Menu Close

Почему падает давление в насосной станции: Падает давление в насосной станции причины

Решаем проблему запуска насоса. | САН САМЫЧ

 Здравствуйте, уважаемые читатели «Сан Самыча». Многочисленные Ваши вопросы, связанные с первым пуском или пуском насосной станции после ремонта каких-либо элементов системы побудили меня к написанию данной статьи. Казалось бы, в теории все просто: залили насос через заливное отверстие водой, завинтили и обжали пробку, включили вилку в розетку. Насос должен удовлетворенно заурчать, поднимая давление в системе до заданного, и после щелчка реле давления отключиться.

Но на практике, почему-то так не получается. Обычно, после включения насоса, стрелка манометра подпрыгивает до отметки в 1,0 бар, после чего медленно скатывается до 0,8, а иногда и до 0,5 бар, где  беспомощно застывает. Из крана на напорной трубе вместе с водой шумно вырывается воздух, и, вырвавшись, затихает. Все затихает: ни воды, ни воздуха – ничего, лишь насос продолжает исступленно подвывать, сорвавшись на холостой ход.  Вы лихорадочно выдергиваете вилку из розетки и пытаетесь сообразить, что Вы сделали не так.

Снова откручиваете пробку, снова заливаете, закручиваете, включаете… Но в результате ничего не меняется.

Давайте разбираться…

Почему насос «срывает»?

Насосы для бытовых насосных станций, хоть и называются «самовсасывающими», но сами они ничего всасать не могут. Этого не позволяет сделать огромная разница в плотности воды и воздуха. А насосы рассчитаны на перекачивание воды, и никак не воздуха. Поэтому прежде чем включить насос, его необходимо заполнить водой, и вместе с ним – всасывающий трубопровод, каким бы длинным он не был. И только в воде лопасти рабочего колеса насоса, вращаясь, создают избыточное давление по внутреннему периметру корпуса и разрежение в его центре.

 Но если в насос, уже после его пуска, попадет воздух, то, во-первых, лопасти сразу же взобьют «смертельный» для насоса коктейль из воды и воздуха и, во-вторых, общая плотность воды с воздухом тут же значительно изменится (это зависит от количества попавшего в насос воздуха), изменяя и перепад давления внутри насоса.

Соответственно, всасывающая сила уменьшится так же, как и центробежная (ни всасать, ни выплюнуть) из-за уменьшения плотности «коктейля».

Кроме того, «масла в огонь подливает» и эффект кавитации, образование воздушных каверн за быстродвижущимися лопастями рабочего колеса, уменьшая и без того не очень большую плотность «коктейля». И чем ниже первоначальная плотность «коктейля», тем в большей степени проявляется эффект кавитации, и тем меньше создаваемое насосом давление на напоре.

«Откуда воздух?», — спросите Вы, — «Если все новое, соединения обжаты, насос залит по «самую маковку», воды в колодце или скважине более чем достаточно». Проблема в том, что для образования «коктейля» много воздуха и не нужно. Рабочая зона в корпусе бытового насоса довольно мала, соответственно даже небольшой пузырек всплывшего из всасывающей трубы воздуха может изменить плотность воды в рабочей зоне.

Откуда могут взяться эти пузырьки? Из неровностей всасывающей трубы, положенной и закопанной в грунте. Из неплотного соединения всаса непосредственно к насосу. Из незаметных глазу пазух переходных фитингов. Даже из внутреннего эжектора самого насоса и его рабочего колеса, где мелкие пузырьки могли остаться из-за шероховатостей внутренней поверхности материала. Я могу и дальше продолжать, но нужно ли? Это нормально, это неизбежно.

Вопрос нужно ставить по-другому: Как уменьшить влияние оставшегося на всасе и в насосе воздуха, чтобы система нормально заработала? И каверзный вопрос: Почему при уже работающей системе это  влияние почти не проявляется, и даже если проявляется, исправляется само, автоматически? Ответив на второй вопрос, мы сможем найти решение для первого.

Ответ на второй вопрос кроется в нормальных условиях работы насосной станции. А нормальным режимом работы насосной станции является работа под давлением, ведь даже при пониженных параметрах, реле давления включает насос не при нулевом значении давления в системе. И если напорный трубопровод уже заполнен водой и есть минимальный перепад по высоте между насосом и потребителями (а он, как правило, есть, редко, кто ставит насосную станцию на чердаке), то даже если на манометре «ноль», минимальное давление все равно присутствует. Кроме того, если насос уже запустился и смог, хотя бы однажды, поднять давление в системе, то он уже смог выгнать лишний воздух, по крайней мере из корпуса.

И еще один момент. Как мы все знаем, вода – вещество не сжимаемое, и её объем мало зависит от давления. А вот объем воздуха очень сильно зависит от давления окружающей среды, и первоначальное разрежение на всасе насоса превращает небольшой пузырек воздуха в монстра, который способен на много уменьшить общую плотность водо-воздушного коктейля в корпусе насоса. Соответственно, подняв любым способом, хотя бы на немного, первоначальное давление во всасывающей трубе, мы увеличиваем плотность коктейля, и, тем самым, уменьшаем вероятность срыва насоса.

Резонный вопрос: «А как же кавитация?». А кавитация никуда не делась, но, опять же, объем воздушных каверн зависит от давления в корпусе насоса, а дальше… смотрите предыдущий абзац.

Еще один частый вопрос, связанный с этой темой: «Почему новый насос запускается легче, чем уже проработавший в составе насосной станции энное количество времени? Ведь до этого было все нормально, насос не трогали, поменяли лишь обратный клапан (гидроаккумулятор, реле давления и т.

д.)». Да потому что он новый, его еще «не ел песочек», еще не было небольших деформаций внутренних пластиковых стенок из-за перегрева, еще не было работы электродвигателя на пределе возможного, подшипники и сальники еще не изношены и прочее, и прочее. Как бы ни был хорош насос, со временем, все равно происходит износ его рабочих элементов, и его характеристики начинают уменьшаться. Просто у хороших и дорогих насосов это происходит немного позже.

Итак, вывод из всего предыдущего: нужно каким-то образом поднять давление во всасывающей трубе, и не допустить его падение при пуске насоса и в ближайшее после пуска время, до тех пор, пока насос сам не сможет создать устойчивый рост избыточного давления в системе.

Как это сделать? Как обычно, предлагаю на Ваш суд несколько решений.

  Работа внутреннего эжектора центробежного насоса.

 На самом деле, даже производители насосов знакомы с этой проблемой. Иначе зачем, по-вашему, нужны насосы с внутренним, уже встроенным в насос, эжектором. Другое дело, что эжектор этот – далек от идеального из-за ограничения в габаритах и не всегда бывает эффективен. Хотя задумка правильная.

 Вода из нижней части рабочей камеры насоса, там, где меньше вероятность появления воздуха, подается снова на всас насоса, тем самым повышая давление на всасе. Кроме того, сам всас насоса немного приподнят относительно центра насоса, где и расположен реальный вход в рабочую камеру, создавая небольшой гидравлический подпор (смешно, сантиметров 10) и действуя в качестве гидрозатвора, который отводит попадающий воздух в верхнюю часть всаса. Проблема только в том, что плотность «коктейля» настолько мала, что этих мер недостаточно.

 При этом на работу эжектора тратится часть мощности электродвигателя, уменьшая напор и производительность насоса. Но производитель идет на эти жертвы ради устойчивой работы насоса и легкого его пуска.

Владельцы вихревых насосов лишены даже этой малости, зато их насосы обладают большим напором и расходом при, относительно, небольшой мощности электродвигателя.

Поможем насосу запуститься. Заливная воронка на всасе.

 Классическим решением данной проблемы является отдельная заливная трубка с воронкой, подсоединенная через тройник ко всасу насоса. Преимущество такого решения в его простоте и эффективности.

 Заполняя воронку водой, мы, тем самым, на немного (1 метр = 0,1 бар) повышаем первоначальное давление на всасе. И все бы было прекрасно, если бы мы могли поддерживать высокий уровень воды в воронке постоянно, пока насос не «подхватит». Но это не всегда возможно. Можно заменить маловместительную воронку на бутыль или канистру, но где гарантия, что их объема точно хватит для пуска насоса.

Кстати, переместив кран на заливной трубке повыше от тройника, мы устраиваем ловушку для воздуха, приходящего к насосу по всасывающей трубе. К сожалению, только для этой его части. Подсосы воздуха непосредственно на насосе, воздух, появившийся в результате кавитации и оставшийся в насосе, мы устранить не сможем.

Гидрозатвор на всасе.

 Теми же недостатками обладает устройство гидрозатвора на всасе насоса. Но у него есть преимущества по сравнению с обычной заливной воронкой. Если всасывающий трубопровод действительно герметичен, то залить его нужно будет всего один раз, а дальше атмосферное давление само будет заполнять эту емкость, отделяя воздух от воды. Высота гидравлического подпора в этом случае зависит от высоты размещения самого гидрозатвора.

Важным преимуществом такого решения является возможность разместить обратный клапан системы на всасывающей трубе уже после гидрозатвора, т.е. непосредственно перед насосом. Многие читатели спрашивали об этом, не желая откапывать на морозе кессон скважины или лезть в колодец. Я их понимаю.

Ну, и небольшая «ложка дегтя». Высоту подъема воды на всасе, при таком размещении обратного клапана, нужно рассчитывать по высоте входа трубы в гидрозатвор, а не по высоте насоса. И если у Вас насос уже на пределе всасывающих возможностей, то этот вариант Вам не подойдет.

Еще есть некоторые тонкости при использовании такого устройства, но эта тема для отдельной статьи, если Вам будет интересно. И так этот рассказ получается довольно длинным, поэтому я продолжу в следующий раз.

В следующий раз я расскажу еще о нескольких способах облегчить «первый» пуск насоса. Да-да, не об одном, не двух, а о нескольких, в том числе и об универсальном, подходящем, по моему мнению, практически для любого насоса. Надеюсь, Вы сможете выбрать наиболее подходящий для Вас.

За сим, откланиваюсь, уважаемые читатели «Сан Самыча», надеюсь не надолго.

ПРОДОЛЖЕНИЕ.

Насосная станция HydroStart

Принцип работы шкафа управления
 
 Релейное регулирование RR:

Работа насосов осуществляется автоматически по сигналу от реле давления, установленного на напорном коллекторе. При увеличении расхода воды падает давление в напорном коллекторе. Когда давление достигает минимально допустимого значения, срабатывает реле давления и запускается первый насос. Если за заданный промежуток времени насос не увеличил давление до нужного значения, включается следующий насос. Последнее действие будет повторяться, пока не будет достигнуто заданное давление в напорном коллекторе. Когда необходимый уровень давления будет достигнут, насосы отключаются по очереди в обратном порядке.

   Функции  насосной  установки с релейным  регулированием:

•       Смена  рабочих/резервного  насосов  между периодами работы.                    
•       Автоматическая настройка времени работы насосов.                            
•       Защита насосов от «сухого хода».
•       Индикация: сеть, работа, авария каждого насоса, «сухой ход».
•       Два режима работы: ручной (проверки) и автоматический.
•       Защита  электродвигателя  от  токов  короткого замыкания и тепловой перегрузки.
•       Возможность дистанционного  запуска и отключения.

Частотное регулирование FR:

Схемой шкафа управления предусмотрено управление установкой  по   давлению   в напорном коллекторе. В программе частотного преобразователя задается значение давления, которое необходимо всегда поддерживать в напорном коллекторе. При увеличении расхода воды падает  давление  в  напорном  коллекторе. Когда давление достигает минимально допустимого значения, частотный преобразователь запускает один из насосов. Если за заданный промежуток времени насос не увеличил давление до нужного значения, частотный преобразователь запускает следующий насос. Последнее действие будет повторяться, пока не будет достигнуто заданное давление в напорном коллекторе. При достижении необходимого уровня давления частотный преобразователь выключает насосы в обратном порядке.

Частотное регулирование для каждого насоса FRS:

Схемой шкафа управления предусмотрено управление  установкой  по   давлению   в напорном коллекторе. В программе частотных преобразователей задается значение давления, которое необходимо всегда поддерживать в напорном коллекторе. При увеличении расхода воды падает давление в напорном коллекторе. Когда давление достигает минимально допустимого значения, один из частотных преобразователей запускает насос. Если за заданный промежуток времени насос не увеличил давление до нужного значения, следующий частотный преобразователь запускает насос, последнее действие будет повторяться, пока не будет достигнуто заданное давление я давления частотные преобразователи останавливают насосы в обратном порядке.

Частотное регулирование FR с контроллером:

Схемой шкафа управления предусмотрено управление установкой по давлению в напорном коллекторе. В программе контроллера задается значение давления, которое необходимо всегда поддерживать в напорном коллекторе посредством управления         частотным         преобразователем и насосами.  При  увеличении  расхода  воды падает давление в напорном коллекторе. Когда давление достигает минимально допустимого значения, контроллер подает сигнал частотному преобразователя об включении двигателя насоса. Если за заданный промежуток времени насос не увеличил давление до нужного значения, контроллер запускает следующий насос. Последнее действие будет повторяться, пока не будет достигнуто заданное давление в напорном коллекторе. При достижении необходимого уровня давления контроллер подает сигнал на частотный преобразователь об остановке двигателя насоса и выключает остальные насосы.

Частотное регулирование для каждого насоса FRS с контроллером:

Схемой шкафа управления предусмотрено управление установкой по давлению в напорном коллекторе. В программе контроллера задается значение давления, которое необходимо всегда поддерживать в напорном коллекторе посредством управления    частотными    преобразователями. При увеличении  расхода  воды  падает  давление в напорном коллекторе.   Когда  давление достигает минимально допустимого значения, контроллер подает сигнал одному из частотных преобразователей об  включении  двигателя насоса. Если за заданный промежуток времени насос не увеличил давление до нужного значения, контроллер подает на следующий частотный преобразователь сигнал об включении двигателя насоса, последнее действие будет повторяться, пока не будет достигнуто заданное давление в напорном коллекторе. При достижении необходимого уровня давления контроллер подает сигнал на частотные преобразователи об выключении двигателей насосов.
При частотном регулировании порядок запуска насосов определяется наработкой насосов в часах, то есть первым будет включен насос с наименьшим количеством часов наработки и т. д.

Функции      насосной            установки          с              частотным регулированием:

•       Два        режима               работы:              ручной (проверки)        и автоматический.
•       Защита   электродвигателя   от  токов  короткого замыкания и тепловой перегрузки.
•       Плавная работа насосов в режимах пуска и останова.
•       Экономия потребляемой электроэнергии.
•       Постоянный учет наработки насосов в часах и автоматическое переключение насосов.
•       Защита насосов от «сухого хода».
•       Индикация: сеть, работа, авария каждого насоса, «сухой ход».
•       Регистрация аварий и неисправностей насосной установки.
•       Возможность   дистанционного             запуска               и отключения.

 

Сила воды плюс сила насоса Джилекс: повышаем давление в водопроводе

Если вы счастливый обладатель дачи или частного дома, лето по-настоящему раскрашивает вашу жизнь за городом. Но допустим, что ваш дом стоит в поселке или садовом товариществе с централизованным водопроводом, где постоянно падает напор или вода вовсе исчезает. Вряд ли можно назвать такую жизнь полноценной. Принять душ – проблема, стирать в стиральной машине – проблема, включить систему полива – проблема. Сплошные проблемы! Вы в силах изменить ситуацию. Выберите для этого лучший способ!

Готовое решение: магистральный насос Водомет М от Джилекс

Как решить проблему повышения давления воды в системе водоснабжения дома, знает отечественный производитель Джилекс. Для этого он разработал магистральные насосы Водомет М. Основное их назначение – повышение давления в магистрали и, как следствие, бесперебойная работа сантехники и подключенной к водопроводу бытовой техники, а также систем орошения сада и огорода. Их уникальность заключается в конструкции: они разработаны на базе скважинного насоса Водомет Проф и обладают рядом его преимуществ. Например, изготавливаются в герметичном корпусе, поэтому могут использоваться во влажной среде.

Насосы Водомет М создают нужный напор воды в системе не только на даче, но и в любом доме в частном секторе, который подключен к магистральному водопроводу. Серия представлена двумя моделями – 55/35 и 55/50. Первая повышает давление на 3,5 атм, вторая – на 5 атм. Устанавливаются они с автоматикой Краб или блоком автоматики. В результате Водомет М работает в автоматическом режиме, а пользователь избавляет себя от необходимости включать и выключать насос вручную.

Предвидим справедливый вопрос: чем же магистральный насос Водомет М лучше насосной станции на базе поверхностного насоса? Ведь она точно так же обеспечивает необходимый уровень давления воды в системе. Давайте сравним.

Насосная станция vs Водомет М

Наша задача – показать, насколько выгодно магистральный насос отличается от классической системы повышения давления в виде поверхностной насосной станции. Ваша задача – принять верное решение.

Вы легко установите насос в существующую систему водоснабжения

Водомет М можно разместить горизонтально и вертикально. Если требуется повысить давление во всей системе, его можно закрепить в подвале на магистральной трубе, входящей в дом. Кстати, поскольку насос сделан на базе погружного, в случае аварийного затопления этого подвала он будет продолжать работу в штатном режиме в отличие от любой поверхностной станции. У вас есть потребитель с самым большим расходом воды? Например, это подводка в ванную, где стоит стиральная машина и душевая кабина. Можно повесить насос на стену с помощью кронштейна, который идет в комплекте. Насос будет отступать от стены на расстояние не более 20 см в отличие от насосной станции, которой требуется как минимум 1 кв. м.

Вы не услышите работу насоса

От современной техники, которую мы выбираем для дома, мы требуем многого. Например, задумываемся, не будет ли мешать шум от работы насоса нашему комфорту. Не будет! Если это Водомет М. Он работает в 2 – 3 раза тише, чем классическая насосная станция. И это одно из его кардинальных преимуществ. Каждый раз, когда включается насосная станция, вздрагивает весь дом, а к постоянному шуму ее работы трудно привыкнуть. Ни звукоизоляция, ни пластиковые трубы вместо металлических, ни снижение скорости воды в системе не убирают этот надоедливый шум. А когда в доме установлен Водомет М, никто даже не знает, когда он включается. Ваше спокойствие не нарушено его работой, атмосферу уюта и покоя ничто не тревожит. Согласитесь, что такую жизнь можно назвать действительно комфортной.

Вы будете уверены в бесперебойной работе насоса

Так как Водомет М создан на базе погружного насоса, через его конструкцию может проходить до 2 кг/куб. м растворенного песка. У модели предусмотрены так называемые плавающие рабочие колеса, которые дают возможность попавшему внутрь песку свободно проходить сквозь внутренние узлы и отсеиваться фильтрами механической очистки.

Вы приобретаете насос на длительное время

В отличие от поверхностного насоса охлаждение двигателя Водомет М происходит за счет перекачиваемой воды. А если охлаждение электрической части эффективное, значит, срок службы насоса дольше.

Вы в 2 раза экономите на оплате электроэнергии

У моделей Водомет М мощность невысокая: 490 Вт у насоса 55/35 и 600 Вт у модели 55/50. Для сравнения возьмем систему автоматического водоснабжения Джамбо 70/50 П-50, которая обеспечивает водой 3 – 4 точки водоразбора одновременно. Мощность ее поверхностного насоса в 2 раза больше – 1100 Вт. Очевидно, что чем меньше нагрузка на электросеть, тем меньше лишних проблем и денежных трат.

  • Во-первых, гарантируется меньшая сумма счета за электричество.
  • Во-вторых, если придется устанавливать стабилизатор напряжения, то можно выбрать модель с номиналом в 2 раза меньше.
  • В-третьих, уменьшается общая нагрузка на электросеть в доме, что особенно актуально для дачных поселков и деревень.

