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Le but et les tâches
L’actualité
1. Le compte graphique analitique du coup de bélier
2. La construction des caractéristiques d'onde et du graphique des oscillations de la pression dans le temps
3. La protection contre les coups de bélier
La liste de la littérature

      Le but - élever la sécurité d’exploitation des systemes à basse pression dans les processus transitoires.
      Ce but peut être réaliser par les tâches suivantes:
- créer le programme de compte des processus transitoires dans les systèmes d'amélioration; modeler le système dans les régimes transitoires;
- analyser et choisir les moyens qui plus effectifs pour la protection contre les oscillations de pression;
- créer le modèle du processus de fonctionnement du moyens de la protection choisis;
- élaborer le modèle du processus transitoires avec le moyen choisi et montrer sont efficacité.

      Les règimes de transition et les processus ondulatoires accompagnant deviennent la raison de la destruction des conduites, de l'armature, ainsi des casses des pompes et provoquent le régime de fonctionnement anormale de l’installation. Ainsi, la réduction du danger des coups de bélier permet d'augmenter la sécurité et l'efficacité du travail du système d'amélioration.
      En même temps le problème de la protection contre le coup de bélier se décide en plusieurs cas non économement, par voie de l'augmentation de la solidité des tubes. C'est expliqué par le compte incorrect des coups de bélier et par la structure imparfaite des installations proposées pour la protection des conduites contre augmentations périodiques de la pression.

      Le coup de bélier dépend de plusieurs facteurs: de la loi du changement de la vitesse du courant, de la longueur et du type de la conduite, le matériau et la géométrie des tubes, le milieu transporté etc, dont considération Le compte les amène à la complication des comptes et n'est pas toujours argumenté.

      On sait que le coup de bélier dans les conduites est commencé par le changement rapide de la vitesse du mouvement de l'eau qu'est accompagné par un grand changement de la pression. Dans la conduite de charge dans le cas total les changements brusques de la vitesse du mouvement de l'eau peuvent apparaitre dans les installations pompage à la mise en marche, à l'arrêt et au réglage. Les hésitations particulièrement dangereuses de la pression sont observées à l'arrêt soudain de la pompe [1, 2].
      Le compte du coup de bélier pour le cas d’arrêt de la pompe est produit aux admissions suivantes principales:
• le changement de la vitesse du courant se passe instantanément (le rotor sans inertie);
• la résistance distribuée en longueur de la conduite se concentre dans un point;
• la géométrie des tubes la constante sur toute la longueur, est transportée l'eau sans addition de l'air.

      On peut analyser le procès en cas de l'arrêt instantané de la pompe par le moyen graphique analytique. La section initiale de la conduite coincide avec le clapet de non-retour 3 (figure 1). Au moment du temps 0 il y a un changement de la vitesse du courant et du débit de la signification de travail à zéro.
      Au moment du temps t = 0,0 l’état du courant est défini par le point d'intersection des caractéristiques de la pompe et du réseau c'est-à-dire, la hauteur stationnaire dans le système est égale H_A, mais le débit est égale Q_A et se passe une fermeture instantanée du clapet de non-retour disposée dans la section initiale de la conduite.
      Le temps de l'élimination de la distance entre la section initial et la section final est égale L/c (c - la vitesse de propagation de l'onde de choc, m/s; L - la longueur de la conduite, m). L'onde de choc se déplace par la direction du courant et se forme par les sauts de la pression. Elle se définit par la caractéristique ondulatoire А-В. L’état du courant au début de la conduite se défini par le point В au moment du temps t = 0,0.
      Ensuite l'onde de choc se déplace selon le courant (la caractéristique directe), et arrive à la section finale avec les paramètres du point C. Ensuite l'onde de choc se déplace contre le courant, et arrive à la section initiale de nouveau dans un temps 2L/c du début du procès. Les paramètres du régime sont définis par le point D. Les points E, F, G etc définissent analogiquement. Nous inscrirons les équations des caractéristiques d'onde pour ce cas. La ligne A-B:

      La coordonnée du point B - Н_В (Q_B = 0) est compte selon cette équation. Ensuite il est facile de joindre les points A et B et recevoir la caractéristique d'onde de la conduite.
      La vitesse de propagation de l'onde de choc peut être comptée selon la formule (2) [3, 4]:

