• m.azarkeyhan@gmail.com

  • 041-34406837

تحلیل شیر تخلیه هوا

 

تحلیل و بررسی تشکیل هوا در سیستم لوله کشی و مشکلات ناشی از آن:

 

عوامل جذب هوا یا پیدایش هوا در سیستم

هوا در نقاطی که فشارداخلی نزدیک به فشار اتمسفر می باشد به درون خطوط لوله کشی تزریق یا وارد می شود، که مهمترین عوامل آن عبارتند از:

  • ورود هوا درفاز راه اندازی یا آغاز بکار پمپ
  • جذب هوا هنگامی که سطح مایع در زیر نازل ورودی پمپ باشد.
  • مکش هوا توسط گردابه تولید شده توسط پمپ
  • جذب هوا ازحوضچه یا آبگیر دارای هوا که به علت خرابی یا ناقص بودن واشرآب بندی پمپ به درون سیستم کشیده می شوند.
  • هوای محلول در آب حوضچه ها یا سدها
  • تخلیه ناقص هوا هنگام پرشدن لوله ها

 

اثرات هوا

هوا بصورت محلول امولسیون یا حباب در آب موجود می باشد و در نقاط مرتفع خطوط لوله درجایی که هوا از آب آزاد می شود، انباشته شده )به علت افت فشار ناشی از کاهش بار(  و به هوای جابجا شده افزوده می گردد. توده سیالی که بدین طریق تشکیل می شود می تواند خطرات جدی برای عملکرد سیستم به وجود آورد و اگر کنترل نشده و حذف نگردد، موجب بروز مشکلات ذیل می شود:

۱- کاهش جدی جریان دبی و یا حتی متوقف شدن آن

۲- تخلیه پمپ

۳- ضربت قوچ آب به علت جذب توده هوای مکیده شده یا انبساط ناگهانی توده هوا

۴- افت شدید قدرت یا توان پمپ که در این صورت نیازمند به پمپی با توان بالاتر و در نتیجه هزینه بیشترمیباشیم.

۵- افزایش میزان خوردگی داخل لوله های فلزی و…

همچنان که دربالا ذکرشد، ناچار از تخلیه یا آزادسازی هوا به مقدار زیاد از سیستم می باشیم. البته برای جلوگیری از بروز افت فشار در صورت نشت آب در اثر شکستگی و عملیات تخلیه اتفاقی یا کنترل نشده، باید هوا به درون سیستم تزریق شود.

توجه به موارد ذیل برای حل این مشکل ضروری است:

  • طراحی و تعیین نقشه ای که در نقاط مرتفع اجازه ورود هوای اضافی را امکان پذیر سازد.
  • انتخاب محتاطانه شیرهوایی که باید مورد استفاده قرار گیرد.
  • تعیین موقعیت و ابعاد مناسب برای شیرهوا

 

طرح و نقشه

کلیه خطوط لوله باید به گونه ای طراحی شود که یک نقشه دندانه اره ای با شیب هایی مناسب برای مقاطع بالا و پایین دست جریان به وجود آید. این ساختار به تجمع هوا در قسمت های مرتفع و درنتیجه تخلیه آن از شیرهای هوا کمک می کند و اجازه رشد توده های هوا در نواحی پرشیب را نمی دهد .

طراحی و استقرار خطوط لوله کشی )در یک طرح و نقشه( کاملا خطی توصیه نمی شود، زیرا هوا در یک نقطه متمرکز نشده و بصورت انبوه و غیرقابل کنترل جابجا شده و در یک حادثه مثل نشست زمین، هوا به یک نقطه نامطلوب کشیده می شود.

طراح باید نقشه ای طراحی کند که از یکسو به تجمع هوا در یک نقطه و از سوی دیگر خروج آن توسط یک شیرهوای خودکار که در جای مناسبی استقرار یافته است، کمک کند.

وظایف شیرهوا:

در یک سیستم لوله کشی شیرهوا دارای وظایفی است که عبارت است از :

  • تخلیه حجم بزرگی ازهوا از طریق روزنه اصلی
  • ورود حجم بزرگی از هوا از طریق روزنه اصلی
  • تخلیه هوا یا آزادکردن هوای تحت فشار

تغییرات شیب منفی

این شیب ها به دو گونه قابل تعریف اند:

۱- خطوط نزولی با شیب درحال افزایش

۲- خطوط صعودی با شیب در حال کاهش

در هنگام ترکیدگی لوله یا توقف پمپ، یک حفره گازی معادل با اختلاف دبی بین دو شیب تشکیل می شود. دبی حجمی هوای حفره گازی که باید مکیده و تخلیه شود از معادله زیر بدست می آید:

که در این معادله دبی جریان در پرشیب ترین نقطه و معرف دبی جریان تخت ترین یا کم شیب ترین مقطع می باشد.

