1. Beschrijving van het probleem en de toepassingsgebied

Hydraulische schok (hydroshok) op terugkeerklepken is een kritieke dynamische storing die ontstaat door een plotselinge verandering van de stroomsnelheid van het medium (water, technische vloeistoffen, condensaat) tijdens het sluiten van de afsluitende orgaan van de klus. Deze processen worden gekenmerkt door een plotselinge lokale drukverhoging, die het systeemwerkendruk meerdere malen overschrijdt, en worden gekenmerkt door een kenmerkend metaalgerinkel ("slag"), sterke trillingen van de buisleidingen en het risico op catastrofale beschadiging van de armatuur, pompeninstallaties en aansluitingen.

Inbeddende apparatuur:

Centrifuge pompstationen (watervervoer, energie, chemische industrie).
Langwerpig leidingen (L > 50 m) met een hoge geodetische hoogteverschil.
Technologische lijnen met frequentieregeling (VFD) van pompproducten.

Classificatie ernst: KRITIEK. Verwaarlozing van de symptomen leidt tot vermoeiingsruïnering van het lichaam van de terugkeurklep, snijden van de ankerbouten van de pompen, ruïnering van de ondersteunende haken en lekkage van de flensverbindingen met uitstoot van het werkmedium.

2. Preventie maatregelen

WAARSCHUWING: Voordat u de diagnose begint en elke werkzaamheden uitvoert op de leiding, voer de blokkering/merking (LOTO)-procedure uit. Zorg ervoor dat het systeem volledig onbelast is en dat de druk in de montagezone van de terugslagklep is verlaagd tot 0 bar. Gebruik persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM): beschermende oogstukken, beschermende schoenen, helm en handschoenen voor bescherming tegen mechanische beschadigingen en heetvloeistoffen/chemica. Onthoud de opgeslagen potentiële energie van het ingedrukte lucht of de veer in de demper van de klep.

3. Noodzakelijke diagnostische gereedschappen

Naam van het gereedschap	Specificatie / Model	Meetbereik	Toepassing
Snelle drukregistrator (drukmeter met piekgeheugen)	WIKA / Keller met een frequentie van > 1000 Hz	0 – 60 bar	Vastlegging van pieken druk tijdens stoppen pompen en sluiten van de kraan
Vibroanalyseur	SKF / Fluke met een triviaal accelerometer	10 – 1000 Hz, 0 – 50 mm/s	Meetniveau van de schokken van het klappenlichaam en de buislijn
Ultrasoon verbruiksmeter	Fuji Electric / Flexim (nakladning)	0,01 – 25 m/s	Bepaling van de stroom snelheid van het medium voor het sluiten
Digitale multimeter	Fluke 87V	0 – 1000 V / 4-20 mA	Signaalcontrole en pompenbeheer

4. Beginchecklist voor de beoordeling

Parameter voor controle	Normaalwaarde	Waarde bij storing
Tijd van volledige stilstand van de pompen (bij noodstop)	3 – 5 seconden (met een koppelwiel/VFD)	< 0,5 seconden (momentane stroomonderbreking)
Vibratie niveau op het klappenlichaam (ISO 10816 / ISO 20816)	< 2,8 mm/s (Klas A/B)	11,2 мм/с (Klas D, noodzakelijk)
Maximaal drukpiek bij sluiten ($P_{max}$)	$P_{max} \\le 1.15 \ imes P_{work}$	$P_{max} \\ge 2,0 \ imes P_{work}$
Toestand van de bewegingsbeperker en demper	Smeele beweging, geen speling	Stijging, slijtage van de stang, lekkage uit de hydraulische cilinder

