Funcția supapei de sens invers la refularea pompei

Lovitura de berbec este un fenomen de șoc fluid extrem de distructiv în sistemele de conducte. În cazuri ușoare, provoacă vibrații ale țevilor și creșterea zgomotului; în cazuri grave, duce la ruperea țevii și deteriorarea pompei. Neinstalarea unei supape de sens unidirecțional la refularea pompei este unul dintre cei mai frecvenți factori declanșatori ai loviturii de berbec. În multe condiții de funcționare, operatorii tind să subestimeze funcția supapelor de sens unidirecțional, crezând că acestea previn doar refluxul mediului. Puțini își dau seama că una dintre funcțiile lor critice este de a suprima lovitura de berbec. Acest articol explică mecanismul bazat pe principiul formării loviturii de berbec și pericolele potențiale fără supape de sens unidirecțional, combinate cu condiții practice de lucru, pentru a oferi referințe pentru funcționarea în siguranță a sistemelor de conducte.

Pentru a înțelege această problemă, vom clarifica mai întâi principiul de bază al formării loviturii de berbec: fluidul din interiorul conductelor are inerție și compresibilitate. Deși lichidul are o compresibilitate scăzută, această proprietate nu poate fi ignorată în timpul proceselor tranzitorii. Atunci când starea de curgere a fluidului se schimbă brusc (de exemplu, oprirea bruscă a pompei sau închiderea rapidă a supapei), energia cinetică a fluidului se transformă instantaneu în energie de presiune și generează unde de presiune tranzitorii. Propagarea și reflexia acestor unde de presiune în interiorul conductei constituie lovitura de berbec. În esență, supapa de sens unică instalată la refularea pompei este o supapă automată pentru prevenirea refluxului mediului. Funcția sa principală este de a întrerupe rapid pasajul de reflux în condiții precum oprirea pompei, blocând veriga cheie a formării loviturii de berbec - schimbarea bruscă a debitului indusă de refluxul mediului.

În timpul funcționării normale a pompei, mediul curge constant în aval prin conducta acționată de pompă, menținând un echilibru relativ între presiunea sistemului și viteza de curgere. Când pompa se oprește brusc (din cauza unei întreruperi de curent, a unei defecțiuni sau a unei opriri obișnuite), forța motrice dispare imediat. Cu toate acestea, mediul din aval continuă să se miște înainte din inerție, provocând o scădere bruscă a presiunii în apropierea ieșirii pompei și formând o zonă de joasă presiune (separare uniformă a coloanei de lichid). Acționat de diferența de presiune, mediul din aval curge apoi înapoi spre ieșirea pompei, creând un flux invers.

Mediul de reflux afectează rotorul pompei și fluidul rezidual care curge înainte în conductă. Între timp, energia cinetică a refluxului se transformă rapid în energie de presiune, formând unde de șoc instantanee de înaltă presiune. Fără izolarea unei supape de sens unic, aceste unde de șoc se deplasează rapid de-a lungul conductei, reflectându-se în mod repetat și suprapunându-se în puncte slabe cu discontinuități structurale, cum ar fi coturi, racorduri în T, supape și carcase de pompe, ceea ce intensifică efectul loviturii de berbec. În special în conductele pe distanțe lungi, sistemele de pompe cu înălțime mare sau debit mare, refluxul are loc la o viteză mai mare și cu un volum mai mare, producând o presiune maximă a loviturii de berbec mai mare și daune mai devastatoare.

În plus, fără o supapă de sens unidirecțional, refluxul va forța rotorul pompei să se rotească în sens invers. Acest lucru nu numai că accelerează uzura anormală a etanșărilor mecanice și a rulmenților, dar poate declanșa și o coliziune violentă sau chiar o fractură între rotor și carcasa pompei, agravând și mai mult daunele cauzate de lovitura de berbec. După montarea unei supape de sens unidirecționale selectate corespunzător, atunci când pompa se oprește și debitul scade la valoarea de închidere presetată, supapa de sens unidirecțională se închide rapid sub propria greutate, forța arcului sau împingerea refluxului. Aceasta blochează calea de reflux și previne variația bruscă a energiei cinetice a debitului, astfel încât să limiteze apariția și escaladarea loviturii de berbec la sursă.

Trebuie subliniat faptul că alegerea supapei de sens unic trebuie să corespundă parametrilor de funcționare ai sistemului de pompare (de exemplu, debitul, înălțimea de pompare, proprietățile mediului, clasa de presiune). Caracteristicile de închidere (închidere rapidă, închidere în două etape etc.) trebuie selectate corespunzător pentru a potrivi viteza de închidere a supapei cu viteza de dezvoltare a refluxului, astfel încât să se obțină o protecție eficientă împotriva loviturii de berbec. Selectarea sau instalarea necorespunzătoare a supapelor de sens unic poate induce, în schimb, lovituri de berbec mai violente la închiderea supapei. Prin urmare, instalarea unei supape de sens unic la refularea pompei nu este redundantă. Este o măsură esențială în proiectarea sistemului pentru a atenua loviturile de berbec și a proteja conductele și pompele. Neglijarea acestei componente poate duce cu ușurință la incidente de siguranță și pierderi economice mari.