Τι είναι μια βαλβίδα πύλης νερού;

Τι είναι μια βαλβίδα πύλης νερού
Μια βαλβίδα πύλης νερού είναι μια βαλβίδα γραμμικής κίνησης που χρησιμοποιεί μια κατακόρυφη ανύψωση και κατέβασμα της πύλης για να ανοίξει ή να κλείσει πλήρως η ροή του νερού. Δεν είναι κατάλληλο για ρύθμιση ροής και πρέπει να χρησιμοποιείται μόνο σε πλήρως ανοιχτές ή πλήρως κλειστές θέσεις. Όταν η πύλη ανυψωθεί πλήρως, το κανάλι του νερού είναι ευθεία-με αποτέλεσμα ελάχιστη απώλεια πίεσης. όταν η πύλη χαμηλώσει πλήρως, η ροή του νερού διακόπτεται από μεταλλικές-σε-μεταλλικές ή ελαστικές επιφάνειες στεγανοποίησης μεταξύ της πύλης και της έδρας της βαλβίδας.

 

Αρχή εργασίας και βασικά στοιχεία
Το κινούμενο τμήμα του πυρήνα της βαλβίδας πύλης είναι η πύλη, που κινείται από το στέλεχος για να εκτελεί γραμμική παλινδρομική κίνηση κατά μήκος των αυλακώσεων οδήγησης μέσα στο σώμα της βαλβίδας. Για τη σχεδίαση ανερχόμενου στελέχους, το στέλεχος και η πύλη ανεβαίνουν και πέφτουν μαζί, επιτρέποντας στον χειριστή να προσδιορίσει οπτικά τη θέση της βαλβίδας από το εκτεθειμένο μήκος στελέχους. Για τομη ανερχόμενη βαλβίδα πύλης(γνωστή και ως βαλβίδα πύλης σκούρου στελέχους), το παξιμάδι στελέχους στερεώνεται στην πύλη και το στέλεχος περιστρέφεται μόνο χωρίς ανύψωση. η πύλη κινείται πάνω και κάτω κατά μήκος των νημάτων του στελέχους. Αυτός ο σχεδιασμός διατηρεί το συνολικό ύψος της βαλβίδας σχεδόν σταθερό, καθιστώντας την κατάλληλη για εγκατάσταση σε υπόγειους θαλάμους, σήραγγες ή συστήματα σωληνώσεων περιορισμένων διαστημάτων-.

 

Τα υλικά του σώματος βαλβίδων είναι συνήθως όλκιμος σίδηρος (QT450-10) ή χυτός χάλυβας (WCB). Στους αγωγούς ύδρευσης, ο όλκιμος σίδηρος αντιπροσωπεύει πάνω από 85% (σύμφωνα με τις τυπικές στατιστικές AWWA C515). Οι επιφάνειες στεγανοποίησης μπορούν να είναι κατασκευασμένες από ορείχαλκο, ανοξείδωτο χάλυβα (όπως 13Cr ή 304) ή επένδυση από καουτσούκ EPDM. Η διαφορά σκληρότητας μεταξύ των υλικών καθορίζει τη μέγιστη επιτρεπόμενη διαφορά πίεσης: οι μεταλλικές βαλβίδες{12}}σε συνθήκες Κλάσης 150 (PN20) μπορούν να επιτύχουν ρυθμούς διαρροής που πληρούν το ISO 5208 Rate A (μηδενική ορατή διαρροή), ενώ οι δομές με ελαστική έδρα διατηρούν μηδενική διαρροή ακόμη και σε 1,5 φορές την ονομαστική πίεση.

