Link'i e-posta ile paylaş
Gerekli tüm alanlar doldurulmadı
e-posta gönder

Kapalı boru sistemlerinde su darbesi: Nedenleri, etkileri ve çözümleri

Su çekici veya hidrolik darbe olarak da bilinen su darbesi, endüstriyel boru sistemlerinde ciddi bir sorundur. Bu olgu, borularda bir sıvının aniden durdurulması nedeniyle basınç zirveleri oluştuğunda meydana gelir. Vanalarda, borularda ve diğer bileşenlerde ciddi hasarlar, sık karşılaşılan bir sonuçtur. Bu hasarlar sadece pahalı onarımlara değil, aynı zamanda duruş sürelerine ve üretim kayıplarına da neden olur. Doğru vanalar seçerek ve sistemde ayarlamalar yaparak su darbelerini nasıl önleyebileceğinizi öğrenin.

Su darbesi, kapalı boru sistemlerinde meydana gelebilir ve çeşitli uygulamaları ilgilendirir. Evsel su tesisatlarından büyük üretim tesislerine kadar.

Su darbesi nedir?

Su darbesi, akış hızındaki hızlı değişikliklerin neden olduğu bir borudaki ani basınç artışıdır. Bu olgu, kapalı bir sistemdeki hareketli bir akışkan aniden durmaya veya yön değiştirmeye zorlandığında yaşanır. Bu basınç darbesi, tüm sisteme yayılıp artar, bu da basıncın bileşenler için artık izin verilmeyen bir sınır aralığında artmasına yol açar. Bunun dışında, akış hızı kat kat artar, olumsuz koşullar altında 1.200 m/s’ye kadar ulaşabilir. 

Su darbesi sadece suda değil, diğer sıkıştırılamaz sıvılarda (basınç altında da yoğunlukları esas itibarıyla değişmeyen) veya gazlarda da meydana gelir. Basınç darbesine genellikle titreşimler veya basınç boşalmadan önce tekrarlanan bir çarpma sesi eşlik eder. Bu nedenle, bazen su çekici olarak da adlandırılır.

Basınç darbeleri belirgince duyulabilse de milisaniye aralığında son derece kısa bir süre içinde oluşup sonra tekrar kaybolduklarından ölçülmeleri zordur. Elektronik ölçüm cihazları bu tür ölçümler için genellikle uygun değildir veya basınç darbesi, ölçüm aralığı son değerini aşar.

Su darbesinin nedenleri

Su darbesinin çeşitli nedenleri vardır, örneğin vanaların hızlı açılıp kapanması, pompaların hızlı çalıştırılması veya kapatılması, çok hızlı kapanan çek valfler ve güç kaynağındaki ani kesintiler. Su sütununun ayrılması veya basınç tamponları da ortaya çıkmasında bir etkendir.

Bununla birlikte, tasarımın da su darbesinin meydana gelmesi üzerinde etkisi vardır. Yükseklik farklarının üstesinden gelmek için daha yüksek basınçlar gerektiğinden, risk özellikle yükseklik farkları büyük olan sistemlerde yüksektir.

Düzgün bir akışı kesintiye uğratan sistem yapıları da artan bir risk barındırmaktadır. Bu nedenle, kıvrımlardan ve şiddetli basınç dalgalanmalarından olabildiğince kaçınılmalıdır.

Su darbesinin doğrudan etkileri

Su darbesi ciddi hasarlara neden olabilir:

  • Bileşenlerde sızıntılar.
  • Vana yuvasında deformasyon veya tahribat.
  • Çekvalf disklerinde deformasyon.
  • Pompa millerinde kırılma veya bükülme.
  • Contaların ve O-bileziklerin erken düzleşmesi.
  • Çarklarda kırılma.
  • Borularda sızıntı veya kırılma.

İletim sistemlerinde olası uzun vadeli sonuçlar

Su darbeleri, tek tek cihazlara ve bileşenlere zarar vermenin yanı sıra, genellikle tüm sistemin hizmet ömrünü de kısaltır. Tehlike, su darbelerinin şiddetiyle birlikte artar. Borularda sıklıkla sızıntılar olur, bu da sistemin uzun vadede artık verimli çalışmamasına, maddenin veya ürünün kaybolmasına yol açar. 

Su darbesinin önlenmesi

Planlama aşamasında doğru vana seçimi

İdeal olarak, sistem en başından itibaren su darbesi riskini en aza indirecek şekilde planlanmalıdır. Bu planlamada, uygun vanaların seçilmesi önemli bir rol oynar. Planlama aşamasında, su darbelerinin meydana gelmesini en başından önlemek için uygun işlevselliğe sahip kaliteli vanaların seçilmesine özen gösterilmelidir. Pnömatik veya elektrikle çalışan vanalar uygun modellerde edinilebilir. Elle çalıştırılan vanalar da kullanılabilir. Vanaların karşılaması gereken koşullara kısa bir genel bakış.

Açılma veya kapanma süresi ayarlanabilen, pnömatik çalışan proses vanaları

Pnömatik çalışan proses vanalarda açılı yuvalı vanalar (Y vanalar da denir) veya küre vanalar (düz vanalar da denir) mevcuttur. Vanaların, sıvının akış yönünün tersine kapanacak şekilde yapılandırılması önemlidir. Bu, kapatma işlevini maddenin eylemsizliğiyle uyumlu hale getirerek basınç darbesini doğal yoldan önler. Hem yaylı geri dönüş mekanizmasına sahip vanalar, hem de çift yönlü vanalar bu şekilde yapılandırılabilir.

