Основні лацкани

Насосні станції, особливо ті, що працюють на великих манометричних висотах, представляють найтоншу частину, з гідравлічної точки зору, водопровідної установки під тиском, як для зрошення, так і для інших цілей. Через велику масу води, яку вони повинні рухатись, та високий робочий тиск, якого вони іноді повинні досягати, будь-яка раптова зміна умов праці може спричинити серйозні або дуже серйозні наслідки. Найгірша ситуація могла б статися після раптової зупинки насосної групи внаслідок відмови в електроживленні та подальшої появи хвиль надлишкового та низького тиску в провідності.

проблеми

Гідравлічний перехідний процес - це зміна тиску в колоні рідини, яка циркулює всередині труби внаслідок раптових або несподіваних маневрів механізмів регулювання (клапанів) або насосів. Ці зміни водної маси є коливаннями енергії і передаються через рідини, що утворюють хвилі тиску, які залежно від їх інтенсивності можуть спричинити серйозні пошкодження установки, серйозні незручності для людей, значну економічну та екологічну шкоду тощо.

На наступному відео показано розрив труби питної води через удар під тиском у Лос-Анджелесі, штат Каліфорнія (США), подія, що сталася в липні 2014 року. Розрив стався під дорогою проспекту і призвів до великої діри, втративши тисячі людей літрів води.

У наступному відео ми бачимо поломку труби питної води в м. Бенальмадена, Малага (Іспанія), яка сталася в жовтні 2016 р. Перерва сталася рано вранці, вплинувши на внутрішній поверх першого поверху готелю, а також на сади та зона розваг. Подія була відома в народі як "цунамі Бенальмадена" через розмір струменя.

Реклама

Проблеми викликають позитивні хвилі, що генеруються в гідравлічному збуренні, оскільки, безумовно, вони містять більше енергії, ніж всмоктувальні або вакуумні хвилі. Максимальний вакуум, якого можна досягти, еквівалентний негативному тиску 10 метрів водної товщі. Надмірний тиск можна припустити, що це число помножується на n; Він пояснив це у дописі "Про негативний тиск у трубах".

Загалом багато труб зазвичай добре підготовлені для протистояння западинам, близьким до 1 кг/см2 (10 мка). Однак я повинен попередити вас, що не слід нехтувати стиками еластичних швів, оскільки тут можуть виникати проблеми та втрати герметичності внаслідок конкретних ситуацій вакууму.

Однак є випадки металевих труб, виготовлених з дуже тонкими стінками, з низькою жорсткістю, на які вплинув обвал під час експлуатації, як це видно на вражаючій фотографії.

Давайте подивимося нижче деякі клапани, що використовуються для обмеження удару тиску в імпульсах або на ділянках трубопроводу.

до) Швидкі запобіжні клапани

Вони являють собою пристрої, які автоматично і майже миттєво дозволяють вивести необхідну кількість води, щоб максимальний позитивний тиск усередині труби не перевищував задане граничне значення. Вони встановлюються в патрубку (TE) у насосах, а також у гідравлічних мережах.

Виробники зазвичай постачають робочі криві цих клапанів, що полегшує їх вибір відповідно до характеристик провідності.

На наведеній вище таблиці показана розрядна здатність серії Mistral Ross для запобіжних клапанів Model 50 RWR. Для вибору розміру клапана потрібно ввести вісь ординат (вертикальну вісь) з максимальним тиском або з перепадом тиску - знижуючи тиск на виході з максимального тиску, якщо клапан не виходить в атмосферу. Продовження по абсцисі (горизонтальне ) вісь з максимальним потоком. У точці перетину обох ліній буде обраний клапан, лінія якого розташована праворуч від точки перетину.

Припустимо, перекачування до басейну з манометричною напором 10 бар і витратою 368 л/с.

Щоб вибрати відповідний розмір клапана, ми переходимо до графіку та малюємо лінії тиску та потоку, як ми вже вказали, в результаті чого буде 8-дюймовий клапан.

Схема монтажу в насосі, залежно від того, скидає або не скидає запобіжний клапан в атмосферу, буде такою:

Загальний вигляд насосної станції з кутовим запобіжним клапаном Росса в напірній магістралі.