      Où: Е_ж - le module de l'élasticité de l'eau, 2,05•10⁹ Pа; Е - le module de l'élasticité de l'acier, 1•10¹¹ Pа; δ - l'épaisseur de la paroi du tube, m; ρ - la densité de l'eau de, kg/m³; d - le diamètre intérieur des tubes, m.
      Les coordonnées du point C sont définies du système des équations:

      La décision commune des équations 3 permet de définir les coordonnées du point C - Н_С et Q_C.
      On peut définir la coordonnée du point D - Н_D (Q_D = 0) de l'équation 4:

      Les autres lignes du compte graphique sont construites selon le principe qui est amené ci-dessus.

      On décrive la physique du procès du coup de bélier ainsi. Après l'arrêt instantané de la pompe et la fermeture du clapet de non-retour dans la zone de près du clapet de non-retour, se forme la pression réduite. Puisque le liquide réel se comprime, de l'arrêt instantané de toute la masse du liquide dans la conduite ne se passera pas, mais la zone de la pression réduite se répandra selon la direction du courant avec la vitesse c et atteindra le bout de la conduite au temps L/c. Mais un tel état non équilibre, et les particules de l'eau du réservoir se déplacent à la conduite. Dans le temps L/c dans toute la conduite s'établira la pression initiale. Cependant, à cause d’inertie, le mouvement des particules de l'eau ne cesse pas, la pression près du clapet de non-retour augmente et l’onde de la surpression commencera à se répandre du clapet de non-retour au réservoir. Dans un temps 3L/c elle atteindra le réservoir. Dans ce cas l'énergie cinétique du liquide fait le travail de la déformation avec la signe opposée. Mais l'état du tube et le liquide dans cette phase ne sera pas aussi d'équilibre, et les particules du liquide se déplacent au réservoir, en réduisant la pression dans le tube. L'onde de choc de la pression réduit se déplace vers le clapet de non-retour. Dans le temps 4L/c on restaure la position initiale. Ce temps s'appelle la période du coup de bélier. Cette période comprend deux phases. La première phase est égale 2L/c, quand la pression près du clapet de non-retour moins que celle de travail, deuxième - la même durée, quand la pression près du clapet de non-retour est plus grande que celle de travail [5, 6].
      Sur la figure 3 on montre le procès de l'oscillation de la pression dans le temps, au point derrière la soupape inverse.
      Le coefficient de l'augmentation de la pression:
      K=H_D/H_A.

      La protection des systèmes hydrauliques par la vidange de la partie du liquide transporté est le plus répandu et universel de la réduction artificielle de la valeur du coup de bélier. Les installations accomplissant la fonction donnée, on peut diviser sur les clapets, les membranes et les colonnes vidoirs. Les colonnes vidoir en rapport avec de grandes hauteurs et la hauteur considérable géodésique des systèmes examinés non plus sont appliquves [7].
      Les clapets pour la protection contre les coups de bélier on peut diviser sur les clapets de sûreté et les clapets spécial anti-bélier. Les clapets de sûreté possèdent une série des manques caractéristiques. C'est une grande différence des pressions de l'ouverture et la fermeture du clapet, la constance du réglage des clapets de sûreté ne permet pas optimum d'éteindre les coups de bélier commençant par la baisse de la pression, car ils ne réagissent pas à l'effet de la réduction de la pression dans la conduite au moment de l'onde négative.
      Un grand groupe des installations, qui réagissent à la baisse de la pression dans le système c'est les structures de Radchenko G. I, Papina V. M, Timochenko G.М, etc. Les manques communes de ces installations est ce qu'ils peuvent ouvrir le clapet vidoir à la réduction de la pression pour d'autres raisons, en conséquence de la dépressurisation de la conduite ou les fuites dans clapet de non-retour au stationnement de la pompe et ne réagissent pas à l'augmentation de la pression.
      Cependant, tout plus la propagation est reçue par les structures réagissant à la dérivée positive de la pression par temps qu'est expliqué leur universalité. La plupart des clapets anti-bélier de l'action directe a l’organe d'obturation qui est simultanément l'élément sensible. Cela contribue à une haute vélocité fonctionnement du dispositif, et à la possibilité facile d'assurer le vidange minimum nécessaire pour la suppression du coup de bélier du liquide transporté. En même temps la dépendance entre la sensibilité et l'effort d’étanchéité sur le clapet amène à ce que la sensibilité demandée du dispositif définit à la conception l'effort possible d’étanchéitv au clapet, qui arrive par l'insuffisant.
      Il n'y a pas de manques indiqués dans les dispositifs de l'action indirecte, qui ont l’élément d’amplificateur qui monte entre l’organe de mesure et d’exécutif (d'obturation).
      Les structures connues des clapets anti-bélier de l'action indirecte ont l'élément de mesure accompli en forme du clapet à ressort, le système à piston, le clapet électromagnétique, influençant sur l'élément dirigeant. L'élment dirigeant joint la cavité de la commande hydraulique avec l'atmosphère ou avec la magistrale de pression et par cela s'ouvre ou se ferme l’organe d'obturation du clapet anti-bélier. Puisque la surface du piston de la commande hydraulique peut être considérablement plus que la surface du clapet vidoir, les restrictions pour la force d’étanchéité est absente pratiquement. Il faut seulement bien fermer le robinet pilote [8, 9].
      Nous choisissons le clapet anti-bélier de l'action indirecte (figure 4) pour la protection de l'installation pompage donné (figure 1) contre les coups de bélier.