Выбирайте подходящий насос, и вода откроет двери рая

Если по норвежской пословице глоток воды открывает двери рая, представьте, какие возможности откроются вам с магистральными насосами Водомет М. Ну а если сомнения вас все еще не покидают, напомним, что на эти модели действует увеличенная гарантия 3 года, тогда как у насосных станций она составляет всего 1 год. Это ли не заявление о надежности оборудования?

Сделайте первый шаг к тому, чтобы идиллическая картина загородной жизни стала реальностью! Закажите магистральный насос Водомет М от Джилекс прямо сейчас.  

 

Основные поломки в гидрофорах (насосных станциях)

Очень широкое рапространение получили станции водоснабжения.
Практически в каждом доме есть такие станции , которые качают воду, но иногда ломаются. Мы рассмотрим поломки в гидрофорах, когда насос перестал качать воду, когда насос часто включается, когда течет вода с насоса и затронем тему выбора насосной станции для жилого дома.
1. Когда станция водоснабжения начинает часто включаться и выключаться при открытии воды. Здесь проблема связана с гидроаккумулятором, который представляет из себя бак, а внутри бака мембрана и сжатый воздух. Что происходит?

  • разрыв мембраны.
    Когда она лопается, вода заполняет весь бак и необходимое давление на которое срабатывает реле создается очень быстро. Потому что количество воды, которое необходимо для заданного давления, быстро набирается, поскольку бак полный. И станция начинает работать коротко-срочными включениями и выключениями. Для того чтобы проверить, целая мембрана или нецелая не нужно откручивать флянец. Достаточно просто надавить на ниппель подкачки воздуха. И от туда должен пшыкнуть воздух, когда мембрана цела. Если же из ниппеля полилась водичка, значит нужно менять мембрану. Разбирается бак просто. Откручиваем болты и снимаем флянец, вытаскиваем мембрану. Внутреннюю часть бака нужно хорошо просушить, чтобы вода (оставшееся) не разрушила бак изнутри. Вставляем новую мембрану , следим, чтобы мембрана хорошо прилегала по всей окружности крепления флянца. Прилагаем флянец и закручиваем болты.
  • утечка воздуха из бака.
    Если на шве или в месте присоединения флянца есть неплотности или трещины. Либо воздух выходит в месте подкачки воздуха через ниппель (можно заменить нипель). Либо бак проржавел. Либо трещина в сварке. Получается, что давление в баке падает и станция начинает часто включаться и выключаться. В таком случае замените бак.

2. насос перестал качать воду, но двигатель при этом работает.
разгерметизация. Это значит , что есть подсос воздуха, на соединенеиях , где стоит обратный клапан (компрессионная муфта). Эти места нужно внимательно осмотреть. Бывает, что лопает обратный клапан и насос начинает качать воздух вместо воды. Бывает , что полиэтиленовая труба плотно не обжимается на посадочном месте и получается подсос воздуха в компрессионной муфте. Если труба поцарапана и через неё проходит воздух , то можно использовать сантехнический силикон для уплотнения. Перед использованием подождите 30 минут на засыхание. Удостовертесь в том, что есть вода в скважине.
3. механический износ деталей насоса.
внутри находится крыльчатка , которая может выходить из строя из-за присутствия песка в воде. Стирается крыльчатка. когда бурилась скаважина неправильно подобралась сетка на трубу. поскольлку песок может быть разного размера и формы. в этом случае желательно поставить фильтр (допускается только косой осадочный) на входе в насос. Тем не менее, такой фильтр не защитит от мелкого песка.
4. насос пререстал качать воду, но двигатель не включается.
вышло из строя реле, которые отключает насос когда создается нужное давление. а когда давление падает то пружинка поднимает контакты и электродвигатель включатся. Если станция стоит в подвале, то эта пружина ржавеет и лопает. если двигатель не воняет жженой пластмассой, то нужно обратить внимание на реле.

5. насос не отключается.
можно отрегулировать, давление при котором отключается насос. При регулировке ПОМНИТЕ, что клеммы могут быть под напряжением.

6. в насосе между мотором и качающей частью течет вода.

Периодически станция может включаться и насос подкачивает воду, которая была утрачина. Значит дело в сальнике, который подтекает. Произведите замену сальника. Для этого открутите 4 на JET100 или 6 на JY1000 болтов на качающем узле и, открутив крыльчатку, можно заменить сальник.

Посмотрите, при выборе, на место соединения насоса и качающей станции. Бывают станции, где корпус, который соединяет двигатель, слитный. Потому что, если сальник потечет, то вся вода потечет в двигатель. Произойдет замыкание и мотор сгорит. Все насосы Omnigena меют такое отверстие.

Также Рекомендуем выбирать металличекие качающие блоки. Так как пластмасса более чувствительная к ударам и изнашивается от песка.

Как запустить насосную станцию первый запуск и эксплуатация

Регулировка давления насосной станции

Реле давления в агрегатах с насосами считается основной частью её нормального функционирования, то каждый владелец агрегата должен знать, как осуществляется настройка:

  • Обеспечить работающее состояние насоса и накачать воды до отметки в три атмосферы.
  • Выключить аппарат.
  • Снять крышку, и не спеша проворачивать гайку до тех пор, пока элемент не включится. Если совершать движения по ходу стрелки часов, то можно увеличить давление воздуха, против хода – уменьшить.
  • Открыть кран и уменьшить показания жидкости до отметки в 1,7 Атмосфер.
  • Перекрыть кран.
  • Снять крышку реле и крутить гайку до момента срабатывания контактов.

Гидроаккумулятор агрегата с насосом содержит в себе такой элемент, как резиновая емкость, которую еще принято называть груша. Между стенками бачка и самим резервуаром должен находиться воздух. Чем больше воды будет находиться груше, тем сильнее будет сжат воздух и, соответственно, больше будет его давление. И наоборот, если падает давление, значит, объем воды в резиновой емкости уменьшился. Так каким же должно быть значение оптимального давления для подобного агрегата? В большинстве случаев производители заявляют давление в 1,5 Атмосферы. Приобретая насосную станцию, необходимо проверить уровень давления манометром.

Не забывайте и о том, что разные манометры имеют разные погрешности. Поэтому лучше всего использовать поверенный автомобильный манометр с минимальными значениями градуировки шкалы на нем.

Какое давление должно быть в расширительном баке насосной станции?

Давление в ресивере не должно быть больше верхнего предела уровня давления жидкости. Иначе ресивер перестанет выполнять свою прямую обязанность, а именно, заполняться водой и смягчать гидроудары. Рекомендуемое уровень давления для расширительного бачка – 1,7 Атмосфер.

  1. Насос недостаточно мощный или его детали изношены.
  2. Происходит утечка воды через соединения или имеется разрыв трубы.
  3. Падает напряжение электрической сети.
  4. Всасывающая труба захватывает воздух.

Почему насосная станция не набирает давление и не отключается?

Основное предназначение подобных агрегатов – подавать жидкость из различных источников с большой глубиной, создавать и поддерживать постоянные показатели давления. Однако в процессе эксплуатации аппаратов имеют место различные неполадки. Случается и так, что агрегат не может нагнать нужное давление и выключается. Причинами этого могут стать:

  • Работа насоса «всухую». Происходит это вследствие падения водяного столба ниже уровня забора воды.
  • Увеличение сопротивления трубопровода, что возникает, если длина магистрали не соответствует диаметру.
  • Негерметичные соединения, вследствие чего наблюдается подсос воздуха. При этой проблеме стоит проверить все соединения и в случае необходимости обеспечить каждый из них герметиком.
  • Забит фильтр грубой очистки. Очистив фильтр, можно пробовать подавать давление в насосную станцию.
  • Сбой в работе реле давления. Решить проблему поможет регулировка реле.

Найдя причину неисправности насосной станции, можно приступать к её устранению.

Почему не поднимается давление в насосной станции?

Когда манометр насосной станции показывает низкое давление, и оно не поднимается, такой процесс еще принято называть завоздушиванием. Причинами такой проблемы могут быть:

  • Если это не погружной насос, то причина может скрываться во всасывающей трубке, через которую может всасываться нежелательный воздух. Справиться с проблемой поможет установка датчика «сухого хода».
  • Подающая магистраль негерметична вовсе нет плотности на стыках. Нужно проверить все стыки и обеспечить их полной герметизацией.
  • Наполняясь, в насосной установке остается воздух. Тут не обойтись без его выгонки, заполняя насос сверху под давлением.
  • Разрыв резиновой емкости в гидроаккумуляторе, в результате чего бачок полностью заполняется водой даже там, где должен быть воздух. Именно этот элемент и регулирует постоянство давления станции. Обнаружить проблему можно, придавив штуцер закачки жидкости. Если же жидкость станет просачиваться, то проблема в резиновой емкости. Здесь лучше сразу прибегнуть к замене мембраны.
  • В гидроаккумуляторе не наблюдается давление воздуха. Решить проблему – это подкачать воздух в камеру, используя обычный прибор для закачивания воздуха.
  • Поломано реле. В случае, когда штуцер без подтеков, то проблема именно с реле. Если настройки не помогают, придется прибегнуть к замене прибора.

Конструкция и принцип действия реле давления насосной станции

Перед тем как приступить к регулировке реле давления неплохо будет ознакомиться с его конструкцией и принципом действия.

Конструктивно реле насосной станции, чаще всего, представляет собой металлическое основание к которому снизу крепится крышка мембраны (под ней находится мембрана и металлический поршень) с быстросъемной гайкой для  крепления к переходнику насосной станции, а сверху — контактная группа, клеммная колодка  (для подключения сети, насоса и заземления) и два пружинных регулятора разных размеров. Все это сверху накрывается пластиковой крышкой, которая крепится к винту большого регулятора и которую, в зависимости от модели, можно легко снять с помощью отвертки или гаечного ключа.

В зависимости от производителя и модели реле могут отличаться размерами, формой, расположением составляющих элементов, но большинстве своем они имеют вышеописанную конструкцию. Иногда в неё включают дополнительные элементы, например, рычаг защиты от «сухого хода» или др.

Принцип действия

Принцип действия этого реле основан на том, что под действием давления воды, которая подается от насоса, мембрана давит на поршень, который приводит в движение контактную группу, смонтированную на металлической платформе, имеющей два шарнира. зависимости от её положения, контакты к которым подключены напряжение 220V и насос, могут быть замкнуты или разомкнуты, соответственно насос будет включаться или выключаться. Пружина большого регулятора действует на платформу контактной группы, уравновешивая давление поршня. Как только давление ослабевает, под действием пружины платформа опускается и контакты замыкаются (насос включается).

Пружина малого регулятора также действует против давления воды, но она расположена дальше от шарнира платформы и вступает в работу не сразу, а когда платформа с контактами поднимется на определенную высоту.

За срабатывание электрической части реле (замыкание и размыкание контактов) отвечает небольшой шарнир с пружиной. Конструктивно устроено так, что платформа и это шарнир не могут быть в одной плоскости. Как только она поднимается выше шарнира, контакты скачком опускаются вниз, а как только она опускается ниже его плоскости – они тут же перещелкиваются вверх. Плоскость этого шарнира находится немного выше основания пружины малого регулятора, что позволяет платформе подниматься до этого уровня без размыкания контактов, а как только она его достигнет – под действием пружин обеих регуляторов контакты размыкаются и насос выключается.

Таким образом, большой пружинный регулятор отвечает за момент включения насоса или так называемое «нижнее» давление (P), а меньший – за разность давлений включения и выключения (∆P).

При сжимании пружины большого регулятора (закручивании гайки по часовой стрелке) , она с большей силой действует на платформу контактной группы и «нижнее» давление возрастает. Если при этом не изменять степень сжатия пружины малого регулятора, то также возрастет и «верхнее» давление (отключения), ровно на такую же величину ( так как ∆P будет в этом случае неизменным).

При сжимании пружины меньшего регулятора, будет увеличиваться «верхнее» давление при неизменном «нижнем», то есть будет увеличиваться ∆P. При ослаблении пружин, соответственно, вышеуказанные показатели будут уменьшаться. На  этом и основана регулировка реле давления насосной станции.

Давление в гидроаккумуляторе

Понимание того, как устроен гидроаккумулятор, поможет лучше справиться с самостоятельной настройкой управляющего оборудования.

Различают два типа гидробаков: с резиновой вставкой, напоминающей грущу, или с резиновой же мембраной. Этот элемент делит емкость на две не сообщающиеся части, в одной из которых находится вода, а в другой – воздух.


Внутри гидробака находится резиновая грушевидная вставка или резиновая мембрана. Давление в гидробаке можно регулировать, подкачивая или стравливая воздух

В любом случае, работают они примерно одинаково. В бак поступает вода, а резиновая вставка давит на нее, чтобы обеспечить перемещение воды по водопроводной системе.

Поэтому в гидробаке всегда присутствует определенное давление, которое заметно изменяется в зависимости от количества воды и воздуха в баке.


Чтобы перед настройкой реле измерить давление воздуха в гидробаке, следует подключить манометр к ниппельному соединению, предусмотренному на корпусе устройства

На корпусе бака обычно имеется автомобильный ниппель. Через него можно закачать в гидробак воздух или стравить его, чтобы отрегулировать рабочее давление внутри емкости.

При выполнении подключения реле давления к насосу рекомендуется измерить текущее давление в гидробаке. Производитель по умолчанию выставляет показатель в 1,5 бар. Но на практике часть воздуха обычно уходит, и давление в емкости будет ниже.

Чтобы измерить давление в гидроаккумуляторе, используют обычный автомобильный манометр. Рекомендуется выбрать модель со шкалой, на которой проставлен самый малый шаг градации. Такой прибор позволит провести более точные измерения. Не имеет смысла замерять давление, если нет возможности учесть одну десятую часть бара.

В этом отношении имеет смысл проверить и тот манометр, которым укомплектована насосная станция промышленного производства.

Нередко изготовители экономят и устанавливают недорогие модели. Точность измерений с помощью такого прибора может вызывать сомнения. Его лучше заменить на более надежное и точное устройство.

Выбирая манометр для насосной станции или насоса с гидробаком, стоит обратить внимание на механические модели с точной шкалой градации

Механические автомобильные манометры выглядят не слишком презентабельно, однако, судя по отзывам, они значительно лучше новомодных электронных устройств. Если все же выбор сделан в пользу электронного манометра, не следует экономить. Лучше взять устройство, выпущенное надежным производителем, чем дешевую пластиковую поделку, которая точных данных не дает и может в любой момент сломаться.

Еще один важный момент – электронный манометр требует электропитания, за этим придется следить. Проверяют давление в гидробаке очень просто.

Манометр присоединяют к ниппелю и замеряют показания. Нормальным считается давление в пределах от одной до полутора атмосфер. Если давление в гидробаке слишком высокое, запас воды в нем будет меньше, но напор при этом будет просто отличным.


На этой схеме наглядно показан порядок подключения реле давления и манометра к погружному насосу и гидробаку, чтобы автоматизировать работу насосного оборудования

Следует помнить, что слишком высокое давление в системе может быть опасным. В этом случае все компоненты водопровода постоянно работают под повышенной нагрузкой, а это приводит к быстрому износу оборудования. Кроме того, чтобы поддерживать повышенное давление в системе приходится чаще подкачивать в бак воду, а значит и чаще включать насос.

Это также не слишком полезно, поскольку вероятность поломок увеличивается. При настройке системы нужна определенная уравновешенность. Например, если давление в гидроаккумуляторе слишком высокое или чрезмерно низкое, это может привести к повреждению резиновой прокладки.

Дополнение реле давления пятиходовым штуцером и манометром переводит устройство в разряд блоков автоматики Накидная гайка значительно облегчает подключение прибора в труднодоступных местах В конструкции использован пятиходовый штуцер, который подключается к реле и имеет еще 3 выхода с резьбой

Особенности устройства и принцип работы

Многочисленные разновидности реле давления, которое комплектуется практически со всеми насосными станциями, устроены примерно одинаково.

Внутри пластикового корпуса находится металлическое основание, на котором закреплены остальные элементы:

  • мембрана;
  • поршень;
  • металлическая платформа;
  • узел электрических контактов.

Сверху под пластиковой крышкой расположены две пружины – большая и малая. Когда мембрана испытывает давление, она толкает поршень.

Он, в свою очередь, поднимает платформу, которая воздействует на большую пружину, сжимая ее. Большая пружина сопротивляется этому давлению, ограничивая движение поршня.

Небольшого расстояния, которое разделяет большую и малую регулировочную пружины, достаточно для того, чтобы регулировать работу целого комплекса приборов. Платформа под давлением от мембраны постепенно поднимается до тех пор, пока ее край не дойдет до малой пружины. Давление на платформу в этот момент увеличивается, в результате ее положение изменяется.

Функциональное назначение реле давления заключается в автоматизации процессов включения/выключения электронасоса Представляет собой двухконтактный прибор коммутации электрических цепей, реагирующий на падение и повышение давления в контуре водоснабжения При использовании реле давления, дополненного манометром и пятиходовым штуцером, устройство приобретает значения автоматического комплекта Реле давления включают в схему водоснабжения только с гидроаккумулятором, конструкция которого позволяет точно фиксировать моменты изменения давления в системе В заводском исполнении реле давления рассчитано на среднестатистические значения давления в водоснабжающих системах. При необходимости внести изменения в настройки его разбирают Для выполнения бесплатного ремонта, гарантированного обязательствами изготовителя, необходимо соблюдать перечисленные в инструкции потребительские правила и корректно эксплуатировать прибор Регулировка прибора заключается в изменении уровня верхнего или нижнего предела давления, установленного при выполнении заводской настройки Для увеличения предела давления установленные на пружины гайки аккуратно подкручиваются по часовой стрелке, для уменьшения — наоборот

Это вызывает переключение контактов, что изменяет режим работы насоса, и он выключается. Для переключения контактов имеется специальный шарнир с пружинкой.

Когда платформа преодолевает уровень, на котором находится этот шарнир, электрические контакты изменяют положение, размыкая цепь электропитания. В этот момент происходит отключение насоса. После чего вода перестает поступать и давление, оказываемое на мембрану, снижается по мере расходования воды из гидроаккумулятора.

Соответственно, платформа плавно опускается. Когда ее положение оказывается ниже, чем пружинный шарнир электрических контактов, они поднимаются, снова включая электропитание.


Реле давления – это небольшое устройство, которое позволяет включать и выключать насос в зависимости от наличия или отсутствия воды в гидроаакумуляторе

Насос закачивает воду в гидробак, мембрана реле давит на платформу, она поднимается, достигает большой пружины и т.д. Цикл возобновляется и производится в автоматическом режиме.

С помощью большой пружины задается показатель давления, при котором насосный агрегат необходимо включить, а малая определяет не “потолок” допустимого давления в системе, как можно подумать, а разницу между этими двумя показателями. Это важный момент, который пригодится при изучении порядка действий при собственного насоса.

Несколько советов и рекомендаций

Для нормального функционирования насосной станции рекомендуется замерять показатели давления воздуха в гидроаакумуляторе каждые три месяца. Эта мера поможет поддерживать стабильные настройки в работе оборудования. Резкое изменение показателей может свидетельствовать о каких-то поломках, которые необходимо устранить.

Чтобы оперативно контролировать состояние системы, имеет смысл просто время от времени фиксировать показания водяного манометра при включении и отключении насоса. Если они соответствуют цифрам, установленным при настройке оборудования, можно считать работу системы нормальной.

Заметная разница свидетельствует о том, что нужно проконтролировать давление воздуха в гидробаке и, возможно, перенастроить реле давления. Иногда просто нужно подкачать немного воздуха в гидроаккумулятор, и показатели придут в норму.

Точность показателей манометра имеет определенную погрешность. Отчасти это может быть вызвано трением его подвижных частей во время измерений. Чтобы улучшить процесс показаний, рекомендуется перед началом измерений дополнительно смазать манометр.

Реле давления, как и прочие механизмы, имеет свойство со временем изнашиваться. Изначально следует выбрать прочное изделие. Важный фактор длительной работы реле давления – правильные настройки. не следует использовать этот прибор на максимально допустимых значениях верхнего давления.


