Пульсации: что это такое, причины возникновения, в чем опасность
При работе перекачивающих насосов из-за неравномерной подачи жидкости отдельными толчками в гидравлической системе возникают скачки давления – пульсации. Это нежелательное явление приводит к появлению шумов и вибраций, нарушениям и сбоям технологического процесса.
Пульсации особенно опасны тем, что даже при небольшой амплитуде способны войти в резонанс с частотой колебаний отдельных узлов. Постепенно возрастающая сила циклических напряжений приводит к усталостным разрушениям оборудования, потере устойчивости опорных конструкций, уменьшению срока службы контрольно-измерительной аппаратуры.
Устройства для предупреждения пульсаций
Попытки устранения скачков давления с помощью виброизолирующих элементов и гибких подводящих шлангов обычно не дают результатов. Проблему решают по-разному: с помощью пневматических компенсаторов в виде воздушных колпаков, аккумулирующих емкостей с жидкостью, дросселей.
Зарекомендовавшим себя устройством для гашения пульсаций в мембранных пневматических насосах служит подходящий по типу и размеру демпфер. После установки демпфера проблема скачков давления теряет актуальность, сопутствующие риски падают.
Положительные последствия установки демпфера:
- Стабилизируется давление потока жидкости, уменьшение амплитуды пульсаций достигает 90%
- Улучшаются рабочие характеристики насосов, снижается вибрация и шум в гидравлической системе
- Минимизируется риск возникновения неисправностей в гидравлических линиях, обеспечивается высокий уровень защиты контрольно-измерительной аппаратуры
- Сокращаются расходы на техническое обслуживание и замену отдельных узлов или деталей, увеличивается срок службы насоса и всей гидравлической системы
Демпферные гасители пульсаций мембранных пневматических насосов отличаются простым уходом, не нуждаются в частом техническом обслуживании, вышедшие из строя детали легко заменяются.
Устройство демпфера
Прибор состоит из размещенного в корпусе пневматического клапана, соединенного с мембраной. Мембрана разделяет корпус демпфера с исполнительным механизмом для гашения колебаний давления на две камеры – воздушную и жидкостную расширительную.
Воздушная камера соединена с пневматической линией (активный демпфер) либо закачивается сжатым воздухом от насоса или компрессора и работает автономно, без подключения пневмолинии (пассивный демпфер). Контроль давления в пневматической камере осуществляется вручную или в автоматическом режиме. Расширительная камера сообщается с трубой, по которой перекачивается жидкая среда.
Устройство демпфера:
- расширительная камера
- мембрана со стороны воздушной камеры
- мембрана со стороны жидкостной расширительной камеры
- пневматический клапан
- воздушная камера
Принцип работы
Нюансы работы демпферного гасителя пульсаций зависят от конструкции и производителя, но общий принцип действия почти всегда одинаковый. В воздушную камеру поступает сжатый воздух, который оказывает противодавление и создает подушку пневматического гашения. Положение мембраны автоматически регулируется в зависимости от давления жидкости, подаваемой насосом в нагнетательную линию.
При падении давления в трубопроводе между тактами подачи демпфер обеспечивает дополнительное давление, вытесняя жидкость из расширительной камеры мембраной. Тем самым разница между величиной давления в трубе на разных фазах работы насоса сглаживается.
Положение мембраны и пневматического клапана:
- при падении давления между тактами подачи
- при усилении давления во время такта подачи
При подборе гасителя пульсаций нужно учитывать, что эффективность гашения скачков давления зависит от того объема жидкости, который демпфер может запасти, а затем подать в нагнетательную линию. Этот объем должен быть не меньше количества жидкости, подаваемой насосом в трубу за один такт.
Установка и эксплуатация
Монтаж демпфера. Для поглощения пульсаций на их источнике демпферный гаситель устанавливают в нагнетательной линии как можно ближе к выходному патрубку мембранного насоса. Место монтажа должно находиться на расстоянии не более десяти диаметров трубы от насоса. Устройство регулирует давление потока жидкости сразу на выходе.
При использовании гибких соединений на выходном патрубке ставят выпускной коллектор, к которому присоединяют демпфер. Гибкий шланг прикрепляют к гасителю пульсаций через тройник.
Прибор монтируют в вертикальном положении над или под нагнетательной линией. При установке в верхнем положении демпфер работает эффективнее, чем в перевернутом виде.
Подключение воздуха. Устройство используют только после установки в гидросистеме и закачки сжатого воздуха или подключения пневматической линии, в противном случае возможно повреждение мембраны. Воздушный шланг подключается к пневматической линии между насосом и регулирующим вентилем Т-образно.
