Functie van de terugslagklep bij de pompuitlaat

Waterslag is een zeer destructief verschijnsel van vloeistofschokken in leidingsystemen. In milde gevallen veroorzaakt het leidingtrillingen en meer lawaai; in ernstige gevallen leidt het tot leidingbreuken en pompschade. Het niet installeren van een terugslagklep aan de perszijde van de pomp is een van de meest voorkomende oorzaken van waterslag. Onder veel bedrijfsomstandigheden onderschatten operators de functie van terugslagkleppen, in de veronderstelling dat ze alleen terugstroming van het medium voorkomen. Weinigen beseffen dat een van hun cruciale functies het onderdrukken van waterslag is. Dit artikel beschrijft het mechanisme achter de vorming van waterslag en de potentiële gevaren van het ontbreken van terugslagkleppen, in combinatie met praktische werkomstandigheden, om zo een referentie te bieden voor de veilige werking van leidingsystemen.

Om dit probleem te begrijpen, verduidelijken we eerst het basisprincipe van waterslagvorming: vloeistof in pijpleidingen heeft inertie en samendrukbaarheid. Hoewel vloeistof een lage samendrukbaarheid heeft, mag deze eigenschap niet worden genegeerd tijdens transiënte processen. Wanneer de vloeistofstroom abrupt verandert (bijvoorbeeld door een plotselinge pompuitschakeling of een snelle klepsluiting), wordt de kinetische energie van de vloeistof onmiddellijk omgezet in drukenergie en genereert dit transiënte drukgolven. De voortplanting en reflectie van deze drukgolven in de pijpleiding vormen waterslag. De terugslagklep die bij de pompuitleiding is geïnstalleerd, is in feite een automatische klep die terugstroming van het medium voorkomt. De kernfunctie ervan is om de terugstroom snel af te sluiten in situaties zoals een pompuitschakeling, waardoor de belangrijkste schakel in de waterslagvorming – de abrupte verandering van de stroming veroorzaakt door terugstroming van het medium – wordt geblokkeerd.

Tijdens normaal gebruik van de pomp stroomt het medium gestaag stroomafwaarts door de pijpleiding, aangedreven door de pomp, waarbij een relatief evenwicht tussen systeemdruk en stroomsnelheid behouden blijft. Wanneer de pomp plotseling stopt (door stroomuitval, een storing of routinematige uitschakeling), verdwijnt de aandrijfkracht onmiddellijk. Het medium blijft echter door inertie voorwaarts bewegen, waardoor een scherpe drukval ontstaat nabij de pompuitlaat en een lagedrukzone (zelfs vloeistofkolomscheiding). Door dit drukverschil stroomt het medium vervolgens terug naar de pompuitlaat, waardoor terugstroming ontstaat.

Het terugstromende medium botst tegen de waaier van de pomp en de resterende voorwaarts stromende vloeistof in de leiding. Tegelijkertijd wordt de kinetische energie van de terugstroom snel omgezet in drukenergie, waardoor onmiddellijk hogedrukschokgolven ontstaan. Zonder de isolatie van een terugslagklep verplaatsen deze schokgolven zich snel door de leiding, waarbij ze herhaaldelijk weerkaatsen en zich opstapelen op zwakke punten met structurele onderbrekingen zoals bochten, T-stukken, kleppen en pomphuizen, wat het waterslageffect versterkt. Vooral in lange leidingen, systemen met hoge opvoerhoogte of pompsystemen met een grote capaciteit treedt terugstroom op met een hogere snelheid en een groter volume, wat leidt tot hogere piekdruk van de waterslag en meer verwoestende schade.

Zonder terugslagklep zal terugstroming de waaier van de pomp in omgekeerde richting laten draaien. Dit versnelt niet alleen de abnormale slijtage van mechanische afdichtingen en lagers, maar kan ook een heftige botsing of zelfs breuk tussen de waaier en het pomphuis veroorzaken, waardoor de schade door waterslag verder wordt verergerd. Wanneer een correct gekozen terugslagklep is gemonteerd en de pomp stopt en het debiet daalt tot de vooraf ingestelde sluitwaarde, sluit de klep snel door zijn eigen gewicht, veerkracht of de stuwkracht van de terugstroming. Hierdoor wordt de terugstroom geblokkeerd en abrupte veranderingen in de kinetische energie van de stroming voorkomen, waardoor het ontstaan ​​en de verergering van waterslag bij de bron worden beperkt.

Het is van groot belang te benadrukken dat de keuze van de terugslagklep moet aansluiten op de operationele parameters van het pompsysteem (bijv. debiet, opvoerhoogte, mediumeigenschappen, drukklasse). De sluitingseigenschappen (snel sluitend, tweetraps sluitend, enz.) moeten correct worden gekozen, zodat de sluitsnelheid van de klep overeenkomt met de snelheid waarmee de terugstroom zich ontwikkelt, om zo effectieve bescherming tegen waterslag te garanderen. Een onjuiste keuze of installatie van terugslagkleppen kan juist leiden tot een heftigere waterslag bij het sluiten van de klep. Het installeren van een terugslagklep aan de perszijde van de pomp is daarom niet overbodig. Het is een essentiële maatregel in het systeemontwerp om waterslag te beperken en leidingen en pompen te beschermen. Het negeren van dit onderdeel kan gemakkelijk leiden tot veiligheidsincidenten en aanzienlijke economische verliezen.