 

Βασικές τεχνικές παράμετροι και βιομηχανικά πρότυπα
A βαλβίδα πύλης παροχής νερούΗ συμμόρφωση με τα διεθνή πρότυπα παροχής νερού έχει συνήθως τις ακόλουθες περιοχές παραμέτρων:

• Ονομαστική διάμετρος: DN50 – DN1200 (DN100 έως DN600 κοινά για γραμμές διακλάδωσης αστικών υδάτων)
• Ονομασίες πίεσης: PN10, PN16, PN25 (αντιστοιχούν στην κατηγορία ANSI 125/150)
• Θερμοκρασία λειτουργίας: -10 μοίρες έως 80 μοίρες (ελαστικό-καθισμένο); -29 μοίρες έως 425 μοίρες (μεταλλική έδρα)
• Συντελεστής ροής (Cv): Για DN200 πλήρως ανοιχτό, Cv ≈ 7000, με συντελεστή αντίστασης ζ μόνο 0,05–0,1, πολύ χαμηλότερος από τις βαλβίδες πεταλούδας (ζ ≈ 0,3) ή τις βαλβίδες σφαίρας (ζ Μεγαλύτερο ή ίσο με 4,0)
• Ροπή λειτουργίας: Για μια βαλβίδα πύλης ανερχόμενου στελέχους DN300 κάτω από PN16, η μετρούμενη ροπή είναι περίπου 450 N·m. για αμη ανερχόμενη βαλβίδα πύλης, λόγω της χαμηλότερης απόδοσης του ζεύγους σπειρωμάτων, η ροπή είναι συνήθως 15%–20% υψηλότερη

 

Τα πρότυπα κατασκευής περιλαμβάνουν: ISO 5208 (δοκιμή πίεσης), EN 1074-1 (απαιτήσεις για βαλβίδες παροχής νερού), AWWA C509 (Αμερικανικό πρότυπο για βαλβίδες πύλης νερού), BS 5163 (Βρετανικό πρότυπο για βαλβίδες πύλης που δεν ανεβαίνουν). Το BS 5163 απαιτεί συγκεκριμένα ότι αμη ανερχόμενη βαλβίδα πύληςπρέπει να έχει αξιόπιστη στεγανοποίηση στελέχους και σχεδίαση στελέχους με φουσκωτό-στεγανό, με τη σύνδεση της πύλης στελέχους να ασφαλίζεται με μια σχισμή T- ή μια δακτυλιοειδή αυλάκωση για να αποτρέπεται η απεμπλοκή σε οποιοδήποτε βαθμό ανοίγματος.

 

Τύποι βαλβίδας πύλης για παροχή νερού
Με βάση τα σενάρια εφαρμογής και τις δομικές διαφορές, τοτύποι βαλβίδας πύλης για παροχή νερούμπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε τρεις τύπους:

 

Σφηνοειδή ελαστική βαλβίδα πύλης
Η πύλη είναι μια συμπαγής πλάκα{0}}σε σχήμα σφήνας που σχηματίζει μια γωνία σφήνας (συνήθως 5 μοίρες -8 μοίρες) με τις επιφάνειες στεγανοποίησης και στις δύο πλευρές του σώματος της βαλβίδας. Όταν είναι κλειστό, δημιουργείται επαρκής ειδική πίεση στεγανοποίησης από τη δράση σφήνωσης. Κατάλληλο για δίκτυα παροχής νερού μέσης και χαμηλής πίεσης DN50–DN600. Το πλεονέκτημα είναι ότι η φθορά στο ζεύγος στεγανοποίησης μπορεί να αντισταθμιστεί με τη ρύθμιση του παξιμαδιού στελέχους. Το μειονέκτημα είναι η υψηλή ακρίβεια κατεργασίας που απαιτείται για τη γωνία σφήνας - μια ανοχή άνω των ±0,2 mm μπορεί να προκαλέσει δέσιμο ή διαρροή.

 

Βαλβίδα παράλληλης πύλης
Δύο ανεξάρτητες πύλες πιέζονται σε παράλληλες επιφάνειες στεγανοποίησης με ελατήρια ή πλωτούς μηχανισμούς, που συναντώνται συνήθως σε εφαρμογές υψηλής-πίεσης ή υψηλής- θερμοκρασίας. Στην παροχή νερού, παράλληλες βαλβίδες πύλης χρησιμοποιούνται συχνά στις εξόδους της αντλίας ή όπου απαιτείται συχνή ταχεία διακοπή-, επειδή η διαδρομή ανοίγματος/κλεισίματος τους είναι περίπου 30% μικρότερη από αυτή των βαλβίδων πύλης σφήνας.