Внутреннее давление в воздушной камере демпфера должно быть меньше максимального давления жидкости в гидравлической системе. Наибольший эффект достигается, когда давление воздуха в воздушной камере составляет 80% от давления в системе. При высоком давлении в нагнетательной линии активный демпфер с подводом сжатого воздуха работает лучше автономного пассивного.
Предел допустимого давления воздуха указывают в техническом описании или на самом демпфере. При отсутствии данных делают запрос дистрибьютору или производителю. Превышение верхнего предела давления может повредить изделие и нанести вред лицам, находящимся в непосредственной близости.
Демпферный гаситель пульсаций предназначен для работы только от сжатого воздуха, обязательно чистого, сухого, не содержащего смазочных веществ и масел. Применение других сжатых газов может быть небезопасно. Использовать кислород запрещено!
Температура среды. Превышать рабочую температуру, на которую рассчитан корпус или мембрана, нельзя. Жидкая среда с чрезмерно высокой температурой может ослабить прочность корпуса, повредить мембрану и привести к попаданию жидкости в воздушную камеру.
Взаимодействие с жидкостью и окружающей средой. Материал проточной части корпуса и мембраны со стороны расширительной камеры должен быть химически совместим с прокачиваемой жидкостью. При перекачивании огнеопасной жидкой среды или работе в пожароопасных условиях необходимо использовать соответствующие модификации демпферов из токопроводящих материалов и сделать заземление, иначе статические искры могут спровоцировать взрыв.
Устройство работает без смазки, пригодно для эксплуатации в тяжелых или взрывоопасных условиях, при повышенной влажности либо наличии конденсата. Способно перекачивать жидкости с присутствием взвешенных твердых частиц большого размера.
В момент работы гидросистемы находиться рядом с демпферным гасителем пульсаций запрещено.
Технические характеристики
Большой ассортимент материалов корпуса и мембраны позволяет подобрать модель демпфера пульсаций с учетом наилучшей химической совместимости с жидкой средой и в зависимости от рабочей температуры. Доступны версии во взрывозащищенном исполнении, сертифицированные по ATEX.
Соединение устройства с трубой резьбовое (трубная цилиндрическая или коническая резьба) либо фланцевое. Большинство демпферов пульсаций Argal и ALPHADYNAMIC рассчитаны на давление воздуха до 7 бар.
Кодировка изделия
В кодировке содержатся данные по спецификации: торговая марка изделия, тип демпфера, производительность насоса, специальное исполнение, материал корпуса и мембраны.
Кодировка наносится на маркировочной табличке, прикрепленной к изделию, или прямо на корпусе. Здесь же могут быть указаны заводской серийный номер, год изготовления, объем, допустимое давление и температура.
Техническое обслуживание
Техническое обслуживание устройства минимально, профилактической или экстренной замене подлежит только мембрана. Изнашиваемость мембраны зависит от вида материала, рабочей температуры и химического состава жидкой среды, наличия абразивных включений. Для экстренной замены под рукой всегда нужно иметь запасные комплекты мембран.
Периодически демпфер и крепежные элементы осматривают. Выявляют признаки превышения допустимого давления или усталости материалов, следы коррозии, особенно в средах с содержанием соли или агрессивных химических веществ.
Демпферный гаситель, который протекает, поврежден коррозией или по другим причинам не выдерживает давление жидкости, должен быть немедленно заменен. Крепеж также заменяют при первых признаках коррозии.
Повторно применять старый крепеж или уплотнительные кольца нельзя. После выполнения техобслуживания или при повторной сборке ставят только новые крепежные детали и уплотнения. Типоразмеры подбираются в соответствии со спецификацией изделия.
У пассивных демпферов с предварительной заправкой сжатого воздуха регулярно проверяют давление в воздушной камере. Периодичность проверки зависит от материала мембраны, рабочей температуры жидкости и силы давления, но не реже одного раза в месяц. Контрольные замеры проводят при отсутствии давления в гидравлической системе.
Очищают и промывают прибор нейтральным моющим средством, совместимым с материалом корпуса, мембраны и перекачиваемой рабочей средой.
Перед техническим обслуживанием или ремонтом демпфер обязательно отключают от пневматической линии, трубопровода и насоса, проверяют на отсутствие остаточного давления в устройстве. Работы ведутся с помощью средств индивидуальной защиты (очки или маска, перчатки, защитный фартук, закрытая обувь и т. д.).
