Ус дамжуулах хоолойн шилжилтийн процесст анализ хийх тухай

Гидравлик тооцооны инженерүүдэд зориулав.

Ус дамжуулах хоолойн шилжилтийн процесст анализ хийх тухай

Престиж Инжиниринг ХХК-ийн гүйцэтгэх

захирал, зөвлөх инженер  Ш.Ганзориг

Abstract

Estimation of the Hydraulic Transient in the pipeline and selection of methods for its prevention is directly related to operation life and economic benefit of a facility.  Thus, this report highlights importance of the conducting Hydraulic Transient analysis properly and selection of method and applications for its control. Control of Hydraulic Transient shall be the basic method to protect from the water hammer and hereby introducing the common methods to protect from water hammer and their advantages and disadvantages.

Түлхүүр үгс: Шилжилтийн процесс, гидравлик цохилт, шилжилтийн процессийн анализ, баганан тусгаарлал, шилжилтийн процессийг хянах арга, хамгаалах хэрэгслүүд.

Оршил

Манай оронд 3 мянга гаруй км урт ус, дулааны зориулалттай гол болон дамжуулах янз бүрийн шугам хоолойнууд ашиглагдаж байгаа бөгөөд даралтын хэлбэлзэл, гидравлик цохилтоос үүссэн долгион, чичиргээнээс үүдэлтэй шугам хоолой засварлах, солих зэрэг засвар шинэчлэлтийн ажлууд байнга хийгдэж байна. Ойрын хэтийн төлөвөөр нийт хоолойн урт 8 мянга гаруй км болох төлөвтэй байна.

Судлаачдын үзэж байгаагаар шугам хоолойн эвдрэл нь дараах шалтгааны улмаас үүсч байна гэж үзсэн байдаг.

·         60 %-ийн тохиолдол нь –шилжилтийн процесс, гидравлик цохилт, чичиргээнээс;

·         25 % нь – элэгдлээс;

·         15 % нь – байгалийн үзэгдэл буюу форс-мажор нөхцөл байдлаас үүдэлтэй .

Ус дамжуулах шугам хоолойнууд нь ашиглалтын нийт хугацаандаа байнгын динамик ачаалал буюу даралтын хэлбэлзэл, түүнтэй холбоотой чичиргээ, шилжилтийн процесс, гидравлик цохилтын нөлөөнд ажиллаж байдаг. Эдгээр үзэгдлүүд нь насоснууд ажиллах, зогсох болон төрөл бүрийн хаалтуудыг хаах, нээх ажиллагааны үед, ашиглалтын ажиллагсдын алдаатай үйлдлүүд, цахилгаан хангамж гэнэт тасалдах, технологийн хамгаалалтын буруу үйлдлүүд зэрэг шалтгааны улмаас үүсдэг юм.  

Гидравлик цохилт, шилжилтийн процесс дэх даралтын гэнэтийн өөрчлөлт, чичиргээнээс зөв урьдчилан сэргийлж, түүний тоог цөөлөх нь их засвар болон ослын тоог багасгах, түүнээс хамаарч эвдрэх хаалт, тоног төхөөрөмжийн тоог багасгах бөгөөд шугам хоолой, түүн дээрх бусад тоног төхөөрөмжийн ашиглалтын хугацааг уртасгах, системийн найдвартай ажиллагааг өндөрсгөх чухал ач холбогдолтой техникийн шийдэл юм. Ус хангамжийн системийн үр ашиг, ашиглалтын хугацаа нь түүнийг зөв төлөвлөх (хоолой, арматурын сонголт, хоолойн урт зэрэг), мөн ашиглалтын явцад технологийн процессын зохион байгуулалтыг (ажлын горим, параметрүүдийг зөв тодорхойлох, автомат тохируулгатай системийг бий болгох зэрэг) зөв төлөвлөхөөс хамаарч байна.

Манай орны томоохон ус хангамжийн системүүдийн зураг төсөл, угсралтын ажлуудыг 1990 он хүртэл ЗХУ (хуучин нэрээр)-ын мэргэжилтнүүд, харин 2000 оноос хойшхи шийдлийг Япон, АНУ, Австрали зэрэг орны зөвлөх мэргэжилтнүүд хийж ирлээ. Манай мэргэжилтнүүд дунд болон бага хүчин чадалтай системийн хувьд шилжилтийн процессын сөрөг үр дүн, гидравлик цохилтоос хамгаалах арга хэмжээг тухайн төсөл, байгууламжууд дээр манайд мөрдөж байгаа БНбД 40-02-06 “Ус хангамж, гадна сүлжээ ба байгууламж” нормд заасны дагуу төлөвлөж  байна.

