كيف يعمل نظام العادمصمامأعمال

تعتمد فكرة صمام العادم على طفو السائل على العوامة. تطفو العوامة تلقائيًا حتى تصطدم بسطح إحكام منفذ العادم عندما ينخفض ​​مستوى سائل العادم.صماميرتفع السائل بفعل قوة الطفو. ويؤدي ضغط معين إلى إغلاق الكرة تلقائيًا. عند تشغيل خط الأنابيب، تتوقف الكرة العائمة عند قاعدة وعاء الكرة وتطلق كمية كبيرة من الهواء. وبمجرد نفاد الهواء من الأنبوب، يندفع السائل إلى الداخل.صمام، يتدفق عبر وعاء الكرة العائمة، ويدفع الكرة العائمة للخلف، مما يتسبب في طفوها وإغلاقها.

في حال تعطل المضخة، سيبدأ الضغط السلبي بالتراكم، وستهبط الكرة العائمة، وسيُستخدم قدر كبير من الشفط للحفاظ على سلامة خط الأنابيب. عندما ينفد الهواء من العوامة، تدفعها الجاذبية إلى سحب أحد طرفي الرافعة إلى الأسفل، فتصبح الرافعة في وضع مائل. يُطرد الهواء من فتحة التهوية عبر فجوة موجودة بين الرافعة وجزء التلامس في فتحة التهوية. يرتفع مستوى السائل مع خروج الهواء، وتطفو العوامة إلى الأعلى بفعل قوة الطفو. يُضغط سطح الإغلاق على الرافعة تدريجيًا على فتحة التهوية حتى تُسد تمامًا.

أهمية صمامات العادم

لطالما عجز الناس عن حل المشكلة الأساسية المتمثلة في تسربات المياه المتكررة في شبكة الأنابيب، وذلك لقلة معرفتهم باحتواء أنابيب توزيع المياه في المدن على الغاز، وما إذا كان ذلك قد يؤدي إلى انفجارها. ولفهم ظاهرة "المطرقة المائية" الناتجة عن انقطاع المياه بسبب الغاز، من الضروري شرح الأسباب المحتملة لتراكم الغاز أثناء التشغيل العادي لشبكة إمداد المياه، بالإضافة إلى شرح نظرية ارتفاع ضغط الأنابيب وانفجارها.

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. ويُعد محتوى الغاز وبنية الأنابيب وطريقة تشغيلها من العوامل المؤثرة على مخاطر الغاز في الأنابيب. ويمكن تقسيم هذه المخاطر إلى نوعين: ظاهرة وخفية، وتتلخص خصائصها فيما يلي:

تشمل المخاطر الواضحة بشكل رئيسي الجوانب التالية

(1) يؤدي انسداد فتحة العادم إلى صعوبة مرور الماء. فعندما يكون الماء والغاز متوافقين في الطور، تصبح فتحة العادم الكبيرة لصمام العادم العائم عديمة الفائدة تقريبًا، وتعتمد فقط على العادم عبر المسام الدقيقة، مما يتسبب في "انسداد هوائي" خطير يمنع خروج الهواء، ويؤدي إلى تدفق الماء بشكل غير منتظم، ويقلل أو حتى يلغي مساحة المقطع العرضي لقناة تدفق الماء، ويمنع تدفق الماء، ويقلل من قدرة دوران النظام، ويرفع معدل التدفق الموضعي، ويزيد من فقدان ضغط الماء. لذا، يلزم توسيع مضخة الماء، مما يزيد من تكلفة الطاقة والنقل، للحفاظ على حجم الدوران الأصلي أو ضغط الماء.

(2) بسبب تدفق المياه غير المنتظم وانفجارات الأنابيب الناتجة عن عدم انتظام تصريف الهواء، يعجز نظام إمداد المياه عن العمل بكفاءة. وتنتج العديد من انفجارات الأنابيب عن صمامات التصريف التي تسمح بتسريب كمية ضئيلة من الهواء. ويمكن أن يتضرر خط أنابيب إمداد المياه نتيجة انفجار غازي ناجم عن سوء التصريف، حيث يصل الضغط إلى ما بين 20 و40 ضغطًا جويًا، ويعادل قوة تدميرية تتراوح بين 40 و80 ضغطًا جويًا من الضغط الساكن. حتى أن أقوى أنواع الحديد المطاوع المستخدم في الهندسة قد يتضرر. وقد خلص مهندسون من كلية الهندسة، بعد التحليل، إلى أن الانفجار كان غازيًا. فقد انفجر جزء من أنبوب مياه في مدينة جنوبية، يبلغ طوله 860 مترًا فقط، وقطره 1200 ملم، ست مرات خلال عام واحد من التشغيل.

بحسب الاستنتاج، فإن الضرر الناجم عن انفجار الغاز الناتج عن عدم كفاية تصريف أنبوب الماء بسبب صمام التصريف لا يتجاوز كمية ضئيلة من الغاز. وقد تم حل المشكلة الأساسية لانفجار الأنبوب نهائيًا باستبدال صمام التصريف بصمام تصريف ديناميكي عالي السرعة يضمن تصريفًا فعالًا.

(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. قد يتسبب العادم غير المنتظم في تذبذب ضغط خط الأنابيب، وعدم دقة ضبط التدفق، وعدم دقة التحكم الآلي في خط الأنابيب، وعدم فعالية تدابير الحماية من التلف؛

2. ازداد تسرب المياه من الأنابيب؛

3. هناك المزيد من حالات فشل خطوط الأنابيب، وتؤدي الصدمات المستمرة طويلة الأمد للضغط إلى إضعاف جدران الأنابيب والوصلات، مما ينتج عنه مشاكل تشمل تقصير العمر الافتراضي وارتفاع تكاليف الصيانة؛

أظهرت العديد من الدراسات النظرية وبعض التطبيقات العملية مدى سهولة إحداث ظاهرة الطرق المائي المدمرة، والتي تُعدّ الأخطر على خط الأنابيب، عندما يحتوي خط أنابيب إمداد المياه المضغوط على كمية كبيرة من الغاز. يؤدي الاستخدام طويل الأمد إلى تقليل عمر جدار الأنبوب، وزيادة هشاشته، وزيادة فقدان المياه، وقد يتسبب في انفجاره.

تُعدّ مشكلة تصريف المياه من الأنابيب السبب الرئيسي لتسرب المياه في شبكات إمداد المياه الحضرية. لذا، يتطلب الأمر تنظيف قاع الأنبوب، ويُعدّ صمام تصريف قابل للتحرير الحل الأمثل. 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 في أعلى نقطة من خط الأنابيب مُشكلاً جيوبًا هوائية، مما يُصعّب عملية ضخ المياه، وقد يُؤدي بالتالي إلى انخفاض سعة ضخ المياه في النظام بنسبة تتراوح بين 5 و15%. 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 ضخ المياه في النظام، وترشيد استهلاك الطاقة.

يتميز جسم صمام العادم الصغير أحادي الذراع (SIMPLE LEVER TYPE) بشكل بيضاوي. جميع المكونات الداخلية، بما في ذلك العوامات والأذرع وإطارات الأذرع ومقاعد الصمامات، مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ 304. يستخدم الصمام فتحة عادم داخلية بقياس 1/16 بوصة. يتحمل الصمام ضغط تشغيل يصل إلى PN25.