Instrucțiuni tehnice pentru calculul loviturii de berbec

Obiect

1.1. Prezentele instructiuni tehnice se refera la calculul loviturii de berbec in vederea stabilirii si dimensionarii dispozitivelor de protectie necesare limitarii efectelor negative ale loviturii de berbec, cand acestea introduc solicitari care depasesc pe cele admise in regimurile normale de exploatare.

1.2. Instructiunile tehnice cuprind datele de baza, ipotezele de calcul, etapele de calcul in legatura cu fazele de proiectare, reguli pentru alegerea dispozitivelor de protectie, reguli privind exploatarea instalatiilor in scopul reducerii solicitarilor produse in timpul regimurilor nepermanente.

Domeniul de aplicare

1.3. Instructiunile tehnice se aplica la proiectarea, executarea si exploatarea instalatiilor hidraulice sub presiune pentru alimentari cu apa potabila sau industriala, canalizari, irigatii si desecari, care pot fi supuse loviturii de berbec.

1.4. Instalatiile la care fenomenul de miscare nepermanenta are caracter de "oscilatie in masa" intra in domeniul de aplicare al acestor instructiuni tehnice.

Definitii

1.5. Prin "lovitura de berbec" se intelege fenomenul de miscare nepermanenta care ia nastere intr-o instalatie hidraulica sub presiune, ca urmare a modificarii bruste sau relativ rapide a regimului de functionare, fiind caracterizata printr-o variatie importanta a presiunilor intr-un scurt interval de timp.

1.6. Prin "oscilatie in masa" se intelege fenomenul de miscare nepermanenta intr-o instalatie hidraulica, caracterizat printr-o variatie lenta a presiunilor si vitezelor.

[top]

2. CALCULUL LOVITURII DE BERBEC

Metode de calcul

2.1. Metodele de calcul se clasifica in urmatoarele categorii, expuse in ordinea descrescanda a complexitatii:

a) Metode exacte

a.1. Metode exacte bazate pe integrarea directa a ecuatiilor diferentiale ale loviturii de berbec, cu urmatoarele diviziuni:

- metode care folosesc diferente finite prin procedee grafice;

- metode prin diferente finite, care folosesc calculul numeric manual sau calculul numeric automat efectuat cu ajutorul calculatorului electronic;

- metode prin diferente finite hibride, grafice si numerice.

a.2. Metode exacte bazate pe solutii obtinute prin rezolvarea analitica a ecuatiilor loviturii de berbec.

b) Metode aproximative

b.1. Metode expeditive bazate pe folosirea unor grafice sau tabele de calcul care se obtin prin prelucrarea si sinteza unor rezultate obtinute prin metode exacte sau pe cale experimentala.

b.2. Formule de calcul aproximative.

Conditii generale privind folosirea metodelor de calcul

2.2. Complexitatea metodelor de calcul si a schemelor de calcul adoptate va fi in concordanta cu importanta lucrarii si gradul de periculozitate al loviturii de berbec.

2.3. Folosirea metodelor aproximative ca si a solutiilor analitice exacte existente sub forma de grafice sau formule se va face numai in cadrul domeniului lor de valabilitate (schema de calcul, legea de manevra, conditii la limita etc.).

2.4. Se vor aplica intai metode simple si expeditive, cu caracter acoperitor, care sa puna in evidenta daca lovitura de berbec este periculoasa sau nu. Se va trece la folosirea unor metode mai complicate si mai costisitoare, daca rezultatele obtinute prin metodele simple nu conduc la siguranta ca nu se depasesc valorile admisibile ale solicitarilor.

In acest scop, este obligatoriu sa se verifice valoarea presiunilor minime in punctele inalte ale conductei si presiunile maxime in zonele de cota joasa si in vecinatatea organului perturbator.

Ipoteze de calcul

2.5. In cadrul verificarii comportarii instalatiilor hidraulice la regimuri nepermanente si la proiectarea dispozitivelor de protectie contra loviturii de berbec se vor examina acele cazuri care produc solicitari suplimentare care depasesc pe cele din starea de regim, sau care, avand un caracter periodic, pot duce la uzura prematura a instalatiei.

2.6. Se vor examina cazurile de miscare nepermanenta care apar in exploatarea normala (manevrari de armaturi, pornirea si oprirea instalatiei, impulsuri periodice din functionarea asimetrica sau defectoasa a unor dispozitive) si cele care rezulta din manevre accidentale sau avarii (intrerupere brusca a alimentarii cu energie electrica, spargeri de conducte, defectari de dispozitive). La examinarea cazurilor de miscare nepermanenta, care apar in exploatarea normala, se poate renunta la calcule, facand apel la experienta curenta.

2.7. La conductele de refulare ale statiilor de pompare se va examina obligatoriu situatia care rezulta din intreruperea curentului electric pentru cazul cand toate pompele sunt in functiune. Se va alege combinatia cea mai dezavantajoasa intre nivelul de aspiratie si nivelul de refulare.

2.8. Pentru instalatiile echipate cu hidrofoare de protectie, cu ventile de aer sau cu ambele tipuri de dispozitive, se va verifica si situatia care rezulta din interuparea alimentarii cu energie, in cazul cand se afla in functiune un numar redus de pompe, inclusiv oprirea unei singure pompe, pentru a prinde situatia cand tamponul de aer introdus in conducta are un volum mai mic.

2.9. La instalatiile prevazute cu vane cu actionare pneumatica sau hidraulica si cu contragreutate, se va examina prin metode aproximative ipoteza inchiderii bruste a vanei, ca urmare a defectarii sau lipsei dispozitivului de franare, indicand care sunt valorile presiunilor extreme pentru aceasta situatie.

2.10. La instalatiile cu clapete de retinere, la care nu este sigura inchiderea odata cu inversarea debitului, se va examina situatia care rezulta pentru ansamblul instalatiei din inchiderea brusca a clapetei, cu un decalaj de 0,5 ... 1 secunde fata de momentul inversarii debitului.

Daca instalatia are mai multe clapete montate in paralel pe conducte care se ramifica din conducta principala, se vor calcula separat presiunile care apar pe aceste conducte, daca au fost introduse in schema de calcul printr-o conducta echivalenta. Pentru acest calcul, timpul de inchidere completa a clapetei se va lua de 0,03...0,05 secunde.

2.11. In cazul statiilor de pompare echipate cu pompe care nu rezista timp indelungat la turatie inversa si care nu sunt prevazute cu clapete care opresc curgerea inversa, se va examina si cazul cand o pompa se opreste accidental, iar restul raman in stare de functionare.

Scheme de calcul

2.12. Schema de calcul cuprinde alegerea modelului de fluid si elaborarea unui model matematic, in concordanta cu metoda de calcul adoptata si care sa reproduca cat mai fidel caracteristicile geometrice si hidraulice ale instalatiei.

Pentru fenomenele de lovitura de berbec se va folosi modelul fluidului compresibil.

Pentru fenomenele de oscilatie in masa se poate folosi atat modelul fluidului compresibil cat si modelul de fluid incompresibil.

2.13. Modelul de fluid incompresibil va fi folosit in conditiile si pe sectoarele de instalatie in care misscarea este preponderent lent variabila.

In aceasta categorie intra:

- miscarile generate printr-o manevra relativ uniforma a organelor de reglaj, cu un timp de manevra Tm de cca 10 ori mai lung decat timpul de reflexie al undelor:

Instructiuni tehnice pentru calculul loviturii de berbec si stabilirea masurilor pentru prevenirea efectelor negative ale acestora la instalatiile hidraulice sub presiune