Selecteren van niet-schuifbare terugslagkleppen voor pompopvoerleidingen

Standaard terugslagkleppen falen op stijgleidingen omdat ze te laat sluiten. Als de pomp na een trip vertraagt, vertraagt de stroming in de stijgleiding en keert dan om. Een terugslagklep beweegt met de omgekeerde stroming mee, versnelt en slaat dan op snelheid tegen de zitting. De resulterende drukschommeling kan vele malen hoger zijn dan de werkdruk in de stationaire toestand en kan leidingverbindingen verbreken, fittingen splijten en de terugslagklep zelf beschadigen. De juiste reactie is een klep die sluit voordat er een significante terugstroom is ontstaan.

Hoe slam ontstaat

Wanneer het debiet van de pomp afneemt, blijft de waterkolom in de stijgleiding vertragen door de zwaartekracht en wrijving. In de periode tussen het uitschakelen van de pomp en het sluiten van de schijf keert de kolom om: het water stroomt achteruit door de terugslagklep. De schijf versnelt in deze omgekeerde stroming, bouwt momentum op, voordat hij met snelheid de zitting raakt. De impact genereert een drukgolf die langs de stijgende hoofdleiding omhoog gaat.

De ernst van het dichtslaan hangt af van de terugstroomsnelheid op het moment van sluiten. Deze wordt bepaald door het pijpleidingprofiel, de statische opvoerhoogte, de tijdconstante van de pomp-motorcombinatie en de nabijheid van de terugslagklep tot de pomp. Op lange leidingen en steile hellingen kunnen de omkeersnelheden bij het sluiten hoog genoeg zijn om voorbijgaande drukken te produceren die ver boven de nominale leidingwaarde liggen. Standaard veervrije terugslagkleppen hebben geen mechanisme om te sluiten voordat er terugstroom ontstaat.

Axiaal ontwerp met veerbelasting: DN50 tot DN350

Veerbelaste terugslagkleppen gebruiken een coaxiale veer om de schijf in een bijna gesloten positie te houden tijdens de vertraging van de pomp, zodat de schijf de zitting bereikt voordat er een significante terugstroom is ontstaan. Wanneer de pompstroom op gang komt, opent de schijf tegen de veer in; wanneer de stroom afneemt, sluit de veer de schijf geleidelijk in plaats van te wachten tot de terugstroom de schijf indrukt. De sluiting verloopt soepel en de snelheid van de schijf bij de zitting is laag.

Voor DN50 tot DN350 is het axiale ontwerp met veerbelasting compact genoeg om in een standaard geflensde spoel te passen. Er is geen extern leidingwerk of pilotaansluitingen nodig. De veerconstante kan worden gespecificeerd voor de vereiste barstdruk, die moet worden afgestemd op het verwachte minimale pompdebiet in continubedrijf om ongewenste gedeeltelijke sluiting onder omstandigheden met laag debiet te voorkomen.

Het drukverlies is hoger dan bij een schommelschijf bij vol debiet, omdat de coaxiale schijf meer obstructie veroorzaakt dan een schommelschijf. Voor de meeste toepassingen met stijgleidingen is dit nadeel aanvaardbaar. Bij zeer lange leidingen, waar de kosten voor het pompen van energie de kosten over de gehele levensduur domineren, kan een groter huis voor een lagere snelheid gerechtvaardigd zijn.

Terugslagkleppen voor sproeiers: DN400 tot DN1200

Voor DN400 en hoger wordt de axiale schijf met veerbelasting onpraktisch: de veerkracht die nodig is om een grote schijf met veilige snelheid te sluiten, is te groot om een laag drukverlies te behouden. Terugslagkleppen met een mondstuk gebruiken een andere geometrie. Een sproeiervormig lichaam trekt de stroming door een venturisectie samen, en een conische schijf op een centrale geleidestang sluit tegen de keel van de sproeier.

De venturi-geometrie zet kinetische energie om in drukterugwinning stroomafwaarts van de schijf, waardoor een lager totaal drukverlies wordt geproduceerd dan bij enig ander terugslagklepontwerp. In combinatie met een lichte sluitveer sluit de schijf zachtjes als de stroming vertraagt, zonder te wachten op omgekeerde stroming. Het resultaat is een niet-slippende werking met een verliescoëfficiënt die lager is dan die van een goed ontworpen terugslagklep, wat waardevol is op grote leidingen waar de energiekosten van het pompen over een levensduur van 30 jaar aanzienlijk zijn.

Bij de installatie moet rekening worden gehouden met de verlengde voorkant van het sproeierhuis, dat langer is dan een standaard geflensde spoel met dezelfde diameter. De klep moet op een horizontale of licht omhooggebogen as geïnstalleerd worden om drainage bij het uitschakelen van de pomp mogelijk te maken.

Installatievereisten

Terugslagkleppen moeten zo dicht mogelijk bij de pompafvoer geïnstalleerd worden: binnen vijf tot tien leidingdiameters is ideaal. Hoe verder de klep van de pomp verwijderd is, hoe meer tijd de terugstroming heeft om zich te ontwikkelen voordat de schijf sluit.

Er is een minimum van vijf pijpdiameters rechte pijp stroomopwaarts nodig om te voorkomen dat wervelingen de schijf bereiken. Bochten, T-stukken en gedeeltelijk geopende afsluiters binnen deze afstand zullen niet-uniforme snelheidsprofielen creëren die tijdens de werking met laag debiet het fladderen van de schijf veroorzaken en uiteindelijk de schijfgeleider of de veer vermoeien.

De klep moet volledig kunnen sluiten tegen de maximale tegendruk die het systeem kan opleggen, inclusief de statische opvoerhoogte van de stijgleiding op volledige kolomhoogte. Geef het maximale drukverschil bij het sluiten door aan de fabrikant, aangezien de keuze van de veer deze belasting moet aankunnen.