كيف يعمل صمام العادم

تعتمد نظرية صمام العادم على تأثير طفو السائل على الكرة العائمة. تطفو الكرة العائمة بشكل طبيعي لأعلى تحت طفو السائل مع ارتفاع مستوى السائل في صمام العادم حتى تلامس سطح مانع التسرب لمنفذ العادم. يؤدي الضغط الثابت إلى إغلاق الكرة تلقائيًا. ستهبط الكرة مع مستوى السائل عند...صمامينخفض ​​مستوى السائل. عند هذه النقطة، يُستخدم منفذ العادم لحقن كمية كبيرة من الهواء في خط الأنابيب. يُفتح ويُغلق منفذ العادم تلقائيًا بفعل القصور الذاتي.

تتوقف الكرة العائمة عند قاع وعاء الكرة أثناء تشغيل خط الأنابيب لإخراج كمية كبيرة من الهواء. بمجرد خروج الهواء من الأنبوب، يندفع السائل إلى الصمام، ويتدفق عبر وعاء الكرة العائمة، ويدفعها للخلف، مما يؤدي إلى طفوها وإغلاقها. إذا تركزت كمية ضئيلة من الغاز فيصمامإلى حد معين أثناء تشغيل خط الأنابيب بشكل طبيعي، فإن مستوى السائل فيصمامسينخفض، سينخفض ​​أيضًا الطفو، وسيتم طرد الغاز من الفتحة الصغيرة. إذا توقفت المضخة، فسيتم توليد ضغط سلبي في أي وقت، وستسقط الكرة العائمة في أي وقت، وسيتم إجراء قدر كبير من الشفط لضمان سلامة خط الأنابيب. عندما يتم استنفاد الطفو، تتسبب الجاذبية في سحب أحد طرفي الرافعة لأسفل. عند هذه النقطة، يتم إمالة الرافعة، وتتشكل فجوة عند النقطة التي تتلامس فيها الرافعة مع فتحة التهوية. من خلال هذه الفجوة، يتم إخراج الهواء من فتحة التهوية. يتسبب التفريغ في ارتفاع مستوى السائل، وزيادة طفو الطفو، ويضغط سطح نهاية الختم على الرافعة تدريجيًا على فتحة العادم حتى يتم سدها بالكامل، وعند هذه النقطة يتم إغلاق صمام العادم تمامًا.

أهمية صمامات العادم

عندما تنفد طاقة العوامة، تدفعها الجاذبية إلى سحب أحد طرفي الرافعة للأسفل. 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 نهاية الختم على الرافعة تدريجيًا على فتحة العادم حتى تُسد تمامًا، وعند هذه النقطة يُغلق صمام العادم تمامًا.

١. يُعزى توليد الغاز في شبكة أنابيب إمداد المياه في الغالب إلى العوامل الخمسة التالية. وهذا هو مصدر الغاز في شبكة الأنابيب العاملة بشكل طبيعي.

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

(2) إصلاح وتفريغ أقسام الأنابيب المحددة على وجه السرعة؛

(3) صمام العادم وخط الأنابيب غير محكمين بما يكفي للسماح بحقن الغاز لأن معدل تدفق واحد أو أكثر من المستخدمين الرئيسيين يتم تعديله بسرعة كبيرة بحيث لا يخلق ضغطًا سلبيًا في خط الأنابيب؛

(4) تسرب الغاز غير المتدفق؛

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

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

الطريقة الأساسية لتخزين الغاز في الأنبوب هي تدفق الهواء، والذي يُشير إلى وجود الغاز في أعلى الأنبوب على شكل جيوب هوائية متعددة ومتقطعة ومستقلة. ويرجع ذلك إلى أن قطر أنبوب شبكة أنابيب إمداد المياه يتراوح بين الكبير والصغير على طول اتجاه تدفق المياه الرئيسي. يُحدد محتوى الغاز، وقطر الأنبوب، وخصائص المقطع الطولي للأنبوب، وعوامل أخرى، طول الوسادة الهوائية ومساحة المقطع العرضي للماء المشغول. تُظهر الدراسات النظرية والتطبيق العملي أن الوسائد الهوائية تنتقل مع تدفق المياه على طول أعلى الأنبوب، وتميل إلى التراكم حول انحناءات الأنبوب والصمامات وغيرها من العناصر ذات الأقطار المختلفة، مما يُسبب تذبذبات في الضغط.