خطوط صعودی بلند:

اگر خطوط صعودی طویل باشد، یک شیرهوا باید درنوک مسیر قرار گیرد. همچنین در هر ۶۰۰ متر یک شير بايد نصب شود تا جريان

خروجی هوا از جريان داخلی در امتداد لوله را درحین پرکردن یا تخلیه هوا تضمین کند.

خطوط نزولی بلند:

انتخاب شیرهوا و نحوه استقرارآنها دقیقا مانند حالت قبل می باشد.

 

خطوط افقی طویل:

هدایت جریان بطور ایده آل باید از شیب مناسبی برخوردار باشد، شیبی که به جریان هوا کمک کرده و آنرا به نقاط مرتفع برساند. تا آنجاکه ممکن است باید از انتخاب خطوط طویل افقی اجتناب کرد و در صورت عدم امکان، پیشنهاد می شود که شیرهای هوا در فاصله های ۶۰۰ متری از یکدیگر مستقرشوند. ابعاد آنها باید مطابق با عملیات هدایت پرشدن شیر تعیین شود.

 

تخلیه هوا

تخلیه هوا برای هر شیر هوا بستگی به وجود یک رابطه بحرانی بین سطح مقطع نازل و جرم شناور دارد. آب و هوای تحت فشار درداخل شیر نیروهای معادلی بوجود می آورند که جهت آنها مخالف یکدیگر است، بجز مقطع کوچکی که درتماس با DN نازل می باشد و تحت فشار اتمسفر می باشد.  بنابراین شناور با نیروی معادل. F=A×P به بالادست جریان رانده می شود.

در این رابطه سطح مقطع نازل =A فشار کاری =P ، می باشند.

اگر این نیرو از وزن شناور بیشتر شود، شناور همواره بر دهانه نازل چسبیده و تخلیه هوا هرگز صورت نمیگیرد. به همین دلیل است که همان شیر هوا با نازلی با دهانه بزرگتر در فشار bar 10 براحتی میتواند کارکند تا در فشار ۲۵ bar

 

نکات ضروری برای نصب و نگهداری شیرهای هوا:

  1. شیرهای هوا باید به صورت کاملاً عمودی بر روی خط لوله نصب گردند.
  2. نصب یک عدد شیر کشویی در زیر شیر هوا ضروری است.
  3. به کارگیری یک عدد صافی، بین شیر کشویی و شیر هوا برای عملکرد مناسب شیرهای هوا توصیه می شود.
  4. بازرسی داخل شیرهای هوا، هر ۶ ماه یک بار و در صورت نیاز نظافت سطوح شناورها، سطح لاستیکی آب بند اریفیس بزرگ و روزنه های سوپاپ اریفیس کوچک و پره های داخلی ) سطوح راهنمای داخل بدنه( توصیه می شود

روزنه بزرگ به منظور هوادهی و تخلیه هوا با حجم زیاد در هنگام پر کردن خط و تخلیه خط مورد استفاده قرار می گیرد. روزنه کوچک جهت تخلیه هوای جمع شده هنگامی که خط تحت فشار کاری قرار دارد مورد استفاده قرار می گیرد.

 

شیر هوا تک محفظه دو روزنه

شیر هوا دو روزنه مجموعه ای از دو شیر هوای تک روزنه اریفیس بزرگ و اریفیس کوچک می باشد، به طوری که به صورت توام وظیفه هر دو شیر را انجام می دهد. ترکیب این شیرها به صورت یک پارچه از نظر اقتصادی مقرون به صرفه می باشد.

مکان های مورد نیاز برای نصب شیر هوا دو روزنه:

  1. در محل ایستگاه پمپاژ
  2. بعد از شیرهای کنترل اتوماتیک مانند شیرهای فشار شکن، شیرثابت نگه دارنده فشار و…
  3. بعد از شیر اطمینان
  4. در خط الراس خطوط انتقال آب
  5. در مدار کنار گذر (By Pass)

 

شیر هوا دو محفظه دو روزنه (دوبل)

در زمان راه اندازی و بهره برداری از خط لوله، لازم است تا متناسب با آهنگ پر شدن خط لوله از آب، هوای داخل خط به نحو مطلوب تخلیه گردد. همچنین در زمان تعمیرات و یا بازرسی بخشی از خط انتقال که منجر به تخلیه آب داخل خط می گردد، ضروری است تا امکان جایگزینی هوای محیط باآب تخلیه شده مهیا و از تشکیل خلا در داخل لوله و احتمال BUCKLING آن در اثر اختلاف فشار به وجود آمده از بین برود. شرایط فوق نیاز به امکان جایگزینی متناسب هوا و آب توسط شیر هوای تک روزنه اریفیس بزرگ را می طلبد.

 

منبع: شرکت نهر آب گستر اشتهارد