Если в работе реле давления появились проблемы и неточности, возможно, его необходимо разобрать и очистить от загрязнений

Следует оставить небольшой запас, тогда элементы устройства будут изнашиваться не так быстро. Если же необходимо выставить верхнее давление в системе на достаточно высоком уровне, например, в пять атмосфер, лучше приобрести реле с предельно допустимым значением работы в шесть атмосфер. Найти такую модель сложнее, но это вполне возможно.

К серьезным поломкам реле давления может привести наличие загрязнений в . Это характерная ситуация для старых водопроводов, выполненных из металлических конструкций.

Перед установкой насосной станции водопровод рекомендуется тщательно прочистить. Не помешает и полная замена металлических труб на пластиковые конструкции, если имеется такая возможность.

При настройке реле к регулировочным пружинам следует относиться исключительно бережно. Если они будут сжаты слишком сильно, т.е. перекручены в процессе настройки, при работе устройства очень скоро станут наблюдаться погрешности. Поломка реле в ближайшем будущем почти гарантирована.

Если во время проверки работы насосной станции наблюдается постепенный рост давления выключения, это может свидетельствовать о том, что устройство засорилось. Не нужно сразу же его менять.

Нужно открутить четыре крепежных болта на корпусе реле давления, снять мембранный узел и тщательно промыть внутреннюю часть реле, где это возможно, а также все небольшие отверстия.

Иногда достаточно просто снять реле и почистить его отверстия снаружи без разборки. Не помешает также провести очистку всей насосной станции. Если же вода вдруг начинает течь прямо из корпуса реле, значит, частички загрязнений пробили мембрану. В этом случае придется устройство полностью заменить.

Работа оборудования под управлением реле

Наличие реле обеспечивает постоянные показатели давления в системе и создаёт необходимый для работы станции напор воды.

Управление насоса осуществляется автоматически.

Поэтому, правильная регулировка электромагнитного клапана для воды своими руками (прочитайте здесь) на минимальное и максимальное значение давления позволяет обеспечивать периодическое выключение и включение системы.

Управляемая реле насосная станция работает по следующему принципу:

  • закачивание воды в бак при помощи насоса;
  • увеличение давления, отражающееся на манометре;
  • срабатывание реле при давлении, достигшем выставленного предельного уровня;
  • отключение насоса.

Уменьшение количества воды в баке-накопителе сопровождается снижение давления.

После того, как давление в системе достигнет нижнего уровня, насосное оборудование вновь включается, и цикл работы повторяется.

Параметры функционирования реле:

  • на этапе включения в условиях нижнего уровня давления, происходит замыкание контактов на реле, что вызывает поступление воды в бак;
  • на этапе выключения в условиях верхнего давления, происходит размыкание контактов на реле, сопровождающееся выключением насоса.

Разность между показателями включения и выключения носит называние «диапазон давления».

Советы

Чтобы вода в вашей системе всегда радовала своим напором, стоит прислушаться к советам, которые касаются настройки реле давления

Особенно важно учитывать некоторые моменты, на которые многие даже не обращают внимания.

Не следует выставлять максимальное значение давления (более 5 атмосфер). А также не следует гайки, которыми осуществляется регулировка давления, закручивать до упора. Иначе реле, вообще, не будет работать.

В ходе эксплуатации насосной станции нужно смотреть за наличием и давлением воздуха в корпусе гидробака. Отдельные неполадки можно определить на слух. Например, если в емкости гидроаккумулятора сниженное давление воздуха, то будет заметно чрезмерно частое включение насоса. Причем автоматика будет включать его практически сразу при открытии крана и выключать при закрытии. В данном случае, когда кран открыт, стрелка манометра будет достигать нижнего значения.

Чтобы мембрана или груша работала как можно дольше, давление воздуха следует установить на 10 процентов ниже, чем значение давления на включение при регулировании реле.

Если при регулировании верхнего значения не происходит выключения насоса, а манометр показывает какую-то одну и ту же цифру, то это свидетельствует о малой мощности насоса. Ее просто не хватает, чтобы закачивать воду в установленных пределах.

Ремонтировать реле можно, но это не всегда уместно. Лучше приобрести новое исправное реле, так как оно защищает грушу от повреждений, а насос – от чрезмерной перегрузки. Реле нуждается в постоянном обслуживании, например, можно смазывать внутренние детали, которые трутся. Это позволит снизить сопротивление, и реле будет срабатывать более точно.

Достижение оптимального режима работы насосной станции важно, и он во многом зависит от правильно подобранного давления в гидробаке и правильной настройки реле.

Проверять давление лучше всего автомобильным насосом, в котором менее градуированная шкала. Это позволит обеспечить более точные измерения. В некоторых моделях насосных станций имеются пластиковые манометры, но они не отличаются надежностью и точными показателями. Что касается электронных манометров, то их показания зачастую зависят от окружающей температуры и уровня заряда батареи. Именно поэтому специалисты советуют остановить выбор на обычном механическом манометре в металлическом корпусе.

Некоторые виды ремонтных работ

Некоторые действия по ремонту насосной станции своими руками интуитивно понятны. Например, почистить обратный клапан или фильтр не составит труда, но вот заменить мембрану или грушу в гидроаккумуляторе может быть без подготовки сложно.

Замена «груши» гидроаккумулятора

Первый признак того, что мембрана повредилась — частые и кратковременные включения насосной станции, причем вода подается рывками: то сильный напор, то слабый. Чтобы убедиться в том, что дело в мембране, снимите заглушку на ниппеле. Если из него выходит не воздух, а вода, значит мембрана порвалась.

Устройство мембранного бака пригодится при замене груши

Чтобы начать ремонт , отключите систему от электропитания, сбросьте давление — откройте краны и подождите, пока стечет вода. После этого его можно отключать.

Далее порядок действий такой:

  • Ослабляем крепление фланца в нижней части бака. Дожидаемся, пока стечет вода.
  • Откручиваем все болты, снимаем фланец.
  • Если бак от 100 литров и больше, в верхней части бака откручиваем гайку держателя мембраны.
  • Вынимаем мембрану через отверстие в нижней части емкости.
  • Бак промываем — в нем обычно много осадка ржавого цвета.
  • Новая мембрана должны быть точно такой же как поврежденная. Вставляем в нее штуцер, которым верхняя часть крепится к корпусу (закручиваем).
  • Устанавливаем мембрану в бак гидроаккумулятора.
  • Если есть, устанавливаем гайку держателя мембраны в верхней части. При большом размере бака рукой вы не достанете. Можно привязать держатель к веревке и так установить деталь на место, навернув гайку.
  • Горловину натягиваем и прижимаем фланцем, устанавливаем болты, последовательно подкручивая их на несколько оборотов.
  • Подключаем в систему и проверяем работу.

Замена мембраны насосной станции закончена. Дело несложное, но нюансы знать надо.

Сфера использования устройства

Редуктор давления одновременно выполняет несколько функций. Прежде всего, он используется для защиты сантехнических приборов от высокого давления. Так, большинство сантехники и бытовых приборов рассчитано на работу, когда давление воды в трубопроводе не превышает 3 Атм. Если этот показатель несколько выше, то система водоснабжения испытывает серьезную нагрузку. Впоследствии страдают клапаны, соединения и другие элементы системы и сантехнических приборов

Также редуктор используется для борьбы с гидравлическим ударом, который может возникнуть как на промышленных предприятиях, так и в жилых домах. В результате резкого скачка давления воды в водопроводе возникает гидравлический удар, который способен повредить конструктивные элементы системы. Известны случаи, когда такой резкий скачок привел к разрыву бойлера. Поэтому специалисты рекомендуют устанавливать редуктор, так как он позволит предотвратить возникновение таких проблем

Очень важно учесть установку в системе .

Критерии выбора

При выборе регулятора обязательно обращайте внимание не только на конструктивное исполнение прибора и его технические характеристики, но и на материал, из которого он сделан. . Конструктивные особенности

Конструктивные особенности

Современные РДВ в зависимости от конструкции делятся на поршневые и мембранные. Несмотря на то, что поршень практически не изнашивается, редукторы первого типа менее надёжны. Связано это как с чувствительностью к чистоте воды (поршень может заклинить от частичек грязи или песка), так и с возможностью коррозии элементов конструкции.

РДВ мембранного типа неприхотливы в обслуживании, так как диафрагма делит их рабочее пространство на две камеры. Одна из них полностью герметизирована от контакта с водой. Как вы, наверное, уже догадались, именно в этой половине и установлено большинство деталей редуктора. При соблюдении правил эксплуатации, работа устройства не требует вмешательства, поэтому единственным недостатком можно считать необходимость регулярного контроля целостности мембраны.

Технические параметры

Бытовые редукторы, выпускаемые промышленностью, рассчитаны на разное входное и выходное давление. Например, устройство, позволяющее подключение к магистрали, рассчитанной на 15 бар, может обеспечить выходные параметры в пределах 1–4 бар. Чтобы не путаться в терминах, часто величину в 1 бар принимают равной 1 атмосфере, хоть на самом деле 1 бар = 0.987 атм. Давление на выходе бытовых регуляторов составляет от 0.5 до 4 атм или от 1 до 6 атм. Чтобы определить, какой прибор вам нужен, посмотрите требования к подключению оборудования, установленного в доме. Чаще всего производитель указывает их в техническом паспорте или специальной табличке, установленной на задней панели.

Вторым важным параметром при выборе считается рабочая температура РДВ. Устройства, рассчитанные на температурный режим 0–40 ºС, можно использовать только при использовании в системах с холодной водой. Если вам нужен прибор на «горячий» водопровод, выбирайте прибор, работающий в диапазоне до 130 ºС.

Материал и качество изготовления

Как и другая водопроводная арматура, регуляторы давления должны изготавливаться из прочных металлов и сплавов – стали, латуни, бронзы и т. д. Кроме того, сплавы, включающие железо, должны иметь в составе лигатуры с антикорродирующими свойствами. На практике в торговых сетях можно найти как очень достойные изделия, отличающиеся высоким качеством изготовления, так и откровенный хлам. «Отделить зерно от плевел» несложно благодаря двум критериям – цене и массе. Во-первых, хорошая вещь не может стоить дёшево, а во-вторых, возьмите в руки сравниваемые изделия и выберите тот, вес которого отличается в большую сторону. Кроме того, обязательно обращайте внимание на качество литья. Помните о том, что хороший производитель никогда не выпустит за территорию своих цехов изделие с раковинами или облоем на стенках.

Проблемы и решения

  1. Почему насосная станция Джилекс не держит давление в гидроаккумуляторе?

Вот список возможных причин неисправности, типичный для устройств всех производителей:

  • Отсутствие, загрязнение, неправильный монтаж или неисправность обратного клапана на всасывающем патрубке или на вводе водоснабжения. Стрелка на корпусе клапана должна указывать в сторону насоса, а сам он должен пропускать воду только в одном направлении;
  • Отсутствие воздуха с избыточным давлением в воздушном отсеке мембранного бака. Чтобы убедиться в отсутствии или наличии этой неисправности, нажмите на шток ниппеля. Если оттуда не поступает ни воздух, ни вода — гидроаккумулятор нужно просто-напросто накачать;
  • Разрыв мембраны гидроаккумулятора. В этом случае из ниппеля при нажатии на его шток начинает капать вода. Мембрана меняется на новую после отключения воды и вскрытия бака ресивера;
  • Мощности насоса не хватает для создания напора, соответствующего настройкам автоматического реле. Признак наличия этой проблемы — непрерывная, без отключений, работа насоса. Проблема устраняется путем регулировки реле;
  • Утечки воды (прежде всего течи напроток сливных бачков в туалетах). При утечках насос периодически включается в отсутствие разбора воды через смесители. Проблема устраняется регулировкой, ремонтом или заменой заливных или сливных клапанов в бачках.
  1. Почему в систему водоснабжения с насосной станцией попадает воздух?

Вероятная причина — негерметичность всасывающей трубы (разрыв или неплотное соединение с всасывающим патрубком насоса или обратным клапаном). Проблема устраняется герметизацией соединений или заменой трубы.

Проверка автоматики

После запуска насосной станции нужно проверить, правильно ли работает автоматика. Если вы приобрели реле давления с заводскими настройками, то оно должно отключить насосное оборудование при достижении верхнего порога давления в системе, установленного на реле

После запуска насосной станции нужно проверить, правильно ли работает автоматика. Если вы приобрели реле давления с заводскими настройками, то оно должно отключить насосное оборудование при достижении верхнего порога давления в системе, установленного на реле. После открывания крана и вытекания вод из гидробака реле давления должно снова запустить насос, когда показатель давления в системе понизится до установленного минимума. При необходимости заводские настройки можно изменить, настроив реле на нужное вам давление включения и выключения. Это делается так:

  1. Отключаем насосное оборудование и сливаем воду из гидробака, открутив нижний кран в системе. Открываем крышку на реле давления при помощи отвертки или гаечного ключа.
  2. Запускаем насосное оборудование, которое начнёт закачивать воду в гидробак.
  3. Засекаем и записываем показания манометра в момент отключения насоса. Это будет верхнее давление.
  4. Теперь открываем самый удалённый от насоса кран или тот кран, который находится на самой верхней отметке. По мере вытекания из него воды давление понизится, и насос снова запуститься. Нужно зафиксировать и записать показания манометра в момент запуска насоса. Это будет нижнее давление. Находим их разницу.
  5. Во время тестирования необходимо обратить внимание на напор воды, текущей из самого дальнего или высшего крана в системе. Если он вас не устраивает, то давление нужно повысить. Чтобы это сделать правильно, насос нужно отключить и туже закрутить гайку на большой пружине в реле. Для уменьшения напора, наоборот, ослабляем эту гайку.
  6. Теперь настроим разность давлений. Вы уже нашли её, отняв записанные показания манометра. Если это число равно 1,4 бар, то ничего настраивать не надо. Если найденное значение ниже, то это может привести к более частому запуску насоса и неравномерному напору, что вызовет преждевременный износ оборудования. Если значение выше, то режим работы станции будет более щадящим, но станет заметна разница между максимальным и минимальным напором. Для настройки этого параметра нужно подтянуть или ослабить гайку на малой пружине в реле. Для увеличения разности давлений гайку затягивают сильнее, а для уменьшения – ослабляют.
  7. Когда вы отрегулировали давление, нужно снова проверить работу системы, повторив предыдущие действия. При необходимости регулировку можно повторить.

Если ваше реле давления вообще без настроек, то есть все пружины полностью ослаблены, то регулировку делают так:

  1. Запускаем насос и нагнетаем давление в трубопроводе настолько, чтобы напор воды из самого дальнего или высшего в системе крана был удовлетворительным. Засекаем показания манометра и отключаем насос. Допустим, что прибор показал в этот момент давление равное 1,3 бар.
  2. Отключаем питание станции и открываем крышку на реле давления. Начинаем подтягивать гайку на большой пружине. Когда раздастся щелчок замыкания контактов, вращение прекращаем.
  3. Ставим на место крышку и включаем насос. Доводим давление в системе до 2,7 бар. Это значение мы получили, сложив наш показатель 1,3 бар с рекомендуемой разницей значений равной 1,4 бар.
  4. Отключаем насос от сети, снимаем крышку и подтягиваем гайку на меньшей пружине. Когда контакты разомкнуться, вы услышите щелчок. В этот момент вращение нужно прекратить.
  5. После наших настроек реле давления будет производить запуск насосного оборудования, когда давление в системе понизится до 1,3 бар, и отключать насос, когда давление повысится до 2,7 бар. Теперь все настройки выполнены. Крышку реле устанавливаем на место, а насосный агрегат подключаем к сети электропитания.

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Вопрос-ответ

Попробую объяснить, а точнее напомнить суть этого явления, т.к. все это проходили на уроке физики при изучении темы «атмосферное давление». 

Для начала, немного истории:

До середины 17 века считалось неприемлемым утверждение древнегреческого ученого Аристотеля о том, что вода поднимается поршнем насоса потому, что природа не терпит пустоты.

В 1640 г. в Италии герцог Тосканский решил устроить фонтан на террасе своего дворца. Для подачи воды из озера был построен трубопровод и насос большой длины, каких до этого еще не строили. Но оказалось, что система не работает — вода в ней поднималась только до 10,3 м над уровнем водоёма. 

Недоумевающие строители обратились за помощью Галилею, который сострил, что, вероятно, природа перестоит бояться пустоты на высоте более 34 футов, но все же предложил разобраться в этом своему ученику Торричелли. Поиски причин упрямства воды и опыта с более тяжелой жидкости – ртутью, принятые в 1643 году Торричелли привели к открытию атмосферного давления.

Стеклянную трубочку, длиной 1 м, запаянную с одного конца, наполняют доверху ртутью. Затем, плотно закрыв отверстие пальцем, трубочку поворачивают и опускают в чашу с ртутью. После этого палец убирают. Ртуть из трубки начинает выливаться, но не вся!

Осмысливая результаты эксперимента, Торричелли делает 2 вывода: в пространстве над ртутью в трубке нет воздуха (позже его назовут «торричеллиевой пустотой»), а ртуть не выливается из трубки обратно в сосуд потому, что атмосферный воздух давит на поверхность ртути в сосуде. Из этого следовало, что воздух имеет вес.

Столб ртути в трубке установился на высоте 760 мм над поверхностью ртути в сосуде. Вес столба ртути сечением в 1 см2 равен 1,033 кг, т. е. в точности равен весу столба воды такого же сечения высотой 10,3 м. Именно с такой силой атмосфера давит на каждый квадратный сантиметр любой поверхности, в том числе и на поверхность нашего тела.

Точно также, если в опыте с ртутью вместо неё в трубку налить воды, то столб воды будет высотой 10,3 метра.

Чем  меньше атмосферное давление, тем на меньшую высоту может подняться жидкость (т.е. чем выше над уровнем моря, например в горах, тем с меньшей глубины может всасывать насос).   

Чем  меньше плотность жидкости, тем с большей глубины можно её выкачивать, и наоборот, при большей плотности глубина всасывания уменьшится.   

Например, ту же ртуть, при идеальных условиях, можно поднять с высоты не более 760 мм.   

Почему же в расчетах получился столб жидкости высотой 10,3 м, а насосы всасывают только с 9 метров?   

Ответ достаточно простой:   

— во-первых, расчет выполнен при идеальных условиях,   

— во-вторых, любая теория не дает абсолютно точных значений, т.к. формулы эмпирические.   

— и в-третьих, всегда существуют потери: во всасывающей линии, в насосе, в соединениях.   

Т.е. не возможно в обычных водяных насосах создать разряжение, достаточное для того, чтобы вода поднялась выше.   

Итак, какие выводы из всего этого можно сделать:   

1. Насос не всасывает жидкость, а лишь создает разряжение на своём входе (т.е. уменьшает атмосферное давление во всасывающей магистрали). Вода выдавливается в насос атмосферным давлением.   

2. Чем больше плотность жидкости (например, при большом содержании в ней песка), тем меньше высота всасывания.   

3. Рассчитать высоту всасывания (h) можно, зная, какое разряжение создает насос и плотность жидкости по формуле:   

h = P / ( ρ* g) — x,   

где P – атмосферное давление, — плотность жидкости. g – ускорение свободного падения, x – величина потерь (м).   

Примечание: формула может использоваться для расчета высоты всасывания при нормальных условиях и температуре до +30°С.   

Также хочется добавить, что высота всасывания (в общем случае) зависит от вязкости жидкости, длины и диаметра трубопровода и температуры жидкости.   

Например при увеличении температуры жидкости до +60°С, высота всасывания уменьшается почти в два раза.   

Это происходит потому, что возрастает давление насыщенных паров в жидкости.   

В любой жидкости всегда присутствуют пузырьки воздуха.   

Думаю, все видели, как при закипании сначала появляются маленькие пузырьки, которые затем увеличиваются, и происходит кипение. Т.е. при кипении, давление в пузырьках воздуха становится больше, чем атмосферное.   

