Qu’est-ce que le coup de bélier ?
Le coup de bélier se produit lorsqu'il y a une panne de courant soudaine ou lorsque la vanne est fermée trop rapidement, en raison de l'inertie du débit d'eau sous pression, une onde de choc du débit d'eau est générée, tout comme un coup de marteau, on l'appelle donc coup de bélier. .La force générée par les ondes de choc de va-et-vient du débit d’eau, parfois si importante, peut endommager les vannes et les pompes.
Lorsqu'une vanne ouverte se ferme soudainement, l'eau s'écoule contre la vanne et la paroi du tuyau, créant une pression.Grâce à la paroi lisse du tuyau, le débit d'eau ultérieur atteint rapidement son maximum sous l'action de l'inertie et produit des dommages.Il s’agit de « l’effet coup de bélier » en mécanique des fluides, c’est-à-dire le coup de bélier positif.Ce facteur doit être pris en compte lors de la construction de conduites d'approvisionnement en eau.
Au contraire, une fois la vanne fermée ouverte soudainement, elle produira également des coups de bélier, appelés coups de bélier négatifs.Il a également un certain pouvoir destructeur, mais il n’est pas aussi important que le premier.Lorsque la pompe à eau électrique perd soudainement de la puissance ou démarre, cela provoquera également un choc de pression et un effet de coup de bélier.L'onde de choc de cette pression se propage le long du pipeline, ce qui peut facilement conduire à une surpression locale du pipeline, entraînant une rupture du pipeline et des dommages aux équipements.Par conséquent, la protection contre les coups de bélier est devenue l’une des technologies clés dans l’ingénierie de l’approvisionnement en eau.
Conditions de coup de bélier
1. La vanne s’ouvre ou se ferme soudainement ;
2. La pompe à eau s'arrête ou démarre soudainement ;
3. Alimentation en eau par un seul tuyau dans les endroits élevés (la différence de hauteur du terrain d'approvisionnement en eau dépasse 20 mètres) ;
4. La hauteur totale (ou pression de service) de la pompe est importante ;
5. La vitesse de l’eau dans la conduite d’eau est trop importante ;
6. La conduite d'eau est trop longue et le terrain change considérablement.
Les dangers des coups de bélier
L'augmentation de pression provoquée par les coups de bélier peut atteindre plusieurs fois, voire des dizaines de fois, la pression de service normale du pipeline.De telles fluctuations de pression importantes causent des dommages au système de canalisations principalement pour les raisons suivantes :
1. Provoquer de fortes vibrations du pipeline et une déconnexion du joint du pipeline ;
2. La vanne est endommagée et la pression importante est trop élevée pour provoquer l'éclatement du tuyau et la pression du réseau d'alimentation en eau est réduite ;
3. Au contraire, si la pression est trop basse, le tuyau s'effondrera et la vanne et les pièces de fixation seront endommagées ;
4. Faire inverser la pompe à eau, endommager l'équipement ou les canalisations dans la salle des pompes, provoquer sérieusement l'immersion de la salle des pompes, provoquer des pertes personnelles et d'autres accidents majeurs et affecter 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 conduite d'eau peut réduire dans une certaine mesure la pression des coups de bélier, mais cela augmentera le diamètre de la conduite d'eau et augmentera l'investissement du projet.Lors de la pose des conduites d’eau, il convient de veiller à éviter les bosses ou les changements brusques de pente.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 le coup de bélier est important à l'arrêt de la pompe.Par conséquent, une hauteur de pompe raisonnable doit être sélectionnée en fonction des conditions locales réelles.Après avoir arrêté la pompe en cas d'accident, attendez que la canalisation derrière le clapet anti-retour soit remplie 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 il y aura un impact important sur l'eau.La plupart des accidents majeurs liés aux coups de bélier dans de nombreuses stations de pompage se produisent dans de telles circonstances.