ستؤثر شدة التغير في سرعة تدفق المياه بشكل كبير على ارتفاع الضغط الناتج عن حركة الغاز، نظرًا لعدم القدرة على التنبؤ بسرعة واتجاه تدفق المياه في شبكة الأنابيب. وقد أظهرت التجارب ذات الصلة أن ضغطها يمكن أن يرتفع حتى 2 ميجا باسكال، وهو ضغط كافٍ لكسر أنابيب إمدادات المياه العادية. من المهم أيضًا مراعاة أن تغيرات الضغط بشكل عام تؤثر على عدد الوسائد الهوائية التي تتحرك في أي وقت في شبكة الأنابيب. وهذا يُفاقم تغيرات الضغط في تدفق المياه المملوءة بالغاز، مما يزيد من احتمالية انفجار الأنابيب.

يُعد محتوى الغاز، وبنية خط الأنابيب، وطريقة تشغيله من العوامل التي تؤثر على مخاطر الغاز في خطوط الأنابيب. وهناك فئتان من المخاطر: صريحة ومخفية، ولكل منهما الخصائص التالية:

وفيما يلي المخاطر الواضحة في المقام الأول:

(1) العادم الصلب يجعل من الصعب مرور الماء
عندما يكون الماء والغاز في طورين متداخلين، لا يؤدي منفذ العادم الضخم لصمام العادم العائم أي وظيفة تقريبًا، ويعتمد فقط على عادم المسام الدقيقة، مما يسبب انسدادًا هوائيًا كبيرًا، حيث يتعذر إخراج الهواء، ويصبح تدفق الماء غير سلس، وتُسد قناة تدفق الماء. تتقلص مساحة المقطع العرضي أو حتى تختفي، وينقطع تدفق الماء، وتنخفض قدرة النظام على تدوير السوائل، وترتفع سرعة التدفق المحلي، ويزداد فقدان ضغط الماء. تحتاج مضخة الماء إلى توسيع، مما سيكلفها طاقةً ونقلًا أكبر، للحفاظ على حجم الدوران الأصلي أو ضغط الماء.

(2) بسبب تدفق المياه وانفجار الأنابيب بسبب عادم الهواء غير المتساوي، فإن نظام إمداد المياه غير قادر على العمل بشكل صحيح.
بسبب قدرة صمام العادم على إطلاق كمية متواضعة من الغاز، تتمزق خطوط الأنابيب بشكل متكرر. يمكن أن يصل ضغط انفجار الغاز الناتج عن العادم دون المستوى إلى 20 إلى 40 ضغطًا جويًا، وتعادل قوته التدميرية ضغطًا ثابتًا يتراوح بين 40 و40 ضغطًا جويًا، وفقًا للتقديرات النظرية ذات الصلة. يمكن تدمير أي خط أنابيب يستخدم لتزويد المياه بضغط 80 ضغطًا جويًا. حتى أقوى حديد الدكتايل المستخدم في الهندسة يمكن أن يتعرض للتلف. تحدث انفجارات الأنابيب طوال الوقت. ومن الأمثلة على ذلك خط أنابيب مياه بطول 91 كم في مدينة في شمال شرق الصين انفجر بعد عدة سنوات من الاستخدام. انفجر ما يصل إلى 108 أنابيب، وقرر علماء من معهد شنيانغ للبناء والهندسة بعد الفحص أنه كان انفجار غاز. يبلغ طول خط أنابيب المياه في مدينة جنوبية 860 مترًا فقط وقطر الأنبوب 1200 ملم، وقد تعرض لانفجارات الأنابيب حتى ست مرات في عام واحد من التشغيل. وكان الاستنتاج أن غاز العادم هو السبب. لا يمكن أن يُلحق الضرر بالصمام إلا بانفجار هواء ناتج عن عادم ضعيف في أنبوب الماء ناتج عن كمية كبيرة من العادم. ويتم حل المشكلة الأساسية لانفجار الأنبوب أخيرًا باستبدال العادم بصمام عادم ديناميكي عالي السرعة يضمن 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 والبناء التدريجي وتوسع جيوب الهواء.

