كيف يعمل صمام العادم

تعتمد فكرة صمام العادم على تأثير طفو السائل على الكرة العائمة. ستطفو الكرة بشكل طبيعي إلى الأعلى بفعل طفو السائل مع ارتفاع مستوى السائل في صمام العادم حتى تلامس سطح إحكام منفذ العادم. سيؤدي الضغط المستمر إلى إغلاق الكرة تلقائيًا. ستهبط الكرة مع مستوى السائل عندما...صمامينخفض ​​مستوى السائل. عند هذه النقطة، سيتم استخدام منفذ العادم لحقن كمية كبيرة من الهواء في خط الأنابيب. يفتح منفذ العادم ويغلق تلقائيًا بفعل القصور الذاتي.

تتوقف الكرة العائمة في قاع وعاء الكرة عندما يكون خط الأنابيب قيد التشغيل لتفريغ كمية كبيرة من الهواء. بمجرد نفاد الهواء من الأنبوب، يندفع السائل إلى الصمام، ويتدفق عبر وعاء الكرة العائمة، ويدفع الكرة العائمة للخلف، مما يؤدي إلى طفوها وإغلاقها. إذا تركزت كمية ضئيلة من الغاز فيصمامإلى حد معين، أثناء تشغيل خط الأنابيب بشكل طبيعي، يكون مستوى السائل فيصمامسينخفض ​​مستوى السائل، وسينخفض ​​مستوى العوامة أيضًا، وسيُطرد الغاز من الفتحة الصغيرة. إذا توقفت المضخة، سيتولد ضغط سلبي في أي لحظة، وستهبط الكرة العائمة في أي لحظة، وسيتم سحب كمية كبيرة من الغاز لضمان سلامة خط الأنابيب. عندما تُفرغ العوامة، تسحب الجاذبية أحد طرفي الرافعة إلى الأسفل. عند هذه النقطة، تميل الرافعة، وتتشكل فجوة عند نقطة تلامسها مع فتحة التهوية. من خلال هذه الفجوة، يُطرد الهواء من فتحة التهوية. يؤدي التفريغ إلى ارتفاع مستوى السائل، وزيادة طفو العوامة، ويضغط سطح الإغلاق على الرافعة تدريجيًا على فتحة العادم حتى تُسد تمامًا، وعند هذه النقطة يُغلق صمام العادم بالكامل.

أهمية صمامات العادم

عندما ينفد الهواء من العوامة، تسحب الجاذبية أحد طرفي الرافعة إلى الأسفل. عند هذه النقطة، تميل الرافعة، وتتشكل فجوة عند نقطة تلامسها مع فتحة التهوية. من خلال هذه الفجوة، يُقذف الهواء من فتحة التهوية. يؤدي هذا القذف إلى ارتفاع مستوى السائل، وبالتالي زيادة طفو العوامة، ويضغط سطح الإغلاق على الرافعة تدريجيًا على فتحة العادم حتى تُسد تمامًا، وعندها يُغلق صمام العادم بالكامل.

1. ينتج توليد الغاز في شبكة أنابيب إمداد المياه في الغالب عن خمسة أسباب رئيسية. وهذا هو مصدر الغاز في شبكة الأنابيب أثناء التشغيل العادي.

(1) يتم قطع شبكة الأنابيب في بعض الأماكن أو كليًا لسبب ما؛

(2) إصلاح وتفريغ أقسام محددة من الأنابيب على عجل؛

(3) صمام العادم وخط الأنابيب ليسا محكمين بما يكفي للسماح بحقن الغاز لأن معدل تدفق واحد أو أكثر من المستخدمين الرئيسيين يتم تعديله بسرعة كبيرة جدًا لخلق ضغط سلبي في خط الأنابيب؛

(4) تسرب الغاز الذي لا يكون في حالة تدفق؛

(5) يتم إطلاق الغاز الناتج عن الضغط السلبي للتشغيل في أنبوب سحب مضخة المياه والمروحة.

