Wie kann der durch Wasserschlag verursachte Schaden gemindert werden?

Wasserschläge sind ein häufiges Problem in Wasserverteilungssystemen und es gibt verschiedene Schutzmaßnahmen, um ihre Auswirkungen zu mildern. Allerdings müssen diese Maßnahmen auf die konkreten Ursachen von Wasserschlägen zugeschnitten sein. Nachfolgend sind einige häufig verwendete Methoden aufgeführt:

Durch Verringern der Durchflussrate in der Rohrleitung kann der Wasserschlagdruck bis zu einem gewissen Grad verringert werden. Dies erfordert jedoch möglicherweise eine Vergrößerung des Rohrdurchmessers, was die Projektkosten erhöht. Bei der Auslegung der Rohrleitung ist es unbedingt erforderlich, Situationen zu vermeiden, in denen plötzliche Neigungsänderungen oder die Bildung von Buckeln (Hochpunkten) in der Leitung auftreten.

Darüber hinaus kann eine Reduzierung der Rohrleitungslänge hilfreich sein, da längere Rohrleitungen im Allgemeinen zu stärkeren Wasserschlägen bei Pumpenabschaltungen führen. Ein Ansatz besteht darin, eine einzelne Pumpstation in zwei zu teilen und die beiden Stationen über einen Saugbrunnen zu verbinden.

Das Ausmaß des Wasserschlags beim Abschalten der Pumpe hängt hauptsächlich von der geometrischen Förderhöhe der Pumpstation ab. Je höher die geometrische Förderhöhe, desto größer ist die Gefahr eines Wasserschlags. Daher ist es wichtig, den geeigneten Pumpenkopf entsprechend den örtlichen Gegebenheiten auszuwählen.

Nach dem Abschalten der Pumpe sollte das System warten, bis sich die Leitung hinter dem Rückschlagventil mit Wasser gefüllt hat, bevor die Pumpe neu gestartet wird. Während des Pumpenstarts ist es wichtig, das Pumpenauslassventil nicht vollständig zu öffnen, da dies zu erheblichen Wasserschlägen führen kann. Unter diesen Bedingungen kommt es zu vielen größeren Wasserschlägen in Pumpstationen.

(1) Einführung der Technologie zur Konstantdruckregelung:

Ein automatisiertes SPS-Steuerungssystem (Programmable Logic Controller) kann eingesetzt werden, um die Drehzahl von Pumpen durch variable Frequenzsteuerung anzupassen. Da der Druck im Wasserverteilungsnetz bei wechselnden Betriebsbedingungen schwankt, kommt es häufig zu Druckstößen oder -abfällen, die zu Wasserschlägen und Schäden an Rohren und Geräten führen können. Durch die Überwachung des Drucks und die Steuerung des Betriebs der Pumpen – Ein- und Ausschalten oder Anpassen ihrer Geschwindigkeit – hält das System einen konstanten Druck aufrecht. Dies trägt dazu bei, große Druckschwankungen zu verhindern und die Wahrscheinlichkeit von Wasserschlägen zu verringern.

(2) Installation von Wasserschlagschutzvorrichtungen:

Diese Geräte verhindern in erster Linie Wasserschläge, die durch Pumpenabschaltungen verursacht werden, und werden normalerweise in der Nähe des Pumpenauslasses installiert. Sie nutzen den Druck in der Rohrleitung, um ein Überdruckventil zu aktivieren, wenn der Druck unter einen festgelegten Schwellenwert fällt, sodass Wasser abgelassen werden kann, um den Druck zu entlasten. Dies trägt dazu bei, den örtlichen Rohrleitungsdruck auszugleichen und Schäden durch Wasserschläge zu verhindern. Wasserschlagdämpfer sind im Allgemeinen in mechanischer und hydraulischer Ausführung erhältlich. Mechanische Feststeller müssen nach der Aktivierung manuell zurückgesetzt werden, während hydraulische Feststeller automatisch zurückgesetzt werden.

