Пульсации давления всасывания

Эксплуатация клапанов в условиях пульсаций и гидроударов

Пульсации давления всасывания

Пульсации и гидравлические удары вносят значительные возмущения в работу технологического оборудования. Они в значительной степени влияют и на работу клапанов. Сами клапаны часто являются источником зарождения различного рода пульсаций.  

Особенности пульсаций в технологических средах  

Источниками возникновения различных пульсаций является большая часть технологического оборудования, осуществляющая обработку массы и задающая изменение ее давления и концентрации.

Методики измерения величины колебания концентрации обычно основаны как на изменении концентрации подсеточной воды в течение времени, отбора измерений после каждого узла специальными приборами, так и на показаниях установленных приборов (датчиков концентрации, расходомеров, манометров).

Характеристики пульсаций 

Пульсации – это периодические скачки давления высокой частоты, возникающие при действии вращающихся узлов.

Возникающие волны давления распространяются во все стороны со скоростью звука, и эта скорость определяется содержанием воздуха в массе, уровнем давления и свойствами технологического оборудования.

Пульсации с частотой ниже 30 Гц являются наиболее проблематичными, поскольку они могут распространяться бесконтрольно даже через напорный ящик, вызывая таким образом колебания массы 1 м2. 

Пульсации высокой частоты характерны для быстровращающихся узлов оборудования. Пульсации средней частоты характерны для элементов, которые работают циклами. Это могут быть грязевики песочниц, циклонов, вихревых очистителей и других узлов, работающих периодически.  

Пульсации низкой частоты, как правило, тесно связаны с элементами сети, в частности с клапанами, которые осуществляют загрузку или открытие-закрытие всей линии. Для них характерны высокие значения расходов среды.

Нерегулярные пульсации могут быть следствием несбалансированной работой оборудования, вибрации и износа.  

Пульсации, связанные с клапанами, могут приводить к автоколебательному режиму. В частности, при работе клапана вблизи кавитационной области пузырьки могут уже не схлопываться, приводя к рождению газонасыщенного потока.

Такой поток, увеличивая свой объем, приводит к росту давления на первом этапе, но затем, ограниченный противодавлением среды, рождает обратную волну давления в сторону клапана, при котором повышается давление и кавитационное образование пузырьков резко уменьшается. Возникает повторяющийся автоколебательный режим.

Подобные пульсации практически неустранимы, если не меняется режим работы клапанов. Вытекающей из этого проблемой является нерегулируемое изменение расхода в связи с объемными изменениями в потоке и необходимость введения компенсирующих элементов.  

Пульсации также могут возникать и в связи с изменением характера движения среды по трубопроводу, расслоением и осаждением массы.

Образующая турбулентность увеличивает неоднородность структуры массы, что и приводит к неравномерной по времени нагрузке на запирающие элементы клапанов.  Пульсации приводят к быстрому износу клапана и выходу его из строя.

Таким образом, неточная установка и монтаж поворотной заслонки без учета особенностей распределения скоростей приводит к потере герметичности или расшатыванию всех соединений и протечкам.

В случае неправильного выбора скоростей протекания массы по трубопроводу вероятно ее значительное осаждение. В этом случае пульсации могут рождаться при так называемом «режиме взрыхления», когда волны давления поднимают осевшие слои и перемещают их по трубопроводу.

Это, в свою очередь, приводит к образованию узелков и проблемам с гомогенизацией массы при дальнейшей ее обработке. Качество массы все больше «плавает».

Причины и последствия пульсаций в трубопроводах

Причины возникновения пульсаций и волн давленияВозможные последствия избыточных пульсаций и волн давления
  • быстрое закрытие автоматических клапанов;
  • аварийная остановка системы;
  • быстрое закрытие/открытие задвижек;
  • быстрое закрытие обратных клапанов;
  • пуск или остановка насосов
  • осевое разъединение фланцевых соединений;
  • усталостное разрушение труб;
  • нарушение целостности сварных швов;
  • образование продольных трещин в трубах;
  • нарушение соосности насосов и подводящих/отводящих труб;
  • серьезные повреждения трубопроводов и опорных конструкций;
  • повреждение других компонентов трубопроводов, таких, как наливные рукава, шланги, фильтры, сильфоны и т.п.

Неправильно разработанные схемы сами по себе являются источником пульсаций вне зависимости от работы оборудования и часто непредсказуемы.  

Широко известен эффект гидроудара при закрытии клапана, когда емкость и расширительная емкость одновременно создают давление в несколько раз более высокое, чем при закрытии клапана.

Проблема состоит в том, что этот эффект может приводить к постоянным изменениям давления по типу автоколебаний и образования «стоячей волны».

Типовой проблемой является образование нерегулируемого вскипаемого потока при выгрузке массы из емкости с более высоким давлением в трубопровод более низкого давления.  