5. Systeematische blokschema voor diagnose

STAP 1: Lokalisatie van de oorzaak en het karakter van het geluid
- IF slag gebeurt in het moment van start van de pompen:
  - Controleer of er lucht in het systeem zit. Voer een luchtwisseling uit.
- Als het impact gebeurt in het moment van stoppen van de pompen (noodmatig of gepland):
  - Ga naar STAP 2 (Analyse van sluitingssnelheid van de kraan).
STAP 2: Meten van de omkeerstroomtijd en sluitingssnelheid
- Verbind de ultrasone stroommeter en druksensor.
  - De omkeerstroom vindt plaats met een snelheid boven 0.3 m/s tot volledig sluiten van de schijf:
    - GA NAAR STAP 3 (Controle massa en inertie van de schijf/springer).
  - De IF-plaat knalt direct bij stoppen van de pompen:
    - Ga naar stap 4 (Controle van de hydraulische/pneumatische demper).
STAP 3: Beoordeling van de geometrie van het systeem en de koelafstand van de pompen
- Bereken de fase van de waterklopsgolf: $T = \frac{2L}{c}$ (waarbij $L$ de lengte van de leiding is, en $c$ de geluidssnelheid in het medium).
  - Als de koelafstand van de pomp kleiner is dan de faseperiode van de golf ($t_{coast} < T$):
    - REDEN BEVESTIGD: Onvoldoende inertiemoment van het aggregaat of het ontbreken van een regelbare stop tijd VFD.

6. Matrix van storingen en oorzaken

Symptoom	Waarschijnlijke oorzaken (volgens waarschijnlijkheid)	Diagnostische test	Geplande resultaat bij bevestiging
Signaalmetaalstoot bij stoppen van de pomppompmotor	1. Te snelle sluiting van de terugkeurklep. 2. Gebrek of storing in de hydraulische demper. 3. Te hoge snelheid van de terugstroming.	Meeten van druk met een snelle drukmeter en visueel inspectie van de klappendraad.	Snelle drukpiek (sprong > 15 bar per milliseconde), speling in de klappeningen.
Vaste trilling van de buis tijdens het werken van de pompte met een stabiele uitvoer	1. Onvolledig openen van de terugkeerplaat (flutter). 2. Mismatch tussen de afmeting van de kluis (DN) en de werkelijke stroom.	Meet van drukval op de kluis en analyse van vibratie spectrum.	Hoog drukverschil ($\Delta P > 0,5$ bar) en hoge frequentie vibratie op de bladpassagefrequentie.
Hydrostoot bij start van de pompen	1. Aanwezigheid van luchtverzamelingen in de bovenste punten van de leiding. 2. Lege leiding bij afwezigheid van een vulklep.	Controle van de werking van de zuigeren en het niveau van de vullijn.	Laag druk op de manometer bij start, scherp sprong bij ontmoeting van waterstroom met luchtkamertje.

7. Oorzaananalyse voor elke fout

7.1. Onderdrukte sluitingssnelheid van de terugslagklep

Waarom ontstaat dit: Standaard draaiklep of tweestaafkraan zonder demper sluit onder invloed van een terugstromende stroom binnen een fractie van een seconde door de veer of zwaartekracht. Wanneer de massa van het kolomvloeistof die teruggaat tegen de statische plaat botst, wordt de kinetische energie direct omgezet in potentiële energie van elastische vervorming van de vloeistof en buiswanden, waardoor een schokgolf ontstaat (volgens de formule van Joukowsky: $\Delta P = \rho \cdot c \cdot \Delta v$).

Hoe bevestigen: De druksensorgrafiek toont een verticale drukstijgingfront tegelijkertijd met het vastleggen van het eindcontact van het sluitkraancontact.

Gevolgen: Beschadiging van de knooppunten van de schijf, doorsnijden van de klepas, het ontstaan van spleten in het ijzeren of staallichaam.

7.2. Flapper (vibratie) van de schijf door onvoldoende stroom

Waarom ontstaat dit: Als de keerpomp is gekozen op basis van de buisdoorsnede in plaats van de werkelijke debiet, ligt de werkpunt onder de minimale snelheid van volledig openen. De schijf balanceert in het halfopen positie, en bonkt constant tegen de zetel.

Bewijs van: De stroom snelheid is lager dan de minimale bedrijfs snelheid voor deze typegrootte (voor standaardkleppen < 1,5 m/s). De slijtage van de zetel- en dekseloppervlakken is uniform ringvormig.

Gevolgen: Intensieve abraziestelling van de contactvlakken, verlies van dichtheid (terugstromen), vernietiging van de veer door cyclische vermoeiing.