 

Βαλβίδα πύλης που δεν ανεβαίνει-
Ως εκπρόσωπος τηςμη ανερχόμενη βαλβίδα πύλης, χρησιμοποιείται ευρέως σε θαμμένες εγκαταστάσεις σε δίκτυα ύδρευσης. Το στέλεχος περιστρέφεται μόνο και η πύλη ανεβαίνει/χαμηλώνει μέσω εσωτερικών νημάτων. Επειδή δεν υπάρχει εκτεθειμένο στέλεχος, αποφεύγεται η κάμψη του στελέχους που προκαλείται από σύνθλιψη καλύμματος φρεατίου ή εμπλοκή συντριμμιών. Σύμφωνα με στοιχεία από τοΚανονισμοί Λειτουργίας και Συντήρησης Αστικού Δικτύου Ύδρευσης, σε ψυχρές βόρειες περιοχές, το ποσοστό αστοχίας που προκαλείται από το πάγωμα-των βαλβίδων πύλης στελέχους που δεν ανεβαίνουν είναι 42% χαμηλότερο από αυτό των ανερχόμενων βαλβίδων πύλης στελέχους.

 

Πρακτική Εφαρμογή τουΒαλβίδα πύλης στην παροχή νερού
Όταν συζητάμεβαλβίδα πύλης στην παροχή νερού, η εστίαση πρέπει να είναι στη λειτουργικότητα απομόνωσης. Σε ένα δίκτυο παροχής νερού με βρόχο DN400, εγκαθίστανται βαλβίδες πύλης κάθε 500–800 μέτρα για να χωρίσουν το δίκτυο σε ανεξάρτητες ζώνες συντήρησης. Όταν συμβαίνει διάρρηξη σωλήνα σε μια ζώνη, μόνο οι βαλβίδες πύλης ανάντη και κατάντη πρέπει να είναι κλειστές για να απομονωθεί το σημείο σφάλματος, ενώ άλλες περιοχές συνεχίζουν την κανονική παροχή νερού. Αυτός ο σχεδιασμός βασίζεται στα χαρακτηριστικά χαμηλής διαρροής των βαλβίδων πύλης – σύμφωνα με το EN 1074-2, μετά από 200 πλήρεις κύκλους ανοιχτού-κλεισίματος, η διαρροή μιας βαλβίδας πύλης παροχής νερού 1,1 φορές την ονομαστική πίεση δεν πρέπει να υπερβαίνει το 0,1 L/min·mm (περίμετρος επιφάνειας στεγανοποίησης).

 

Στην πρακτική επιλογή, τοβαλβίδα πύλης παροχής νερούπρέπει επίσης να εξετάσει τις επιπτώσεις των σωματιδίων άμμου, του υπολειμματικού χλωρίου και των βιοφίλμ στο μέσο. Τα εσωτερικά τοιχώματα των σωμάτων βαλβίδων από όλκιμο σίδηρο είναι συνήθως επικαλυμμένα με εποξειδική σκόνη (πάχος μεγαλύτερο ή ίσο με 250 μm), περνώντας μια δοκιμή ψεκασμού ουδέτερου αλατιού 240 ωρών (ASTM B117) χωρίς κόκκινη σκουριά. Το υλικό στελέχους είναι κατά προτίμηση από ανοξείδωτο χάλυβα 420 ή 431, με σκληρότητα HRC 35–45, ικανό να αντιστέκεται στη λειαντική φθορά από επαναλαμβανόμενους κύκλους ανοίγματος/κλεισίματος.