2. خصائص الحركة وتحليل المخاطر للوسادة الهوائية لشبكة أنابيب إمداد المياه:

الطريقة الأساسية لتخزين الغاز في الأنابيب هي التدفق الفقاعي، والذي يشير إلى وجود الغاز في أعلى الأنبوب على شكل جيوب هوائية منفصلة وغير متصلة. ويعود ذلك إلى اختلاف قطر أنابيب شبكة إمداد المياه من كبير إلى صغير على امتداد اتجاه تدفق المياه الرئيسي. ويحدد محتوى الغاز وقطر الأنبوب وخصائص مقطعه الطولي، بالإضافة إلى عوامل أخرى، طول الجيوب الهوائية ومساحة المقطع العرضي للماء التي تشغلها. وتُظهر الدراسات النظرية والتطبيقات العملية أن الجيوب الهوائية تتحرك مع تدفق المياه على طول الجزء العلوي من الأنبوب، وتميل إلى التراكم حول انحناءات الأنابيب والصمامات وغيرها من العناصر ذات الأقطار المختلفة، مما يُحدث تذبذبات في الضغط.

تؤثر شدة تغير سرعة تدفق المياه بشكل كبير على ارتفاع الضغط الناتج عن حركة الغاز، وذلك بسبب عدم القدرة على التنبؤ بسرعة واتجاه تدفق المياه في شبكة الأنابيب. وقد أظهرت التجارب ذات الصلة أن ضغط الغاز قد يرتفع إلى 2 ميجا باسكال، وهو ما يكفي لكسر أنابيب إمداد المياه العادية. ومن المهم أيضًا مراعاة أن تغيرات الضغط تؤثر على عدد أكياس الهواء المتحركة في شبكة الأنابيب في أي لحظة. وهذا بدوره يزيد من تفاقم تغيرات الضغط في تدفق المياه المملوءة بالغاز، مما يزيد من احتمالية انفجار الأنابيب.

يُعدّ محتوى الغاز، وبنية خط الأنابيب، وطريقة تشغيله، من العوامل المؤثرة في مخاطر الغاز داخل خطوط الأنابيب. وتنقسم هذه المخاطر إلى فئتين: مخاطر ظاهرة ومخاطر خفية، ولكلتاهما الخصائص التالية:

فيما يلي المخاطر الواضحة بشكل أساسي

(1) العادم القوي يجعل مرور الماء صعبًا
عندما يكون الماء والغاز في حالة تداخل، يصبح منفذ العادم الكبير لصمام العادم العائم عديم الفائدة تقريبًا، ويعتمد فقط على تصريف المسام الدقيقة، مما يُسبب انسدادًا هوائيًا كبيرًا، حيث يتعذر تصريف الهواء، ويصبح تدفق الماء غير منتظم، وتُسد قناة تدفق الماء. يتقلص المقطع العرضي أو حتى يختفي، ويتوقف تدفق الماء، وتنخفض قدرة النظام على تدوير السائل، وترتفع سرعة التدفق الموضعية، ويزداد فقدان ضغط الماء. لذا، يلزم توسيع مضخة الماء، مما يزيد من تكلفة الطاقة والنقل، للحفاظ على حجم الدوران أو ضغط الماء الأصلي.

(2) بسبب تدفق المياه وانفجارات الأنابيب الناتجة عن عادم الهواء غير المتساوي، فإن نظام إمداد المياه غير قادر على العمل بشكل صحيح.
نظراً لقدرة صمام العادم على إطلاق كمية محدودة من الغاز، تتعرض خطوط الأنابيب للتمزق بشكل متكرر. يمكن أن يصل ضغط انفجار الغاز الناتج عن سوء كفاءة العادم إلى ما بين 20 و40 ضغطاً جوياً، وتعادل قوته التدميرية ضغطاً ثابتاً يتراوح بين 40 و40 ضغطاً جوياً، وفقاً لتقديرات نظرية ذات صلة. يمكن تدمير أي خط أنابيب يُستخدم لتزويد المياه بضغط يصل إلى 80 ضغطاً جوياً. حتى أقوى أنواع الحديد المطاوع المستخدم في الهندسة قد يتعرض للتلف. تحدث انفجارات الأنابيب باستمرار. ومن الأمثلة على ذلك خط أنابيب مياه بطول 91 كيلومتراً في مدينة بشمال شرق الصين، انفجر بعد عدة سنوات من الاستخدام. انفجر ما يصل إلى 108 أنابيب، وخلص علماء من معهد شنيانغ للهندسة والإنشاءات، بعد الفحص، إلى أن الانفجار كان بسبب غاز. كما شهد خط أنابيب مياه في مدينة جنوبية، بطول 860 متراً فقط وقطر 1200 مليمتر، انفجارات في الأنابيب تصل إلى ست مرات في عام واحد من التشغيل. وكان الاستنتاج أن غاز العادم هو السبب. لا يمكن أن يتسبب في تلف الصمام إلا انفجار هوائي ناتج عن ضعف نظام عادم أنبوب الماء بسبب كمية كبيرة من العادم. وقد تم حل المشكلة الأساسية لانفجار الأنابيب نهائيًا باستبدال نظام العادم بصمام عادم ديناميكي عالي السرعة يضمن تصريف كمية كبيرة من العادم.

