نحوه عملکرد شیر تخلیه

تئوری پشت سوپاپ دود، اثر شناوری مایع بر روی گوی شناور است. گوی شناور به طور طبیعی در زیر نیروی شناوری مایع به سمت بالا شناور می‌شود، زیرا سطح مایع سوپاپ دود بالا می‌رود تا زمانی که با سطح آب‌بندی دریچه اگزوز تماس پیدا کند. فشار ثابت باعث می‌شود که گوی خود به خود بسته شود. وقتی ... گوی همراه با سطح مایع پایین می‌آید.دریچهسطح مایع کاهش می‌یابد. در این مرحله، از دریچه خروجی برای تزریق مقدار قابل توجهی هوا به داخل خط لوله استفاده می‌شود. دریچه خروجی به دلیل اینرسی به طور خودکار باز و بسته می‌شود.

گوی شناور در هنگام کار خط لوله در پایین کاسه گوی متوقف می‌شود تا هوای زیادی خارج شود. به محض اینکه هوای داخل لوله تمام شود، مایع به داخل شیر هجوم می‌آورد، از کاسه گوی شناور عبور می‌کند و گوی شناور را به عقب هل می‌دهد و باعث شناور شدن و بسته شدن آن می‌شود. اگر مقدار کمی گاز در ... متمرکز شودشیرتا حدی خاص در حالی که خط لوله به طور عادی کار می‌کند، سطح مایع درشیرکاهش می‌یابد، شناور نیز کاهش می‌یابد و گاز از سوراخ کوچک خارج می‌شود. اگر پمپ متوقف شود، در هر زمانی فشار منفی ایجاد می‌شود و توپ شناور در هر زمانی پایین می‌آید و مقدار زیادی مکش برای اطمینان از ایمنی خط لوله انجام می‌شود. هنگامی که شناور تخلیه می‌شود، نیروی جاذبه باعث می‌شود که یک سر اهرم را به پایین بکشد. در این مرحله، اهرم کج می‌شود و در نقطه‌ای که اهرم و سوراخ تهویه با هم تماس پیدا می‌کنند، شکافی ایجاد می‌شود. از طریق این شکاف، هوا از سوراخ تهویه خارج می‌شود. تخلیه باعث افزایش سطح مایع، افزایش شناوری شناور می‌شود، سطح انتهایی آب‌بندی روی اهرم به تدریج سوراخ تهویه را فشار می‌دهد تا زمانی که کاملاً مسدود شود و در این مرحله شیر تخلیه کاملاً بسته می‌شود.

اهمیت دریچه‌های تخلیه

وقتی بویه تخلیه می‌شود، نیروی جاذبه باعث می‌شود که یک سر اهرم را به پایین بکشد. در این مرحله، اهرم کج می‌شود و در نقطه‌ای که اهرم و سوراخ تهویه با هم تماس پیدا می‌کنند، شکافی ایجاد می‌شود. از طریق این شکاف، هوا از سوراخ تهویه خارج می‌شود. تخلیه باعث بالا رفتن سطح مایع، افزایش نیروی شناوری شناور، سطح انتهایی آب‌بندی روی اهرم می‌شود و به تدریج سوراخ تهویه را فشار می‌دهد تا کاملاً مسدود شود و در این مرحله شیر تخلیه کاملاً بسته می‌شود.

۱. تولید گاز در شبکه لوله‌کشی آبرسانی عمدتاً ناشی از پنج شرط زیر است. این منبع گاز در شبکه لوله‌کشی با عملکرد عادی است.

(1) شبکه لوله‌کشی در بعضی نقاط یا به دلایلی کاملاً قطع شده است.

(2) تعمیر و تخلیه سریع بخش‌های خاصی از لوله؛

(3) شیر خروجی و خط لوله به اندازه کافی محکم نیستند تا امکان تزریق گاز فراهم شود، زیرا سرعت جریان یک یا چند مصرف‌کننده اصلی خیلی سریع تغییر می‌کند تا فشار منفی در خط لوله ایجاد شود.

(4) نشت گاز که در جریان نیست؛

(5) گاز تولید شده توسط فشار منفی عملیات در لوله مکش و پروانه پمپ آب آزاد می‌شود.