Часто возникающей проблемой является необходимость обеспечения гидравлической устойчивости непрерывного процесса очистки массы в вихревых очистителях.

Противоречие между непрерывностью очистки массы и периодическим процессом выгрузки образующихся отходов и пульсацией, возникающей при резком открытии шиберных задвижек, приводит к замедлению образования новой вихревой воронки и значительной инерционности процесса и, в целом, к снижению качества получаемой облагороженной массы.

Необходимо также принять во внимание тенденцию повышение развитости гидравлических схем. Становится все больше новых контуров регулирования, вводятся все новые и новые гидравлические звенья, как последовательные, так и параллельные. В связи с этим пульсации могут проходить по потоку в значительно большем количестве участков, и усложняется определение причин пульсаций.  

Пульсации и клапаны 

Пульсации крайне негативно воздействуют на клапаны.

Известны случаи, когда при неправильно подобранном запирающем элементе с креплением болтами за короткий промежуток время происходило вывинчивание этих болтов и заклинивание клапана.

Сильные пульсации вместе с гидроударом могут приводить к вылету штока из запирающего элемента и нанести существенный вред жизни и здоровью обслуживающего персонала.

Источником пульсаций и волн давления может служить и сам клапан. Неправильный выбор клапана, неучет скорости движения рабочего органа приводит к появлению как прямых, так и отраженных волн давления.

Чтобы избежать слишком сильной волны давления, необходимо медленно закрывать клапан на последнем участке. Другим способом может быть перепуск небольшой части среды, чтобы полностью компенсировать возможность накопления давления за счет уменьшения объема среды.  

Клапан и сам может задавать пульсации в процесс эксплуатации. Вибрации возникают в виде колебаний клапана из-за запасенной им упругой энергии. Резкие изменения давления могут приводить к резко выраженному гидравлическому удару. Одновременно появляется опасность зарождения усталостных трещин.

Наиболее высокую виброактивность низкой частоты имеют клапаны больших размеров. Вибрации и свойство виброактивности клапанов должны подлежать расчету на критические частоты, которых может быть несколько.

На основе критической частоты возможно дать рекомендации по отстройке от резонанса, произвести нормирование вибраций.  

Пульсации и регулирование 

Пульсации, так или иначе возникающие в трубопроводе, приводят к изменениям давления и объемным изменениям в потоке, однако эти характеристики являются основными при расчете регулирующих устройств. Учитывая сложность определения и предсказания пульсаций, как правило, выделить их затруднительно.

Одним из часто применяемых выходов для учета пульсаций является повышение удельных норм. Это само по себе снижает качество продукции. Так, при приближении норм к минимально допустимым значениям параметра по технологии учет пульсаций становится необходим.  

Для устранения пульсаций необходимо проводить расчеты пульсаций по технологической схеме и определять степень наложения пульсаций в области регулирующих устройств. На основе полученных данных необходимо проводить настройку импульсов от датчиков, способных распознавать пульсации и связывать их с работой клапанов.  

При высокой частоте пульсаций клапан должен быть отрегулирован на быстрое устранение пульсаций и сглаживание пиков. 

Клапаны, работающие в условиях гидроудара, должны предусматривать специальные решения для повышения надежности в условиях малоцикловой и многоцикловой нагрузки.

Для исключения образования  пульсаций от закрытия-открытия клапана, в нем должны быть предусмотрены предохранительные схемы сглаживания давления при помощи дополнительных устройств.

Время реакции клапана на сигнал должно быть минимальным. 

Рекомендуем обратить внимание на электромагнитные клапаны СЕНС, в которых открытие (закрытие) затвора происходит за счет энергии электромагнитного привода.

Источник: https://ngs-penza.ru/about/poleznaya-informatsiya/ekspluatatsiya-klapanov-v-usloviyakh-pulsatsiy-i-gidroudarov-/

Как предотвратить перегрев воздушного компрессора?

Пульсации давления всасывания

При возникновении неполадок с воздушным компрессором проблема часто может быть связана с его перегревом. На самом деле, перегрев воздушного компрессора является одной из наиболее распространенных причин его отказа. Так что же вызывает перегрев компрессора?

Перегрев воздушного компрессора является результатом воздействия негативных внутренних либо внешних факторов, а иногда и того, и другого в совокупности. Обычно воздух нагревается в процессе сжатия, хотя он быстро охлаждается до того, как он достигнет потребителя. Однако, если воздух становится слишком горячим уже при поступлении к потребителю, что-то действительно не так с компрессором.

Например, для поршневого воздушного компрессора температура воздуха будет понижаться примерно на 3°C примерно каждые 15 см между выпускным отверстием компрессора и потребителем. Если температура воздуха на выпуске превышает 150°C, охлаждающее масло может потерять свои свойства, а также возможно повреждение сопряженных механизмов.

