В линии электропередачи воды, которая постепенно теряет мощность, отключаются насосы или трескается фитинг вскоре после запуска, обычно возникает проблема с воздухом, скрывающаяся в верхней точке. Воздух попадает в трубопроводы при наполнении и обслуживании, а также выходит из раствора при падении давления или повышении температуры по ходу трубопровода. Если не лечить, накопившиеся карманы сжимают полезный внутренний диаметр, увеличивают потери напора и создают скачки давления, которые повреждают счетчики, соединения и компоненты насоса. Клапан выпуска воздуха является стандартным недорогим ответом: компактное, полностью автоматическое устройство, которое выпускает собранный воздух без участия оператора, а в комбинированных конструкциях впускает воздух обратно, когда в трубе возникает вакуум. В этом руководстве рассказывается, как работает механизм, какой из трех типов клапанов подходит для ваших задач, какое место в профиле занимают устройства, а также сведения о размерах и установке, которые определяют, действительно ли они защищают вашу линию.
Как работает клапан выпуска воздуха
Механизм намеренно прост: полый корпус, поплавок и небольшое отверстие вверху. При нормальной работе вода внутри корпуса поддерживает плавучесть поплавка, прижимая уплотнительный элемент к отверстию и удерживая клапан закрытым при полном давлении в линии. Когда воздух накапливается, он собирается в верхней части тела и толкает уровень воды вниз. Поплавок следует за ним, уплотнение открывается, и захваченный воздух выходит до тех пор, пока вода не поднимется и поплавок не сядет на место. Нет внешнего питания, пилотного сигнала и действий оператора. Клапан реагирует исключительно на плавучесть, что ставит его в одно семейство с другими клапанами. решения для автоматических клапанов которые продолжают работать, даже когда система управления не работает.
Важна одна граница: клапан выпуска воздуха выпускает только воздух, скопившийся в точке его крепления. Он не может улавливать мелкие пузырьки, движущиеся с потоком, поэтому для систем с сильным воздухововлечением также могут потребоваться сепараторы воздуха, лучшая конструкция всасывающего насоса или более медленная процедура наполнения.
Три основных типа воздушных клапанов
Производители группируют воздушные клапаны по трем функциональным типам. Неправильный выбор — самая распространенная ошибка при выборе, поэтому стоит четко разделить обязанности.
| Тип | отверстие | Основная функция | Лучше всего подходит для |
|---|---|---|---|
| Клапан выпуска воздуха | Маленький | Непрерывное удаление собранного воздуха во время нормальной работы под давлением | Рабочая сеть с медленно формирующими карманами |
| Воздушно-вакуумный клапан | Большой | Выпускает воздух во время наполнения; пропускает воздух во время слива или вакуумирования | Высокие точки, слив насоса, длинные спуски. |
| Комбинированный воздушный клапан | Оба в одном теле | Обеспечивает динамическое наполнение и слив, а также непрерывную вентиляцию. | Выбор по умолчанию для критически важных сетей или сетей большого диаметра. |
Клапан выпуска воздуха (маленькое отверстие)
Версия с малым отверстием предназначена для работы непрерывного действия. Он остается герметичным при рабочем давлении и открывается только тогда, когда собирается достаточно воздуха, чтобы опустить поплавок, поэтому его задача по выбору размера — подобрать вентиляционную способность со скоростью, с которой воздух накапливается при вашем рабочем давлении.
Воздушно-вакуумный клапан (большое отверстие)
Версия с большим отверстием регулирует динамику трубопровода: она быстро выпускает воздух во время наполнения и так же быстро впускает его во время дренажа или падения давления, предотвращая коллапс вакуума и разделение колонны. Однако когда вода закрывает поплавок, она мало что делает с небольшими карманами, которые повторно образуются во время нормальной работы.
Комбинированный воздушный клапан
Оба механизма живут в одном организме. Для водопроводных магистралей и насосных станций это рекомендация по умолчанию, поскольку переходное и непрерывное управление воздухом редко осуществляется отдельно.
Во что на самом деле обходится вам захваченный воздух
Захваченный воздух не является косметической проблемой. Потери отражаются непосредственно в счетах за электроэнергию и в отчетах по техническому обслуживанию, и они постепенно накапливаются:
- Производительность и потеря напора: карман в верхней точке уменьшает эффективный диаметр трубы, поэтому насос должен подавать больший напор при том же расходе.
- Скачки и гидравлические удары: карманы, которые внезапно отрываются или разрушаются во время разделения колонны, создают скачки давления, которые разрушают фитинги и повреждают счетчики.
- Ошибки измерения: воздух, проходящий через расходомеры, искажает показания, управление технологическим процессом и выставление счетов.
- Коррозия: богатые кислородом карманы ускоряют внутреннюю коррозию именно в тех точках, где должен был быть установлен воздушный клапан.
Где находятся воздушные клапаны на трубопроводе
Размещение соответствует профилю конвейера, а не привычке. Целью является создание точки выпуска воздуха там, где естественным образом собирается воздух, то есть в каждой высокой точке и на каждом длинном участке, где вершина трубы проходит близко к гидравлическому градиенту:
- На каждой значимой вершине или вершине профиля.
- На длинных восходящих склонах, обычно с интервалом 500–800 м в водной практике, с поправкой на диаметр и уклон.
- На длинных горизонтальных или почти горизонтальных трассах, обычно каждые 1–2 км.
- На длинных спусках после высоких точек, где необходимо впускать воздух для ограничения вакуума.
