¿Cuáles son las características de protección contra golpes de ariete y las aplicaciones de las válvulas de control de bombas de agua multifuncionales?
1 Introducción
El control del golpe de ariete es una parte importante del diseño de los sistemas de tuberías de suministro de agua. La formación de golpe de ariete está relacionada con el rápido cierre/apertura de la válvula. Debido a la diferencia entre el tiempo de cierre/apertura de la válvula Ts y la fase constructiva T de la onda de golpe de ariete, se manifiesta de dos formas: golpe de ariete directo. y golpe de ariete indirecto.
Cuando Ts﹤T, durante el proceso de cierre de la válvula, la onda de golpe de ariete reflejada aún no ha alcanzado la válvula, la válvula se ha cerrado y el valor de aumento de presión generado por la onda de golpe de ariete no interfiere efecto Este tipo de golpe de ariete se llama golpe de ariete directo. El estado abierto de la válvula es exactamente lo opuesto al estado cerrado. El golpe de ariete directo ocurre a menudo en sistemas de suministro de agua equipados con válvulas de retención ordinarias.
Cuando Ts﹥T, durante el proceso de cierre de la válvula, cuando la onda de golpe de ariete reflejada llega a la válvula, la válvula aún no se ha cerrado completamente, el aumento de presión causado por la onda de golpe de ariete se altera y el valor máximo del golpe de ariete se reduce, este tipo de golpe de ariete se llama golpe de ariete indirecto. En las mismas condiciones, el golpe de ariete directo es mucho más dañino que el golpe de ariete indirecto. El más dañino es el golpe de ariete causado por la interrupción del flujo. La válvula de control de bomba de agua multifuncional producida por Zhuzhou Nanfang Valve Manufacturing Co., Ltd. logra protección contra golpes de ariete en el sistema de tuberías controlando el estado de cierre de la válvula y provocando las condiciones para la formación de golpes de ariete indirectos.
2 Cálculo teórico del valor de presión del golpe de ariete
El pico de presión P de la onda de golpe de ariete en el sistema de suministro de agua es el valor de superposición de la elevación nominal P1 de la bomba de agua y la incremento de presión de golpe de ariete ΔP Es decir:
P=P1 △P (1)
(1) Aumento de presión de golpe de ariete directo △P
Según Zhukovsky fórmula, se puede calcular el aumento de presión ΔP cuando se produce un golpe de ariete directo en el sistema de suministro de agua
(2)
ΔP: el aumento de presión del golpe de ariete directo, KPa;
V0: la velocidad promedio del flujo en la tubería antes de que ocurra el golpe de ariete, m/s;
V: la velocidad promedio del flujo en la tubería después de que ocurra el golpe de ariete, m/s;
(3) Fórmula In, K: módulo de elasticidad del agua, N/m2; K=2,04 ×105N/cm2
E: módulo de elasticidad del material de la pared de la tubería, N/m2, tubería de acero o tubería de hormigón armado, EO= 2,04×107N/cm2
D: diámetro de la tubería de suministro de agua, mm;
δ: espesor de la pared de la tubería de suministro de agua, mm <; /p>
C0=K /ρ, la velocidad de transmisión del sonido en un medio líquido sin límites con densidad ρ y módulo elástico K. Para el agua, C0=1425m/s.
Se puede ver de la ecuación (2) que cuando después de determinar el material de la tubería y el medio que transporta, el incremento de presión ΔP del golpe de ariete directo es función del diámetro de la tubería y el caudal, △P=f (V, 1/D), el El incremento de presión ΔP del golpe de ariete directo aumenta con el aumento de la velocidad del flujo y disminuye con el aumento del diámetro de la tubería. Por lo tanto, en el diseño de ingeniería, el daño del golpe de ariete se puede reducir reduciendo el caudal, es decir, aumentando el diámetro de la tubería.
