Справочное руководство по трубам ПВХ. Часть 19

После того, как приблизительное количество циклов известно, следующим шагом будет выбор соотношения размеров (DR) трубы из ПВХ и определение среднего напряжения, ожидаемого для этой конкретной трубы. Минимальное и максимальное внутреннее давление – это значения, которые должен определить проектировщик. Они обозначаются обычно как Pmin и Pmax. Если не прилагается никаких усилий для управления скачками, максимальное давление должно быть суммой рабочего давления и максимального скачка, что вычисляется по специальным уравнениям. Однако использование устройств контроля перенапряжения (насосы плавного пуска, расширительные баки и т. д.) обычно более рентабельно, чем их неиспользование. Если используются устройства защиты от скачков давления, проектировщик должен использовать значение пикового давления, которое точно отражает истинное значение повторяющихся скачков. Важно понимать, что надлежащее техническое обслуживание оборудования системы гарантирует, что контролируемое давление останется приемлемым. Когда минимальное и максимальное давления конструкции системы известны, среднее напряжение можно определить с помощью уравнения, которое относится к циклическим скачкам давления, возникающим в результате работы системы. Pmax и Pmin – это соответственно верхняя и нижняя границы колебаний давления в определенной точке системы, которые возникают при переходе системы из одного рабочего состояния в другое. Если система была смоделирована с использованием одного из имеющихся в продаже пакетов программного обеспечения для анализа переходных процессов, значения Pmax и Pmin могут быть взяты из выходных данных программы.

Теперь рассмотрим общие методы контроля перенапряжения в трубопроводной системе из ПВХ. Изменение скорости потока в закрытом трубопроводе заставляет упругие волны перемещаться вверх и вниз по потоку от точки их зарождения, что вызывает увеличение или уменьшение давления по мере распространения волн по трубопроводу. Хотя устройства регулирования давления служат множеству целей в трубопроводных системах, их основная функция – минимизировать колебания давления, возникающие при изменении скорости жидкости. Если величина или частота скачков считаются ограничивающим параметром в конструкции трубопровода, существуют практические средства снижения скачков до приемлемых уровней. В общем, первая цель – поддерживать скачки и спады (максимальные положительные и отрицательные скачки) на минимальных значениях. В пределах этого минимизированного диапазона переходного давления, даже при фиксированной частоте цикла работа трубопровода часто может продолжаться, потому что циклическая прочность системы, как было показано, является достаточной. Из-за большого разнообразия возможных условий гидроударов (положительное или отрицательное давление, случайная или повторяющаяся частота) не существует единого решения для управления условиями гидроударов. Существуют различные средства управления, снижения или противодействия скачкам давления в системах. Один из методов заключается в использовании насосов с регулируемой скоростью, которые позволяют работать непрерывно при различных условиях потока, тем самым значительно сокращая количество циклов включения / выключения.

Клапаны сброса давления также используются: подпружиненные клапаны сбрасывают давление, превышающее заданное значение. Когда срабатывают предохранительные клапаны, сбрасываемая жидкость возвращается. Закрытые или находящиеся под давлением расширительные баки — ещё один эффективный способ борьбы с гидравлическими ударами. Конструктивно это представляет собой закрытый блок, содержащий воздух и транспортирующую жидкость, который иногда разделен диафрагмой или баллоном. Воздух находится под давлением, что позволяет контролировать как положительные, так и отрицательные скачки в системах высокого давления, позволяя потоку входить и выходить из устройства. Ещё один вариант — градирня, то есть резервуар, открытый для атмосферы, который работает аналогично уравнительному резервуару для низкого давления. И последний способ борьбы с гидравлическими ударами — это инерция насоса и привода. Насосы в данном случае имеют такую конструкцию, что замедляют работу постепенно в случае отключения электроэнергии, что сводит к минимуму скачки давления транспортируемой жидкости. Также нужно учитывать, что для правильной работы системы необходимо надлежащее обслуживание устройств контроля перенапряжения и других принадлежностей системы. В напорных системах из ПВХ можно использовать некоторые или все методы, перечисленные выше. Дополнительное обсуждение представлено в специальной литературе по проектированию насосных станций сточных и дождевых вод.

Теперь рассмотрим вопросы, связанные со стандартами напорных труб и фитингов из ПВХ. Нормативные документы ISO мы уже подробно рассматривали в соответствующем цикле статей, так что на этот раз уделим более пристальное внимание североамериканским стандартам ASTM и другим. Первый стандарт ASTM для напорных труб из ПВХ в Северной Америке был опубликован в 1960 году. Публикация AWWA C900 в 1975 году ознаменовала новую эру в материалах для труб, так как это был первый стандарт на трубы из термопластов для распределения питьевой воды, опубликованный AWWA. За этим последовала публикация AWWA C905 в 1988 году для транспортировки воды, которая включала трубы большего диаметра, от 14 дюймов (32 см диаметр для европейских труб) и выше. В течение следующих двух десятилетий существовало два подхода к проектированию напорных труб из ПВХ: подход к классу давления, как описано в AWWA C900-97, и подход к расчетному давлению, как описано в AWWA C905. Первый из них включал встроенный допуск перенапряжения, а также коэффициент безопасности 2,5, тогда как последний не имел встроенного допуска перенапряжения и использовал коэффициент безопасности 2,0. Когда комитет AWWA PVC начал обновление версий этих двух стандартов 1997 года, он решил их объединить. Исследовательский фонд AWWA опубликовал отчет «Долгосрочное прогнозирование характеристик труб из ПВХ», в котором подчеркивается, что расчетные напряжения между стандартами согласованы и основаны на коэффициенте безопасности 2,0.