- Непосредственно перед регулирующими клапанами, расходомерами и переходниками труб, где высвобождаемый воздух имеет тенденцию скапливаться.
- На выпускных коллекторах насосных станций, обычно в виде воздушно-вакуумных или комбинированных клапанов.
Эти интервалы представляют собой практические правила планирования обслуживания чистой воды; окончательный макет следует сверить с реальным профилем и процедурой заполнения.
Определение размеров и выбор на практике
Выбор размера отверстия начинается с двух вопросов: сколько воздуха должно выходить во время наполнения и сколько воздуха должно выходить непрерывно при рабочем давлении. Объем наполняющего воздуха зависит от диаметра трубы и скорости наполнения, а производительность непрерывной вентиляции зависит от перепада давления, доступного на отверстии. Авторитетные производители публикуют кривые производительности по воздуху для обоих условий, поэтому в спецификации следует ссылаться на эти кривые при фактическом давлении, а не полагаться только на размер трубы.
Далее идут класс давления и соединения. Корпус должен соответствовать стандарту и номиналу фланца трубопровода; для многих промышленных проектов это означает проверку номинальных значений давления и температуры в соответствии с АСМЭ Б16.34 , в то время как крупные водопроводные сети обычно соответствуют AWWA C512 для проектирования и испытаний воздушных клапанов. Клапан правильного размера, но недооцененный на фланце, все равно представляет собой ожидающую утечку.
Наконец, сопоставьте клапан со средой. Службы очистки сточных вод и осадка нуждаются в конструкциях, препятствующих засорению, с более крупными поплавками, динамической обратной промывкой и отверстиями увеличенного размера. Наружные установки в холодном климате нуждаются в защите от замерзания, а агрессивная вода требует использования внутренних элементов из нержавеющей стали.
Координация воздушных клапанов с остальной частью линии
Воздушный клапан исправен ровно настолько, насколько его изоляция. Стандартной практикой является установка запорного клапана непосредственно под соединением воздушного клапана, чтобы устройство можно было осмотреть или заменить, не сливая воду из линии, и для этой цели обычно выбирают компактный фланцевый шаровой клапан.
Ручной двухходовой фланцевый шаровой кран Фланцевый двухходовой шаровой кран с противовыбросовым штоком и регулируемым уплотнением из ПТФЭ, предлагается из нержавеющей стали и дуплексных сплавов. Это стандартный запорный клапан, установленный под воздушным клапаном, поэтому устройство можно обслуживать без слива воды из линии. Посмотреть продукт → На насосных станциях воздушные клапаны работают наряду с другими средствами защиты. Поворотные обратные клапаны на стороне нагнетания останавливают обратный поток и захлопываются при остановке насоса, в то время как воздушный и вакуумный клапан перекрывают вакуумную сторону того же переходного процесса. Совместное использование этих двух факторов против одного сценария скачков напряжения — это то, что обеспечивает защиту станции как системы.
H44H Поворотный обратный клапан Автоматический обратный клапан, блокирующий обратный поток с помощью диска с твердым покрытием STL и уплотнения седла. При нагнетании насоса он предотвращает обратный поток и удар при остановке насоса, дополняя воздушные и вакуумные клапаны против одного и того же скачка напряжения. Посмотреть продукт → Проблемы с воздухом также становятся видимыми проблемами, когда линия оснащена приборами. Датчик давления в подозрительной высокой точке или на нагнетании насоса записывает переходные процессы, которые поглощают воздушные клапаны, превращая смутные жалобы на воздух в линии в данные, которые оправдывают расположение клапана или его пересмотр.
Монокристаллический кремниевый интеллектуальный передатчик FDP3000 Интеллектуальный датчик давления с выходом HART 4–20 мА, высокой долговременной стабильностью и молниезащитой. Устанавливаемый в точках подозрительного высокого давления или нагнетания насоса, он регистрирует переходные процессы, которые поглощают воздушные клапаны, превращая жалобы на воздух в данные. Посмотреть продукт → Контрольный список спецификации из шести пунктов
Прежде чем подписать заказ на поставку, выполните шесть проверок:
- Отдавайте предпочтение комбинированным клапанам для критически важных сетей и насосных станций.
- Проверьте производительность по выпуску и впуску воздуха по кривым производителя при фактическом рабочем давлении.
- Соответствуйте стандарту фланца, классу давления и материалам в соответствии со спецификацией трубопровода.
- Выбирайте конструкции, препятствующие засорению сточных вод, шлама или других грязных объектов.
- Установите запорный клапан под каждым воздушным клапаном, а также устройство защиты от захлопывания там, где риск перенапряжения реален.
- Подтвердите безопасный доступ для периодической проверки поплавка и седла.
Клапаны выпуска воздуха работают спокойно. Ни дисплея, ни привода, ни сигнализации: только поплавок, выполняющий свою работу при каждом заполнении, сливе и переходном давлении в течение сезона. Отношение к ним как к инженерным компонентам, а не к трубопроводной арматуре – вот что отличает защищенный трубопровод от трубопровода, который каждое лето таинственным образом теряет пропускную способность. Если вам также необходимо сопутствующее оборудование, в том числе запорные шаровые краны, обратные клапаны, регулирующие клапаны и приборы для измерения давления, позволяющие измерять проблемы с воздухом, закупка их у одного партнера по клапанам обеспечивает единообразие классов давления и материалов во всей системе. Группа клапанов Ваттен поставляет эти категории для водоочистных, химических и общих технологических процессов, имея опыт поставок арматуры на проектном уровне в требовательных отраслях.