(2) Cálculo del incremento de presión del golpe de ariete indirecto ΔP1
El cálculo del incremento de presión del golpe de ariete indirecto es relativamente complicado [2] [3] y se puede calcular de acuerdo con el fluido fórmula mecánica
△P, =T/Ts·△P (4)
△P'—aumento de presión hidráulica durante el golpe de ariete indirecto, KPa;
Debido a En el caso del golpe de ariete indirecto, Ts﹥T Se puede ver en la ecuación (4) que △P'﹤△P, es decir, el pico de presión del golpe de ariete indirecto es menor que el del golpe de ariete directo. bajo las mismas condiciones. Cuando se determinan el tiempo de cierre (apertura) Ts de la válvula y la longitud constructiva T de la onda del golpe de ariete, el aumento de presión del golpe de ariete indirecto se puede calcular directamente de acuerdo con la ecuación (4). Al seleccionar una válvula multifunción para bomba de agua, cuando el diámetro es mayor que DN800, generalmente es apropiado usar Ts = (1,3-1,5) T y Ts ≯ 2,0T. Cuando el diámetro de la tubería es pequeño y la tubería no es larga, Ts se puede aumentar adecuadamente el tiempo de cierre de la válvula Ts puede ser de 2 a 10 veces la fase de golpe de ariete T=2L/C, limitando la presión de golpe de ariete real P dentro de un rango. rango seguro. El tiempo de acción de apertura y cierre de la válvula se puede ajustar (de 3 a 120 segundos) para que el pico de presión de golpe de ariete calculado sea inferior a 1,5 veces la presión de trabajo de la bomba. Esto es diferente de la válvula de cierre lento controlada hidráulicamente, que se realiza a través de dos etapas: cierre rápido y cierre lento. En la etapa de cierre rápido, el ángulo de cierre es grande, alrededor del 60-80%, y el tiempo es muy corto. 1 -2 s; en la etapa de cierre lento, el ángulo de cierre es pequeño.
Si el tiempo de apagado es demasiado largo, es fácil provocar que una gran cantidad de agua en la tubería de presión retroceda, lo que provocará que la velocidad de inversión de la bomba de agua exceda el valor permitido o que la columna de agua en la tubería de presión se rompa rápidamente. , creando un vacío en algunos tramos de tubería, o incluso provocando un corte y golpe de ariete.
2. El proceso de control del golpe de ariete de la válvula de control de la bomba de agua multifunción.
La válvula de control de la bomba de agua multifunción es un nuevo tipo de válvula de control hidráulica. reemplaza simultáneamente la tubería de presión de la bomba de agua existente, la válvula de mariposa eléctrica (compuerta), la válvula unidireccional y el eliminador de golpe de ariete, y puede realizar automáticamente una apertura lenta (arranque casi suave) al arrancar la bomba, cierre rápido/cierre lento al detener la bomba. bomba, básicamente realizando el control hidráulico actual La función de la válvula de cierre lento, es decir, el proceso de cierre de la válvula de dos etapas, previene eficazmente accidentes de golpe de ariete, pero no tiene ninguna potencia de control eléctrico ni sistema hidráulico externo. El diseño del cuerpo de la válvula también adopta un diseño aerodinámico de cuerpo de válvula ancho, que reduce efectivamente la resistencia al flujo de agua.
El proceso de protección contra golpes de ariete de la válvula de control de la bomba de agua multifunción: antes de que arranque la bomba de agua, la presión en el extremo de salida de la válvula actúa sobre la placa de la válvula principal y la placa de la válvula principal es en la posición cerrada. Al mismo tiempo, la cámara superior del controlador de diafragma se comunica con el agua a presión, la cámara inferior está conectada a la baja presión en el extremo de entrada de la válvula. Después de arrancar la bomba de agua, la presión de entrada de la válvula aumenta gradualmente. Al mismo tiempo, el agua a presión ingresa lentamente a la cámara inferior del controlador de diafragma a través del tubo de conexión en el extremo de entrada de la válvula, logrando la apertura lenta de la placa de la válvula principal. La velocidad de apertura se puede ajustar a través de la válvula de control. Cuando la bomba de agua se detiene, la presión en la entrada de la válvula disminuye. Cuando el flujo se acerca a cero, la placa de la válvula principal se cierra rápidamente por su propia gravedad. A medida que disminuye la presión en el extremo de entrada de la válvula, el agua a presión en el extremo de salida de la válvula ingresa a la cámara superior del controlador de diafragma a través del tubo de conexión, y el agua en la cámara inferior se presiona de regreso al extremo de entrada de la válvula a través del tubo de conexión en el extremo de entrada de la válvula. La placa de la válvula de cierre lento se cierra lentamente y el tiempo de cierre lento se puede ajustar mediante la válvula de control. El cierre rápido de la placa de la válvula principal y el cierre lento de la placa de la válvula de cierre lento cumplen con la ley de cierre de dos etapas del sistema de suministro de agua, por lo que pueden reducir eficazmente la presión máxima del golpe de ariete.