Запобіжні клапани встановлюються на додаток до насосів в інших точках трубопроводу, де очікується підвищення тиску, наприклад, на фільтруючих станціях або в мережах живлення, разом із редукційними клапанами, як ми можемо бачити на наступній схемі.

Ми збираємося прокоментувати попереднє зображення. У місцях, де є регулюючі клапани, до і після повинні бути встановлені відсічні клапани, щоб ізолювати секцію, коли потрібні роботи з технічного обслуговування або ремонту. Зліва ми бачимо сітчастий фільтр, щоб запобігти залишкам, які вода може транспортувати, не змінити роботу клапана. Потім редукційний клапан. Далі, у формі кута, ми знаходимо запобіжний клапан, який забезпечить захист від певних піків тиску. На байпасі ми бачимо менший клапан зменшення тиску. Найбільший клапан (дорожчий в обслуговуванні) працює в пікові періоди. Менший перепускний клапан зменшує години роботи великого клапана, забезпечуючи кращі показники монтажу.

Згадаймо вираз для коефіцієнта витрати клапана:

Коефіцієнт витрати (Kv) визначається як витрата (Q) в м3/год, що спричинює падіння тиску на 1 бар (∆P), коли клапан повністю відкритий.

У попередній формулі, відомій Kv, ми можемо отримати перепад тиску (∆P) для повністю відкритого клапана і потоку нагнітання (Q), виконавши:

б) Клапан раннього відкриття

Ці клапани призначені для відкриття при зупинці насоса, коли відбувається початкове зниження, таким чином, що коли хвиля надлишкового тиску повертається, клапан повністю відкритий, мінімізуючи надлишковий тиск, спричинений перехідними процесами, наскільки це можливо. Вони встановлюються виключно в насосах. Ви знайдете їх у каталогах та книгах під назвою "клапан випередження хвилі", дещо заплутаний термін, який насправді не виражає їх функції, тому переважно називати їх клапанами раннього відкриття, що вони і роблять насправді.

Клапан раннього відкриття (каталог Бермада)

Після їх дії клапан повільно закривається, щоб уникнути появи нових хвиль тиску. Клапани раннього відкриття оснащені двома пілотами, один - високого тиску, а другий - низького тиску. Операція така:

Пілот низького тиску [1] відчуває початковий перепад тиску через зупинку насосів і відкриває головний клапан. Клапан відкритий, коли водяна колонка повертається і випускає її, таким чином мінімізуючи підвищення тиску в трубопроводі. Якщо ступінь полегшення є недостатньою, і тиск перевищує налаштування пілота високого тиску, пілот високого тиску [2] негайно діятиме, щоб додатково відкрити головний клапан. Коли тиск в системі стабілізується на рівні статичного тиску, два пілоти закриваються і головний клапан починає закриватися. Якщо тиск у трубопроводі зростає під час закриття головного клапана, пілот високого тиску ненадовго зупиняє процес закриття, щоб запобігти подальшому зростанню тиску.

На наступних зображеннях ми можемо побачити, як клапан раннього відкриття моделі 735-M від Bermad працює на хвилях надлишкового тиску у разі раптової зупинки насосної станції.

Використовуючи дані імпульсу, виробники клапанів вибирають розмір і розташування цих клапанів за допомогою комп'ютерних програм.

У певних ситуаціях значення вакууму можуть бути досягнуті через хвилі під тиском, які можуть загрожувати цілісності труби, деталей, а також з'єднувальних з'єднань, аспекти, які необхідно враховувати в дослідженні.

У наступному відео ми можемо побачити, як працює клапан раннього відкриття. Це клапан Доро, який продає Regaber. Спочатку подивіться на манометр, пов'язаний з клапаном. Спочатку тиск падає (стрілка манометра падає), пілот клапана виявляє негативну хвилю і витісняє воду з камери управління клапаном, щоб швидко відкрити його. Коли надходить хвиля надлишкового тиску, ви можете побачити, як піднімається стрілка манометра, а клапан, вже відкритий, витісняє водойму без тиску, що перевищує задане значення 6 бар. Протягом декількох секунд клапан працює, поки тиск не нормалізується і, нарешті, повільно закриється.