Давление насыщенных паров и есть давление в пузырьках.   

Увеличение давления насыщенных паров приводит к тому, что жидкость закипает при более низком давлении. А насос, как раз и создает в магистрали пониженное атмосферное давление.   

Т.е. при всасывании жидкости при высокой температуре, существует возможность её закипания в трубопроводе. А никакие насосы не могут всасывать кипящую жидкость. 

В конце дам еще пару рекомендаций:  старайтесь  везде, где возможно использовать погружные насосы. Никогда не используйте насосы на всасывание там, где глубина всасывания приближается к максимальной, т.к. всегда остается вероятность, что в измерении имеется погрешность, условия могут чуть изменится и насос перестанет работать.

Так же необходимо помнить, что 1 метр всасывания уменьшает расходные характеристики насоса примерно на 10%. Поэтому, чем больше глубина всасывания, тем мощнее приходится ставить насос. Что весьма не правильно и не экономично.

Настройка реле давления насосной станции — Насосная станция

Механическое реле давления РМ5 часто поставляется в составе насосных станций и полностью автоматизирует их работу, управляя включением и отключением насоса. С завода реле поставляется уже настроенным в соответствии со стандартными настройками: давление отключения 2,5 (3), а включения 1,5 (1,8). Измеряется давление в атмосферах (Атм.) или в барах (бар). Изменяя эти стандартные настройки, можно корректировать режим работы насосной станции.

Если насосная станция поставляется в собранном виде, то, вероятнее всего, она уже настроена оптимальным образом и в большинстве случаев не требует дополнительной подстройки. Если же станция собирается из отдельных элементов (насос, бак и т. д.), то настройка реле давления является обязательной, потому что существует прямая взаимосвязь между объёмом гидроаккумулятора, напором насоса и настройками реле. Регулировка реле давления осуществляется путём вращения в ту или иную сторону двух прижимных гаек, обозначенных«P» и «ΔP». Первая отвечает за давление отключения, так называемый верхний предел. Вторая регулирует«дельта Р» — разницу между давлениями отключения и включения, то есть, фактически, позволяет выставлять нижний предел или давление включения.

Чтобы понять, что и куда вращать — рассмотрим упрощённый принцип работы насосной станции:

1. насос накачивает воду в гидроаккумулятор;

2. давление воды в баке увеличивается, что можно увидеть по манометру, входящему в состав любой насосной станции;

3. при достижении определённого давления происходит отключение насоса благодаря размыканию контактов в реле давления. Это «определенное давление» и есть то самое «P» — верхний предел;

4. по мере использования воды, накопленной в баке, происходит уменьшение давления и при достижении нижнего предела (ΔP ) насос снова включается и цикл повторяется.

Настройку реле давления начинают с определения давления воздуха в пустом баке гидроаккумулятора и при отключенной от сети насосной станции. Чаще всего для этого используют обычный автомобильный насос с манометром. Ниппель расположен в верхней части бака и прикрыт декоративным колпачком. В баке воздух должен быть всегда и его давление нужно периодически проверять — это позволит станции работать в выставленных параметрах и увеличит продолжительность службы мембраны гидроаккумулятора.

По распространенному мнению, давление воздуха нужно проверять раз в квартал и подкачивать в случае необходимости. Однако, можно поступить проще: настроив верхний и нижний пределы и начав эксплуатацию насосной станции, нужно периодически наблюдать по водяному манометру за значениями включения и отключения. Так как пределы реле находятся в прямой зависимости от давлений воздуха и воды в баке, то самопроизвольное изменение значения отключения свидетельствует об изменении давления воздуха. Например, если давление отключения насосной станции составляет 3 Атм. а через время этот предел изменился до 4 Атм. значит, уменьшилось давление воздуха и бак нужно подкачать насосом.

По этой же причине бесполезно настраивать реле при накачанном водой баке. Ведь, настраивая верхний предел реле, по сути, настраивается определенное суммарное давление воды и воздуха, поэтому при заполненном гидроаккумуляторе нельзя достоверно сказать, в баке 3,5 Атм. воды и 1,5 воздуха, или же 4 Атм. воды и 1 Атм. воздуха. После определения давления воздуха насосную станцию подключают к сети, насос начинает накачивать воду и отключается при достижении установленного давления. Если нужно поднять давление отключения, то гайку«P» вращают по часовой стрелке, а если нужно уменьшить — против (обычно рядом есть обозначения «+» и «-«). Вращать следует постепенно — оборот, пол-оборота. Чем выше значение «P». тем больше воды накачает насос и тем реже будет включаться повторно.

Выставляя верхний предел, нужно понимать, что:

— гидроаккумулятор рассчитан на свое предельное давление и его не следует превышать;

— резиновые шланги кранов и иной сантехники также имеют допустимое расчетное давление; сама механика реле давления имеет свой «потолок»;

— насос должен суметь выдать желаемое давление, да и чрезмерно высокое давление в системе попросту может являться некомфортным.

Затем открывают кран и сливают воду из насосной станции. По мере расхода воды давление постепенно падает и при достижении нижнего предела насос снова включается. Для регулировки этого параметра вращают гайку «ΔP». если нужно понизить давление включения, то по часовой стрелке, а если повысить — против. Выставляя это значение, следует помнить, что давление воздуха в гидроаккумуляторе всегда должно быть меньше на 10%, чем давление включения насоса. Несоблюдение такой зависимости вызывает ускоренный износ мембраны бака. Чем меньше нижний предел — тем больше воды сможет выдать гидроаккумулятор до включения насоса, но при этом её давление в системе будет падать по мере приближения к моменту включения и может оказаться слишком низким для комфортного использования. В любом случае, давление воздуха в гидроаккумуляторе не должно быть ниже 0,8-0,9 Атм.

Какие же значения «P» и «ΔP» выбрать? Каждый для себя определяет это индивидуально. Высокое давление отключения и низкое для включения — много воды в баке и редкие включения насоса, но возможные неудобства из-за большого перепада давлений при полном и почти пустом баке. А у кого-то разница ΔP мала и насос часто подкачивает воду в бак, зато давление в системе ровное и комфортное. Также следует обратить внимание, что при всех настройках, связанных с манометрами, необходимо учитывать их возможную погрешность. Трущиеся части подвижной пластмассовой рамки реле давления изначально имеют заводскую смазку, но ее, как правило, крайне мало, поэтому разумным решением будет нанесение дополнительной смазки.

насосная станция для скважины своими руками

джамбо 60 35

автоматическая станция водоснабжения

промышленные насосные станции

автоматическая станция водоснабжения

Расход, давление и производительность насоса

Кривая производительности насоса суммирует возможности и требования данного насоса. Производители используют множество форматов, но все кривые насоса показывают наиболее важные параметры. К ним относятся напор, необходимый напор и требуемая мощность во всем доступном диапазоне расхода.

Заинтересованы в Stormwater?

Получайте статьи, новости и видео о Stormwater прямо в свой почтовый ящик! Войти Сейчас.

Ливневая вода + Получать оповещения

Проектирование насосной станции — типичный муниципальный проект. Однако не следует путать простоту и простоту.

Для насосных станций не существует единой оптимальной конструкции. Производительность насосов, тип станции, стратегия управления и множество других факторов способствуют изменению конструкции. Операторы и менеджеры должны знать особенности проектирования станций, чтобы обеспечивать руководство и надзор за проектировщиками.

Насосные станции следует рассматривать как системы. Насосы могут быть наиболее важными элементами, но они не будут работать без электрических, структурных компонентов и компонентов HVAC. Чтобы насосная станция работала успешно, необходимо согласовать отношения между этими компонентами.

Между насосными станциями питьевой, ливневой и сточной воды есть сходство, но есть и различия. В этой статье речь пойдет о перекачке сточных вод.

Определение скорости потока

Первой задачей проектирования является определение расхода, который должна обеспечивать насосная станция.Обычно это означает определение диапазона расходов, поскольку насосные станции должны учитывать значительные колебания спроса. Производительность обычно выражается в галлонах в минуту.

Расчет обычно начинается со среднесуточного расхода. Это номинальный расход, который станция должна обеспечить в конце своего расчетного срока службы. Немногие насосные станции работают со среднесуточным расходом в течение длительного периода времени. Большинство станций рассчитаны на мощность, превышающую текущий ADF. Конструкция станции предназначена для удовлетворения растущих требований к мощности — часто на 20 лет вперед.В первые годы эксплуатации требуемый расход обязательно будет намного ниже — большинство насосных станций работают с одной третью проектного расхода.

Суточные колебания расхода — это реальность при перекачивании воды и сточных вод. Пиковый расход в засушливую погоду обычно вдвое превышает среднесуточный расход. Колебания расхода на водонасосных станциях обычно меньше, чем на перекачке сточных или ливневых вод.

Дождь и таяние снега, очевидно, определяют размер насосных станций ливневых вод, но они также являются важным фактором при перекачке сточных вод.Приток и инфильтрация обычно определяют максимальную производительность перекачки. Соотношение между средним суточным расходом и максимальной производительностью перекачки называется коэффициентом пика. Обычны четыре или пять факторов, а в общинах со старыми или комбинированными коллекторами используются коэффициенты до восьми.

Изменение производительности или минимальный расход, который система может обеспечить в процентах от максимального расхода, может иметь решающее значение. Оценка расхода должна включать ADF, дневной минимум и максимум, а также максимальный часовой поток.Изменения могут быть компенсированы прерывистой работой насоса. Однако следует избегать насосов увеличенного размера, поскольку они приводят к чрезмерному количеству циклов пуска / останова. Большие насосы более подвержены поломкам из-за частого запуска.

Количество насосов

Регулирующие органы требуют, чтобы насосная станция включала резервные (резервные) насосы. Это означает, что при выходе из строя самого большого насоса оставшиеся насосы должны иметь производительность, необходимую для пиковых почасовых расходов. Поскольку один насос, как правило, не может обеспечить необходимый диапазон изменения, в большинстве конструкций используется несколько небольших насосов вместо большого насоса и идентичного резервного.Стоимость нескольких насосов компенсируется, потому что каждый насос дешевле, чем большой.

Небольшие насосные станции часто являются «дуплексными», с двумя насосами постоянной скорости. Каждый насос способен обрабатывать пиковый часовой расход.

Напор

Вторая характеристика для выбора насоса — это напор насоса или давление нагнетания. Термин «напор» происходит от высоты воды, которую насос может преодолеть при заданном расходе, обычно выражается в футах водяного столба (1 фут водяного столба = 0.43 фунта на кв. Дюйм = 6,3 бар). Операторы часто думают, что напор — это давление нагнетания в насосе, но многие аспекты напора влияют на производительность насоса (рис. 1).

Разница в напоре от всасывания до нагнетания определяет производительность и мощность насоса. Это называется полным динамическим напором.

HFS, д = трение потеря напора во всасывающих и напорных трубопроводах (ногах)
HT = общий напор статического; разница в высоте воды на всасывающей и стороны насоса (ноги)

Важно помнить, что насосы производят поток, но сопротивление системы потоку создает напор.Насос с выпускной трубой отсоединен будет производить много потока, но без давления.

Два компонента TDH, которым уделяется наибольшее внимание при перекачивании, — это статический напор и напор трения на выходе. Статический напор — это высота воды на стороне нагнетания насоса за вычетом высоты воды на стороне всасывания насоса. Для большинства приложений статический напор почти постоянный.

Напор трения возникает из-за сопротивления воде, движущейся по трубам и фитингам.Потери на трение возникают как на стороне всасывания, так и на стороне нагнетания насоса. Потери на трение изменяются в зависимости от квадрата скорости воды и размера трубы, обратной величине пятой степени.

В некоторых приложениях, таких как головные части очистных сооружений, статический напор является самым большим компонентом TDH. В других случаях, например при прокачке через длинную силовую магистраль, более важен напор трения. Относительные пропорции статического напора и фрикционного напора будут влиять на стратегию управления насосом и характеристики энергопотребления системы.

Два обычно игнорируемых, но важных компонента напора на стороне всасывания насоса — это требуемый чистый положительный напор на всасывании и имеющийся чистый положительный напор на всасывании. Требуемый напор зависит от конструкции насоса. Это установлено испытаниями производителя и отображается на кривой насоса. Доступный и необходимый напор — это абсолютное давление относительно вакуума.

В большинстве муниципальных насосных систем всасывающий патрубок затоплен. Это означает, что уровень воды в мокром колодце выше всасывающего патрубка насоса.Это одна из составляющих имеющейся головки. Другой — атмосферное давление. На уровне моря это составляет 14,7 фунтов на квадратный дюйм (14,7 фунтов на квадратный дюйм = 1,01 бар = 33,9 футов вод. Ст.). По мере увеличения высоты площадки атмосферное давление снижается.

Давление пара — это давление, при котором вода закипает при данной температуре. Давление пара увеличивается по мере повышения температуры воды с соответствующим уменьшением доступного напора.

pa = барометрическое давление (psia)
Y = удельный вес воды, 62.4 фунта-силы / фут3
hfs = потери на трение во всасывающем трубопроводе (футы)
hts = высота воды выше (+) или ниже (-) всасывания насоса (футы)
pv = давление водяного пара при температуре всасывания (фунт / кв. Дюйм)

Эксплуатация насоса, когда доступный напор ниже требуемого, может привести к повреждению насоса. Всегда должен быть обеспечен запас прочности между рассчитанным доступным напором и значениями напора, требуемыми производителем.

Кривая производительности насоса

Кривая производительности насоса суммирует возможности и требования данного насоса (Рисунок 2).Производители используют множество форматов, но все кривые насоса показывают наиболее важные параметры. К ним относятся напор, необходимый напор и требуемая мощность во всем доступном диапазоне расхода. Большинство кривых насоса показывают производительность при различных скоростях или диаметрах рабочего колеса.

Кривая насоса не определяет фактическую рабочую точку насоса. Для этого необходимо построить кривую системы (TDH в зависимости от расхода) на кривой насоса. Их пересечение определяет фактический поток.

Когда два насоса работают параллельно, поток не увеличивается вдвое. Статический напор остается постоянным. Однако напор трения увеличивается, что «толкает» рабочий поток ниже. Построение кривой системы с потерями на трение при удвоенном расходе позволяет определить новую рабочую точку.

Заглядывая вперед

Определение производительности и производительности насоса является первым и наиболее важным шагом при проектировании насосной станции. После определения требований к насосу можно продолжить процесс проектирования станции и ее вспомогательных компонентов.Они будут рассмотрены во второй и третьей частях этой серии.

Контроль помпажа на насосных станциях

В этом учебном пособии представлены основные принципы контроля помпажа и функции различных клапанов, связанных с насосными станциями.

Водопроводы и распределительные системы почти ежедневно подвергаются скачкам, которые со временем могут привести к повреждению оборудования и самого трубопровода. Скачки вызваны внезапными изменениями скорости жидкости и могут быть от нескольких фунтов на квадратный дюйм до пятикратного статического давления.Будут обсуждены причины и последствия этих скачков в насосных системах, а также оборудование, которое предназначено для предотвращения и рассеивания скачков. Будет сделана ссылка на типовые установки и примеры, чтобы можно было понять применимые ограничения.

На рис. 1 показана типичная система перекачки / распределения воды, в которой два параллельных насоса забирают воду из мокрого колодца, а затем прокачивают воду через обратные и дроссельные клапаны в коллектор и систему распределения насоса.Расширительный бак и предохранительный клапан показаны как возможное оборудование на коллекторе насоса для снятия и предотвращения скачков. Каждый из них будет рассмотрен более подробно.

Причины и последствия

Скачки вызваны внезапными изменениями скорости потока, которые являются результатом общих причин, таких как быстрое закрытие клапана, запуск и остановка насоса, а также неправильная практика заполнения. Трубопроводы часто сталкиваются с первым всплеском во время заполнения, когда воздух, выпускаемый из трубопровода, быстро выходит через ручной выпускной клапан или дроссельный клапан, за которым следует вода.

Будучи во много раз более плотной, чем воздух, вода следует за воздухом к выпускному отверстию с высокой скоростью, но ее скорость ограничена выпускным отверстием, что приводит к скачку. Крайне важно, чтобы скорость потока наполнения тщательно контролировалась, а воздух выпускался через автоматические воздушные клапаны надлежащего размера. Точно так же линейные клапаны должны закрываться и открываться медленно, чтобы предотвратить резкие изменения расхода.

Работа насосов и внезапная остановка насосов из-за перебоев в подаче электроэнергии, вероятно, имеют наиболее частое воздействие на систему и наибольшую вероятность возникновения значительных скачков напряжения.Если насосная система не контролируется или не защищена, загрязнение и повреждение оборудования и самого трубопровода могут быть серьезными.

Последствия скачков напряжения могут быть как незначительными, например ослабление стыков труб, так и серьезными, например, повреждением насосов, клапанов и бетонных конструкций. Поврежденные соединения труб и условия вакуума могут вызвать загрязнение системы грунтовыми водами и обратным потоком. Неконтролируемые скачки также могут иметь катастрофические последствия. Разрывы линий могут вызвать затопление, а смещение линии может вызвать повреждение опор и даже бетонных опор и сводов.Потери могут исчисляться миллионами долларов, поэтому очень важно понимать и контролировать скачки с помощью соответствующего оборудования.

Фон перенапряжения

Будут представлены некоторые из основных уравнений теории помпажа, чтобы можно было получить представление об оборудовании для контроля помпажа. Во-первых, импульсное давление (H), возникающее в результате мгновенной остановки потока, прямо пропорционально изменению скорости и может быть рассчитано следующим образом:

H = ср / г

где:

H = импульсное давление, фут водяного столба

a = скорость волны давления, фут / с

v = изменение скорости потока, фут / с

г = плотность, 32.2 фут / с2

Скорость волны давления (а) зависит от жидкости, размера трубы и материала трубы. Для стальной линии среднего размера это значение составляет около 3500 футов / с. Для труб из ПВХ скорость будет намного меньше. Для 12-дюймовой стальной линии с водой, протекающей со скоростью 6 футов / с, величина скачка от мгновенной остановки потока составляет:

H = (3500 фут / с) (6 фут / с) / (32 фут / с2)

H = 656 футов водяного столба

Это импульсное давление 656 футов (285 фунтов на квадратный дюйм) в дополнение к статическому давлению в трубопроводе; следовательно, результирующее давление, вероятно, превысит номинальное давление системы.Кроме того, это высокое давление будет поддерживаться в течение нескольких секунд, поскольку волна отражается от одного конца системы трубопроводов к другому концу, вызывая избыточное давление в уплотнениях труб и фитингов. Затем после отражения волна давления может вызвать отрицательное давление и вакуумные карманы на несколько секунд, позволяя загрязненным грунтовым водам попадать в систему через уплотнения или соединения.

В системах с длинными трубопроводами достигаются даже более высокие скорости, чем скорость откачки.Если насосы внезапно останавливаются из-за сбоя питания, кинетическая энергия воды в сочетании с низкой инерцией насоса может вызвать разделение водяного столба в насосе или в высокой точке трубопровода. Когда водяные столбы возвращаются через статический напор линии, обратная скорость может превышать нормальную скорость. Результирующее импульсное давление может быть даже выше, чем рассчитанное выше 656 футов.

Компьютерные программы анализа переходных процессов обычно используются для прогнозирования разделения колонок и фактических скоростей обратного потока и скачков.переходные программы могут также моделировать методы, используемые для управления разделением колонок, такие как использование расширительного бака, вакуумного прерывателя или воздушного клапана. Эти решения будут рассмотрены более подробно.

