Гидравлика. Гидравлический удар. Меры для предотвращения гидравлического удара в трубопроводах
 Скачать 42.28 Kb.
|
|
Часть 1 8. Гидравлический удар. Меры для предотвращения гидравлического удара в трубопроводах. Гидравлический удар - явление резкого изменения давления, возникающее при напорном движении жидкости в трубе вследствие быстрого изменения скорости в одном из сечений. Чаще всего возникает при быстром закрытии запорных устройств, внезапной остановке насоса, компрессора и т.п. Скорость ударной волны – скорость распространения волны изменения давления вдоль трубопровода. Фаза удара – время, за которое волна изменения давления проходит весь трубопровод и возвращается обратно  . Различают фазу повышенного давления и фазу пониженного давления.Существует два вида гидравлических ударов: Положительный гидравлический удар — возникает при перекрытии крана или какой-либо задвижки в системе наполненной жидкостью. Этот вид гидроудара особо опасен. Несжимаемая жидкость при этом виде гидроудара рассматривается как сжимаемая. Положительный гидроудар способен вызвать разрушения труб и других элементов системы таких как насосы, теплообменники и различные резервации, работающие подо давлением. Отрицательный гидравлический удар — возникает при открытии крана или задвижки в системе наполненной жидкостью. В качестве меры уменьшения негативных последствий гидравлического удара используют замену прямого гидравлического удара на непрямой. Для этого достаточно запорную арматуру на напорных трубопроводах сделать медленно закрывающейся, что позволит уменьшить силу удара. Для борьбы с гидравлическим ударом применимы только те случаи увеличения времени закрытия, которые приводят к неполному удару, т.е. у которых t3> ф0. Снижение ударного давления путем создания условий неполного удара широко используется регламентированием времени закрытия задвижек, пуска мощных насосов и т.д. Если по условиям эксплуатации или иным причинам снизить ударное давление за счет неполного удара нельзя, то приходится применять дорогие и мощные демпфирующие устройства, и иные методы. Другой мерой борьбы с явлением гидравлического удара является установка на напорных линиях, работающих в условиях циклической нагрузки, специальных компенсаторов с воздушной подушкой, которая принимает на себя удар. Борьба с гидравлическим ударом: - уменьшение фазы удара - увеличение времени остановки жидкости - уравнительные баки - гидроаккамуляторы, гасящие ударную волну - предохранительные клапаны. 18. Сопротивление растяжению жидкостей Сопротивление растяжению жидкостей проявляется в способности жидкости противостоять растягивающим усилиям. Сопротивление растяжению внутри капельных жидкостей по молекулярной теории может быть весьма значительным. Сопротивление растяжению в жидкости представляет собой результат сил сцепления между ее частицами. Академик Я. И. Френкель считал, что чистые жидкости могут выдерживать без разрыва очень большие растягивающие усилия, если они сводятся к всестороннему отрицательному давлению, исключающему возможность течения. Это подтверждено опытами. При опытах с тщательно очищенной и дегазированной водой в ней были получены кратковременные напряжения растяжения до 23 — 28 МПа. Однако технически чистые жидкости, содержащие взвешенные твердые частицы и мельчайшие пузырьки газов, не выдерживают даже незначительных напряжений растяжения. Поэтому в дальнейшем будем считать, что напряжения растяжения в капельных жидкостях невозможны. Газы могут находиться в жидкости в растворенном и нерастворенном виде. Присутствие в жидкости нерастворенного газа в виде пузырьков существенно уменьшает модуль упругости жидкости, причем это уменьшение не зависит от размеров пузырьков воздуха. Динамическая вязкость жидкости с увеличением содержания в ней воздуха растет. Содержание нерастворенного воздуха в рабочих жидкостях гидросистем машин и механизмов, гак же как и в трубопроводах, подающих жидкость, может отрицательно повлиять на параметры работы технологических трубопроводов и гидросистем. Часть 2 8. Гидроцилиндры. Гидроцилиндры являются простейшими гидродвигателями, выходное звено (шток, плунжер) которых совершает возвратно-поступательное движение. Они отличаются сравнительно малыми габаритами и массой, передаваемой на единицу мощности, бесступенчатым регулированием скорости, удобством эксплуатации, высоким коэффициентом полезного действия и др. положительными факторами, которые способствуют их распространению в различных отраслях промышленности. Конструктивно механизм гидравлического цилиндра выглядит как гильза – прямая труба с идеально гладкой и чистой внутренней поверхностью изделия. Она наполнена жидкостью, вокруг которой