8. Stappenplan voor foutopsporing

Proceduur vervanging/modernisatie van een terugkeerklep naar een model met hydraulische demper:
- De stroom naar de pompsysteem uitschakelen, de sluitkraan voor en na de klomp sluiten, uitvoeren LOTO.
- Demontage van de oude klus. Verwijder de flensoppervlakken tot een metaalglans, vervang de gasketten (volgens EN 1514-1).
- Monteer een nieuw terugkeerklep met een extern hydraulisch of pneumatisch demper (bijvoorbeeld serie UNITEC-HC), in overeenstemming met de pijlrichting op het lichaam.
- Stel de drossel tijd van de dempercilinder in: draai de kegelklep van de demper tot het einde, daarna draai er 1,5 - 2 omwentelingen af om een gladde sluiting van de laatste 15% beweging van de schijf te waarborgen.
- Voer een teststart en stop van de pompte onder toezicht van een drukmeter uit. Bereik een geen drukstijging boven 1,25 van de werkende druk.
Instelling van de frequentieomzetter (VFD) om slachtoffer van hydraulische schokken te worden:
- Ga naar het parameterscherm van de pompprofiel.
- Verander de remtijd (Deceleratie Tijd / Ramp Down) van 0,5 s naar minimaal 3,5 – 6,0 s afhankelijk van de lengte van de drukleiding.
- Programmeer een speciale S-vormige vertragingscurve (S-Curve) voor een geleidelijk verlagen van de toerental van de pompen voorafgaand aan het volledig stoppen van de motor.

9. Preventieve maatregelen

Oorzaak	Strategie voor voorkoming	Monitoringsmethode	Aanbevolen interval
Verslechtering van de seals en de grijphendels van de demper	Planned inspectie en vervanging van de lagers en de werkvluid van de hydraulische demper	Visueel controleren van lekkages, controle van sluitingstijd	Elke 6 maanden
Wijziging van de werkomstandigheden van het netwerk (verlaging van de verbruik)	Audit van de hydraulische systeem, keuze van de kluis op basis van de nominale stroom (in plaats van de buisdoorsnede)	Analyse van SCADA-gegevens op verbruik en druk	Jaarlijks
Verwoesting van veer van de kluis	Voorspelbare vervanging van terugkoppelingsspringers tot bereik van cyklische levensduur	Meetbaarheid van de uitvalkracht op de standaard	Elke 20 000 uren of 3 jaar

10. Vervangdeel en componenten

Beschrijving van de onderdeel	Specificatie	Wanneer vervangen	Categorie UNITEC
Terugkeurklep met hydraulische demper	Du 50 – Du 600, Pu 16 / Pu 40, Staal/Beschermstaal	Bij mechanisch beschadigen van het lichaam of constante hydraulische slagen	Industriële besturingselementen -> Terugslagkleppen
Remset hydraulische demper	Dichtingsringen NBR/FKM, manchetten, spiraalventiel	Bij aanwezigheid van olielekking of verlies van dempende werking	Componenten hydraulische systemen -> Afdichting
Veiligheidsveer van de terugkeerkluis	Niet-roestvrij staal AISI 316, versterkt	Bij afnemend draaikracht of vervanging tijdens het plannings TO	Veiligheidskussers en mechanische onderdelen
Snelle druksensor	4-20 mA, uitgangssignaal met piekdetector	Bij drift van de nul of bij afwezigheid van een signaal	Meet- en regelapparatuur -> Drukgevoeligers

Volledige assortiment gekeurde besturingselementen en componenten voor bescherming tegen waterstoot is beschikbaar in ons catalogus: https://www.unitecd.com/e-catalog/

11. Referentie

DSТU EN 12334:2017 Industriële armatuur. Metalen terugkraans voor waterleidingssystemen.
ISO 5208 Industriële besturingselementen. Druktesten van kranen.
ISO 20816 Vibrationstoetsing van machineconditie.
Technische documentatie en montage-instructies van OEM-afnemers van industriële kранen UNITEC-D.
Handleiding UNITEC voor het onderhoud van pompposten en het bestrijden van transitieprocessen in hydraulische netwerken.