До сих пор изменения скорости описывались как «внезапные». Насколько внезапными должны быть изменения скорости, чтобы вызвать скачки? Если изменение скорости происходит в течение периода времени, волна давления пройдет по длине трубопровода и вернется, изменение скорости можно считать мгновенным, и применимо уравнение для импульсного давления (S), приведенное ранее.Этот период времени, часто называемый критическим периодом, можно рассчитать по формуле:

т = 2 л / год

где:

t = критический период, с

L = длина трубы, фут

a = скорость волны давления, фут / с

Для более раннего примера 12-дюймовой линии критический период будет следующим для стального трубопровода длиной 4 мили:

t = 2 (21 120 футов) / (3500 фут / сек)

t = 12 сек

Чтобы вызвать скачки, насос не должен останавливаться быстро, а клапан не должен закрываться мгновенно (или даже внезапно).Обычная остановка потока на 5 или 10 секунд может вызвать максимальный скачок в длительных насосных системах. Отсюда следует, что стратегии контроля помпажа должны применяться на всех протяженных трубопроводах.

Насосы

Снова обращаясь к рисунку 1, ключом к управлению скачками в насосных системах является управление скоростью увеличения и уменьшения скорости потока в системе. Насосы должны быть рассчитаны на ожидаемый расход. Для удовлетворения различных требований к воде можно использовать несколько насосов.Негабаритные насосы могут нанести ущерб некоторым насосным системам.

Доступны специальные системы управления двигателем насоса для медленного разгона и торможения насосов путем управления электрическим приводом насоса. Эти системы контролируют подачу и могут предотвратить скачки напряжения во время нормальной работы насоса. Однако после сбоя питания органы управления двигателем перестают работать, и насос немедленно отключается, что вызывает внезапную остановку потока.

В некоторых конструкциях насосных станций используется несколько насосов, поэтому, когда один из насосов запускается или останавливается, остановленный насос оказывает незначительное влияние на общую скорость в трубопроводе.Тем не менее, эти станции также сталкиваются с серьезными последствиями перебоев в электроснабжении. Почти все насосные системы нуждаются в дополнительном импульсном оборудовании для предотвращения скачков напряжения после сбоя питания.

Вертикальные насосы и воздушные клапаны для обслуживания скважин

Вертикальные насосы, как показано на рисунке 2, поднимают воду из резервуара или колодца в трубопровод. Когда насос выключен, уровень всасывания воды ниже выпускного патрубка насоса. Колонна насоса наполняется воздухом после каждой остановки насоса.

Воздушные клапаны играют важную роль в автоматическом удалении воздуха из колонны насоса и контроле скачков давления в колонне насоса. Если вертикальный турбинный насос запускается без воздушного клапана, воздух в насосной колонне будет сжат и выдавлен через обратный клапан в трубопровод, вызывая проблемы, связанные с воздухом. Воздушные клапаны для нагнетания насоса, называемые воздушными клапанами для обслуживания скважины, аналогичны воздушным / вакуумным клапанам, но оснащены либо дросселирующим устройством, либо устройством предотвращения захлопывания, и предназначены для выпуска воздуха при запуске насоса и впуска воздуха в насос неисправность.

Как показано на Рисунке 3, воздушный клапан для обслуживания скважины представляет собой нормально открытый поплавковый клапан, который быстро сбрасывает воздух из колонны насоса. Когда вода попадает в клапан, поплавок автоматически поднимается и закрывается, чтобы предотвратить слив воды.

Дросселирующие устройства предусмотрены на выходе 3-дюймовых и меньших клапанов для управления скоростью выпуска воздуха, особенно с медленно открывающимися регулирующими клапанами насоса. Дросселирующее устройство регулируется с помощью внешнего винта для замедления подъема воды в колонне насоса.Однако после отключения насоса второй порт в верхней части дроссельного устройства обеспечивает полный поток в колонну насоса для сброса вакуума. Дросселирующее устройство с двумя портами важно, поскольку оно обеспечивает полный вакуумный поток и предотвращает попадание загрязненной воды в трубопровод, что может произойти, если устройство имеет общее выхлопное и вакуумное соединение.

Когда регулирующий клапан насоса с механическим приводом используется с вертикальным насосом, можно использовать выпускной воздушный клапан, оборудованный вакуумным прерывателем, как показано на рисунке 4.В этом случае запускается насос, и открытие регулирующего клапана задерживается на несколько секунд, так что выпускной воздушный клапан может медленно вытеснять воздух через маленькое отверстие.

Во время процесса, колонна насоса станет под давление в головку насоса запорной и заставить воздух при высоком давлении. На мгновение захваченный воздух будет действовать как подушка, контролируя подъем воды в колонне насоса. Размер отверстия клапана позволяет контролировать подъем воды до безопасной скорости, обычно 2 фута / с.

Обратные клапаны

Еще одним ключевым элементом конструкции насосной системы является правильный выбор и работа обратного клапана нагнетания насоса. Каждый проектировщик насосной станции сталкивался с захлопыванием обратного клапана, которое вызвано внезапной остановкой обратного потока через закрывающий обратный клапан. Для предотвращения захлопывания обратный клапан должен закрываться очень быстро или очень медленно. Все, что посередине, — это нейтральная зона и повод для беспокойства.Но не менее важно, что клапан должен защищать насосную систему и трубопровод от внезапных изменений скорости, если это находится в пределах его функциональных возможностей. Обратный клапан также должен быть надежным и обеспечивать низкие потери напора.

Мы подробно рассмотрим две категории обратных клапанов. Первые, быстрозакрывающиеся обратные клапаны, представляют собой общую категорию обратных клапанов, которые работают автоматически менее чем за секунду и без использования внешнего источника питания или сигналов от насосной системы.Другая категория — это регулирующие клапаны насоса, которые работают очень медленно (например, от 60 до 300 секунд), чтобы тщательно контролировать изменения скорости жидкости в трубопроводе.

Быстро закрывающиеся обратные клапаны

Быстро закрывающиеся обратные клапаны просты, автоматичны и экономичны, но часто страдают из-за проблемы с хлопком обратного клапана и, как следствие, скачком давления в системе. Если замедление прямого потока можно оценить, например, с помощью анализа переходных процессов в насосной системе, можно предсказать потенциал захлопывания различных обратных клапанов.Затем будут представлены несколько вариантов клапанов без гидрораспределителя, а их характеристики и стоимость можно будет использовать для выбора лучшего обратного клапана для конкретного применения.

Самый распространенный тип обратного клапана — это традиционный поворотный обратный клапан. Поворотные обратные клапаны определены в AWWA C508 для работы на гидротехнических сооружениях и предназначены для быстрого закрытия для предотвращения обратного вращения насоса во время реверсирования потока.

Традиционные поворотные обратные клапаны имеют седло под углом 90 градусов с длинным ходом и подвержены ударам.Таким образом, эти клапаны снабжены широким спектром аксессуаров, которые выходят за рамки стандарта AWWA C508. Наверное, самый распространенный аксессуар — это рычаг и грузик. Хотя обычно предполагается, что вес заставляет клапан закрываться быстрее, на самом деле он уменьшает захлопывание, ограничивая ход диска, но, в свою очередь, вызывает значительное увеличение потерь напора. Закрытие клапана также замедляется инерцией самого веса и трением набивки штока.

В более тяжелых условиях иногда используется воздушная подушка для замедления воздействия закрытия клапана.Все видели, насколько эффективна воздушная подушка при хлопке штормовой двери. Но условия в трубопроводе существенно отличаются.

Когда дверь захлопывается, ее импульс плавно поглощается воздушным цилиндром, потому что по мере замедления двери силы от закрывающей пружины и внешнего ветра становятся все меньше и меньше. И наоборот, когда обратный клапан в трубопроводе закрывается, обратный поток ускоряется с огромной скоростью, поэтому каждую долю секунды, когда закрытие клапана задерживается, силы на диске будут увеличиваться на порядок.

Хотя это может быть правдой, что воздушная подушка предотвращает столкновение диска с седлом клапана в витрине с продукцией, на практике воздушная подушка просто удерживает диск открытым достаточно долго, чтобы обратный поток усилился и еще сильнее ударьте диск по седлу. Поскольку воздушные подушки основаны на использовании воздуха (который является сжимаемым), они не обеспечивают принудительного сдерживания закрывающего диска и не могут противодействовать огромным силам, создаваемым обратным потоком.В общем, наилучшая настройка воздушной подушки, как правило, — это когда выпускной игольчатый клапан полностью открыт и воздух удаляется с максимальной скоростью.

Гораздо более эффективным аксессуаром для управления движением обратного клапана поворота является масляная подушка, также называемая масляным клапаном. Поскольку масло несжимаемо, масляная подушка будет выдерживать большие силы, оказываемые на диск обратным потоком, и должным образом контролировать последние 10 процентов закрытия клапана. Однако насос должен быть способен к некоторому значительному обратному потоку, потому что масляный бачок позволит обратному клапану пропускать часть потока обратно через насос.

Поскольку силы обратного потока на тарелке клапана чрезвычайно высоки, давление масла часто превышает 2000 фунтов на кв. Дюйм, из-за чего клапаны с этими устройствами становятся дорогостоящими. Масляный цилиндр высокого давления стоит дорого, и поскольку он подвергает шток клапана высоким нагрузкам, часто требуется специальный обратный клапан. Поскольку насосы могут выдерживать только такой большой обратный поток, время закрытия дашпотов обычно ограничивается 1–5 секундами. Если в трубопроводе есть мусор или сточные воды, обратный клапан с масляной подушкой может действовать как экран в условиях обратного потока и быстро забивать трубопровод.

Еще лучшим решением является выбор обратного клапана, который закрывается до того, как разовьется значительный обратный поток, тем самым предотвращая захлопывание. Одним из таких клапанов является подпружиненный, «бесшумный» обратный клапан (SCV) с центральной направляющей, как показано на Рисунке 6. SCV почти защищен от взлома из-за его короткого линейного хода (1/4 диаметра), расположения клапана диск в потоке и сильная пружина сжатия. Однако выбор бесшумного обратного клапана имеет несколько недостатков, таких как высокая потеря напора, отсутствие индикации положения и ограничение для применения с чистой водой.

На другом конце спектра находится обратный клапан Tilted Disc® (TDCV). TDCV, показанный на Рисунке 7, имеет наименьшие потери напора, поскольку площадь его порта составляет 140 процентов от размера трубы, а его диск похож на диск дроссельной заслонки, где потоку позволяют проходить по обеим сторонам диска. Этот клапан имеет надежные металлические седла и может быть оснащен масляными коллекторами, установленными сверху или снизу, для обеспечения эффективных средств управления клапаном и минимизации помпажа.Он полностью автоматический и не требует внешнего питания или электрического подключения к системе управления насосом.

Другой вариант — обратный клапан с упругим диском, называемый обратным клапаном Swing-Flex® (SFCV). Единственная движущаяся часть SFCV — это гибкий диск. Этот клапан имеет 100-процентное отверстие, наклоненное под углом 45 градусов, что обеспечивает короткий ход 35 градусов, быстрое закрытие и низкую потерю напора. Он также доступен с механическим индикатором положения и концевыми выключателями. Surgebuster® (SB) имеет еще более быстрое закрывание благодаря добавлению дискового ускорителя, обеспечивающего характеристики закрытия SB, аналогичные бесшумным обратным клапанам.

Имея все возможности обратного клапана, один доступен для каждой системы с низкими потерями напора и безударной работой. Характеристики закрытия всех типов обратных клапанов показаны для различных замедлений системы на рис. 9. Клапаны, кривые которых наиболее правы, имеют лучшие характеристики без захлопывания.

Регулирующие клапаны насоса

Несмотря на то, что обратный клапан с быстрым закрытием может предотвратить захлопывание, он не может полностью защитить насосные системы с длительными критическими периодами от изменений скорости во время запуска и остановки насоса.Для насосных систем с длительным критическим периодом часто используется регулирующий клапан насоса. Клапан управления насосом подключается к контуру насоса и обеспечивает регулируемое время открытия и закрытия сверх критического периода времени системы. Управление насосом клапаны с гидравлическим управлением, так что движение запорного элемента клапана (т.е. дроссельный клапан диска) не зависит от расхода или давления в линии. Кроме того, большинство работающих сегодня насосов имеют низкую инерцию вращения и останавливаются менее чем за 5 секунд.

Регулирующий клапан насоса может быстро закрываться при отключении электроэнергии или отключении насоса для защиты насоса. Однако, когда требуется быстрое закрытие, потребуется дополнительное оборудование для перенапряжения, как описано в следующем разделе. Однако сначала будут представлены критерии выбора регулирующих клапанов насоса.

Список возможных регулирующих клапанов насоса длинный, потому что многие клапаны могут быть оснащены автоматическим управлением, необходимым для насосных систем.Обычно рассматриваются такие клапаны, как дисковые, пробковые, шаровые и шаровые регулирующие клапаны. Вероятно, наиболее распространенным критерием выбора клапана является первоначальная стоимость, но для насосных систем процесс выбора следует тщательно подбирать с учетом следующих факторов:

  • клапан и затраты на установку
  • затраты на прокачку
  • целостность седла
  • надежность
  • расходные характеристики

Стоимость установки различных типов регулирующих клапанов насосов может сильно различаться.Например, 12-дюймовый дроссельный или плунжерный клапан с гидравлическим приводом и элементами управления может стоить 5000 долларов, в то время как шаровой или шаровой регулирующий клапан может стоить от 2 до 4 раз больше. В дополнение к стоимости покупки следует также добавить затраты на выполнение фланцевых соединений, управляющую проводку к органам управления двигателем насоса и обеспечение бетонных оснований для более тяжелых шаровых и шаровых регулирующих клапанов.

Конечно, стоимость установки клапана важна и представляет собой важное вложение.Но не менее важна стоимость перекачки, связанная с потерей напора через клапан. Электрический ток, потребляемый насосом, зависит от потери напора в системе и расхода. Дополнительные затраты на электроэнергию из-за потери напора клапана можно рассчитать по формуле:

A = (1,65 Q ΔH Sg C U) / E

где:

A = годовая стоимость энергии, долларов в год

Q = расход, галлонов в минуту

ΔH = потеря напора, фут водяного столба

Sg = удельный вес, безразмерный (вода 1.0)

C = стоимость электроэнергии, $ / кВт · час

U = использование, процент x 100 (1,0 равняется 24 часа в сутки)

E = КПД насоса и двигателя (типичное значение 0,80)

Например, разница в потерях напора между дроссельной заслонкой 12 дюймов (K = 0,43) и шаровым регулирующим клапаном (K = 5,7) в системе 4500 галлонов в минуту (12,7 футов / с) может быть рассчитана как следует:

ΔH = K v2 / 2 г

где:

ΔH = потери напора, фут водяного столба

K = коэффициент гидравлического сопротивления, безразмерный

v = скорость, фут / с

г = плотность, 32.2 фут / с2

заменяющий:

ΔH = (5,7 — 0,43) (12,7) 2/2 · 32,2

= 13,2 футов туалета

Эту разницу в потерях напора можно затем использовать для расчета разницы в годовых эксплуатационных расходах, предполагая, что затраты на электроэнергию составляют 0,05 доллара за кВт-час и 50-процентное использование.

A = (1,65 х 4500 х 13,2 х 1,0 х 0,05 х 0,5) / (0,8)

= 3062 долл. США

Расчет показывает, что использование 12-дюймовой дроссельной заслонки вместо 12-дюймовой проходной регулирующей заслонки может сэкономить 3 062 доллара в год на энергозатратах.Если бы на насосной станции было четыре таких клапана, работающих в течение сорока лет, общая экономия составила бы около 490 000 долларов за весь срок службы станции. Понятно, что затраты на перекачку могут быть даже более важными, чем затраты на установку. Кроме того, чем больше размер клапана, тем больше влияние затрат энергии.

Типичные коэффициенты потери напора показаны в таблице ниже в порядке уменьшения потерь напора. Шаровой кран AWWA имеет самые низкие потери напора среди всех регулирующих клапанов насосов, но дроссельный клапан AWWA, вероятно, обеспечивает лучший баланс между затратами на электроэнергию и затратами на установку.

Тип размер порта клапана cv k регулирующий клапан globepattern 100 1800 570 бесшумный обратный клапан 100 2500 295 двухдисковый обратный клапан 80 4000 115 обратный клапан 100 4200 105 эксцентриковый плунжерный клапан 80 4750 81 обратный клапан swingflex 100 4800 80 обратный клапан с наклонным диском 140 5400 63 Дроссельный клапан 90 6550 43 Шаровой кран 100 21500 4

Целостность седла регулирующего клапана насоса также важна для того, чтобы насос можно было обслуживать без обратного потока через клапан.Упругое седло клапана, которое сопрягается с устойчивой к коррозии посадочной поверхностью, отличается высокой надежностью, поскольку обеспечивает нулевую утечку. Если какая-либо утечка допустима, например, из-за неподходящих металлических седел, в местах утечки будет накапливаться мусор, а сопрягаемые поверхности могут подвергнуться эрозионному износу от мусора или утечке с высокой скоростью.

Чтобы клапан был надежным, он должен быть построен и испытан на соответствие промышленным стандартам, таким как AWWA C504, Butterfly Valves, опубликованным Американской ассоциацией водопроводных сооружений, чтобы гарантировать надежность конструкции, а также рабочие характеристики.Некоторые клапаны, такие как регулирующие клапаны с шаровой опорой, не подпадают под стандарт AWWA.

Наконец, характеристики потока регулирующих клапанов насоса определяют, насколько хорошо они предотвращают скачки. Наиболее желательной характеристикой расхода клапана является такая, при которой клапан равномерно изменяет расход при установке в системе. Данные о расходе, предоставляемые производителями клапанов, представляют собой внутренние характеристики расхода, обычно выражаемые через коэффициент расхода (Cv) в различных положениях, как показано на рисунке 10.

С левой стороны изображена кривая быстро открывающегося клапана (например, поворотного обратного клапана), которая отображает быстрое изменение расхода при открытии клапана. С другой стороны, это равнопроцентный клапан (например, шаровой клапан с V-образным отверстием), который изменяет скорость потока на равномерный процент. Наиболее желательной характеристикой потока для длинных трубопроводов является равный процент, обеспечиваемый дисковыми затворами и шаровыми кранами.

Все обсуждаемые критерии выбора, включая стоимость, потери напора, надежность и характеристики потока, следует рассматривать вместе при выборе клапана.Ни один тип клапана не превзойдет всех категорий. Выгоды от ожидаемой производительности должны быть сопоставлены с затратами и влиянием на потенциал всплеска системы.

Работа регулирующего клапана насоса

Используя дроссельную заслонку, давайте рассмотрим работу типичного регулирующего клапана насоса. Дроссельная заслонка приводится в действие поворотом вала на 90 градусов и обычно оснащена гидроцилиндром. Цилиндр может питаться водой под давлением от магистрали или от независимой масляной энергосистемы.

Ранее мы узнали, что отрицательные помпажи могут возникать в течение нескольких секунд, поэтому резервная водяная или масляная система является подходящей. Рисунок 11 иллюстрирует типичную установку. Гидравлическое управление, электрически подключенное к контуру насоса, установлено на клапане. Четырехходовые и двухходовые электромагнитные клапаны (SV) направляют рабочую среду к портам цилиндра для включения клапана. Скорость открытия и закрытия регулируется независимо регулируемыми клапанами управления потоком (FCV).Клапаны управления потоком представляют собой специальные игольчатые клапаны со встроенным обратным обратным клапаном, позволяющим свободный поток в цилиндр, но контролируемый поток из цилиндра.

Когда насос запускается и давление растет, реле давления (PS), расположенное на коллекторе насоса, подает сигнал на открытие дроссельной заслонки. Во время останова клапан закрывается, а насос продолжает работать. Когда клапан приближается к закрытому положению, концевой выключатель (LS), расположенный на клапане, останавливает насос.

Безопасное время работы регулирующего клапана насоса обычно намного больше критического периода. Для трубопроводов требуется длительное время работы, поскольку эффективное время закрытия клапана составляет часть его общего времени закрытия из-за того, что потеря давления клапана должна быть объединена с общей потерей давления в трубопроводе при регулировании расхода. Начальные полевые настройки обычно в три-пять раз превышают критический период, чтобы минимизировать помпаж.