Для нормального функционирования воздушного компрессора температура на линии нагнетания никогда не должна превышать 107°C. Если температура на линии нагнетания превышает 180°C, это приведет к неизбежному сбою системы.

Причины перегрева воздушного компрессора

Когда воздушный компрессор перегревается, проблема, как правило, связана с факторами, связанными с пульсациями давления всасывания или нагнетания. Как альтернатива, проблема может быть связана с недостаточной вентиляцией, маслом или повышенным износом деталей машины.

Низкое давление всасывания

Одной из основных проблем, которые могут вызвать перегрев воздушного компрессора, является высокая степень сжатия, которая обычно вызвана низким давлением всасывания. Проблемы, которые способствуют низкому давлению всасыванию, следующие:

  • Неправильно установленные компоненты;
  • Неисправные измерительные приборы;
  • Потеря охлаждающей жидкости;
  • Поврежденные фильтры;
  • Падение давления.

Например, если измерительные устройства неисправны, Вы не можете полностью контролировать систему. Для поддержания нормального значения давления всасывания важно регулярно проверять признаки этих проблем.

Избыточное давление нагнетания

Проблемы перегрева воздушного компрессора часто являются результатом избыточного давления на выходе, что обычно связано с одной или несколькими из следующих проблем:

  • Загрязненные конденсатоотводчики;
  • Загрязненная линия слива конденсата;
  • Блокирование охлаждающего воздуха;
  • Неисправный вентилятор охлаждения.

Чтобы поддерживать оптимальный уровень давления на выходе, вы должны периодически проверять конденсирующие части на наличие каких-либо проблем. Даже в более крупных системах с встроенным мониторингом проблемы могут оставаться незамеченными до тех пор, пока не распространятся на другие части воздушного компрессора.

Непроветриваемое компрессорное помещение

Если воздушный компрессор находится в помещении с плохой вентиляцией, тепло в этом помещении будет влиять на внутренние процессы и привести к повышенной температуре сжатого воздуха возле потребителей. Окружающее тепло может также привести к накоплению внутренней влаги и конденсата, что может негативно повлиять на другие важные функции компрессора.

Тесное компрессорное помещение

Еще одна проблема, тесно связанная с температурой, которая окружает воздушный компрессор, — это количество доступной вентиляции. Не заблокированы ли стеной вентиляционные отверстия компрессора? Если размещение компрессора таково, что вентиляционные отверстия обращены непосредственно к стене, воздушный компрессор должен быть повернут или, возможно, перемещен в другое помещение.

Забитые или изношенные воздушные трубки

Поскольку компоненты воздушного компрессора изнашиваются с возрастом, в целом он вынужден более усердно выполнять свои основные функции.

Например, если воздушные трубки засорятся, воздушный компрессор будет потреблять больше энергии только для того, чтобы протолкнуть через них воздух.

Чтобы внутренние компоненты продолжали работать эффективно, не генерируя избыточного тепла в процессе, периодически оценивайте износ и чистоту трубок.

Частота использования

Конечно, изношенность воздушного компрессора в целом также может повлиять на его способность работать при желаемых температурах на постоянной основе. Если компрессор устарел и при этом используется каждый день, проблемы с нагревом могут стать неизбежным фактором продолжительной работы машины и ее различных периферийных компонентов.

Температура окружающей среды

По мере роста температуры в разных регионах условия, которые были идеальны для воздушных компрессоров всего двадцать лет назад, теперь могут потребовать некоторых корректировок.

Если климатические тенденции сделали летние месяцы намного более жаркими в Вашем регионе, скорее всего, настало время увеличить кондиционирования воздуха в рабочей зоне, в которой находится ваша система сжатого воздуха.

Потеря маслом свойств

Проблема, которая тесно связана с забитыми трубками в системе сжатого воздуха, является проблемой снижения качества масла.

Когда масло становится старым и затвердевает, внутренние части вынуждены перемещаться без необходимой для этого смазки.

В процессе такой работы поверхности металлических деталей стираются друг о друга, компоненты же при перегреве могут испытывать различные термические деформации.

Старое затвердевающее масло является основным виновником причины перегрева системы. По мере износа деталей, как правило, необходимо заменять масло с более частыми интервалами.

Если воздушный компрессор испускает запах сжигаемого масла, это признак того, что масло затвердело.

Как альтернатива, перегрев может привести к тому, что масло потеряет свою вязкость и приведет к дальнейшим механическим проблемам.

Термический клапан

Неисправный термический клапан может привести к перегреву воздушного компрессора. Всегда лучше иметь заменяющий клапан под рукой в ​​случае, если существующий клапан на вашей машине придет в негодность.

Таким образом, можно избежать потенциального времени простоя, и не нужно ждать поступления нового клапана несколько дней или недель. Кроме того, для сравнения можно использовать новый клапан, чтобы убедиться, что существующий клапан находится в рабочем состоянии.

