Druckstoßberechnung beschäftigt sich mit der dynamische Druckänderung eines Fluids - der Druckanstieg in einer Rohrleitung, der beim einem zu schnellen Schließen einer Absperrarmatur (oder Stellarmatur) auftreten kann. Druckstöße treten in technischen Systemen/Anlagen generell immer auf, wobei sich jedoch das Ausmaß eines Druckstoßes durch technische Massnahmen (z.B. Wasserschloß in einem Pumpspeicherkraftwerk) deutlich reduziert lässt. Mittels Modellierung von Rohrleitungsnetze und Anlagenkomponenten werden Druckstoßberechnungen für Rohrleitungssysteme unter verschiedenen Rahmenbedingungen / Parameter / Lastfälle untersucht. Die Erkenntnisse der Druckstoßsimulation dienen zur Optimierung der Anlage / Rohrleitungssystem oder dient zur Begutachtung bzw. Verbesserung der Anlagensicherheit. Druckstöße bewirken in Flüssigkeitssystemen höhere Druckanstiege als in Gassystemen, weil Flüssigkeiten weniger kompressibel sind als Gase. Diese Drucksanstiege breiten sich in der Anlage / Systeme in Form von longitudinalen Druckwellen aus.

Druckstoß-Auswirkungen - Schadenspotenzial

Es kann erheblicher Schaden und Gefährdungspotential in der Anlage durch zu hohen Druckstoß entstehen: Rohrleitungen können platzen und generell sind alle Systemkomponenten wie Armaturen, Pumpen, Fundamente und weitere Bestandteile des Leitungssystems gefährdet. Oft sind Schäden an Rohrleitungen im Anlagenbetrieb nicht sofort ersichtlich (Haarriss, Flanschbeschädigung,...) und erst nach dem Wiederanfahren des Systems kommt es beispielsweise zum Platzen einer Rohrleitung. Daher wird bereits bei der Planung von Anlagen verschiedene Lastfällen und Extremszenarien untersucht um die Rohrleitungen und Systemkomponenten auf den zu erwartenten Druckstoß auszulegen oder bauliche Massnahmen in der Anlage zur Verringerung des Druckstoßes vorzusehen.

Druckstoßberechnung

Die Druckstoßberechnung erfolgt über numerische Simultionen. Die zu untersuchende Anlage bzw. Anlagenteil wird in zahlreiche Einzelsegmente unterteilt und der Druckstoß. Ausgegeben werden Druck als Funktion der Zeit, Dichten, Massenströme, Stellgrößen der Ventile / Pumpen und vieles mehr. Je nach Anlage und zu untersuchende Lastfälle können einige hunderte verschiedene Szenarien durch Kombination der Einflussfaktoren entstehen. Im Vorfeld gilt es die Fragestellung bzw. die Lastfälle zu definieren um den Umfang des Rechenaufwandes zu begrenzen. Weiters besteht auch die Möglichkeit der Berechnung von dynamische Lasten, die zur Strukturanalyse des Rohrleitungssystems dienen.

Mehr dazu unter Instationäre Berechnung / Druckstoß.