2. Mettre en place un dispositif d'élimination des coups de bélier
(1) Utilisation de la technologie de contrôle de pression constante :
Étant donné que la pression du réseau de canalisations d'alimentation en eau change continuellement avec le changement des conditions de travail, une basse pression ou une surpression se produit souvent pendant le fonctionnement du système, ce qui est sujet aux coups de bélier, entraînant des dommages aux canalisations et aux équipements.Le système de contrôle automatique est adopté pour contrôler la pression du réseau de canalisations.La détection, le contrôle par rétroaction du démarrage, l'arrêt et le réglage de la vitesse de la pompe à eau, contrôlent le débit, puis maintiennent 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.Les chances de marteau sont réduites.
(2) Installez l'éliminateur de coups de bélier
Cet équipement 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, c'est-à-dire que lorsque la pression dans le tuyau est inférieure à la valeur de protection définie, le drain s'ouvrira automatiquement et évacuera l'eau.Soulagement de la pression pour équilibrer la pression des canalisations locales et prévenir l'impact des coups de bélier sur les équipements et les canalisations.Généralement, les éliminateurs peuvent être divisés en deux types : mécaniques et hydrauliques.réinitialiser.
3) Installez un clapet anti-retour à fermeture lente sur le tuyau de sortie de la pompe à eau de gros calibre
Il peut éliminer efficacement les coups de bélier lorsque la pompe est arrêtée, mais comme il y a une certaine quantité de reflux d'eau lorsque la vanne est actionnée, 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 et le type à stockage d'énergie.Ce type de vanne peut ajuster le temps de fermeture de la vanne dans une certaine plage en fonction des besoins.Généralement, 70 à 80 % de la vanne est fermée dans les 3 à 7 s après la panne de courant, et le temps de fermeture des 20 à 30 % restants est ajusté en fonction des conditions de la pompe à eau et de la canalisation, généralement dans la plage de 10 à 30 s.Il convient de noter que le clapet anti-retour à fermeture lente est très efficace lorsqu'il y a une bosse dans la canalisation pour combler le coup de bélier.
(4) Mettre en place une tour de surtension unidirectionnelle
Elle est construite à proximité de la station de pompage ou à un emplacement approprié du 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 surpression fournira de l'eau au pipeline pour empêcher la rupture de la colonne d'eau et éviter les coups de bélier.Cependant, son effet dépressurisant sur les coups de bélier autres que les coups de bélier à l'arrêt de la pompe, tels que les coups de bélier à la fermeture des vannes, est limité.De plus, les performances de la vanne unidirectionnelle utilisée dans la tour de surpression unidirectionnelle doivent être absolument fiables.Une défaillance de la vanne peut entraîner des accidents majeurs.
(5) Mettre en place 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 eau sous pression de la pompe est supérieure à la pression de l'eau du côté aspiration.Lorsque la panne de courant arrête brusquement la pompe, la pression à la sortie de la station de pompage chute fortement, tandis que la pression côté aspiration augmente fortement.Sous cette pression différentielle, l'eau à haute pression transitoire dans le tuyau principal d'aspiration d'eau est l'eau à basse pression transitoire qui repousse la plaque du clapet anti-retour et s'écoule vers le tuyau principal d'eau sous pression, et y augmente la basse pression de l'eau ;d'autre part, la pompe à eau. L'augmentation des coups de bélier côté aspiration est également réduite.De cette manière, la montée et la descente des coups de bélier des deux côtés de la station de pompage sont contrôlées, réduisant et prévenant ainsi efficacement les risques de coups de bélier.
(6) Régler le clapet anti-retour à plusieurs étages
Dans la conduite d'eau la plus longue, ajoutez un ou plusieurs clapets 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 pendant le processus de coup de bélier, les clapets anti-retour sont fermés les uns après les autres pour diviser le flux 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.Marteau Boost.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 le suivant : la consommation électrique de la pompe à eau augmente en fonctionnement normal et le coût de l'approvisionnement en eau augmente.
(7) Des dispositifs automatiques d'échappement et d'alimentation en air sont installés au point haut du pipeline pour réduire l'impact des coups de bélier sur le pipeline.
Heure de publication : 23 novembre 2022