Если это не так, возможно, Вы нашли источник проблемы перегрева.

Тип воздушного компрессора

Некоторые типы воздушных компрессоров подходят для более продолжительной работы в непрерывном режиме, чем другие.

Если Вы работаете с тяжелым пневматическим оборудованием круглосуточно с помощью небольшого воздушного компрессора, легко можете столкнуться с проблемой перегрева.

Аналогично, если компрессору уже больше 20 лет, его можно просто заменить. Учитывайте размер и мощность Вашей системы сжатого воздуха по отношению к требованиям по его потреблению.

Признаки перегрева воздушного компрессора

Компрессор не включается

Если компрессор не запускается, как обычно, с ним, безусловно, что-то не так, что может возникнуть из-за проблемы перегрева. Если компрессор требует более длительных остановок между циклами использования, внутренним компонентам компрессора требуется больше времени, чтобы остыть. Аналогично, если компрессор останавливается во время запуска, это, вероятно, связано с перегревом.

Аварийное отключение

В воздушном компрессоре течение тока регулируется контроллером, который в случае необходимости отключает ток, как защитную меру. Если отключение срабатывает, казалось бы, в случайные моменты, это сигнальный знак того, что в воздушном компрессоре скрываются большие проблемы.

Вопросы, связанные с маслом

Воздушный компрессор может издавать звуки или запахи, свидетельствующие об эрозии масла. Если Вы слышите слабые скрипящие шумы, которые кажутся необычными, это может быть из-за недостаточного количества смазки.

Более четкий индикатор проблемы — это когда от воздушного компрессора пахнет сгоревшим маслом.

В любом случае, вопрос должен быть немедленно решен, так как недостаточная смазка и плохое качество масла могут иметь эффект домино для внутренних механизмов воздушного компрессора.

Советы по предотвращению перегрева компрессора

Сосредоточьтесь на улучшении вентиляции

Первый шаг к решению проблемы перегрева должен быть направлен на окружающую вентиляцию. Проверяйте каждое вентиляционное отверстие, чтобы убедиться, что они достаточны для требований компрессора. Если нет, Вам будет необходимо привести систему вентиляции в надлежащее состояние. Проконсультируйтесь, как этого добиться, со своим техническим персоналом.

Если компрессор находится в зоне с повышенной температурой или недостаточно вентилируемой зоне, по возможности расположите компрессор более подходящим образом.

Регулярно контролируйте уровень масла и фильтры компрессора

Как и в случае с любой техникой, важно обеспечить, чтобы масло в воздушном компрессоре было в хорошем состоянии. Регулярно проверяйте уровень масла. Кроме того, проверьте вязкость, чтобы убедиться, что масло не было слишком водянистым — это было бы признаком перегрева. Кроме того, проверяйте фильтры во время каждой проверки масла.

Мониторинг вентиляции и воздуховодов

Регулярно проверяйте вентиляцию и воздуховоды. Если грязь или пыль накапливаются вдоль вентиляционных отверстий, соответствующим образом их очистите.

Даже если Вы практически не находите причин для перестановки машины, у вас все еще есть проблемы, если они не получат должного внимания.

Воздушный компрессор, который не охлаждается должным образом, будет испытывать проблемы с перегревом, независимо от места установки.

Поддерживайте производительность на требуемом уровне

Поскольку потребности в сжатом воздухе постоянно меняются, производительности Вашего воздушного компрессора может оказаться недостаточно. Если у Вас именно такой случай, подумайте об обновлении воздушного компрессора с более оптимальной производительностью.

Что делать, если вы думаете, что ваш компрессор нуждается в ремонте

Когда Вы понимаете, что Ваш воздушный компрессор перегревается, следует немедленно обратиться к специалисту по обслуживанию. Чем дольше Вы будете ждать, тем дальше проблема будет распространяться по всей системе с еще более дорогостоящими последствиями.

Выберите надежного поставщика услуг

Чтобы получить максимальную производительность от воздушного компрессора, у Вас должен быть поставщик услуг, которому вы можете доверять. Специалист по обслуживанию может оценить Вашу машину и определить, что не так, как внутри, так и снаружи при возникновении неполадок.

Если есть проблемы с внутренними компонентами, сотрудник нашей сервисной службы сообщит Вам о проблеме, связана ли она с недостаточным количеством масла или повреждением одной или нескольких частей.

Кроме того, специалист рассмотрит схему системы, чтобы определить, нужно ли изменять настройки.

При периодических осмотрах компрессора специалистами Вы обеспечите себя надежной работой компрессорных установок на долгие годы.

Источник: http://chkz-kazan.ru/stati/kak-predotvratit-peregrev-vozdushnogo-kompressora/

КардиоСердце
Добавить комментарий