Cut-away view of the Type 2000 angle seat valve

Su darbesini önlemek için, pnömatik çalışan proses vanaları (burada Tip 2000) sıvının akış hızına karşı kapanmalıdır.

 

Elektromotorlu vanalar

Pnömatik çalışan proses vanalarına benzer şekilde, elektromotorla çalışan vanalar da, açılı yuvalı veya düz yuvalı vana olarak uygun gövde modellerinde sunulmaktadır. Bürkert’in motorla çalışan vanaları, su darbesi bağlamında olumlu bir etkiye sahip olan aşağıdaki özelliklerle öne çıkar:

  • Reaktif olmayan ve maddenin basıncından bağımsız sabit tahrik sistemi. Bu nedenle, maddenin basınç dalgalanmaları veya darbeleri, vana yerine aktarılmaz. Örneğin kompakt vanalar (Tip 3280/3281/3285) önerilir. 
  • Pnömatik çalışan proses vanalarıyla karşılaştırıldığında, vananın özel mekanik yapısı, yay yatağı gerektirmez, yüksek darbe ve titreşim direnci sunar.
  • Bürkert’in motorla çalışan vanalarını çalıştırma hızı, bir yazılımla hassas şekilde ayarlanabilir. Bu sayede, sistemdeki basıncı gereksiz yere artırmamak ve bununla bağlantılı etkileri en aza indirmek için vanalar bilerek yavaşça açılabilir veya kapatılabilir.
Tip 3323

Elektromotorlu, 2/2 yollu diyaframlı vana (açma/kapama)

Tip 3323
  • Enerji deposuyla güvenlik konumu
  • Ayarlanabilen tahrik kuvveti
  • Arıza teşhis fonksiyonları ve endüstriyel ağ sistemi
  • Ürüne temas eden Ra yüzeyleri ≤0.38 µm…1.6 µm (isteğe bağlı olarak elektriksel parlatma)
  • DN 06…DN 100 nominal bağlantı genişliklerinde temin edilebilir

 

Diyaframlı vanalar

Bundan başka, pnömatik veya elektromotorik kontrollü diyaframlı vanalar ilaç ve biyoteknoloji üretim sektöründe kullanılabilir. Yuvalı vanaların aksine, bu vana türü, akış yönünden bağımsız olarak kullanılabilir ancak küre vanalarla aynı kriterlere (kV-değeri, azami basınç...) tabidir. Diyaframlı vanalarla ilgili olarak, su darbesinin kısa süreli dış sızıntılara neden olabileceği (sadece köprü üzerinden değil), bu sızıntıların sadece su darbesinin kısa bir anında görüleceği unutulmamalıdır. Diyafram hasar görmemişse vana en iyi ihtimalle normal işlevini yerine getirmeye devam edebilir.  

Tip 2103

Dağıtık otomasyon için, yüksek nitelikli çelikten mamul, pnömatik tahrikli 2/2 yollu diyaframlı vana (Tip ELEMENT)

Tip 2103
  • Valf gövdesi ve diyafram çeşitli malzeme ve tasarımlarda edinilebilir
  • Ürüne temas eden yüzeylerde Ra ≤ 0,38 µm - 1,6 µm (isteğe bağlı elektro cilalı)
  • Tüm yaygın bağlantı boyutlarında ve varyantlarında mevcut

Mevcut sistemlerde optimizasyon seçenekleri

Mevcut sistemlerde su darbesi riskini azaltmak için çeşitli çözümler bulunmaktadır. Sistem genelinde bu tür bir ayarlama, sadece tüm süreci kapsamlı bir şekilde anlayan bir proses mühendisi tarafından düşünülmelidir. 

Olası önlemler şunlardır:

  • Tek tek vanaların ayarlanabilir açma ve kapama sürelerine sahip vanalarla değiştirilmesi.
  • Vanaların daha yavaş kapanması için vanadan geçen sıvının akış hızını azaltmak üzere kısma vanalarının ve boru gruplarının takılması. 
  • Pnömatik tahrikin pnömatik havalandırma veya havasını alma işlemlerini kısarak pnömatik proses vanalarının kapanma hızını yavaşlatma. 
  • Açılma ve kapanma zamanı ayarına sahip elektromotorlu tahriklerin kullanılması.
  • Sistemdeki hız değişiminin sınırlandırılması.
  • İlgili aktüatör de dahil olmak üzere, çift yönlü tahriklerin kullanılması.

Sonuç

Su darbesi, boru sistemlerinde ciddiye alınması gereken bir sorundur. Sistem ekipmanlarına ve borulara zarar verebilir. Vanaların doğru seçilmesi, kapanma hızının ayarlanması, kısma vanalarının veya klapeli vanaların takılması, deneyimli uzmanlar tarafından sistemde yapılacak diğer ayarlamalar, su darbesini çoğu durumda önleyebilir.

virtual lab show kontakt

Su darbeleriyle ilgili sorunlarınız mı var veya onları önlemek mi istiyorsunuz?

Bürkert’in akışkan uzmanları, planlama aşamasında size tavsiyelerde bulunup uygun bileşenlerin seçiminde size memnuniyetle yardımcı olabilir.

Hemen iletişime geçin