Следует учитывать еще одну функцию регулирующего клапана насоса: предотвращение обратного вращения насоса после сбоя питания или отключения по перегрузке. Поскольку современные насосы больше не оснащены маховиками, как в старых дизельных агрегатах, они имеют низкую инерцию вращения и останавливаются всего за несколько секунд. Следовательно, после отключения электроэнергии или отключения насоса регулирующий клапан насоса должен закрываться быстрее, чтобы предотвратить обратное вращение.

Гидравлическое управление клапана оснащено байпасной линией, оснащенной 2-ходовым соленоидным клапаном (SV), чтобы направлять контролируемый поток цилиндра вокруг клапана управления нормальным потоком и через большой клапан управления потоком (FCV), тем самым закрывая управление насосом. клапан автоматически через 5-10 секунд после сбоя питания.Это важно для предотвращения чрезмерного обратного вращения насоса и предотвращения истощения воды в гидропневматическом расширительном баке обратно через насос, если он используется.

В качестве альтернативы специальной байпасной схеме перед регулирующим клапаном насоса иногда устанавливается быстрозакрывающийся обратный клапан для поддержки регулирующего клапана. Быстро закрывающийся обратный клапан не только предотвращает обратный поток через насос, но также обеспечивает избыточную защиту насоса, если регулирующий клапан насоса не может закрыться из-за потери давления или неисправности оборудования.

Быстрое закрытие либо регулирующего клапана насоса, либо быстрозакрывающегося обратного клапана в системе длинных трубопроводов создает дилемму. Ранее объяснялось, что регулирующий клапан должен закрываться в три-пять раз больше критического периода. С другой стороны, клапан должен закрываться через пять секунд, чтобы защитить насос после сбоя питания. Следовательно, в этих системах чрезмерные скачки напряжения будут возникать при отключении электроэнергии, поэтому обычно требуется дополнительная защита от перенапряжения.

Оборудование для защиты от перенапряжений

Поскольку непрактично использовать материалы для труб, которые могут выдерживать высокие скачки давления или замедлять рабочую скорость потока до ползучей, необходимо оборудование для разгрузки от помпажа, чтобы предвидеть и рассеивать скачки от внезапных изменений скорости после отключения электроэнергии.Оборудование для сброса перенапряжения также обеспечит защиту от неисправных клапанов, неправильного заполнения или других проблем системы.

Напорные трубы и расширительные баки

Многие типы оборудования для защиты от перенапряжения используются для защиты насосных систем. В системах низкого давления напорная труба, открытая в атмосферу, почти мгновенно сбрасывает давление за счет выпуска воды. Для систем с более высоким давлением высота стояка была бы непрактичной, поэтому можно использовать баллонный аккумулятор или уравнительный бак с воздухом под давлением над водой для поглощения ударов и предотвращения разделения колонн (см. Рисунок 12).

Однако для типичных насосных систем эти резервуары имеют тенденцию быть большими и дорогими и должны поставляться с системой сжатого воздуха. При использовании также необходим дополнительный обратный клапан с быстрым закрытием, чтобы предотвратить утечку воды из расширительного бачка обратно через насос. Это типичный пример, когда вы видите, что установлены и регулирующий клапан насоса, и обратный клапан с быстрым закрытием.

Кроме того, расширительный бачок создает чрезвычайно высокие показатели замедления (т.е.е. 25 футов / с2), поэтому для предотвращения захлопывания следует использовать быстрозакрывающиеся обратные клапаны или обратные клапаны, оборудованные расположенными снизу масляными заслонками.

Предохранительные клапаны

Клапаны сброса давления часто являются более практичным средством сброса давления. В этих клапанах скачок давления поднимает диск, позволяя клапану быстро сбрасывать воду в атмосферу или обратно во влажный колодец.

Клапаны сброса перенапряжения имеют ограничение, заключающееся в том, что они могут не открываться достаточно быстро для рассеивания скачков в случаях, когда может произойти разделение колонки.В тех случаях, когда компьютерная модель переходных процессов предсказывает резкие или быстрые скачки давления, следует рассмотреть возможность использования предохранительных клапанов, оборудованных упреждающими устройствами. Регулирующий клапан с шаровой опорой, оснащенный элементами управления для защиты от перенапряжения и предотвращения перенапряжения, показан на рисунке 13. Клапан предупреждения перенапряжения быстро открывается при обнаружении события высокого или низкого давления.

Когда насос внезапно останавливается, давление в коллекторе упадет ниже статического давления, что приведет к открытию клапана предотвращения перенапряжения.В этом случае клапан будет частично или полностью открыт, когда произойдет скачок давления в обратной магистрали. Клапаны-антипакеты обычно открываются менее чем за пять секунд, проходят высокие низкие скорости и повторно закрываются медленно со скоростью закрытия регулирующего клапана насоса (от 60 до 300 секунд). Подбор предохранительных клапанов имеет решающее значение и должен контролироваться специалистами по анализу переходных процессов.

Комбинированные воздушные клапаны Anti-Slam

Воздушные клапаны помогают уменьшить скачки напряжения в трубопроводах, предотвращая образование воздушных карманов в трубопроводах при нормальной работе.Воздушные карманы могут перемещаться по трубопроводу и вызывать внезапные изменения скорости и отрицательно влиять на работу оборудования, такого как устройства измерения расхода. Воздушные клапаны также предназначены для открытия и впуска воздуха в трубопровод, чтобы предотвратить образование вакуумного кармана, связанного с разделением колонны. Компьютерные программы анализа переходных процессов позволяют анализировать уменьшение помпажа при использовании воздушных клапанов различных размеров.

Если ожидается разделение колонки в месте расположения воздушного клапана, воздушный клапан должен быть оборудован устройством предотвращения захлопывания, которое контролирует поток воды в воздушный клапан, чтобы предотвратить повреждение поплавка клапана (см. Рисунок 14).

Устройство защиты от захлопывания позволяет воздуху беспрепятственно проходить через него во время цикла выпуска или повторного входа воздуха. Когда вода (из-за ее большей плотности) попадает в устройство, диск быстро закрывается и обеспечивает медленное закрытие поплавка воздушного клапана. Диск содержит отверстия, которые позволяют воде проходить через устройство защиты от захлопывания в закрытом состоянии, чтобы заполнить воздушный клапан примерно на 5 процентов от полной скорости заполнения, предотвращая резкое закрытие воздушного клапана.

Клапаны вакуумного прерывателя

Другой тип воздушного клапана, используемый в критических точках трубопровода, где может произойти разделение колонны, — это вакуумный прерыватель (VB), см. Рисунок 15. VB имеет компоненты, очень похожие на устройство предотвращения захлопывания, за исключением того, что диск VB удерживается закрытым с помощью пружину, в то время как тормозной диск остается открытым. Следовательно, вакуумный прерыватель не может удалить воздух; он пропускает воздух только для предотвращения образования вакуумного кармана. Это поддерживает избыточное давление в трубопроводе и снижает помпаж, связанный с разделением колонны.По сути, большая воздушная подушка попадает в трубопровод и задерживается в трубопроводе после отключения насоса. Затем в течение нескольких минут воздух медленно выпускается через примыкающий к нему выпускной воздушный клапан, имеющий небольшое (например, in дюйма) отверстие. Опять же, программы анализа переходных процессов также предназначены для моделирования этого типа решения с воздушным клапаном.

Ссылки

1. Американская ассоциация водопроводных сооружений, Стальная водопроводная труба: руководство по проектированию и установке M11, «Гидравлический удар и скачок давления», 4-е изд.2004, с. 51-56.

2. Боссерман Баярд Э. «Контроль гидравлических переходных процессов», Проект насосной станции, Баттерворт-Хайнеманн, 2-е изд., 1998 г. Санкс, Роберт Л., изд., Стр. 153-171.

3. Хатчинсон, Дж. У., Справочник ISA по регулирующим клапанам, 2-е изд., Instrument Society of America, 1976, стр. 165-179.

4. Kroon, Joseph R., et. др., «Причины и последствия гидроудара», журнал AWWA, ноябрь 1984 г., стр. 39-45.

5.Val-Matic Valve & Mfg. Corp, 1993 «Критерии выбора обратного клапана» Обзор Waterworld, ноябрь / декабрь 1993 г., стр. 32-35.

6. Рахмейер, Уильям, 1998. «Испытания обратного потока восьмидюймовых обратных клапанов Valmatic», Отчет лаборатории Университета штата Юта № USU-609, Отчет об испытаниях клапана Val-Matic № 117, Элмхерст, Иллинойс, [конфиденциально].

7. Таллис, Дж. Пол, Гидравлика трубопроводов, Черновик 1984 г., Университет штата Юта, стр. 249-322.

8.Valmatic Valve & Mfg. Corp., «Динамические характеристики обратных клапанов», 2003 г.

Насосы и системы , май 2007 г.

Обзор проектирования, строительства и эксплуатации межгосударственных нефтепроводов. (Технический отчет)

Фаррис, Т. С., и Колпа, Р. Л. Обзор проектирования, строительства и эксплуатации межгосударственных трубопроводов для перекачки нефти.. США: Н. П., 2008. Интернет. DOI: 10,2172 / 925387.

Фаррис, Т. К., и Колпа, Р. Л. Обзор проектирования, строительства и эксплуатации межгосударственных трубопроводов для перекачки нефти. . Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/925387

Фаррис, Т.К., и Колпа, Р.Л.Чт. «Обзор проектирования, строительства и эксплуатации межгосударственных нефтепроводов.». Соединенные Штаты. https://doi.org/10.2172/925387. https://www.osti.gov/servlets/purl/925387.

@article {osti_925387,
title = {Обзор проектирования, строительства и эксплуатации межгосударственных трубопроводов для жидких углеводородов.},
author = {Фаррис, Т. К. и Колпа, Р. Л.},
abstractNote = {The U.Отрасль трубопроводов для перекачки жидкого топлива является большой, разнообразной и жизненно важной для экономики страны. Состоящие из примерно 200 000 миль труб во всех пятидесяти штатах, трубопроводы для жидкой нефти перевозили более 40 миллионов баррелей в день, или 4 триллиона баррелей-миль, сырой нефти и нефтепродуктов в 2001 году. Это составляет около 17% всех грузов, перевозимых в Соединенные Штаты, однако затраты на это составили всего 2% от общего фрахта страны. Примерно 66% внутренних перевозок нефти (на тонно-милю) осуществляется по трубопроводам, при этом морские перевозки составляют 28%, а железнодорожные и автомобильные перевозки составляют остаток.В 2004 г. перемещение сырой нефти по внутренним трубопроводам, регулируемым на федеральном уровне, составило 599,6 млрд. Тонно-миль, а перемещение нефтепродуктов - 315,9 млрд. Тонно-миль (AOPL 2006). В качестве иллюстрации низкой стоимости транспортировки по трубопроводу стоимость транспортировки барреля бензина из Хьюстона, штат Техас, в гавань Нью-Йорка составляет всего 3 цента за галлон, что составляет небольшую часть стоимости бензина для потребителей. Трубопроводы могут быть маленькими или большими, до 48 дюймов в диаметре. Почти вся магистральная труба заглублена, но другие компоненты трубопровода, такие как насосные станции, находятся над землей.Некоторые линии имеют длину всего милю, а другие могут простираться на 1000 миль и более. Некоторые из них очень просты, соединяют один источник с одним пунктом назначения, в то время как другие очень сложны, имея множество источников, пунктов назначения и взаимосвязей. Многие трубопроводы пересекают одну или несколько государственных границ (между штатами), в то время как некоторые расположены в пределах одного штата (внутри штата), а третьи работают на внешнем континентальном шельфе и могут или не могут простираться на одно или несколько государств. Трубопроводы в США расположены на прибрежных равнинах, в пустынях, арктических тундрах, горах и на глубине более мили под поверхностью воды в Мексиканском заливе (Rabinow 2004; AOPL 2006).Сеть трубопроводов сырой нефти в США обширна. В Соединенных Штатах около 55 000 миль магистральных нефтепроводов (обычно от 8 до 24 дюймов в диаметре), соединяющих региональные рынки. В Соединенных Штатах также имеется от 30 000 до 40 000 миль небольших сборных линий (обычно от 2 до 6 дюймов в диаметре), расположенных в основном в Техасе, Оклахоме, Луизиане и Вайоминге, с небольшими системами в ряде других нефтедобывающих штатов. Эти небольшие трубопроводы собирают нефть из многих скважин, как на суше, так и на море, и подключаются к более крупным магистральным трубопроводам диаметром от 8 до 24 дюймов.По всей стране протяженность трубопроводов для нефтепродуктов составляет около 95 000 миль. Трубопроводы для нефтепродуктов есть почти в каждом штате США, за исключением некоторых штатов Новой Англии. Эти трубопроводы для очищенного продукта различаются по размеру от относительно небольших, диаметром от 8 до 12 дюймов, до 42 дюймов в диаметре. Обзор конструкции, монтажа и эксплуатации трубопровода, представленный в следующих разделах, является лишь беглым обзором. Читателям, заинтересованным в более подробном обсуждении, предлагается ознакомиться с бесчисленным количеством доступных технических публикаций, которые предоставляют такие подробности.Двумя основными публикациями, на которых основаны следующие обсуждения, являются: «Основы нефтегазовых трубопроводов» (Kennedy, 1993) и «Практическое руководство по трубопроводным правилам» (McAllister, 2002). Оба рекомендуются для дополнительного чтения для тех, кому требуются дополнительные сведения. Веб-сайты, поддерживаемые различными операторами трубопроводов, также могут предоставить много полезной информации, а также ссылки на другие источники информации. В частности, веб-сайт Управления энергетической информации (EIA) Министерства энергетики США (http: // www.eia.doe.gov) рекомендуется. Отличная библиография по стандартам и практике трубопроводов, включая особые соображения для трубопроводов в арктическом климате, была опубликована совместно библиотекарями компании Alyeska Pipeline Service (операторы Трансаляскинской трубопроводной системы [TAPS]) и Геофизического института / International Arctic Исследовательский центр, оба расположены в Фэрбенксе (Barboza and Trebelhorn 2001), доступны в электронном виде по адресу http://www.gi.alaska.edu/services/library/pipeline.htmlcode.Ассоциация нефтепроводов (AOPL) и Американский институт нефти (API) совместно предоставляют обзор, охватывающий жизненный цикл проектирования, строительства, эксплуатации, технического обслуживания, экономического регулирования и отключения трубопроводов для жидкости (AOPL / API 2007).} ,
doi = {10.2172 / 925387},
url = {https://www.osti.gov/biblio/925387}, journal = {},
номер =,
объем =,
place = {United States},
год = {2008},
месяц = ​​{1}
}

% PDF-1.6 % 798 0 obj> endobj xref 798 328 0000000016 00000 н. 0000008236 00000 п. 0000008401 00000 п. 0000008529 00000 н. 0000008924 00000 н. 0000009035 00000 н. 0000009148 00000 п. 0000009864 00000 н. 0000010482 00000 п. 0000011122 00000 п. 0000011680 00000 п. 0000012286 00000 п. 0000012791 00000 п. 0000013234 00000 п. 0000013420 00000 п. 0000013672 00000 п. 0000014167 00000 п. 0000014769 00000 п. 0000015330 00000 п. 0000035848 00000 п. 0000042007 00000 п. 0000042279 00000 п. 0000042575 00000 п. 0000042647 00000 п. 0000042723 00000 п. 0000042898 00000 п. 0000042946 00000 п. 0000043099 00000 п. 0000043147 00000 п. 0000043249 00000 п. 0000043297 00000 п. 0000043427 00000 п. 0000043474 00000 п. 0000043625 00000 п. 0000043673 00000 п. 0000043798 00000 п. 0000043846 00000 п. 0000043973 00000 п. 0000044021 00000 п. 0000044141 00000 п. 0000044189 00000 п. 0000044330 00000 п. 0000044378 00000 п. 0000044515 00000 п. 0000044563 00000 п. 0000044696 00000 п. 0000044744 00000 п. 0000044884 00000 п. 0000044932 00000 п. 0000045052 00000 п. 0000045100 00000 п. 0000045222 00000 п. 0000045270 00000 п. 0000045386 00000 п. 0000045434 00000 п. 0000045552 00000 п. 0000045600 00000 п. 0000045726 00000 п. 0000045774 00000 п. 0000045888 00000 п. 0000045936 00000 п. 0000046055 00000 п. 0000046103 00000 п. 0000046224 00000 п. 0000046272 00000 н. 0000046385 00000 п. 0000046433 00000 п. 0000046539 00000 п. 0000046587 00000 п. 0000046697 00000 п. 0000046745 00000 п. 0000046934 00000 п. 0000046982 00000 п. 0000047103 00000 п. 0000047151 00000 п. 0000047282 00000 п. 0000047330 00000 п. 0000047463 00000 п. 0000047511 00000 п. 0000047651 00000 п. 0000047699 00000 н. 0000047833 00000 п. 0000047881 00000 п. 0000048008 00000 п. 0000048056 00000 п. 0000048185 00000 п. 0000048233 00000 п. 0000048347 00000 п. 0000048395 00000 п. 0000048530 00000 н. 0000048578 00000 н. 0000048721 00000 п. 0000048768 00000 н. 0000048860 00000 н. 0000048908 00000 н. 0000049023 00000 п. 0000049071 00000 п. 0000049180 00000 п. 0000049228 00000 п. 0000049365 00000 п. 0000049498 00000 п. 0000049546 00000 п. 0000049646 00000 п. 0000049785 00000 п. 0000049868 00000 п. 0000049916 00000 н. 0000050039 00000 п. 0000050172 00000 п. 0000050314 00000 п. 0000050361 00000 п. 0000050497 00000 п. 0000050627 00000 п. 0000050719 00000 п. 0000050766 00000 п. 0000050890 00000 п. 0000050970 00000 п. 0000051017 00000 п. 0000051116 00000 п. 0000051218 00000 п. 0000051265 00000 п. 0000051363 00000 п. 0000051410 00000 п. 0000051457 00000 п. 0000051550 00000 п. 0000051597 00000 п. 0000051700 00000 п. 0000051747 00000 п. 0000051857 00000 п. 0000051904 00000 п. 0000052038 00000 п. 0000052085 00000 п. 0000052187 00000 п. 0000052234 00000 п. 0000052336 00000 п. 0000052383 00000 п. 0000052484 00000 п. 0000052531 00000 н. 0000052634 00000 п. 0000052681 00000 п. 0000052783 00000 п. 0000052830 00000 п. 0000052963 00000 п. 0000053047 00000 п. 0000053094 00000 п. 0000053186 00000 п. 0000053233 00000 п. 0000053338 00000 п. 0000053385 00000 п. 0000053432 00000 п. 0000053479 00000 п. 0000053526 00000 п. 0000053611 00000 п. 0000053659 00000 п. 0000053755 00000 п. 0000053803 00000 п. 0000053912 00000 п. 0000053960 00000 п. 0000054008 00000 п. 0000054120 00000 п. 0000054167 00000 п. 0000054282 00000 п. 0000054330 00000 п. 0000054480 00000 п. 0000054562 00000 п. 0000054610 00000 п. 0000054711 00000 п. 0000054820 00000 н. 0000054868 00000 н. 0000055009 00000 п. 0000055057 00000 п. 0000055205 00000 п. 0000055294 00000 п. 0000055342 00000 п. 0000055435 00000 п. 0000055554 00000 п. 0000055602 00000 п. 0000055712 00000 п. 0000055760 00000 п. 0000055860 00000 п. 0000055908 00000 п. 0000056057 00000 п. 0000056150 00000 п. 0000056198 00000 п. 0000056330 00000 п. 0000056468 00000 п. 0000056569 00000 п. 0000056617 00000 п. 0000056713 00000 п. 0000056807 00000 п. 0000056855 00000 п. 0000056947 00000 п. 0000056995 00000 п. 0000057097 00000 п. 0000057144 00000 п. 0000057258 00000 п. 0000057305 00000 п. 0000057397 00000 п. 0000057444 00000 п. 0000057492 00000 п. 0000057595 00000 п. 0000057643 00000 п. 0000057746 00000 п. 0000057794 00000 п. 0000057895 00000 п. 0000057944 00000 п. 0000058045 00000 п. 0000058094 00000 п. 0000058197 00000 п. 0000058246 00000 п. 0000058352 00000 п. 0000058401 00000 п. 0000058450 00000 п. 0000058499 00000 н. 0000058617 00000 п. 0000058666 00000 п. 0000058780 00000 п. 0000058829 00000 п. 0000058937 00000 п. 0000058986 00000 п. 0000059104 00000 п. 0000059153 00000 п. 0000059260 00000 п. 0000059309 00000 п. 0000059424 00000 п. 0000059473 00000 п. 0000059573 00000 п. 0000059622 00000 п. 0000059732 00000 п. 0000059781 00000 п. 0000059895 00000 п. 0000059944 00000 н. 0000060070 00000 п. 0000060119 00000 п. 0000060168 00000 п. 0000060217 00000 п. 0000060266 00000 п. 0000060315 00000 п. 0000060364 00000 п. 0000060412 00000 п. 0000060558 00000 п. 0000060607 00000 п. 0000060739 00000 п. 0000060888 00000 п. 0000060983 00000 п. 0000061032 00000 п. 0000061133 00000 п. 0000061182 00000 п. 0000061286 00000 п. 0000061335 00000 п. 0000061384 00000 п. 0000061503 00000 п. 0000061552 00000 п. 0000061659 00000 п. 0000061787 00000 п. 0000061836 00000 п. 0000061946 00000 п. 0000061995 00000 п. 0000062107 00000 п. 0000062156 00000 п. 0000062282 00000 п. 0000062331 00000 п. 0000062433 00000 п. 0000062482 00000 п. 0000062584 00000 п. 0000062633 00000 п. 0000062767 00000 п. 0000062863 00000 п. 0000062912 00000 п. 0000063009 00000 п. 0000063120 00000 н. 0000063169 00000 п. 0000063267 00000 п. 0000063316 00000 п. 0000063441 00000 п. 0000063490 00000 п. 0000063600 00000 п. 0000063649 00000 п. 0000063698 00000 п. 0000063747 00000 п. 0000063796 00000 п. 0000063896 00000 п. 0000063945 00000 п. 0000064075 00000 п. 0000064124 00000 п. 0000064235 00000 п. 0000064284 00000 п. 0000064333 00000 п. 0000064382 00000 п. 0000064431 00000 н. 0000064480 00000 п. 0000064624 00000 н. 0000064717 00000 п. 0000064766 00000 п. 0000064856 00000 п. 0000064958 00000 п. 0000065007 00000 п. 0000065124 00000 п. 0000065173 00000 п. 0000065277 00000 п. 0000065326 00000 п. 0000065431 00000 п. 0000065480 00000 п. 0000065586 00000 п. 0000065635 00000 п. 0000065741 00000 п. 0000065790 00000 п. 0000065930 00000 п. 0000066053 00000 п. 0000066102 00000 п. 0000066221 00000 п. 0000066270 00000 п. 0000066319 00000 п. 0000066368 00000 п. 0000066473 00000 п. 0000066522 00000 п. 0000066634 00000 п. 0000066683 00000 п. 0000066732 00000 п. 0000066837 00000 п. 0000066886 00000 п. 0000066986 00000 п. 0000067035 00000 п. 0000067168 00000 п. 0000067217 00000 п. 0000067322 00000 п. 0000067371 00000 п. 0000067420 00000 п. 0000006856 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 1125 0 obj> поток xVO [U? L [: `) -ek1., `mn8, Ac $ = & — RGd0 (nQ0th8 nRt & [26N! 1 {kis

