Golyós visszacsapó szelep hatása szivattyú leállás során kialakuló lengésekre Dr. Hős Csaba, Dr. Pandula Zoltán Hos.Csaba@hds.bme.hu, Pandula.Zoltan@hds.bme.hu Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Kar Hidrodinamikai Rendszerek Tanszék 1111, Budapest, Műegyetem rkp. 3. D ép. 334. Tel: 463-16-80 Fax: 463-30-91 http://www.hds.bme.hu
Hidraulikus tranziensek Stacionárius áramlási állapotok közti átmenet Veszélyes folyamatok Vizsgálati lehetőségek Mérés Számítás Modellhangolás mérés és számítás összehasonlításával Veszélytelenebb folyamat alapján készített modellel veszélyesebb folyamat vizsgálata Hatások: hidraulikus tranziens romboló hatása Esettanulmány: szennyvízátemelő gépház
Hidraulikus tranziens romboló hatása
Nyomásváltozás a folyamat során Zavar, vezérelt zár hirtelen zár a szakasz végén 300 m hosszú cső Q = 144 m 3 /h D = 235 mm v = ~0.9 m/s Nyomáscsúcs Reflexió a szakasz elejéről Folyadékszál szakadás Végén, zárnál vascső!
Háttér: Allievi elmélete v sebességváltozás Nyomásváltozás (vízütés, water hammer): p a v Nyomáshullám terjedési sebessége: a Rendszer főideje: (L hosszú cső) 2 L T f a Ez alatt limitált a sebességváltozás, közelítőleg Esetünkben: p = ~9 bar!
Esettanulmány: szennyvíz átemelő gépház Kb. 8 m szállítómagasság 4 párhuzamos szivattyú Golyós visszacsapó Jelentős sebesség ~ 3 m/s Kiesés során erősödő lengések Kb. 800 m 3 /h Szivattyú kiesés Visszacsapó hirtelen zár Folyadékszál szakadás, majd nyomáscsúcs Hogyan csökkenthető a csúcs?
p [bar] Esettanulmány: szennyvíz átemelő gépház Csoveg Gep1 Gep2 Gep3 Gep4 Megoldás keresése numerikus szimulációval Rendszer modellezése Eredmények vizsgálata Fő feladat: folyadékszál szakadás megszüntetése Modell nem tudja utána a folyamatot követni, nyomáscsúcs cso4 cso3 cso2 e13 e23 e33 e43 v1 v2 v3 v4 e12 e22 e32 e42 sz1 sz2 sz3 sz4 e11 e21 e31 e41 szcs1 szcs2 szcs3 szcs4 s11 s21 s31 s41 s1 s2 s3 s4 Szivo1 Szivo2 Szivo3 Szivo4 3.5 3 2.5 cso1 Nyomas a Gep3 merev alrendszer e33 csomopontjaban med e51 Lehetséges megoldások: Visszacsapó cseréje Légüst Állócső Légtelenítő/légbeszívó 2 1.5 1 0.5 0 2 3 4 5 6 7 8 t [s]
p [bar] Esettanulmány: szennyvíz átemelő gépház Csoveg Légteneítő/légbeszívó Rendszer modell kiegészítése Eredmények vizsgálata Gep1 Gep2 Gep3 Gep4 szip1 szip2 szip3 szip4 cso4 cso3 cso2 e13 e23 e33 e43 v1 v2 v3 v4 e12 e22 e32 e42 sz1 sz2 sz3 sz4 e11 e21 e31 e41 szcs1 szcs2 szcs3 szcs4 s11 s21 s31 s41 cso1 med e51 3 szivattyú kiesése esetén sincs folyadékszál szakadás Nem nyit ki többszörösen a visszacsapó s1 s2 s3 s4 Szivo1 Szivo2 Szivo3 Szivo4 Nyomas a Gep1 merev alrendszer e13 csomopontjaban 6 5 4 3 2 1 0 2 3 4 5 6 7 8 t [s]
p [bar] p [bar] Gépkiesés vizsgálata Mérési eredmények Gép kiesés 50 Hz-ről Közös szállítócsőben csökkent a nyomás Visszacsapó többszörösen zár Kb. 60 kg-os gumi borítású alumínium záróelem Nem szabályozható Visszacsapó bezáródásakor jelentős nyomás a szivattyú után Golyós visszacsapó nem ideális megoldás Jelentős erőhatás a becsapódáskor Külső karterheléses csillapított csappantyú? 6 5 4 3 2 1 0 Mért nyomások: meres8.xlsx - 2009.06.12. 17: 5 ch1: VCs3 után szuszogó alatt ch2: Sz1 nyomócsonk ch3: VCs1 után szuszogó alatt ch4: Sz3 szívó oldalán ch5: Sz3 nyomó oldalán ch6: Vcs2 után szuszogó alatt -1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Mért nyomások: meres8.xlsx - 2009.06.12. 17: 5 6 t [s] 5 4 3 2 1 0 ch1: VCs3 után szuszogó alatt ch2: Sz1 nyomócsonk ch3: VCs1 után szuszogó alatt ch4: Sz3 szívó oldalán ch5: Sz3 nyomó oldalán ch6: Vcs2 után szuszogó alatt -1 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6 6.5 7 t [s]
p [bar] p [bar] Üzemszerű leállás 7 Mért nyomások: meres10.xlsx - 2009.06.12. 17:18 ch1: VCs3 után szuszogó alatt ch2: Sz1 nyomócsonk Lágyindítós gép kapcsol ki először (itt két gép esik ki, harmadik marad) Jelentős zajhatás Záróelem golyó pattog Közös vezetékben nincs jelentős lengés 6 5 4 3 2 1 0 ch3: VCs1 után szuszogó alatt ch4: Sz3 szívó oldalán ch5: Sz3 nyomó oldalán ch6: Vcs2 után szuszogó alatt Utolsó szivattyú frekvenciaváltós visszaszabályoz 30 Hz-re Szállítás 40 m 3 /h Kikapcsolás -1 26 26.5 27 27.5 28 28.5 29 29.5 30 t [s] Mért nyomások: meres12.xlsx - 2009.06.12. 17:23 6 5 4 3 2 ch1: VCs3 után szuszogó alatt ch2: Sz1 nyomócsonk ch3: VCs1 után szuszogó alatt ch4: Sz3 szívó oldalán ch5: Sz3 nyomó oldalán ch6: Vcs2 után szuszogó alatt Becsapódásból jelentős nyomáscsúcs szivattyú után 1 0-1 100 100.5 101 101.5 102 102.5 103 103.5 104 t [s]
Szimuláció Előző eset modellezve 3 szivattyú kiesés
Összefoglalás Nem jelentős a magasságkülönbség Nagy áramlási sebesség Rosszul megválasztott visszaáramlás gátló Jelentős erők záródáskor varratok megrepedtek Visszacsapó megtartásával megoldás keresése légtelenítő/légbeszívó Összelengést meg tudta szüntetni, de többszörös becsapódás Jelentős csúcsok a szivattyú nyomócsonkján, komoly mechanikai igénybevétel Javaslat Üzemszerűen frekvenciaváltóval futtatni ki teljesen az összes gépet golyó lassan ereszkedik be Csappantyú alkalmazása beállítható a zárási karakterisztika a rendszerhez
Köszönöm a figyelmet!