(4) سوف يتم تسريع تآكل سطح المعدن عن طريق التعرض المتبادل للهواء والماء.

(5) يولد خط الأنابيب أصواتًا غير سارة.

المخاطر الخفية الناجمة عن التدحرج السيئ

1 يمكن أن يؤدي عدم دقة تنظيم التدفق، والتحكم التلقائي غير الدقيق في خطوط الأنابيب، وفشل أجهزة حماية السلامة إلى حدوث عادم غير متساوٍ؛

2- هناك تسريبات أخرى في خطوط الأنابيب؛

3 يتزايد عدد حالات فشل خطوط الأنابيب، وتتسبب صدمات الضغط المستمرة طويلة الأمد في تآكل مفاصل الأنابيب والجدران، مما يؤدي إلى مشاكل بما في ذلك تقصير عمر الخدمة وارتفاع تكاليف الصيانة؛

لقد أثبتت العديد من الأبحاث النظرية وبعض التطبيقات العملية مدى سهولة إتلاف خط أنابيب إمداد المياه المضغوطة عندما يتضمن كمية كبيرة من الغاز.

جسر المطرقة المائية هو أخطر شيء. الاستخدام طويل الأمد سيُقلل من عمر الجدار الافتراضي، ويجعله أكثر هشاشة، ويزيد من فقدان الماء، وقد يُسبب انفجار الأنبوب. يُعدّ عادم الأنابيب العامل الرئيسي المُسبب لتسربات أنابيب إمدادات المياه في المناطق الحضرية، لذا فإن معالجة هذه المشكلة أمر بالغ الأهمية. يكمن الحل في اختيار صمام عادم قابل للتفريغ وتخزين الغاز في أنبوب العادم السفلي. يُلبي صمام العادم الديناميكي عالي السرعة الآن هذه المتطلبات.

تتطلب الغلايات، ومكيفات الهواء، وأنابيب النفط والغاز، وأنابيب إمدادات المياه والصرف الصحي، ونقل الملاط لمسافات طويلة، صمام العادم، وهو جزء مساعد أساسي في نظام الأنابيب. يُركّب هذا الصمام غالبًا على ارتفاعات عالية أو بزاوية معينة لتفريغ الأنابيب من الغاز الزائد، وزيادة كفاءتها، وخفض استهلاك الطاقة.
أنواع مختلفة من صمامات العادم

تبلغ نسبة الهواء المذاب في الماء عادةً حوالي 2% من حيث الحجم. يُطرد الهواء باستمرار من الماء أثناء عملية التوصيل، ويتجمع عند أعلى نقطة في خط الأنابيب مُشكلاً جيبًا هوائيًا (AIR POCKET)، يُستخدم في عملية التوصيل. يمكن أن تنخفض قدرة النظام على نقل الماء بنسبة 5-15% تقريبًا مع ازدياد صعوبة نقل الماء. الغرض الرئيسي من صمام العادم الصغير هذا هو التخلص من نسبة 2% من الهواء المذاب، ويمكن تركيبه في المباني الشاهقة، وخطوط أنابيب التصنيع، ومحطات الضخ الصغيرة، وذلك لحماية أو تحسين كفاءة توصيل الماء في النظام وتوفير الطاقة.

صمام العادم الصغير أحادي الذراع (SIMPLE LEVER TYPE) ذو هيكل بيضاوي الشكل مشابه. يُستخدم القطر القياسي لثقب العادم في الداخل، وجميع مكوناته الداخلية، بما في ذلك العوامة والرافعة وإطار الرافعة ومقعد الصمام، مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 304S.S، وهي مناسبة لظروف ضغط العمل حتى PN25.