۲. ویژگی‌های حرکتی و تحلیل خطر کیسه هوای شبکه لوله‌های آبرسانی:

روش اصلی ذخیره‌سازی گاز در لوله، جریان اسلاگ است که به گاز موجود در بالای لوله به صورت توده‌های هوای مستقل و ناپیوسته اشاره دارد. دلیل این امر این است که قطر لوله شبکه لوله‌های آبرسانی در امتداد جریان اصلی آب از بزرگ تا کوچک متغیر است. میزان گاز، قطر لوله، ویژگی‌های مقطع طولی لوله و سایر عوامل، طول کیسه هوا و سطح مقطع آب اشغال شده را تعیین می‌کنند. مطالعات نظری و کاربردهای عملی نشان می‌دهند که کیسه‌های هوا با جریان آب در امتداد بالای لوله حرکت می‌کنند، تمایل دارند در اطراف خم‌های لوله، شیرها و سایر اجزای با قطرهای مختلف جمع شوند و نوسانات فشار ایجاد کنند.

شدت تغییر در سرعت جریان آب به دلیل درجه بالای غیرقابل پیش‌بینی بودن سرعت و جهت جریان آب در شبکه لوله، تأثیر قابل توجهی بر افزایش فشار ناشی از حرکت گاز خواهد داشت. آزمایش‌های مرتبط نشان داده‌اند که فشار آن می‌تواند تا 2 مگاپاسکال افزایش یابد، که برای شکستن خطوط لوله آبرسانی معمولی کافی است. همچنین باید در نظر داشت که تغییرات فشار در سراسر شبکه بر تعداد کیسه‌های هوای در حال حرکت در هر زمان معین در شبکه لوله تأثیر می‌گذارد. این امر تغییرات فشار در جریان آب پر از گاز را بدتر می‌کند و احتمال ترکیدگی لوله را افزایش می‌دهد.

محتوای گاز، ساختار خط لوله و نحوه‌ی عملکرد، همگی عناصری هستند که بر خطرات گاز در خطوط لوله تأثیر می‌گذارند. دو دسته خطر وجود دارد: آشکار و پنهان، و هر دو دارای ویژگی‌های زیر هستند:

موارد زیر در درجه اول خطرات آشکار هستند

(1) اگزوز سفت، عبور آب را دشوار می‌کند
وقتی آب و گاز در فاز میانی قرار دارند، دریچه خروجی بزرگ شیر تخلیه نوع شناور عملاً هیچ عملکردی ندارد و فقط به خروجی میکروپور متکی است که باعث "انسداد هوا"ی عمده می‌شود، جایی که هوا نمی‌تواند آزاد شود، جریان آب روان نیست و کانال جریان آب مسدود می‌شود. سطح مقطع کاهش می‌یابد یا حتی ناپدید می‌شود، جریان آب قطع می‌شود، ظرفیت سیستم برای گردش سیال کاهش می‌یابد، سرعت جریان محلی افزایش می‌یابد و افت هد آب افزایش می‌یابد. پمپ آب نیاز به گسترش دارد که از نظر برق و حمل و نقل هزینه بیشتری خواهد داشت تا حجم گردش یا هد آب اصلی حفظ شود.

(2) به دلیل جریان آب و ترکیدگی لوله ناشی از خروج ناهموار هوا، سیستم آبرسانی قادر به عملکرد صحیح نیست.
با توجه به ظرفیت دریچه اگزوز برای آزاد کردن مقدار کمی گاز، خطوط لوله اغلب دچار پارگی می‌شوند. فشار انفجار گاز ناشی از اگزوز با فشار کمتر از حد متوسط می‌تواند به 20 تا 40 اتمسفر برسد و قدرت تخریب آن، طبق برآوردهای نظری مربوطه، معادل فشار استاتیک 40 تا 40 اتمسفر است. هر خط لوله‌ای که برای تأمین آب استفاده می‌شود، می‌تواند با فشار 80 اتمسفر تخریب شود. حتی سخت‌ترین چدن داکتیل مورد استفاده در مهندسی نیز می‌تواند آسیب ببیند. انفجار لوله‌ها همیشه اتفاق می‌افتد. نمونه‌هایی از این موارد شامل یک خط لوله آب به طول 91 کیلومتر در شهری در شمال شرقی چین است که پس از چندین سال استفاده منفجر شد. تا 108 لوله منفجر شدند و دانشمندان موسسه ساخت و ساز و مهندسی شنیانگ پس از بررسی تشخیص دادند که این یک انفجار گاز بوده است. خط لوله آب یک شهر جنوبی که تنها 860 متر طول و قطر لوله 1200 میلی‌متر دارد، در یک سال بهره‌برداری تا شش بار دچار ترکیدگی لوله شده است. نتیجه این بود که گاز اگزوز مقصر است. فقط یک انفجار هوا که توسط یک لوله آب ضعیف از مقدار زیادی دود ایجاد می‌شود، می‌تواند به شیر آسیب برساند. مشکل اصلی انفجار لوله سرانجام با جایگزینی اگزوز با یک شیر اگزوز دینامیکی پرسرعت که می‌تواند مقدار قابل توجهی دود را تضمین کند، حل می‌شود.

