Практически все энергетические службы металлургических комбинатов постоянно озадачены вопросом повышения эффективности, в том числе и эффективности водопроводных сетей. Протяженность и насыщенность различными видами оборудования существенно усложняет задачу повышения эффективности. Например, энергоцех Магнитогорского металлургического комбината, которому в этом году исполнилось 75 лет, сегодня в своем составе имеет 40 насосных станций, девять участков с протяженностью более 600 километров.
В этой статье на примере израильской компании BERMAD, имеющей многолетний успешный опыт в повышении эффективности водопроводных систем, мы предлагаем вам ознакомиться с очень простым и малозатраным методом повышения эффективности – установкой воздушных клапанов.
Поводом написания этой статьи послужило письмо, полученное от компании Tamgaly Group (Казахстан) в ноябре 2016. Год назад на трех водоводах от Акбай-Карасуйского водозабора до города Шимкента были установлены 42 воздушных клапана компании «Бермад». Общая протяженность водоводов составила 47 500 метров. До установки воздушных клапанов среднее месячное потребление электроэнергии составляло 228 510 кВт, после установки воздушных клапанов потребление энергии за аналогичный период составило 171 880 кВт. Таким образом, месячная экономия электроэнергии составила 25 %!
Пропускная способность водоводов увеличилась с 5,7 млн кубометров до 5,9 млн кубометров в месяц. Кроме этого, удаление воздуха благоприятно влияет на предотвращение коррозии и, как следствие, значительно снижает аварийность и износ трубопровода. Воздушные клапаны BERMAD активно продаются и успешно работают по всему миру, в том числе и в России.
КАК РАБОТАЕТ АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВОЗДУШНЫЙ КЛАПАН?
Рассмотрим процесс работы клапана (рис. 1)
Заполнение трубопровода:
В процессе заполнения трубопровода воздух, находящийся в системе, вытесняется через отверстие воздушного клапана для выпуска или забора воздушных масс большого объема
(далее - кинетическое отверстие). При заполнении воздушного клапана водой поплавок поднимается вверх и перекрывает кинетическое отверстие. Уникальное аэродинамическое
строение корпуса и поплавка обеспечивает выпуск воздуха до тех пор, пока вода не заполнит воздушный клапан.
Защита от гидроудара (плавное закрытие):
При определенном перепаде давления диск защиты от гидроудара поднимается, частично прикрывая выходное отверстие клапана. Выпуск воздуха замедляется, и тем самым
уменьшается скорость приближающегося водяного столба.
Работа под давлением:
Во время работы под давлением воздух, скапливающийся в процессе работы системы, аккумулируется в верхней части воздушного клапана, заставляя поплавок опуститься вниз. Это приводит к открытию отверстия для прохода малых объемов воздуха (далее - автоматическое отверстие), через которое стравливается скопившийся воздух. Сразу же после выпуска воздуха уровень воды и поплавок поднимаются, перекрывая автоматическое
отверстие воздушного клапана.
Осушение трубопровода:
При осушении трубопровода давление в нем падает. При этом на поплавок сверху действует атмосферное давление: поплавок, опускаясь вниз, открывает кинетическое отверстие. Большой объем воздуха, проникающий в систему, предотвращает образование вакуума.
ПРЕИМУЩЕСТВА ВОЗДУШНЫХ КЛАПАНОВ
• Более высокий диапазон расходов. Специальная прямоточная форма корпуса вантуза с одинаковым размером впускного и выпускного отверстий увеличивает пропускную способность по сравнению с аналогами другой формы.
• Сокращение утечек. Динамическое уплотнение обеспечивает герметичное закрытие в условиях крайне низкого давления водовода - менее 1 м.в.ст.
• Минимальный спрей-эффект. Инновационный запатентованный двухступенчатый механизм отверстия автоматического выпуска воздуха минимизирует распыление воды
при выпуске воздуха.
• Встроенная защита от гидроудара. Встроенная регулируемая защита (C-30SP), предотвращающая гидроудар (хлопки, возникающие в результате резкого закрытия вантуза), обеспечивает плавное срабатывание, предотвращающее повреждение вантуза и системы.
• Защита от воздухозабора. C30-IP предотвращает впуск атмосферного воздуха в тех случаях, когда это может привести к повреждению или перезаливке насоса, нарушению работы
сифона, а также предотвращает забор воды извне при наводнении и исключает попадание сточных наружных вод в сети хозяйственно-питьевого водоснабжения.
• Универсальная конструкция для удобного монтажа. Три варианта исполнения выпускного отверстия крышки: в сторону, вниз и в форме гриба. Может поворачиваться на 360°, обеспечивая легкий монтаж при различных условиях установки.
• Надежная конструкция. Компактная, удобная и надежная конструкция из полностью коррозиестойких материалов обеспечивает минимальное техническое обслуживание и долгий срок службы.
• Проверяем каждый клапан. Заводская техническая приемка и контроль качества изделий: рабочие характеристики и спецификация каждого вантуза проверяются на специальных
испытательных стендах, в том числе и в условиях вакуума.
• Срок службы. Назначенный срок службы – 25 лет (при условии соблюдения правил транспортировки, хранения, монтажа и эксплуатации). Назначенный ресурс –180 000 ч.
Компания BERMAD постоянно работает над расширением своей линейки. Так, в 2016 году начат выпуск новых воздушных клапанов BERMAD для чистой воды (А71, С30 , С75) и для сточных вод (C50-G, C50-N), которые могут быть использованы для сетей, работающих под давлением до 40 бар.
КАК ПОДОБРАТЬ РАЗМЕРЫ КЛАПАНА И МЕСТО ЕГО УСТАНОВКИ?
К примеру, специалистами компании BERMAD было разработано специальное программное обеспечение: BERMAD AIR - программа расчета расстановки воздушных клапанов. Это программное обеспечение оптимизирует расположение и размеры воздушных клапанов для каждого отдельного проекта. Программное обеспечение было разработано как инженерный инструмент, позволяющий каждому проектировщику, использующему воздушные клапаны, принять обоснованное решение относительно выбора модели и места установки для каждого клапана. Сочетание простого интерфейса с прозрачным и открытым расчетом дает возможность пользователю лучше понять финальные результаты.
В качестве примера рассмотрим водоводы от Акбай-Карасуйского водозабора до города Шимкента. Вся сеть была разделена на три отдельных участка: 1 – ДУ 1200 мм и длиной
24 км, 2 – ДУ 1200 мм и длиной 13,5 км и 3 – ДУ 800 мм и длиной 11,5 км. На основании исходных данных, полученных от заказчика, для каждого участка строится напорная линия
и выполняется расчет. Пример расчета представлен на рис. 4.
Программу BERMAD AIR вы можете найти на нашем сайте bermad.com в открытом доступе.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Самые надежные решения всегда отличаются своей простотой. Воздушные клапаны – это лишь очень маленькая часть огромных водопроводных сетей каждого предприятия. Однако правильно подобранные и рационально установленные воздушные клапаны позволяют повысить пропускную способность водоводов от 4 до 10%, снизить аварийность и последствия гидроударов, уменьшить коррозию внутренних поверхностей труб. Таким образом мы решаем главную задачу – снижение энергозатрат.
Опубликовано в журнале "Вестник арматуростроителя" № 2 (37) 2017
Размещено в номере: «Вестник арматуростроителя», № 2 (37) 2017