] Снижение производительности из-за забора воздуха на насосных станциях сточных вод

В Нидерландах сточные воды обычно собираются в комбинированной канализационной системе и перекачиваются на очистные сооружения через напорные магистрали. Эти напорные магистрали являются частью системы, которой в последнее время не уделялось особого внимания в плане контроля ее работы и технического обслуживания. Недавняя инвентаризация показала, что около половины напорных трубопроводов страдают от повышенных потерь давления без очевидной причины.Снижение номинальной производительности системы может быть вызвано многими причинами, такими как повышенная шероховатость стенок, образование накипи и наличие свободного газа в трубопроводе. Свободный газ может быть вызван дегазированием растворенного газа, а также захватом воздуха на входе насоса или в воздушных клапанах.

Были проведены эксперименты с трубами DN200 для исследования влияния захваченного газа на потерю напора в системах сточных вод на явления переноса газа. Критическая скорость потока для транспортировки газа в наклонных вниз трубах исследуется в зависимости от угла трубы и расхода воды.В данной статье описаны первые результаты экспериментов.

Christof L. Lubbers *, **, François H.L.R. Clemens **
* WL | Delft Hydraulics, P.O. Box 177, 2600 MH Делфт, Нидерланды
. [email protected]
** Секция сантехники, Факультет гражданского строительства и наук о Земле
, Технологический университет Делфта P.O. Box 5048, 2600 GA Delft, the
Netherlands. [email protected]

Ключевые слова: магистраль сточных вод, снижение пропускной способности, эксперименты по газожидкостной смеси, описание явления.

Proceedings Конференция по насосным станциям для воды и сточных вод, Cranfield UK, 12-13 апреля 2005 г.

1 ВВЕДЕНИЕ

Гидравлическая емкость сети давления делает изменение в течение его срока службы из-за масштабирование, возникновения воздуха / газовые карманов, износ насосов и т.д. В практических случаях это не тривиальная задача определить причину потери мощности в первую очередь. Для того, чтобы найти звуковое решение для «проблемного» основного давления во многих случаях еще более трудные, так как в значительном числе случаев основной конструкции проблема насосной станции, кажется, быть причиной.Свободный газ в напорных трубопроводах / магистралях может значительно снизить пропускную способность. Когда емкость сети давления сточных вод не может быть в соответствии с расчетным значением, нежелательные разливы или потеря эффективности может быть результатом.

Delft Hydraulics и Делфтский технологический университет в 2003 году начали обширную исследовательскую программу по этим процессам. Цели этой программы:

  • Разработка метода для диагностики причины потери емкости из основного давления.
  • Получите представление о процессах и основных параметрах, влияющих на масштабирование.
  • Количественное понимание процессов, участвующих в динамике воздушных / газовых карманов в напорных магистралях
  • Получить лучший код проектной практике с точки зрения предотвращения масштабирования и возникновение стойких карманы воздуха / газа в сети под давлением.

В этом документе рассматривается только третья упомянутая цель, обсуждаются только предварительные результаты.

В настоящее время очень мало известно о влиянии свойств сточных вод на перенос воздушных / газовых карманов в напорных магистралях по сравнению с чистой водой.Обычно используемые уравнения для критической скорости переноса газа (например, Kent (1952), Wisner (1975), Walski (1994)) основаны на экспериментах, проведенных с чистой водой и трубами малого диаметра. Вероятно, что для сточных вод с их расходящимися свойствами по сравнению с чистой водой эти уравнения недействительны. На рисунке 1 показаны различия в критических скоростях, приведенные в литературе. Также указаны некоторые предварительные результаты экспериментов в Дельфте.

2 ВВЕДЕНИЕ ВОЗДУХА В ОТНОШЕНИИ КОНСТРУКЦИИ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

Свободный газ может быть введен в систему разными способами, например, биогаз, растворяющийся в точках низкого давления вдоль трубопровода, и неисправные (воздушные) клапаны, которые расположены в местах ниже гидравлической линии.Некоторые конструктивные особенности насосных станций сточных вод могут вызвать попадание воздуха в систему. Ниже обсуждаются некоторые возможные недостатки конструкции.

2,1 Канализационная труба

Трубопровод подачи канализации к всасывающему резервуару часто намеренно располагается выше уровня включения, чтобы максимально слить канализацию. Обратной стороной этой конструкции является то, что канализационная вода всегда поступает в резервуар в виде нисходящей струи, увлекая большое количество воздуха в воду резервуара.Многие канализационные резервуары имеют компактную округлую конструкцию для удержания твердых частиц во взвешенном состоянии и предотвращения засорения резервуара. Такая конструкция обеспечивает короткое время пребывания сточных вод и, таким образом, увеличивает риск переноса пузырьков воздуха дальше в систему. На рисунке 2 слева показан пример стандартной насосной станции. Нижняя часть трубы подачи канализационной воды находится на уровне воды, на котором включается насос (MAX WL). На рисунке 2 справа показан вид резервуара сверху.Подающий поток в канализацию врезается между двумя насосами, увлекая воздух в зону всасывания насоса.

На рисунке 3 показано изображение падающей струи и области, где присутствуют захваченные пузырьки воздуха. С левой стороны вода падает с умеренного расстояния над поверхностью воды. Глубина воды, на которой захватываются пузырьки воздуха, даже больше, чем расстояние падения. Если вода во всасывающем резервуаре находится в движении, большое количество воздуха, вероятно, будет всасываться насосом и транспортироваться в систему трубопроводов.

2,2 Обратный клапан

На рисунке 2 показана типовая компоновка всасывающего резервуара насосной станции сточных вод. Обратные клапаны часто располагаются в вертикальной стояке между насосом в нижней части всасывающего резервуара и горизонтальной транспортной трубой. Когда насос отключается, обратный клапан закрывается. Если обратный клапан расположен выше уровня воды всасывающего резервуара, давление водяного столба под обратным клапаном ниже атмосферного.Известно, что в корпусах перед обратным клапаном давление составляет 6 м. Растворенный газ может растворяться и образовывать газовый карман под обратным клапаном. В худшем случае водяной столб может разорваться, и между насосом и обратным клапаном будет образовываться большой объем воздуха. При следующем перезапуске насоса воздушный или газовый карман перемещается дальше по системе, что может вызвать снижение производительности.

2.3 Погружение насоса

Воздух может засасываться в насос посредством воздухововлекающих вихрей, если уровень воды на входе в насос слишком низкий.Критическое погружение насоса зависит от скорости на входе, диаметра на входе и геометрии насоса и резервуара. Если критическое погружение известно, например, на основании опыт или испытания модели, можно оценить соответствующий уровень отключения. Однако, в зависимости от системы, поток не прекращается сразу после отключения насоса из-за инерции воды в системе.

Чтобы проиллюстрировать этот последующий поток, который может быть доставлен после отключения насоса, выполняется моделирование для простой трубопроводной системы.Система состоит из всасывающего резервуара площадью 10 м 2, насоса, за которым следует обратный клапан, 500 м стальной трубы с внутренним диаметром 300 мм и заканчивается резервуаром с постоянным напором. В t = 0 секунд напор обоих резервуаров составляет 0 м, и насос отключается. На рисунке 4 показана последующая подача воды и результирующий уровень воды во всасывающем резервуаре после отключения насоса. Обратный клапан закрывается через 90 секунд. Общий объем воды, доставленной впоследствии, составил 2.3. Предполагается, что вода из канализации не подается. В этом примере уровень воды упал на 29 см после отключения насоса. Рисунок 2 слева показывает насосную станцию ​​и уровень ее отключения (MIN WL). Для этой насосной станции существует значительная вероятность того, что воздух будет уноситься в этот временной интервал.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА

Создана короткая экспериментальная петля для исследования поведения свободного газа в высоких точках. Эксперименты проводятся в специализированной установке для исследования воздушных / газовых карманов, расположенных на переходе от горизонтальных к наклонным трубам.Установка (рис. 5) специально разработана для нагнетания контролируемого и контролируемого потока воздуха в жидкую фазу.

Из резервуара постоянного напора насос прокачивает воду через экспериментальную установку. Клапан управления потоком (FCV) в сочетании с расходомером EMF и ПК регулирует расход до заданного значения. Нагнетание воздуха в систему приводит к увеличению напора насоса, что приводит к падению расхода. Регулировка расхода позволяет поддерживать постоянный расход при смене напора.

Воздух подается через стандартную систему сжатого воздуха 6 бар в здании. Комбинированный массовый расходомер и регулирующий клапан регулируют расход воздуха до заданного значения. Поскольку расходомер воздуха измеряет массу, на выходе получается «нл / мин», то есть объемный расход при нормальных условиях (давление 101325 Па и температура 0 ° C).

Испытательная секция состоит из наклонной вверх секции, которая включает в себя точку впрыска воздуха. За этим участком следует изгиб под углом 90 градусов и участок горизонтального захода на посадку, участок с уклоном вниз и горизонтальный участок.Эта секция изготовлена ​​из прозрачного материала (Perspex) с внутренним диаметром 220 мм. Гибкие шланги соединяют испытательную секцию с резервуаром и насосом. Смесь вода / воздух возвращается в резервуар через водослив, чтобы удалить как можно больше воздуха из воды.

Установка включает в себя следующее оборудование.

диапазон неопределенность
ЭДС DN125 0 — 100 1 / с <0.25%
Расходомер газа 1-50 нл / мин <0,5%
Два преобразователя абсолютного давления 0–3 бара <0,1%
Датчик температуры от 3 до 100 ° C <0,1 ° С

Датчики абсолютного давления расположены в наклонной вверх секции и в нижней по потоку горизонтальной части испытательных секций.Чтобы воздух не мешал измерениям давления, отвод находится в нижней части трубы. Датчик температуры расположен в резервуаре, чтобы отслеживать возможное повышение температуры, вызванное насосом.
Все сигналы записываются с использованием автоматической системы сбора данных, в которой частота дискретизации может быть отрегулирована вручную в диапазоне от 0 до 10 кГц, полученные данные сохраняются на жестком диске.

4 РЕЖИМА ТРАНСПОРТИРОВКИ ВОЗДУШНЫХ / ГАЗОВЫХ КАРМАНОВ

Процессы, связанные с транспортировкой воздуха / газа в воде, хорошо известны и сами по себе не очень сложны:

  • Плавучесть
  • Перетащите
  • Равновесие поверхностного натяжения (вода / воздух / стена)

Тем не менее, изучение переноса в стационарных условиях (постоянный расход воды и воздуха / газа) показывает, что имеет место хаотическое поведение.В трубе, наклоненной вниз, видно, что при низких концентрациях воздуха / газа пузырьки воздуха остаются небольшими (порядка 10 мм), эти пузырьки имеют высокое отношение сопротивления / плавучести (Рисунок 6, слева). При уменьшении расхода воды или при увеличении расхода воздуха пузырьки проявляют тенденцию к агрегированию, образуя более крупные пузырьки, имеющие небольшое отношение сопротивления / плавучести (рисунок 6 справа). Это приводит к увеличению скорости воздушного потока к хаотическому процессу, в котором поток больших воздушных карманов / пробок течет вверх (в направлении, противоположном потоку воды), в то время как второй поток более мелких пузырьков транспортируется вниз (рис. 7).

Агрегация пузырьков воздуха — это процесс, частично контролируемый поверхностным натяжением и турбулентностью; количественная оценка этого, однако, будет исследована более глубоко в оставшейся части исследовательского периода.
В этом «режиме двойного потока» теряется много энергии, поскольку в данном поперечном сечении большой процент этого поперечного сечения составляет воздух.
Еще один интересный процесс — это способ транспортировки воздушных / газовых карманов в изгибе, направленном вниз.

Маленькие пузырьки воздуха выходят из точки входа воздуха.Эти пузырьки воздуха переносятся водой к повороту. При достаточно высоких скоростях воды пузырьки воздуха беспрепятственно проходят изгиб и стекают по наклонной части (рис. 8 слева). В этом транспортном режиме воздушный транспорт контролируется за счет сопротивления потока воды маленьким пузырькам воздуха. На наклонном склоне пузырьки воздуха могут скапливаться в более крупные воздушные карманы, которые движутся вверх по потоку, если их размер достаточно большой, из-за их повышенного отношения плавучести к сопротивлению. Этот воздушный карман простирается выше по потоку от изгиба и образует «буфер» (рис. 8 справа).Теперь маленькие пузырьки воздуха, попавшие во входное отверстие, сначала сливаются с воздушным карманом в колене. Маленькие пузырьки воздуха, которые вырываются из хвостовой части воздушного кармана из-за турбулентности, вызывают перенос воздуха из «буфера»; теперь другой механизм для воздушного транспорта. Наличие воздушного кармана играет важную роль в транспортировке воздуха.

5 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

Для различных уклонов (30o, 20o, 10o и 5o) потеря напора между двумя датчиками давления отслеживалась для большого диапазона расхода воды и воздуха.

Временной масштаб, в котором происходят явления, колеблется от десятых долей секунды до часов. В частности, ситуации, близкие к критической скорости, и небольшие выбросы воздуха показывают медленную адаптацию к изменившимся условиям (например, больший расход). Первоначально воздух, выходящий из хвостовой части «буфера», может быть очень близок, но не равен потоку воздуха. Воздушный карман увеличивается, но скорость роста не видна на глаз и может ошибочно приниматься за стационарную.

Измеряются значения давления на входе и выходе, а разница давлений строится во время испытаний в большом масштабе времени.На рисунке 9 показан пример записи роста воздушного кармана. Измерение производится только в том случае, если линия перепада давления находится на постоянном уровне.

Как только установилась стационарная ситуация, были зарегистрированы следующие сигналы; расход воды и воздуха, давление на входе и выходе и температура воды. Все сигналы записывались в течение 30 секунд с частотой дискретизации 100 Гц. Частота дискретизации достаточно высока, чтобы отслеживать «всплески» сигнала перепада давления (Рисунок 10).

Среднее значение и стандартное отклонение сигналов берутся за одно измерение. Дальнейшие расчеты ведутся со средними значениями. Потери энергии, показанные на следующих рисунках, рассчитываются путем вычитания статического напора h из сигнала давления p. Общая потеря энергии определяется как:

в предположении, что разница скоростного напора между точками 1 и 2 не учитывается. После измерения потери напора только для воды во всем диапазоне расхода (от 5 до 65 л / с или 0.От 15 до 1,70 м / с), была определена наименьшая скорость потока, при которой возможен выпуск минимальной скорости потока воздуха (1 нл / мин). Если это приводило к установлению стационарного состояния, расход воздуха постепенно увеличивался до максимального расхода (49 нл / мин). Оказалось, что воздух переносится при всех скоростях воды. Однако при умеренных скоростях потока воздушный карман присутствует по всей длине наклонной части испытательного участка, что приводит к максимальной потере напора.

Для больших расходов воздуха (> 10 нл / мин) результаты не показывают большого разброса значений потери напора.После изменения скорости потока структура потока относительно быстро становится стационарной. На нижнем конце воздушного кармана маленькие пузырьки воздуха движутся вниз по потоку, а воздушные пробки (образованные из скопления более мелких пузырьков) перемещаются вверх по потоку.

При меньших расходах воздуха (от 1 до 5 нл / мин) структура потока может очень медленно развиваться до стационарного состояния. Время перехода может достигать часа. Наблюдается, что картины потока различаются при одинаковых условиях расхода в зависимости от начального состояния.Если небольшой расход воздуха вводится в полностью заполненную трубу, достигается стационарный пузырьковый поток без воздушного кармана (рис. 8 слева), что приводит к небольшой потере напора. Если, с другой стороны, воздушный карман уже сформирован и скорость воздушного потока уменьшается до такой же небольшой скорости воздушного потока, достигается стационарное состояние с воздушным карманом и, следовательно, большей потерей напора (рис. 8 справа).

На рис. 11 показаны измеренные общие потери напора для различных расходов воды для колена 5 °.

Для больших расходов воздуха линия потери напора кажется линейно уменьшающейся с увеличением расхода воды до значений потери напора, соответствующих значениям чистой воды. При меньших расходах воздуха потеря напора резко уменьшается до 0,75 м / с.

