Как работи изпускателният клапан

Теорията зад изпускателния клапан е ефектът на плаваемостта на течността върху плаващата сфера. Плаващата сфера естествено ще се издигне под плаваемостта на течността, когато нивото на течността в изпускателния клапан се повиши, докато не докосне уплътнителната повърхност на изпускателния отвор. Постоянното налягане ще накара сферата да се затвори сама. Сферата ще падне заедно с нивото на течността, когато...клапанинивото на течността намалява. В този момент изпускателният отвор ще се използва за впръскване на значително количество въздух в тръбопровода. Изпускателният отвор се отваря и затваря автоматично поради инерция.

Плуващата сфера спира на дъното на купата, когато тръбопроводът работи, за да изпусне много въздух. Веднага щом въздухът в тръбата изтече, течността навлиза в клапана, преминава през купата на плаващата сфера и избутва плаващата сфера обратно, карайки я да се издигне и да се затвори. Ако в нея се концентрира малко количество газ...клапандо определена степен, докато тръбопроводът работи нормално, нивото на течността вклапанще намалее, поплавъкът също ще намалее и газът ще бъде изтласкан през малкия отвор. Ако помпата спре, по всяко време ще се генерира отрицателно налягане и плаващата топка ще падне, като ще се извърши голямо количество засмукване, за да се гарантира безопасността на тръбопровода. Когато шамандурата се изчерпи, гравитацията я кара да издърпа единия край на лоста надолу. В този момент лостът се накланя и се образува пролука в точката, където лостът и вентилационният отвор се докосват. През тази пролука въздухът се изхвърля от вентилационния отвор. Изпускането на течността води до повишаване на нивото на течността, повишаване на плаваемостта на поплавъка, уплътняващата повърхност на лоста постепенно натиска изпускателния отвор, докато той се блокира напълно, и в този момент изпускателният клапан е напълно затворен.

Значението на изпускателните клапани

Когато шамандурата се изпразни, гравитацията я кара да издърпа единия край на лоста надолу. В този момент лостът се накланя и се образува пролука в точката, където лостът и вентилационният отвор се докосват. През тази пролука въздухът се изхвърля от вентилационния отвор. Изпускането на въздух води до покачване на нивото на течността, повишаване на плаваемостта на поплавъка, уплътняващата повърхност на лоста постепенно натиска изпускателния отвор, докато той се блокира напълно, и в този момент изпускателният клапан е напълно затворен.

1. Образуването на газ във водопроводната мрежа се причинява най-вече от следните пет условия. Това е източникът на газ в нормално работещата водопроводна мрежа.

(1) Тръбопроводната мрежа е прекъсната на някои места или изцяло по някаква причина;

(2) бърз ремонт и изпразване на определени участъци от тръбопровода;

(3) Изпускателният клапан и тръбопроводът не са достатъчно херметични, за да позволят впръскване на газ, тъй като дебитът на един или повече основни потребители се променя твърде бързо, за да създаде отрицателно налягане в тръбопровода;

(4) Изтичане на газ, което не е в поток;

(5) Газът, произведен от отрицателното налягане по време на работа, се освобождава във всмукателната тръба и работното колело на водната помпа.

2. Характеристики на движението и анализ на опасностите на въздушната възглавница във водопроводната мрежа:

Основният метод за съхранение на газ в тръбата е „плъзгавият поток“, който се отнася до газа, съществуващ в горната част на тръбата като прекъснати множество независими въздушни джобове. Това е така, защото диаметърът на тръбата на водопроводната мрежа варира от голям до малък по посока на основния воден поток. Съдържанието на газ, диаметърът на тръбата, характеристиките на надлъжното сечение на тръбата и други фактори определят дължината на въздушната възглавница и заеманата площ на напречното сечение на водата. Теоретичните изследвания и практическото приложение показват, че въздушните възглавници мигрират с водния поток по горната част на тръбата, имат тенденция да се натрупват около завои на тръбите, клапани и други елементи с различни диаметри и да произвеждат колебания на налягането.

Силата на промяната в скоростта на водния поток ще окаже значително влияние върху повишаването на налягането, предизвикано от движението на газ, поради високата степен на непредсказуемост на скоростта и посоката на водния поток в тръбопроводната мрежа. Съответни експерименти показват, че налягането може да се увеличи до 2 Mpa, което е достатъчно, за да се спукат обикновени водопроводи. Важно е също да се има предвид, че промените в налягането по целия свят влияят върху броя на въздушните възглавници, които се движат във всеки един момент в тръбопроводната мрежа. Това влошава промените в налягането в потока на вода, изпълнен с газ, увеличавайки вероятността от спукване на тръбите.

Съдържанието на газ, структурата на тръбопровода и експлоатацията са елементи, които влияят върху опасностите, свързани с газ в тръбопроводите. Съществуват две категории опасности: явни и скрити, като и двете имат следните характеристики:

Следните са предимно очевидните опасности

(1) Твърдите отработени газове затрудняват преминаването на вода
Когато водата и газът са в интерфаза, огромният изпускателен отвор на изпускателния клапан от поплавъчен тип практически не изпълнява никаква функция и разчита само на микропорести отработени газове, причинявайки сериозно „запушване на въздуха“, при което въздухът не може да бъде освободен, водният поток не е плавен и каналът за воден поток е блокиран. Площта на напречното сечение се свива или дори изчезва, водният поток се прекъсва, способността на системата да циркулира флуид намалява, локалната скорост на потока се увеличава и загубата на воден напор се увеличава. Водната помпа трябва да се разшири, което ще струва повече от гледна точка на мощност и транспорт, за да се запази първоначалният обем на циркулация или воден напор.

(2) Поради водния поток и спуканите тръби, причинени от неравномерно изпускане на въздух, водоснабдителната система не може да функционира правилно.
Поради способността на изпускателния клапан да отделя умерено количество газ, тръбопроводите често се спукват. Налягането на газова експлозия, причинено от некачествени отработени газове, може да достигне до 20 до 40 атмосфери, а разрушителната му сила е еквивалентна на статично налягане от 40 до 40 атмосфери, според съответните теоретични оценки. Всеки тръбопровод, използван за водоснабдяване, може да бъде унищожен от налягане от 80 атмосфери. Дори най-здравият ковък чугун, използван в инженерството, може да пострада. Експлозии в тръби се случват постоянно. Примери за това включват водопровод с дължина 91 км в град в Североизточен Китай, който експлодира след няколко години употреба. До 108 тръби експлодираха, а учени от Института по строителство и инженерство в Шенянг след изследване установиха, че става въпрос за газова експлозия. Само 860 метра дълъг и с диаметър на тръбата 1200 милиметра, водопроводът в южен град претърпя спуквания на тръби до шест пъти за една година експлоатация. Заключението беше, че отработените газове са виновни. Само въздушна експлозия, причинена от слаба водопроводна тръба от голямо количество отработени газове, може да причини повреда на клапана. Основният проблем с експлозията в тръбата най-накрая е решен чрез замяна на изпускателната система с динамичен високоскоростен изпускателен клапан, който може да осигури значително количество отработени газове.

3) Скоростта на водния поток и динамичното налягане в тръбата се променят непрекъснато, параметрите на системата са нестабилни и могат да възникнат значителни вибрации и шум в резултат на непрекъснатото отделяне на разтворен въздух във водата и прогресивното изграждане и разширяване на въздушни джобове.

(4) Корозията на металната повърхност ще се ускори от редуващото се излагане на въздух и вода.

(5) Тръбопроводът генерира неприятни шумове.

Скрити опасности, причинени от лошо търкаляне

1 Неточно регулиране на потока, неточно автоматично управление на тръбопроводите и повреда на предпазните устройства могат да бъдат резултат от неравномерно изпускане на отработените газове;

2 Има и други течове от тръбопровода;

3 Броят на авариите на тръбопроводите нараства, а дългосрочните непрекъснати удари на налягане износват съединенията и стените на тръбите, което води до проблеми, включително съкратен експлоатационен живот и нарастващи разходи за поддръжка;

Многобройни теоретични изследвания и няколко практически приложения са показали колко лесно е да се повреди тръбопровод за водоснабдяване под налягане, когато той съдържа много газ.

Мостът от воден удар е най-опасното нещо. Дългосрочната употреба ще ограничи полезния живот на стената, ще я направи по-крехка, ще увеличи загубата на вода и потенциално ще доведе до експлозия на тръбата. Изпускателната система от тръбите е основният фактор, причиняващ течове от градското водоснабдяване, следователно решаването на този проблем е от решаващо значение. Важно е да се избере изпускателен клапан, който може да се изпуска и да съхранява газ в долната изпускателна тръба. Динамичният високоскоростен изпускателен клапан вече отговаря на изискванията.

Котли, климатици, нефтопроводи и газопроводи, тръбопроводи за водоснабдяване и отводняване, както и транспорт на течни торове на дълги разстояния, изискват изпускателен клапан, който е ключова спомагателна част от тръбопроводната система. Той често се монтира на командни височини или колена, за да се изчисти тръбопроводът от излишен газ, да се увеличи ефективността на тръбопровода и да се намали потреблението на енергия.
Различни видове изпускателни клапани

Количеството разтворен въздух във водата обикновено е около 2VOL%. Въздухът непрекъснато се изхвърля от водата по време на процеса на подаване и се събира в най-високата точка на тръбопровода, за да създаде въздушен джоб (AIR POCKET), който се използва за извършване на подаването. Способността на системата да транспортира вода може да намалее с приблизително 5–15%, тъй като водата става по-трудна за пренасяне. Основната цел на този микро изпускателен клапан е да елиминира 2VOL% разтворен въздух и може да се монтира във високи сгради, производствени тръбопроводи и малки помпени станции, за да се защити или подобри ефективността на подаването на вода на системата и да се пести енергия.

Овалното тяло на миниатюрния изпускателен клапан с един лост (тип SIMPLE LEVER) е сравнимо. Стандартният диаметър на изпускателния отвор се използва вътре, а вътрешните компоненти, които включват поплавъка, лоста, рамката на лоста, седалката на клапана и др., са изработени от неръждаема стомана 304S.S и са подходящи за условия на работно налягане до PN25.