Вы здесь

Завоздушивание трубопроводных сетей

При проектировании сетей самотечных трубопроводов обычно предполагается, что поток воды полностью заполняет трубу. В этом случае скорость потока в трубопроводе зависит от возможного напора, длины, диаметра и коэффициента трения трубопровода, а также от различных потерь напора: единичных, постоянных и местных. Если по какой-то причине труба не заполнена водой полностью, соотношение возможного напора и фактической скорости потока будет сильно отличаться.

Это может произойти в следующих случаях:

  • Когда подача воды осуществляется в новую систему трубопроводов с пустыми или частично заполненными трубами.
  • При образовании пустот (слишком высокая скорость всасывания с испарением воды) на отдельных участках трубопровода.
  • Если подача жидкости в трубопровод происходит через соединительную муфту, рассчитанную на расход ниже, чем проектные показатели системы.

В таких случаях воздух необходимо удалить из системы, так как его присутствие увеличивает нагрузку, необходимую для достижения заданного расхода. Фактически, воздух может препятствовать выходу воды через водослив.

Воздух можно удалить с помощью специальных воздушных вантузов, предназначенных для удаления и подачи воздуха в трубопроводы. Они препятствуют разрыву труб и обеспечивают надлежащее функционирование сети трубопроводов. Воздушные вантузы состоят из гидромеханических элементов, которые при подсоединении к трубам в верхних точках системы выполняют следующие функции:

  • Удаление воздуха, накопленного в трубе во время процесса заполнения (воздушный вантуз для сброса воздуха).
  • Непрерывное стравливание воздуха, образующегося в процессе дегазации воды (воздухоотвод).
  • Подача воздуха для вакуумирования (воздушный вантуз для забора воздуха).

Спуская воздух из труб, воздухоотводчики позволяют жидкости проходить по всему сечению трубы.

Таким образом, скорость потока снижается, сокращая гидравлические удары в системе и улучшая подачу жидкости в труднодоступные участки благодаря снижению потерь напора.

В случае насосных систем воздухоотводчики играют важную роль, поскольку они впускают большой объем воздуха при остановке насосов (если мощность волны гидроудара превышает статическое давление) и обеспечивают контролируемый выпуск локализованного воздуха, существенно снижая мощность гидроудара.

Воздушные вантузы гарантируют надежное техобслуживание и эффективность эксплуатации сетей, облегчая процесс их заполнения и опорожнения, а также сокращая негативные эффекты, такие как вибрации или снижение пропускной способности.

Расположение воздухоотводчиков

Воздухоотводчики необходимо размещать:

  • В наивысших точках на каждом участке трубопровода для вытеснения воздуха во время наполнения системы и её эксплуатации, а также для впуска воздуха при опорожнении системы.
  • На участках с нисходящим уклоном. На протяженных участках трубопровода с нисходящим уклоном воздухоотводчики необходимо устанавливать с интервалами не более 600 метров.
  • Участки с восходящим уклоном. На протяженных участках трубопровода с восходящим уклоном воздухоотводчики необходимо устанавливать с интервалами от 400 до 800 метров.
  • На горизонтальных участках воздухоотводчики необходимо устанавливать каждые 500 метров.
  • В случае сифонных затворов воздухоотводчики устанавливаются выше по потоку от обратного клапана.
  • На выходе из насоса.

Диаметр воздухоотводчика в зависимости от размера трубы

Далее приведены различия между монофункциональными и трифункциональными воздухоотводчиками.

Монофункциональные воздухоотводчики работают только в том случае, когда труба находится под давлением, удаляя пузырьки воздуха из системы. Этот тип воздухоотводчиков позволяет предотвратить накопление воздуха и, следовательно, предотвращает потери напора в результате уменьшения рабочего диаметра клапана. Их использование также важно, потому что в случае повышения давления или расхода воздухоотводчики предотвращают образование воздушных пробок, которые при перемещении могут вызывать разрыв трубопровода. Принцип работы этого типа клапанов заключается в закрытии небольшого отверстия поплавком. При накоплении воздуха повышается давление, возникающее благодаря небольшому отверстию (от 1 до 5 мм), и поплавок опускается, выпуская воздух. При этом монофункциональные воздухоотводчики с фланцевым соединением больше DN50 не нужны.

Трифункциональные воздухоотводчики: помимо функциональных возможностей монофункционального воздухоотводчика, они впускают и выпускают воздух в больших количествах при опорожнении или заполнении системы соответственно. Этот тип воздухоотводчиков необходим для предотвращения разрушения труб под вакуумом, кроме того, такие клапаны снижают мощность гидроудара при остановке насоса. Такие воздухоотводчики также облегчают процесс заполнения и опорожнения труб. Конструкция включает монофункциональный клапан с поплавком, который блокирует секцию труб по диаметру воздухоотводчика.

Завоздушивание трубопроводных сетей

Расположение установки монофункциональных и трифункциональных воздухоотводчиков

Монофункциональные воздухоотводчики устанавливаются:

  1. На каждой высшей геометрической точке для стравливания воздуха из труб и сокращения потерь напора.
  2. На равных интервалах по протяженности трубы как минимум каждые 500 м для предотвращения гидроударов, возникающих в результате неконтролируемых перемещений воздушных карманов под давлением.
  3. На каждом резком уклоне во избежание эффекта скапливания воздуха в самой верхней точке профиля трассы трубопровода. Из-за изменения уклона давление сильно возрастает, и в высших геометрических точках системы возникает воздушная пробка.

Трифункциональные воздухоотводчики устанавливаются:

  1. На каждой основной высшей точке системы для быстрого заполнения труб.
  2. На равных интервалах по протяженности трубы как минимум каждый километр, чтобы предотвратить возникновение воздушных пробок во время процесса наполнения.
  3. До или после каждого регулировочного устройства по уклону поверхности грунта, чтобы предотвратить депрессию трубопровода после закрытия или открытия арматуры.
  4. После насосной системы, когда мощность гидроудара превышает статическое давление на выпуске насоса, чтобы предотвратить депрессию, вызванную остановкой насоса, и, следовательно, уменьшить мощность гидроудара.

Расчет размеров воздухоотводчиков

Расчет размеров воздухоотводчиков проводится в соответствии с рекомендациями, применяемыми в программах для расчета и проектирования от специализированных компаний, включая протокол технического обслуживания, в соответствии с расходом и депрессией в трубопроводах. Как известно, жидкости не поддаются сжатию, поэтому объем воздуха, который необходимо спустить, равен объему, вымещенному водой. Следовательно, расход воздуха равен скорости потока в трубопроводе.

Поэтому расчет размеров можно выполнять на основе критических параметров, которые могут привести к разрушению трубопровода, скорости дренажа или просто с использованием рекомендаций производителя относительно диаметра трубы по сравнению с диаметром воздухоотводчика.