Вклад присутствия воздуха в общие потери энергии оценивается путем вычитания потерь энергии потока чистой воды (сплошная линия на рисунке 11). Вклад воздуха в потерю энергии составляет:

, в котором коэффициент сопротивления соответствует геометрии.На рисунке 12 показано влияние присутствия воздуха на потерю напора. Для большей скорости воздушного потока потеря напора при постоянном воздушном потоке, кажется, линейно падает с увеличением скорости потока. Для более низких значений расхода воздуха линия потери напора быстро уменьшается, когда скорость воды увеличивается до 0,75 м / с. Следует отметить, что эти линии предназначены для стационарных условий. Период адаптации, то есть время, необходимое для уменьшения размера воздушного кармана, когда скорость воды изменяется с 0,7 м / с на 0.8 м / с составляет порядка 10 минут.

Помимо электронных наблюдений велось также визуальное наблюдение. Используя маркировку на испытательном участке, регистрировали длину и положение поверхности воздуха / воды. Определив место фазового перехода, можно оценить число Фруда и удельную энергию. Эти отметки были добавлены в точках i -36, -3, 15 42 72 102 132 162 и 212 см. Знак минус указывает на расположение перед поворотом.

Число Фруда и удельная энергия в точке i определяются следующим образом:

На рисунке 13 показана кривая удельной энергии для расхода воды 40 л / с для изгиба 10 °, значения, измеренные вдоль воздушного кармана от точки ‘-34’ (крайняя левая точка) до ‘212’ (крайняя правая точка. ) и соответствующие им значения Фруда. Подобно водосливам со свободной поверхностью, поток свободной поверхности через изгиб стремится к своему минимальному уровню энергии, соответствующему значению Фруда, равному 1.

6 ОБСУЖДЕНИЕ

В данной статье представлены первые результаты исследования воздушных карманов в трубопроводах. Маленькие пузырьки воздуха отвечают за перенос воздуха, в то время как большие воздушные пробки, идущие навстречу потоку, в то же время компенсируют часть выброса воздуха. Что касается скоростей, с которыми переносится воздух, он показал, что были обнаружены более низкие скорости, чем в предыдущих упомянутых исследованиях (см. Рисунок 1).

Часть проблем, связанных со свободным газом в системах трубопроводов, вызвана воздухом, который уносится на насосных станциях.При проектировании новых насосных станций необходимо приложить большие усилия для предотвращения вовлечения воздуха. Для существующих насосных станций, страдающих от воздухововлечения, модельные испытания могут предоставить эффективные решения.

Если изменение конструкции невозможно, достаточно высокая скорость воды может обеспечить удаление газа / воздуха в системе. Другой вариант — установить воздушные клапаны в нужном месте. При 30 ° и 20 ° воздушный карман всегда находился на изгибе. Поток не мог прогнать его через изгиб.Для случая 10 ° воздух мог проходить через изгиб в случае, если подача воздуха была прекращена. Для корпуса 5 ° воздушный карман также находился в наклонной части. Воздушный клапан в самой высокой точке будет неэффективен для трубопроводов с небольшим наклоном. Лучшее понимание поведения воздушного кармана является важным при проектировании расположения воздушных клапанов.

Дальнейшие исследования будут сосредоточены на том, в какой степени свойства потока в открытом канале и теория связаны с воздушными карманами в закрытых каналах.
Зона смешения ниже по потоку от воздушного кармана показывает как явления открытого канала, такие как поток при скачке воды, так и явления закрытого канала, такие как перемещение пробок вверх по потоку. Дальнейшие исследования будут сосредоточены на описании этих механизмов, которые играют роль в воздушном транспорте.

ПОДТВЕРЖДЕНИЕ

Исследование финансируется: фондами RIONED и STOWA, Waterboards of Aquafin, Brabantse Delta, Delfland, DWR, Fryslân, муниципалитетом Гааги, Hollandse Eilanden en Waarden, Hollands Noorderkwartier, Reest en Wieden, Rivierenland, Veluwe и Zum. Инженерные / консалтинговые компании DHV и Grontmij.

ССЫЛКИ

Камма, П.С. и ван Зейл, Ф.П. (2002) De weerstand in persleidingen voor afvalwater tijdens de gebruiksfase (Потери давления в действующих системах канализационных трубопроводов, на голландском языке с резюме на английском языке) Rioleringswetenschapen techniek, jaargang 2 nr-5, стр. 45-64. ISSN 1568-3788

Кент, Дж. К. Захват воздуха водой, протекающей в кольцевых трубопроводах с уклоном вниз. Диссертация представлена ​​в Калифорнийском университете в Беркли, Калифорния., в 1952 г.

Lubbers, C.L. (2003) Capwat: Resultaten van inventoryarisatie, voortgangsrapportage-02 (Результаты инвентаризационного исследования, часть проекта Capwat) h5230.10 Delft Hydraulics.

Вальски, Т. (1994) Гидравлика очагов коррозионных газов в силовых сетях. Исследование водной среды, Том 66, номер 6.

Wisner, P.E. (1975), Удаление воздуха из водопроводов с помощью гидравлических средств, Труды Американского общества инженеров-строителей, журнал отдела гидравлики, Vol.83, No. HY2, февраль 1975 г.

Вуд, И. (1991), Воздухововлечение в потоках со свободной поверхностью, AIRH Руководство по проектированию гидротехнических сооружений 4

Что такое перепад давления?

Почему имеет значение падение давления?

На самом базовом уровне понимание падения давления, связанного с конкретной транспортной сетью, позволяет инженерам технологического оборудования определять размер необходимых насосов / двигателей и диаметр технологической трубы, необходимый для перемещения продукта определенного типа через система трубопроводов.

Чем выше перепад давления в линии, тем больше энергии потребляется для поддержания желаемого потока процесса, что требует более мощного двигателя.

И наоборот, чем меньше падение давления в трубопроводной системе, тем меньше потребляется энергии, что дает возможность использовать двигатель с меньшей мощностью. Падение давления также определяет общие требования к напору системы.

Если требуемый напор системы слишком велик из-за необходимости преодолеть большой перепад давления, это может отрицательно сказаться на компонентах внутри системы, включая правильную работу вспомогательного оборудования, преждевременный выход из строя уплотнений и потенциально опасные ситуации избыточного давления.

Влияние падения давления на уплотнения

Уплотнения, используемые в таком оборудовании, как насосы и теплообменники, имеют определенные ограничения по давлению. Когда оборудование работает в подходящем диапазоне (с точки зрения давления, температуры, скорости и т. Д.), У уплотнений будет заранее определенный жизненный цикл.

Когда оборудование выходит за пределы оптимального диапазона из-за таких факторов, как избыточное давление, уплотнения ухудшаются или деформируются, вызывая утечки в системе.

Даже после того, как возникновение избыточного давления было устранено, уплотнения будут продолжать протекать, поскольку они больше не подходят.

Влияние падения давления на безопасность

Ситуации избыточного давления, вызванные падением давления, также могут привести к проблемам безопасности. Процессинговые системы разработаны для безопасной и эффективной работы. Если размер трубопроводов системы меньше размера для конкретного применения, размер насоса должен быть увеличен, чтобы выдержать падение давления. В этой ситуации оборудование, расположенное рядом с насосом, испытывает давление выше допустимого.

Это может привести к разрывам трубопроводов, подвергая персонал перерабатывающего предприятия небезопасным условиям труда (например, горячие жидкие продукты, агрессивные чистящие химические вещества и т. Д.)

Что влияет на падение давления?

1. Изделие

При рассмотрении возможности падения давления в конкретной системе обработки жидкости, первое, что необходимо, — это понимание природы продукта, прокачиваемого через нее.

Свойства жидкости, включая

  • Плотность
  • Теплоемкость
  • Температура
  • Вязкость

все влияет на падение давления.

Например, на заводе по переработке пищевых продуктов некоторые продукты — , такие как кетчуп — резко изменяют свою вязкость при перекачивании через трубопровод из-за сдвига. Эти типы продуктов станут тоньше из-за трения, вызванного прохождением через насосы и внутренними поверхностями труб.

Это явление называется тиксотропией , которая представляет собой зависящее от времени свойство разжижения при сдвиге.

Напротив, другие продукты, такие как уксус, действуют больше как ньютоновские жидкости в условиях обработки.Ньютоновские жидкости — это жидкости, вязкость которых не изменяется под действием силы сдвига. Продукты, которые демонстрируют ньютоновские характеристики, поэтому могут способствовать более высокому падению давления при перекачивании через трубопровод, поскольку их вязкость существенно не изменяется при прохождении через систему.

2. Механические компоненты


Механические компоненты в системе трубопроводов — , включая клапаны, расходомеры, переходники, муфты и трубки — также могут влиять на падение давления.Помимо насосов, все эти компоненты, обычно присутствующие в системе технологических трубопроводов, будут способствовать падению давления в системе, потому что они удаляют энергию из технологического потока, а не добавляют к нему.

Механическое падение давления также зависит от

  • Площадь поперечного сечения трубы
  • Шероховатость внутренней поверхности трубы
  • Длина трубы
  • Сколько изгибов в системе
  • Геометрическая сложность каждого компонента

Например, изменения в поток или направление потока жидкости — , например, создаваемые путем введения колен под 45 или 90 градусов — могут увеличивать трение и падение давления.Кроме того, чем больше расстояние, которое жидкость должна пройти в системе, тем больше площадь поверхности, вызывающей трение.

3. Изменение отметки трубопровода

На падение давления также может существенно повлиять изменение высоты в трубопроводной системе. Если начальная отметка трубы ниже ее конечной отметки, в системе будет дополнительный перепад давления, вызванный повышением отметки (измеряется в единицах напора жидкости, что эквивалентно повышению отметки).

И наоборот, , если начальная отметка трубы выше, чем ее конечная отметка, будет дополнительный прирост давления из-за снижения отметки (опять же, измеренный в единицах напора жидкости и эквивалентен понижению отметки в этот случай).

Для конкретной системы трубопроводов общее падение давления можно рассчитать с помощью нескольких уравнений. Один пример, используемый для расчета падения давления в технологическом трубопроводе, представлен следующим образом:

P (конец) = P (начало) — потери на трение — потери в фитингах — потери компонентов + высота (начало-конец) + напор насоса

Где

  • P (конец) = давление в конце трубы
  • P (начало) = давление в начале трубы
  • Высота (начало-конец) = (высота в начале трубы) — (высота в конец трубы)
  • Напор насоса = 0 (если насос отсутствует)

Таким образом, при проектировании технологической системы для минимизации или устранения перепада давления инженеры технологической установки должны сделать следующее:

  1. Убедитесь, что внутренний диаметр технологической трубы и размер насоса (мощность в лошадиных силах, производительность) соответствуют типу жидкости, которая проходит через систему.Ошибки, допущенные в любом из этих случаев, могут привести либо к чрезмерному падению давления, либо к ситуациям избыточного давления.
  2. Сведите к минимуму количество дополнительных механических компонентов (клапаны, расходомеры, адаптеры и муфты) в технологическом трубопроводе, поскольку все это может усугубить проблемы с падением давления.
  3. Убедитесь, что технологический трубопровод проложен как можно более компактно, сводя к минимуму длину и изгибы труб. Чрезмерная длина трубопровода и изменение направления будут способствовать падению давления.
  4. Убедитесь, что технологические трубопроводы выровнены по возможности, в идеале, чтобы их начальная и конечная отметки были близки к одинаковой высоте. Как отмечалось выше, изменение высоты трубопровода в системе в целом будет способствовать либо падению давления, либо возникновению избыточного давления.

Рекомендации по проектированию всасывающего трубопровода насоса

Основная причина многих проблем и отказов насосов может быть связана с плохой конструкцией трубопровода до и на стороне всасывания.Общие проблемы, которых следует избегать:

  • Недостаточное давление жидкости, ведущее к кавитации внутри насоса.

  • Узкие трубы и сужения, вызывающие потери от шума, турбулентности и трения.

  • Унос воздуха или пара, вызывающий шум, трение и снижение производительности.

  • Взвешенные твердые частицы, вызывающие повышенную эрозию.

  • Неправильный монтаж трубопроводов и других компонентов.

Кавитация

Точка кипения жидкости соответствует температуре, при которой давление паров жидкости совпадает с давлением окружающей среды. Если, например, вода подвергнется значительному падению давления при комнатной температуре, она закипит.

В любой насосной системе существует сложный профиль давления. Это происходит из-за многих свойств системы: производительности, напора, потерь на трение как внутри насоса, так и в системе в целом.Например, в центробежном насосе давление на крыльчатке сильно падает, а давление снова увеличивается в пределах его лопаток (см. Диаграмму). В поршневом поршневом насосе давление жидкости падает, когда она всасывается, по существу, из состояния покоя в цилиндр. Когда жидкость вытесняется, давление жидкости снова увеличивается.

Если давление жидкости в любой точке насоса ниже, чем давление пара, она буквально закипит, образуя пузырьки пара внутри насоса. Образование пузырьков приводит к снижению производительности и увеличению вибрации и шума, но большая опасность возникает, когда пузырьки попадают в секцию насоса с более высоким давлением.Пар конденсируется, и пузырьки взрываются, высвобождая локально огромное количество энергии. Это может привести к серьезным повреждениям и вызвать серьезную эрозию компонентов насоса.

Чтобы избежать кавитации, вам необходимо подобрать насос в соответствии с жидкостью, системой и областью применения. Это сложная область, и вам рекомендуется обсудить ваше применение с поставщиком насоса.

Понимание NPSH

Чтобы избежать кавитации, давление жидкости должно поддерживаться выше давления пара во всех точках, когда она проходит через насос.Производители указывают свойство, называемое «Требуемая чистая положительная высота всасывания» или NPSH-R — это их минимальное рекомендуемое давление жидкости на входе, выраженное в метрах. Документация, поставляемая с вашей помпой, может содержать диаграммы, показывающие, как NPSH-R изменяется в зависимости от расхода.

Фактически, NPSH-R определяется как давление на стороне всасывания, при котором кавитация снижает давление нагнетания на 3%. Таким образом, при проектировании трубопроводов на стороне всасывания для вашей системы вы должны убедиться, что они превышают номинальное значение NPSH-R производителя для рабочих условий.Рассчитанное вами значение называется доступным NPSH (NPSH-A).

Помните, что номинальное значение NPSH-R производителя — это минимальное рекомендуемое давление напора на входе: насос уже испытывает кавитацию при таком давлении. Следовательно, важно предусмотреть запас прочности от 0,5 до 1 м, чтобы учесть этот и другие факторы, такие как:

  • Рабочая среда насоса — постоянна ли температура?

  • Перемены погоды (перепады температуры и атмосферного давления).

  • Любое увеличение потерь на трение, которое может происходить время от времени или постепенно в течение срока службы системы.

Турбулентность и трение

Насосы, и особенно центробежные насосы, работают наиболее эффективно, когда жидкость подается без скачков, плавным ламинарным потоком. Любая форма турбулентности снижает эффективность и увеличивает износ подшипников, уплотнений и других компонентов насоса.

Прямой трубопровод, подсоединяемый к насосу, должен иметь длину не менее 5 диаметров трубы. Никогда не подключайте колено, редуктор, клапан или сетчатый фильтр к этому последнему участку трубопровода. Если вы подсоединяете колено непосредственно к фланцу насоса, жидкость эффективно центрифугируется к внешнему изгибу колена, а не в центр (проушину) рабочего колеса. Это создает нагрузку на подшипники и уплотнения насоса, что часто приводит к износу и преждевременному выходу из строя.

Иногда просто невозможно предусмотреть достаточное расстояние отстоя в трубопроводе перед насосом.В этих случаях используйте проточный кондиционер или выпрямитель.

Стандартной практикой является использование трубопровода на стороне всасывания на один или два размера больше, чем входное отверстие насоса — ни в коем случае нельзя использовать трубопровод, размер которого меньше входного сопла насоса.

Маленькие трубы приводят к большим потерям на трение, а это означает, что эксплуатация вашей насосной системы обходится дороже. С другой стороны, трубы большего диаметра более дороги, поэтому вам нужно взвесить возросшую стоимость с вероятной экономией энергии в результате снижения потерь на трение.

Также имеет смысл свести длину трубопровода к минимуму, разместив насос как можно ближе к источнику жидкости.

Трубопровод большего размера означает, что вам понадобится редуктор перед входом в насос. Редуктор представляет собой сужение и требует тщательного проектирования, чтобы избежать как турбулентности, так и образования карманов, в которых может собираться воздух или пар. Лучшее решение — использование эксцентрикового редуктора, ориентированного так, чтобы исключить возможность образования воздушных карманов.

Как правило, скорость всасывающего трубопровода должна быть ниже 2 м / с.При более высоких скоростях большее трение вызывает шум, более высокие затраты на энергию и увеличивающуюся эрозию, особенно если жидкость содержит взвешенные твердые частицы. Если в вашей системе есть узкие трубы или другие сужения, имейте в виду, что скорость трубы в этих точках будет намного выше.

Унос воздуха или пара

Лучше не допускать попадания воздуха или пара в трубопровод. Вовлеченные газы приводят к снижению производительности насоса, увеличению шума, вибрации и износу компонентов.Поэтому важно правильно разместить подающую трубу в резервуаре или емкости. Он должен быть полностью погружен в воду. Если он находится слишком близко к поверхности жидкости, всасывание создает вихрь, втягивающий воздух (или другие пары) в жидкость и через систему откачки. В подающей трубе также не должно быть никаких других труб, мешалок или лопастей мешалки — всего, что может привести к попаданию воздуха в жидкость. В неглубоких резервуарах или прудах может быть целесообразно использовать перегородку для защиты питающей трубы от попадания воздуха.

Взвешенные частицы

Вам также следует убедиться, что подающая труба не находится слишком близко ко дну резервуара или пруда. Если это так, то вместо воздуха или пара в систему всасывания могут попасть твердые частицы или осадок! В любом случае жидкость может содержать взвешенные твердые частицы.

Некоторые поршневые насосы могут работать со смешанной фазой без каких-либо повреждений или серьезных потерь в производительности. Центробежные насосы не так прочны и должны быть защищены от твердых частиц. В этой ситуации вам потребуется установить фильтр или сетчатый фильтр.Фильтры могут создавать большой перепад давления и нести ответственность за кавитацию и потери на трение. Сетка фильтра должна иметь как минимум в три раза большую площадь поперечного сечения трубы. Используйте дифференциальный манометр поперек экрана, чтобы следить за любым повышенным падением давления, прежде чем возникнут проблемы с засорением. Это также поможет в точной оценке NPSH-A.

Установка

Очевидно, что насосы должны быть надежно размещены, как и трубопроводы. Не используйте одно для поддержки другого.Все остальные компоненты должны быть так же надежно расположены и не создавать напряжений или деформаций в других частях системы. Убедитесь, что труба, соединяющаяся с входным фланцем насоса, точно совмещена с ним. Если вам необходимо установить обратные клапаны или регулировочные клапаны установите их на нагнетательной стороне насоса, и никогда в стороне всасывания трубопроводов.

Резюме

Проблемы с трубопроводом на стороне всасывания часто имеют разрушительные последствия для системного насоса, и их можно избежать, следуя этим рекомендациям:

  • Убедитесь, что условия не способствуют кавитации, особенно если вы используете центробежный насос.Это требует тщательного выбора насоса, его расположения и напора.

  • Расположите подающую трубу так, чтобы свести к минимуму унос воздуха / пара и твердых частиц.

  • Минимизируйте трение и турбулентность, выбирая подходящие трубы и компоненты:

  • Используйте трубы, диаметр которых вдвое больше диаметра фланца на всасывающей стороне насоса.

  • Убедитесь, что трубопроводная система выровнена с фланцем насоса и прямая, как минимум на 5 диаметрах трубы.

  • Используйте эксцентриковый переходник, ориентированный для устранения воздушных карманов.

  • Поддерживайте скорость в трубе ниже 2 м / с.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *