Rešenje za probleme kavitacije i hidrauličkih udara u cevovodu

Kavitacija i hidraulični udar
Kavitacija u cevima se dešava onda kada je količina fluida koju povlači bilo koji deo hidrauličkog sistema veći od količine koju je moguće u tom trenutku isporučiti. Tada apsolutni pritisak fluida u tom delu sistema pada ispod napona pare fluida koji se koristi u sistemu. Ovo dovodi do ključanja fluida i formiranja mehurića pare unutar samog fluida. Budući da se fluid brzo kreće, ovi mehurići pomešani sa fluidom uleću u područje višeg pritiska, gde implodiraju zbog kondenzacije pare u njima.  Kavitacija u cevovodima izaziva eroziju metalnih delova koja oštećuje komponente čiji fini delovi zagađuju sam fluid, propratno u sistemu izaziva pojavu aeracije fluida, izaziva dodatnu buku i vibracije. U ekstremnim slučajevima kavitacija dovodi do velikih mehaničkih oštećenja pumpi i motora.

Iako se većinom kavitacija događa u pumpama, ona se može pojaviti bilo gde u sistemu, a najranjivije mesto su ventili. Neispravan ili neodgovarajući ventil takođe može izazvati pojavu stalne kavitacije u sistemu i jedino rešenje je zamena ventila novim koji je dizajniran tako da štiti sistem od ove pojave.

Hidraulični udar se u cevima događa kada se naglo promeni protok, najčešće naglim zatvaranjem ventila ili trenutnim prestankom rada pumpe. U cevima nakon toga dolazi do oscilatornih promena pritiska – naizmeničnog pojačavanja i slabljenja, koje rezultuju čujnim udarima o zid cevi  koji mogu oštetiti cevovod.

SIPOS rešenje
SIPOS 5 Flash aktuator proizvođača Sipos Aktorik GmbH, Nemačka, čiji je partner Mikro Kontrol Beograd, je jedinstven na tržištu po svojim karakteristikama i mogućnošću da reši mnoge probleme u oblastima kavitacije i hidrauličkih udara.  Da bi se izbegle ove pojave i oštećenje cevovoda i celog sistema SIPOS je razvio SIPOS 5 Flash aktuatore kod kojih je moguće podeliti putanju aktuatora na opsege, a u svakom opsegu definisati optimalnu brzinu pozicioniranja. Ova sposobnost aktuatora da se pozicionira varijabilnom brzinom omogućava linearizovanje karakteristike protoka ventila što eliminiše mogućnost pojave kavitacije i hidrauličnog udara.

Oblasti primene aktuatora
Aktuatori SIPOS 5 Flash serije primenjuju se u različitim oblastima:

• energetike – od sistema proizvodnje energije do sistema distribucije energije;
• voda – od sistema proizvodnje i distribucije vode za piće do sistema tretmana otpadnih voda;
• industrije – od cementne industrije do hemijske i industrije hrane.

Značajne karakteristike SIPOS aktuatora su odlična zaštita ventila, veoma dobre sigurnosne karakteristike i funkcionalnost prilogodljiva tehničkim rešenjima. Novi način kontrole putem integrisanog frekventnog regulatora omogućava precizan obrtni moment kojim se definiše preopterećenje ventila.
Sofisticirana kontrola štiti ventile i nudi precizno pokretanje uz veoma male greške, što se postiže održavanjem momenta, ali i smanjenjem brzine kada je pozicija u neposrednoj blizini zadatog položaja (Slika 2.). Snažno pokretanje ventila u ili iz njegovog krajnjeg položaja može izazvati oštećenja ležišta što bi rezultiralo dodatnim troškovima održavanja i zastojima u radu postrojenja.

Aktuatori SIPOS 5 Flash serije svojim konceptom integracije napojno-pokretačkog i kontrolnog dela unutar aktuatora, nasuprot konvencionalnom rešenju montiranja komponenti u zasebne ormare (osigurači, kontaktori za menjanje smera motora, tiristorskih mostova, PLC upravljanja,..), pojednostavljuju instalaciju, cenu i vreme puštanja sistema u eksploataciju.

Puštanje SIPOS 5 Flash aktuatora u pogon je jednostavno i brzo, jer operater na displeju zadaje sve parametre bitne za funkcionisanje sistema (krajnje položaje, moment, brzinu otvaranja, zatvaranja, …).

Dvostruka zaptivka
Standardno su svi SIPOS 5 Flash aktuatori opremljeni konektorima sa dvostrukom zaptivkom koja sprečava da voda i prašina ne mogu ući u deo sa elektronikom prilikom povezivanja kablova ili prilikom havarija i prodora vode u prostor sa aktuatorom.

Linearizacija karakteristike ventila
Sprečavanje hidrauličkog udara i kavitacija kod krajnjih položaja može se u potpunosti izbeći linearizacijom karakteristika ventila. SIPOS 5 Flash sa svojim integrisanim frekventnim regulatorom automatski smanjuje brzinu motora kada je ventil blizu svog zadatog položaja, kontrolišući moment i to tako što pokreće ventil lagano i smanjuje habanje.

Pozicioner – tro-položajni regulator
Integrisani pozicioner SIPOS 5 Flash PROFITRON-a je tro-položajni regulator koji omogućava veoma veliku tačnost kontrole pozicioniranja ventila. Karakteristike pozicionera koje su važne i kod dinamike kretanja pogona su: soft start, elekronsko kočenje, smanjenje brzine pre dostizanja setpointa.

Uticaj smanjenja brzine možemo videti na dijagramima sa slike 6 na kojima je pretpostavljeno da je vreme pozicioniranja pribl. 3 sec, a vreme porasta 0,1 sec. Vidimo da zahvaljujući postepenom smanjenju brzine, koje je standardno za sve SIPOS 5 Flash aktuatore, ne postoji prekoračenje.

Postizanje set pointa je moguće sa kraćim vremenom porasta. Na ovaj način moguće je definisati funkcionalnu zavisnost pozicija-vreme (slika 5.) i iz nje postignuti željenu poziciju definisanjem vremena dolaska u željeni položaj. SIPOS 5 Flash može podešavati brzine otvaranja-zatvaranja u različitim pozicijama položaja ventila i na taj način štiti cevi od pucanja tj. sprečavati pojavu hidrauličkih udara.