3) تتغير سرعة تدفق المياه والضغط الديناميكي في الأنبوب باستمرار، وتكون معلمات النظام غير مستقرة، وقد تنشأ اهتزازات وضوضاء كبيرة نتيجة للإطلاق المستمر للهواء المذاب في الماء والتكوين التدريجي وتوسع جيوب الهواء.

(4) سيتسارع تآكل سطح المعدن من خلال التعرض المتناوب للهواء والماء.

(5) يُصدر خط الأنابيب ضوضاء مزعجة.

مخاطر خفية ناجمة عن سوء التدحرج

1- يمكن أن ينتج عن العادم غير المتساوي كل من تنظيم التدفق غير الدقيق، والتحكم الآلي غير الدقيق في خطوط الأنابيب، وفشل أجهزة الحماية من التلف؛

2- هناك تسريبات أخرى في خطوط الأنابيب؛

3- يتزايد عدد حالات فشل خطوط الأنابيب، وتؤدي الصدمات المستمرة طويلة الأمد للضغط إلى تآكل وصلات الأنابيب وجدرانها، مما يؤدي إلى مشاكل تشمل تقصير عمر الخدمة وارتفاع تكاليف الصيانة؛

أظهرت العديد من الدراسات النظرية وبعض التطبيقات العملية مدى سهولة إتلاف خط أنابيب إمداد المياه المضغوط عندما يحتوي على كمية كبيرة من الغاز.

يُعدّ جسر المطرقة المائية أخطر ما في الأمر. فالاستخدام طويل الأمد يُقلّل من عمر الجدار، ويجعله أكثر هشاشة، ويزيد من فقدان المياه، وقد يُؤدّي إلى انفجار الأنبوب. يُعدّ تصريف الأنابيب العامل الرئيسي المُسبّب لتسرّبات أنابيب إمداد المياه في المدن، لذا فإنّ معالجة هذه المشكلة أمر بالغ الأهمية. ويتمثّل ذلك في اختيار صمام تصريف قابل للتصريف وتخزين الغاز في أنبوب التصريف السفلي. ويُلبّي صمام التصريف الديناميكي عالي السرعة هذه المتطلبات.

تتطلب الغلايات، ومكيفات الهواء، وخطوط أنابيب النفط والغاز، وخطوط إمداد المياه والصرف الصحي، ونقل المواد الصلبة لمسافات طويلة، صمام العادم، الذي يُعد جزءًا مساعدًا بالغ الأهمية في نظام الأنابيب. ويُركّب عادةً على ارتفاعات عالية أو عند الوصلات لتفريغ الغاز الزائد من الأنابيب، وزيادة كفاءتها، وخفض استهلاك الطاقة.
أنواع مختلفة من صمامات العادم

تبلغ نسبة الهواء المذاب في الماء عادةً حوالي 2% حجمًا. يُطرد الهواء باستمرار من الماء أثناء عملية الضخ، ويتجمع عند أعلى نقطة في خط الأنابيب مُشكلاً جيبًا هوائيًا يُستخدم في عملية الضخ. قد تنخفض قدرة النظام على نقل الماء بنسبة تتراوح بين 5% و15% تقريبًا كلما زادت صعوبة معالجة الماء. يتمثل الغرض الأساسي من صمام العادم الصغير هذا في التخلص من نسبة الهواء المذاب البالغة 2% حجمًا، ويمكن تركيبه في المباني الشاهقة، وخطوط أنابيب المصانع، ومحطات الضخ الصغيرة، وذلك لضمان أو تحسين كفاءة توصيل المياه في النظام، وترشيد استهلاك الطاقة.

يُشابه جسم الصمام البيضاوي لصمام العادم الصغير ذي الذراع الواحد (SIMPLE LEVER TYPE) صمامات أخرى. يُستخدم قطر فتحة العادم القياسي في الداخل، وجميع المكونات الداخلية، بما في ذلك العوامة والذراع وإطار الذراع ومقعد الصمام، مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 304S.S، وهي مناسبة لضغوط التشغيل حتى PN25.