вращается подвижной цилиндрический стержень для её нагнетания или выкачивания. Чтобы исключить протекание имеющейся жидкости, в нём предусмотрены манжеты, изготовленные из пластичной, но прочной резины. Работа поршня активизируется при поступлении в цилиндр жидкости под достаточно высоким давлением. По бокам гильзы вкручены защитные пробки, предотвращающие вытекание и располагающие специальными отверстиями для транспортировки жидкости в гильзе. Усилие от цилиндрического стержня передаётся предустановленным штоком, характеризующимся полированной, а значит максимально гладкой, поверхностью. В нужном направлении определяет его грундбукс. На резьбовой стороне штока фиксируется приспособленная для этой функции деталь или проушина, которая соединяет его с подвижным механизмом. По конструкции рабочей камеры гидроцилиндры делятся на поршневые и плунжерные, причем поршневые гидроцилиндры по направлению действия рабочей среды делятся на цилиндры одно- и двухстороннего действия. Характерная особенность гидроцилиндра одностороннего действия заключается в том, что усилие на выходном звене (например, штоке), возникающее при нагнетании в рабочую полость гидроцилиндра жидкости под давлением, может быть направлено только в одну сторону (рабочий ход). В противоположном направлении выходное звено перемещается, вытесняя при этом жидкость из гидроцилиндра только под влиянием возвратной пружины или другой внешней силы, например, силы тяжести. Поршневые гидроцилиндры одностороннего действия применяют обычно в системах управления и для привода некоторых вспомогательных механизмов. Гидроцилиндры двустороннего действия включают в себя две рабочие полости, поэтому усилие на выходном звене и его перемещение могут быть направлены в обе стороны в зависимости от того, в какую из полостей нагнетается рабочая жидкость (противоположная полость при этом соединяется со сливом). Гидроцилиндры двухстороннего действия могут быть с одним или двумя штоками с подводом жидкости через корпус крышки или штока. 18. Предохранительные клапана непрямого действия В зависимости от воздействия потока жидкости на запорно-регулирующий элемент различают клапаны: прямого (однокаскадные), непрямого (двухкаскадные) действия. В клапанах прямого действия размеры проходного сечения аппарата изменяются в результате непосредственного (прямого) воздействия потока на запорно-регулирующий элемент. В клапанах непрямого действия – в результате воздействия потока на вспомогательный запорно-регулирующий элемент, который управляет перемещением основного переливного золотника, подключенного к напорной и сливной линиям. Предохранительный клапан непрямого действия (рис.1) предохраняет гидравлический привод или систему от перегрузки, поддерживает постоянное установленное давление в напорной линии и может разгружать систему от давления с помощью дистанционного управления. Клапан состоит из следующих основных элементов: корпуса 4, переливного золотника 3, нерегулируемой пружины 5, вспомогательного запорно-регулирующего элемента 6, пружины 7, регулировочного винта 8. Жидкость подводится к клапану по линии Р и отводится в бак по линии Т. Линия Р каналами управления 2, 15 и 16 соединена соответственно с полостями 10, 14 и 13. Вспомогательный клапан, каналом 9 соединен со сливной линией Т. В канале 2, имеется демпфер 1. Если давление в линии Р не превышает давление настройки вспомогательного клапана (регулируется винтом 8, сжимающим пружину 7), последний закрыт, давления в полостях 10, 13 и 14 одинаковы, переливной золотник 3 пружиной 5 прижат к своему коническому седлу и разъединяет линии Р и Т. Когда усилие от давления масла на запорно-регулирующий элемент 6 вспомогательного клапана превышает настроенное усилие пружины 7, шарик отходит от седла и масло в небольшом количестве из линии Р по каналам 2 и 9 проходит в сливную линию Т. Из-за потери давления в демпфере 1 давление в полости 10 уменьшается. Золотник 3 усилием от давления в полостях 13 и 14 перемещается вправо, сжимает пружину 5 и соединяет линии Р и Т. При работе клапана обеспечивается защита гидравлического привода от перегрузки и автоматическое поддержание постоянного давления в линии Р. Достоинства клапанов непрямого действия заключается в том, что они не чувствительны к загрязнениям, обеспечивают высокую герметичность, обладают хорошими демпфирующими свойствами. Также они обладают большей чувствительностью, допускают меньшее изменение (до 0,5 МПа) настроенного давления при увеличении расхода масла через клапан от минимального до номинального, имеют большее быстродействие.  Рисунок 1 - Схема (а) и условное графическое обозначение (б) предохранительного клапана непрямого действия. |