Можливо, деякі з вас уже задавалися питанням, який клапан встановити в насос, якщо це швидке відкриття (VAA) або швидке полегшення (VAR). Відповідь, не роблячи вигляд, що ухиляється від подальших технічних міркувань, полягає в тому, що це залежить. Хоча призначення обох клапанів - випуск точкового надлишкового тиску в установці, засоби, що використовуються для його досягнення, дуже різні. Таким чином, VAA відкривається до надходження хвилі позитивного тиску, оскільки низький пілот виявляє негативну хвилю і камера управління клапаном спорожняється. Коли водяна маса повертається, вона не знаходить опору в клапані і швидко витісняє потік, тому в будь-який момент не спостерігається піків надлишкового тиску вище встановленого тиску. VAR відкривається, коли виявляє надлишковий тиск. Евакуація води з камери управління клапаном через пілот відбувається не відразу, так що перед тим, як клапан почне зливати воду з мережі, можуть виникнути піки надлишкового тиску, вище встановленого тиску.

Тому насоси з високими напорними напорами відповідають найкращим умовам для роботи ААВ. З іншого боку, насоси з низькою манометричною висотою та довгими та лінійними трубами пред'являють найкращі вимоги до роботи VAR.

Залежно від їх функції, вони дозволяють усунути повітря, що накопичується всередині труби, коли вона наповнена водою, пропускати повітря, коли тиск усередині труби нижче атмосферного, і елімінувати повітря, яке циркулює у суспензії у воді під тиском.

Різні типи та функції присосок можна знайти в дописі, який я написав: "Повітря в трубах: проблема, яка іноді є частиною рішення"

Розрахунок для вибору розміру присоски для встановлення в трубопроводі знаходиться в публікації: "Розрахунок та розмір присосок"

г) утримуючі клапани (зворотний клапан)

Ці клапани працюють таким чином, що дозволяють лише потоку води циркулювати в одному напрямку, саме тому вони також відомі як зворотні клапани.

Вони використовуються в імпульсах, на виході з насоса, щоб запобігти його обертанню в протилежному напрямку через відступ водяного стовпа при зупинці насосного обладнання. Він також захищає насос від надлишкового тиску та запобігає спорожненню напірної труби.

Традиційні одноклапанні або двостулкові зворотні клапани не послаблюють гідроудар, оскільки вони діють не відразу, щоб запобігти зворотному потоку води. Закриття клаптера через віддачу води викликає ударну хвилю та надлишковий тиск у трубопроводі. Кілька десятиліть тому цей тип клапана встановлювали в проміжних секціях імпульсу, щоб спробувати пом'якшити наслідки надлишкового тиску у разі раптової зупинки насосів. Це була делікатна проектна операція, оскільки піки надлишкового тиску, що утворюються, коли зворотні клапани повинні були запрацювати, спричинили порушення в установці, які іноді були несумісні ні з механічним опором труби, ні з опором труби.

В даний час на насосних станціях, де передаються великі потоки, використовуються інші механізми для ослаблення перехідних процесів, такі як показані нижче.

Простота роботи зворотного клапана типу Clapper

Концентричний кільцевий зворотний клапан Retenar від Mistral Ross для захисту насосних станцій від гідроудару: коли він працює, його закриття відбувається миттєво завдяки еластичному затвору, який запобігає зворотному потоку води та утворенню хвилі.

Багатодисковий зворотний клапан від Ibapol Polanco для захисту насосних станцій від гідроударів. Коли він працює, кілька дисків закриваються, запобігаючи зворотному потоку води та утворенню ударної хвилі.

На завершення цієї статті ми закінчимо цими двома вражаючими відео, які демонструють, на що здатна сила води.

Перше відео демонструє вплив гідроудару на трубу під шосе в Росії. По-перше, відбувається вибух води, а через кілька хвилин відбувається другий вибух через ефект повернення хвилі надлишкового тиску. У центрі дороги видно металеву кришку каналізаційного люка трубопроводу, значного розміру, зміщеного через тиск води.

У цьому другому відео ми бачимо вражаючий гідроудар, який стався в трубі під поверхневою автостоянкою в Україні. На щастя, поранення не було, але земляні роботи, які спричинили вибух, вражають ...

Якщо ця стаття вам здалася цікавою, не забудьте натиснути на серце.

Щиро дякую за увагу та до наступного разу.