutez un ou plusieursclapets anti-retour, divisez la conduite d'eau en plusieurs sections et installez un clapet anti-retour sur chaque section.Lorsque l'eau dans la conduite d'eau reflue lors d'un coup de bélier, chaque clapet anti-retour est fermé l'un après l'autre pour diviser le débit de reflux en plusieurs sections.Étant donné que la charge hydrostatique dans chaque section de la conduite d’eau (ou section de débit de rétrolavage) est assez faible, le débit d’eau est réduit.Coup de pouce au marteau.Cette mesure de protection peut être utilisée efficacement dans les situations où la différence géométrique de hauteur d'alimentation en eau est importante ;mais cela ne peut pas éliminer la possibilité de séparation de la colonne d’eau.Son plus gros inconvénient est : une consommation électrique accrue de la pompe à eau en fonctionnement normal et une augmentation des coûts d'approvisionnement en eau.