۳) سرعت جریان آب و فشار دینامیکی در لوله به طور مداوم در حال تغییر هستند، پارامترهای سیستم ناپایدار هستند و ممکن است در نتیجه انتشار مداوم هوای محلول در آب و تشکیل و گسترش تدریجی حباب‌های هوا، لرزش و سر و صدای قابل توجهی ایجاد شود.

(4) خوردگی سطح فلز با قرار گرفتن متناوب در معرض هوا و آب تسریع می‌شود.

(5) خط لوله صداهای ناخوشایندی ایجاد می‌کند.

خطرات پنهان ناشی از غلطک زدن نامناسب

۱- تنظیم نادرست جریان، کنترل خودکار نادرست خطوط لوله و خرابی دستگاه‌های حفاظت ایمنی، همگی می‌توانند ناشی از خروج ناهموار گاز باشند؛

۲ نشتی‌های دیگری نیز در خط لوله وجود دارد؛

۳ تعداد خرابی‌های خطوط لوله رو به افزایش است و شوک‌های فشار مداوم و طولانی‌مدت، اتصالات و دیواره‌های لوله را فرسوده می‌کند و منجر به مشکلاتی از جمله کاهش طول عمر مفید و افزایش هزینه‌های نگهداری می‌شود.

تحقیقات نظری متعدد و چندین کاربرد عملی نشان داده‌اند که آسیب رساندن به یک خط لوله آبرسانی تحت فشار، زمانی که حاوی مقدار زیادی گاز باشد، چقدر آسان است.

پل چکش آبی خطرناک‌ترین چیز است. استفاده طولانی مدت از آن، عمر مفید دیوار را محدود می‌کند، آن را شکننده‌تر می‌کند، هدررفت آب را افزایش می‌دهد و به طور بالقوه باعث انفجار لوله می‌شود. خروج گاز از لوله عامل اصلی نشت لوله‌های آبرسانی شهری است، بنابراین رسیدگی به این موضوع بسیار مهم است. انتخاب شیر تخلیه‌ای که بتوان گاز را تخلیه کرد و ذخیره گاز در خط لوله تخلیه پایینی. شیر تخلیه دینامیکی با سرعت بالا اکنون الزامات را برآورده می‌کند.

بویلرها، تهویه مطبوع، خطوط لوله نفت و گاز، خطوط لوله آبرسانی و زهکشی و حمل و نقل دوغاب در مسافت‌های طولانی، همگی به شیر تخلیه نیاز دارند که یک بخش کمکی حیاتی در سیستم خط لوله است. این شیر اغلب در ارتفاعات بالا یا زانویی نصب می‌شود تا خط لوله را از گاز اضافی پاک کند، راندمان خط لوله را افزایش دهد و مصرف انرژی را کاهش دهد.
انواع مختلف دریچه‌های تخلیه

مقدار هوای محلول در آب معمولاً حدود ۲ درصد حجمی است. هوا در طول فرآیند تحویل به طور مداوم از آب خارج می‌شود و در بالاترین نقطه خط لوله جمع می‌شود تا یک محفظه هوا (AIR POCKET) ایجاد کند که برای انجام تحویل استفاده می‌شود. با افزایش سختی آب، توانایی سیستم برای انتقال آب می‌تواند تقریباً ۵ تا ۱۵ درصد کاهش یابد. هدف اصلی این شیر تخلیه میکرو، حذف هوای محلول ۲ درصد حجمی است و می‌توان آن را در ساختمان‌های بلند، خطوط لوله تولیدی و ایستگاه‌های پمپاژ کوچک نصب کرد تا راندمان تحویل آب سیستم را حفظ یا افزایش داده و در مصرف انرژی صرفه‌جویی شود.

بدنه بیضی شکل شیر تخلیه کوچک تک اهرمی (نوع اهرمی ساده) قابل مقایسه است. قطر سوراخ تخلیه استاندارد در داخل آن استفاده شده است و اجزای داخلی، شامل شناور، اهرم، قاب اهرم، نشیمنگاه شیر و غیره، همگی از فولاد ضد زنگ 304S.S ساخته شده‌اند و برای شرایط فشار کاری تا PN25 مناسب هستند.