 

Σημεία Συντήρησης και Δεδομένα Ζωής
Σύμφωνα με έρευνα 42 ευρωπαϊκών επιχειρήσεων ύδρευσης που δημοσιεύθηκε στοValve World(Τεύχος 4, 2022), υπό κανονικές συνθήκες ποιότητας νερού, ο μέσος χρόνος μεταξύ των αστοχιών (MTBF) των χειροκίνητων βαλβίδων πύλης κάτω από το DN200 είναι 12–15 χρόνια. Μεταξύ των τρόπων αστοχίας, η διαρροή στεγανοποιητικού στελέχους αντιπροσωπεύει το 58%, η συγκόλληση πύλης αντιπροσωπεύει το 27%, και η διάτρηση του σώματος της βαλβίδας αντιπροσωπεύει το 15%. Η υιοθέτηση ενός{10}μη ανερχόμενου σχεδίου στελέχους και η εκτέλεση μίας λειτουργίας πλήρους{11}}ανοίγματος-κλεισίματος ετησίως (για να αποφευχθεί η στερεοποίηση του ιζήματος) μπορεί να παρατείνει τη διάρκεια ζωής της σφραγίδας στελέχους σε περισσότερα από 20 χρόνια.

Για θαμμένομη ανερχόμενη βαλβίδα πύληςs, συνιστάται η παροχή μιας οπής αποστράγγισης στο κάτω μέρος του λάκκου της βαλβίδας για να αποφευχθεί η παρατεταμένη βύθιση. Ένα καπάκι σκόνης και μια κανονική θηλή γράσου θα πρέπει να τοποθετούνται στην κορυφή του στελέχους, με 0,5 g αδιάβροχου γράσου να εγχέεται κάθε έξι μήνες. Όταν η ροπή λειτουργίας υπερβαίνει το 1,5 φορές την εργοστασιακή τιμή, η βαλβίδα θα πρέπει να αποσυναρμολογηθεί για να ελέγξετε για τυχόν υπολείμματα μεταξύ της πύλης και του σώματος της βαλβίδας.

 

Συμπέρασμα Επιλογής
Για να επιλέξετε την κατάλληλη βαλβίδα πύλης νερού, πρέπει πρώτα να διευκρινιστούν τρία σημεία: η διάμετρος του σωλήνα και η ονομαστική πίεση, εάν η θέση εγκατάστασης επιτρέπει ένα εκτεθειμένο στέλεχος και τη μέση θερμοκρασία και καθαριότητα. Για εφαρμογές άνω-που δεν απαιτούν συχνή λειτουργία, η βαλβίδα ανερχόμενης πύλης στελέχους συνιστάται περισσότερο λόγω της οπτικής ένδειξης θέσης και της ευκολίας συντήρησης. Για υπόγειες, θαλάμους ή κεφαλές{3}}περιορισμένες γραμμές διακλάδωσης παροχής νερού, αμη ανερχόμενη βαλβίδα πύληςθα πρέπει να προτιμώνται σύμφωνα με το BS 5163 ή το AWWA C515. Επιπλέον, για να καλύψει τις ανάγκες απομόνωσης ζώνης δικτύου, η επιλεγμένη βαλβίδα θα πρέπει να έχει μηδενική-δυνατότητα διακοπής-διαρροής (μεταλλικό-σφραγισμένο τουλάχιστον ISO 5208 Rate C, ελαστικό-στεγανοποιημένο Rate A). Κατανόηση των διαφορών μεταξύτύποι βαλβίδας πύλης για παροχή νερούκαι τα πραγματικά επιχειρησιακά στοιχεία τουβαλβίδα πύλης στην παροχή νερούεπιτρέπει αξιόπιστες και οικονομικές αποφάσεις μηχανικής.

 

*Τα τεχνικά δεδομένα σε αυτό το άρθρο αναφέρονται στο Τεχνικό Εγχειρίδιο 2023 τηςValve World, πρότυπο AWWA C509-2018 και προδιαγραφή δοκιμής ISO 5208:2015.*