      La soupape donnée (figure 4) pour la protection contre les coups de bélier est libre d'une série de manques. Il assure, en particulier, la clôture garantie de la soupape à l'effort augmenté condensant. On sait que pour la clôture de la soupape ordinaire la pression dans la conduite protégée ou dans le réservoir doit tomber beaucoup plus bas que celle du fonctionnement (l'hysteresis du clapet). Cela amène souvent aux vidanges grandes du milieu transporté que se fait sentir négativement l'économie et peut nuire à l'écologie.
      L'augmentation de la force de la clôture de la soupape à l'ajustement du disaue sur la selle est assurée par l'augmentation du bras de l'action de la charge G qu'assure l'hydrocylindre fixé sur le levier grâce à la présence du tube, joignant la cavité de la soupape et la cavité à piston de l'hydrocylindre [10].

      Dans ce moment le projet de master se trouve stade du développement. Après du décembre 2010 année plus information détaillé on peut recevoir selon l'adresse Valya_1286@mail.ru.

1. Гейер В.Г., Тимошенко Г.М. Шахтные вентиляторные и водоотливные установки: Учебник для вузов М.: Недра, 1987. – 270с.
2. Попов В.М. Рудничные водоотливные установки. – М.: Недра, 1972. – 340 с.
3. Пак В.С., Гейер В.Г. "Шахтные водоотливные установки", М., НЕДРА, 1962.
4. Гейер В.Г., Дулин В.С., Заря А.Н. Гидравлика и гидропривод. – М.: Недра, 1991. – 321 с.
5. Фокс Д.А. "Гидравлический анализ неустановившегося течения в трубопроводах", М., ЭНЕРГОИЗДАТ, 1981. - стр. 248.
6. Андрияшев М.М. Графические расчеты гидравлического удара в водоотливных установках. М., Стройиздат, 1969. - стр.64.
7. Оверко В.М. Создание и исследование средств защиты шахтных водоотливных установок от гидравлических ударов. - Донецк, ДПИ, 1980, - стр. 64.
8. А.С. 1281805 Устройство для гашения гидравлических ударов. Оверко В.М., Поляков Л.Л., Королев А.С. и др. Опубл. в БИ №1, 1987
9. Тимошенко Г.М., Оверко В.М. Исследования гасителя гидравлических ударов для шахтных водоотливных установок Киев,1980.-17с. Рукопись депонирована в УкрНИИНТИ.
10. Оверко В.М., канд. техн. наук, доц., Овсянников В.П., канд. техн. наук, доц., Клапан для защиты трубопроводов от гидравлических ударов - гидравлическая схема и математическая модель. Научные труды ДонНТУ, выпуск 101 - cтр. 95-98.

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