Diseño de accesorios de la tubería de conexión: La función de la micro válvula de retención es garantizar que el tiempo de apertura de la válvula sea mayor que el tiempo de arranque del motor, para que el motor pueda arrancar con una carga ligera; El tiempo se puede configurar de acuerdo con las condiciones de trabajo y la presión en el sitio. La válvula de control puede ajustar la velocidad del flujo de agua que entra y sale de las cámaras superior e inferior del controlador de diafragma, ajustando así el tiempo de cierre lento. También se puede operar manualmente para abrir y cerrar la válvula cuando la bomba de agua está funcionando normalmente; . El filtro asegura la limpieza del agua en las cámaras superior e inferior del controlador de diafragma. Dado que el flujo de agua entra y sale alternativamente durante el proceso de apertura de la válvula, tiene la función de retrolavado, por lo que también se puede utilizar en situaciones donde el medio es pobre.
La apertura de la placa de la válvula principal de la válvula de control de la bomba de agua multifuncional está determinada por la fuerza de impacto del flujo de agua en la tubería. Cuando el caudal es alto, la apertura de la placa de la válvula principal es. grande, y cuando el caudal disminuye, la apertura de la placa de la válvula principal es pequeña; el caudal está cerca de En el tiempo cero, la placa de la válvula principal está cerrada; Todo el proceso es consistente con el principio de cierre de dos etapas de eliminar el golpe de ariete, por lo que el efecto de eliminar el golpe de ariete es muy bueno.
El cierre de la placa de la válvula de cierre lento de la válvula de control de la bomba de agua multifunción solo se puede lograr después de que se forme una diferencia de presión entre las cámaras superior e inferior del controlador de diafragma. La placa de la válvula de cierre lento solo se puede cerrar después de que la placa de la válvula principal esté cerrada. Por lo tanto, no habrá ningún fenómeno de cierre lento y sincronización de velocidad.
3 ejemplos de aplicación
Proyecto de renovación de la planta de agua del ferrocarril Ankang:
La elevación de la bomba de agua diseñada es de 80 m, la diferencia de altura del terreno es de 68,4 m, el flujo de diseño es de 850 m3/ h, diámetro de la tubería DN400, la longitud de la tubería es de 6,0 km, el caudal de diseño es de 0,50-1,20 m/s, C=980,4 m/s, la longitud de fase de la onda del golpe de ariete T es 12,2 s, Ts=2,25 T=30 s, en teoría, se producirá un golpe de ariete indirecto. El valor máximo es de 1,34 Mpa. Después de instalar la válvula de control de la bomba de agua multifunción, la presión máxima del golpe de ariete generada cuando se detiene la bomba es de 0,98 Mpa cuando se instala una válvula de retención ordinaria; La presión del golpe de ariete cuando la bomba está detenida es de 1,88 MPa. Según las pruebas de campo, el JD745X-10DN400 es superior a 0,95. MPa, menos de 1,20 MPa. Sin embargo, la configuración original es una válvula de mariposa eléctrica y una válvula de mariposa de cierre lento con microresistencia, y la presión máxima cuando la bomba se detiene es de 1,2 ~ 1,4 MPa después de detener la bomba. de la bomba de agua es 600r/min, que es la misma que la configuración original. Muchas aplicaciones prácticas han demostrado que la válvula de control de bomba de agua multifuncional tiene un buen efecto de protección contra golpes de ariete.
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