(3) Installation langsam schließender Rückschlagventile an Rohren mit großem Durchmesser:

Langsam schließende Rückschlagventile können Wasserschläge, die durch Pumpenabschaltungen verursacht werden, wirksam abmildern. Da jedoch durch die Funktion des Ventils ein Teil des Wassers zurückfließen kann, ist ein Überlaufrohr im Saugbrunnen erforderlich. Langsam schließende Rückschlagventile gibt es in zwei Ausführungen: gewichtsbasierte und energiespeichernde Ausführungen. Diese Ventile können so eingestellt werden, dass sie innerhalb eines bestimmten Zeitrahmens schließen. Typischerweise schließt das Ventil innerhalb von 3 bis 7 Sekunden nach einem Stromausfall zu 70 % bis 80 %, wobei die restlichen 20 % bis 30 % des Schließens je nach Pumpen- und Rohrleitungsbedingungen 10 bis 30 Sekunden dauern. Es ist wichtig zu beachten, dass es bei Hochpunkten (Höckern) in der Rohrleitung zu Wasserschlägen aufgrund der Säulentrennung kommen kann. In diesem Fall ist das langsam schließende Rückschlagventil weniger wirksam.

(4) Installation eines Einweg-Druckregulierungsturms:

Ein Einweg-Druckregelturm kann in der Nähe der Pumpstation oder an einer geeigneten Stelle in der Rohrleitung errichtet werden. Der Wasserstand des Turms sollte zu diesem Zeitpunkt niedriger sein als der Leitungsdruck. Wenn der Rohrleitungsdruck unter den Wasserspiegel des Turms fällt, wird Wasser vom Turm in die Rohrleitung nachgefüllt, um eine Trennung der Wassersäule und einen Wasserschlag zu verhindern. Allerdings ist diese Maßnahme zur Vermeidung von Wasserschlägen durch Ventilschließungen nicht sehr wirksam. Darüber hinaus muss das im Turm verwendete Einwegventil zuverlässig sein, da ein Ausfall zu erheblichen Wasserschlägen führen könnte.

(5) Installation von Bypassrohren (Ventilen) in Pumpstationen:

Unter normalen Bedingungen ist der Druck auf der Druckseite der Pumpe höher als auf der Saugseite, wodurch das Rückschlagventil schließt. Bei einem plötzlichen Stromausfall fällt der Druck auf der Druckseite der Pumpe stark ab, während der Druck auf der Saugseite dramatisch ansteigt. Der Druckunterschied zwingt vorübergehendes Hochdruckwasser in der Saugleitung dazu, das Rückschlagventil zu öffnen und Wasser zur Niederdruck-Auslassseite zu leiten. Dieser Vorgang trägt dazu bei, den Druck auf beiden Seiten der Pumpe auszugleichen, wodurch die Wahrscheinlichkeit eines Wasserschlags verringert wird.

(6) Installation mehrerer Rückschlagventile:

Bei langen Rohrleitungen kann die Installation mehrerer Rückschlagventile die Rohrleitung in Abschnitte unterteilen. Jeder Abschnitt hätte ein eigenes Rückschlagventil. Im Falle eines Wasserschlags wird der Wasserfluss in kleinere Abschnitte aufgeteilt, da jedes Rückschlagventil nacheinander schließt. Die geringere Druckhöhe in jedem Abschnitt verringert das Ausmaß des Wasserschlags. Diese Methode ist besonders nützlich für Systeme mit einem großen vertikalen Fallhöhenunterschied. Das Risiko einer Wassersäulenablösung kann dadurch jedoch nicht ausgeschlossen werden. Ein großer Nachteil besteht darin, dass im Normalbetrieb der Energieverbrauch der Pumpe und die Betriebskosten steigen.

Durch die Umsetzung dieser Strategien ist es möglich, die Auswirkungen von Wasserschlägen auf das Wasserversorgungssystem wirksam zu reduzieren und so sowohl Sicherheit als auch Effizienz im Betrieb zu gewährleisten.

Wenn Sie an diesem Artikel interessiert sind oder Fragen dazu haben, können Sie mich jederzeit kostenlos kontaktieren~~~

WhatsApp: +86 18159365159

E-Mail:victor@gntvalve.com