Шилжилтийн процесс

Гидравлик цохилтын асуудлыг авч үзэхийн тулд даралтат системд үүсч болзошгүй щилжилтийн процессуудыг зайлшгүй авч үзэх шаардлагатай. Даралтат шугам хоолойн систем нь ажиллагааны явцдаа байнгын тогтмол горимуудад шилжилтийн процессоор дамжин өөрчлөгдөн ажиллаж байдаг. Шилжилтийн процесс гэдэг нь нэг байнгын горимоос нөгөө горимд шилжих шилжилтийн үе шат юм. Энэ горимын өөрчлөлт нь даралт, урсгалын хурд, насосны роторын эргэлтийн тоо, насосны моторын хүчин чадал зэрэг параметрүүд өөрчлөгдөх байдлаар илэрнэ.

Шилжилтийн процесс нь ус дамжуулах даралтат системд даралт өөрчлөгдөх байдлаар илрэх бөгөөд энэ нь төлөвлөгөөт болон ослын үед насос гэнэт зогсолт хийх, насосны эргэлтийн тоо өөрчлөгдөх, хаалтуудыг хааж, нээх болон шугам хоолойг усаар дүүргэх явцад үүсдэг. Шилжилтийн процессийн явцад хэрвээ даралт огцом ихсэх тохиолдолд   гидравлик цохилт үүсэх магадлал өндөр байдаг. Гэхдээ зарим шилжилтийн процессийн үед нэмэгдэх даралтын хэмжээ их биш, огцом биш өөрчлөгддөг. Өөрөөр хэлбэл шилжилтийн процесс болгонд гидравлик цохилт үүсэхгүй.

Системийн ажиллагааны явцад давтагдаж байгаа тоо, ажиллагааны горимд эзэлж байгаа байдлаар шилжилтийн процессийг үндсэн болон онцгой гэж хувааж болно.

Үндсэн шилжилтийн процесс – Насос ажиллах болон зогсох, хаалтны хаах хэмжээгээр  зарцуулгыг өөрчлөх, мөн зэрэгцээ болон угсраа байдлаар ажиллаж байгаа насос ажиллах, зогсох зэрэг системийн ажлын үндсэн процессууд байнга давтагдаж байдаг шилжилтүүд хамрагдана.

Онцгой шилжилтийн процесс – Кавитацийн үзэгдэл, систем насосны тогтвортой биш бүсэд ажиллах, насос цахилгааны тасалдлаас гэнэт зогсох, хоосон шугам хоолойд ус шахаж эхлэх зэрэг процессууд хамрагдана. Энэ үзэгдэл нь зайлшгүй тохиолдохгүй боловч ашиглалтын буруу үйл ажиллагаа, цахилгаан энерги тасалдах, насос ажиллаж эхлэх үед гидравлик цохилт үүсэх, зураг төслийн буруу шийдэл болон элэгдэл гэмтлийн улмаас насосны цахилгааны үзүүлэлтүүд буурах, эцэст нь сорох талд байх усны даралт, түвшин хангалтгүй болох зэрэг шалтгааны улмаас үүснэ.

Шугам хоолойн дагууд үүсэх чичиргээ, гидромеханикийн тоног төхөөрөмжүүд болон барилгын хийцүүд дээр үүсэх динамик ачаалал зэрэг шилжилтийн процессийн явцад илэрнэ. Энэ үзүүлэлтүүд нь жирийн ажлын горимын хэмжээнээс их хэмжээгээр богино хугацаанд үүсч болзошгүй тул тоног төхөөрөмжүүд барилгын хийцийн бат бөхийг тооцохдоо шилжилтийн процессийн үзэгдэлийг тооцоолох хэрэгтэй болдог.

Шилжилтийн процесс илэрч байгаа шинж чанарууд нь насос станцын бүрэлдхүүн, төлөвлөлт, шахаж байгаа түрэлт, суурилуулсан насосны төрөл, хаалтны хийц зэргийн сонголтыг тодорхойлдог. Тэр тусмаа өндөр даралтыг шахах болон их хэмжээний урттай шугам хоолойн хувьд онцгой анхаарах хэрэгтэй бөгөөд энэ тохиолдолд насосны зарцуулгын хэмжээг хурдан өөрчлөхөд байнга гидравлик цохилт бий болно.

Шилжилтийн процесс дахь гидравлик цохилтоос үүсэх их даралтыг зайлшгүй хязгаарын хэмжээнд багасгах үүднээс гидравлик цохилтоос хамгаалах арга, хэрэгслүүдийг төлөвлөнө. Хамгаалалтын төлөвлөлт нь зөвхөн зөвшөөрөгдөх хэмжээнээс ихсэж байгаа даралт буюу эерэг даралтыг багасгах зорилгоор хязгаарлагдахгүй бөгөөд даралтат систем дэх хамгийн бага сөрөг даралт буюу бараг вакуум орчин бий болохоос хамгаалах зорилготой байна.