Kodėl elektriniai vožtuvai yra plačiai naudojami vandens valymo pramonėje?

Pagrindinės elektrinių vožtuvų funkcijos vandens valymo sistemose

Ką daro elektrinis vandens reguliavimo vožtuvas?

Elektra valdomi vandens reguliavimo vožtuvai skaidos valdymą atlieka naudodami motorizuotus aktuatorius, kurie reaguoja į signalus iš jutiklių arba SCADA sistemų. Kai reikia, šie vožtuvai keičia savo angos dydį, kad kontroliuotų per juos tekančio vandens kiekį, palaikytų saugų slėgį ir netgi visiškai užsidarytų, jei atsiranda nuotėkis vamzdyne. Paimkime koaguliacijos procesus kaip pavyzdį. Teisingas apdorojimo cheminėmis medžiagomis kiekis į vandenį labai priklauso nuo to, kaip yra nustatyti šie vožtuvai. Pagal pramonės standartus, jų tikslumas turi būti ±1,5 % ribose, kaip nurodyta praėjusiais metais paskelbtame Vandens valymo vožtuvų ataskaitoje. Toks tikslumas lemia efektyvų teršalų šalinimą.

Pagrindinės funkcijos: Srauto reguliavimas, izoliavimas ir sistemos apsauga

Elektriniai vožtuvai atlieka tris svarbias funkcijas:

• Srauto reguliavimas : Palaiko optimalų srauto greitį 0,5–3,0 m/s tiekimo tinkluose, kad būtų išvengta nuosėdų susidarymo ir vamzdžių korozijos.
• Izoliacija : Leidžia techninės priežiūros komandoms atskirti infrastruktūrą be visos sistemos išjungimo.
• Sistemos apsauga : Akimirksniu uždaro esant slėgio šuoliui (>150 PSI), kad būtų išvengta vamzdžių sprodimų, kurie gamyklose vidutiniškai kainuoja 740 tūkst. JAV dolerių dėl prastovų (Ponemon, 2023).

Populiariausi elektriniai vožtuvai vandens valymo įrenginiuose: rutuliniai, sklendžių ir solenoidiniai

Vandens valymo įrenginiuose naudojami trys pagrindiniai tipai:

Vamzdžio tipas	Veikimo principas	Pagrindinė panaudojimo sritis
Elektrinis globulys	90° pasukimas visiškam uždarymui	Chemikalų dozavimo linijos
Elektrinis sklendžių vožtuvas	Ketvirties posūkio diskas srauto reguliavimui	Didelio skersmens platinimo vamzdžiai
SOLENOID	Elektromagnetinio ritės aktyvacija	Atvirkštinio tėkmės ciklo automatizavimas

Dėl savo tikslumo ir kainos efektyvumo, tarpinio veikimo vožtuvai atlieka iki 70 % srauto reguliavimo užduočių (Automatizuotų vožtuvų tendencijų tyrimas).

Elektrinių vožtuvų privalumai prieš mechaninius ir pneumatinės alternatyvas

Aukštesnis tikslumas ir automatizacija srauto valdyme

Dėka mikroprocesorių valdymo elektriniai vožtuvai gali tiksliai pozicionuotis maždaug ±1 %, kas pranašesnis už rankinius vožtuvus, kurie labai priklauso nuo to, ką operatorius žino ir kaip elgiasi (Fluid Control Report, 2023). Toks tikslumas lemia esminį skirtumą atliekant svarbias užduotis, pvz., pridedant chemikalus į vandens valymo sistemas. Net mažos klaidos, žemesnės nei 2 %, gali ilgainiui sukelti didelių problemų, švaistant pinigus ir laiką. Kai šie vožtuvai veikia automatiškai, nebelieka jokio spėjimo. Jie tiesiog nuosekliai atlieka savo darbą, nereikiant, kad kas nors stovėtų šalia kiekvieną minutę, kaip reikia tradiciniams vožtuvams. Ši nuoseklumas išgelbsti galvos skausmus gamyklų vadovams, kurie anksčiau nerimavo dėl kasdien kintančių rezultatų.

Pagerinta patikimumas ir ilgaamžiškumas sunkiomis sąlygomis

Pramonės klasės elektriniai aktuatoriai koroziją sukeliančiose nuotekų aplinkose patiria 40 % mažiau mechaninių gedimų nei pneumatinės sistemos (2023 m. Mechaninių sistemų tyrimas). IP67 apsaugos laipsnio hermetiški korpusai ir nerūdijančio plieno briaunos atspariai ištveria ilgalaikį chloro, sieros junginių ir abrazyvinių dalelių poveikį, kuris blogina rankinius komponentus.

Sumažintos darbo jėgos išlaidos ir ilgalaikė eksploatacinė efektyvumas

Miestų valdytose naudojant elektrinius vožtuvus pranešama apie 60 % mažesnius techninio aptarnavimo darbo valandų skaičius lyginant su pneumatinėmis sistemomis, kurioms reikalingas oro kompresoriaus prižiūrėjimas. Automatizacija sumažina personalo poreikį didelėse tinklo sistemose – Fėnikso vandens rajonas kasmet sutaupo 140 000 JAV dolerių, siurblių stotyse pakeisdamas rankinius uždarymo vožtuvus elektriniais aktuatoriais.

Energinis efektyvumas ir aplinkosaugos pranašumai

Elektriniai aktuatoriai naudoja energiją tik keičiant padėtį, skirtingai nuo pneumatinės sistemos, kuri švaisto energiją palaikydama pastovų slėgį. Toks veikimas pagal poreikį sumažina energijos suvartojimą 31 % valymo įrenginiuose, kartu pašalinant hidraulinių skysčių nutekėjimus – užtikrinant atitiktį JAV Aplinkos apsaugos agentūros (EPA) standartams ir apsaugant vandens kokybę.

Integracija su automatizacijos ir išmaniosiomis stebėsenos sistemomis

Automatizuotos valdymo sistemos procesų efektyvumui gerinti

Pagal 2024 metų rinkos prognozes, elektriniai vožtuvai, prijungti prie pramoninės automatizacijos sistemų, gali padidinti vandens valymo procesų efektyvumą apie 22 %. Šios sistemos veikia per programuojamus loginius kontrolierius arba PLC, kurie koordinuoja vožtuvų atsidarymą ir užsidarymą pagal įvairių stebėjimo prietaisų, tokių kaip pH jutikliai, drumzlių detektoriai ir srauto matavimo prietaisai, duomenis. Tokia koordinacija leidžia gerokai tiksliau kontroliuoti chemikalų pridėjimą į vandenį. Pavyzdžiui, koaguliacijos procese šie automatiniai trijų krypčių vožtuvai išties tiksliai sureguliuoja maišymo santykius su tikslumu apie ±1,5 %. Rezultatas? Vandens valymo įmonės sunaudoja apie 18 % mažiau aliuminio sulfato, nei jei operatoriai viską turėtų reguliuoti rankiniu būdu. Toks tikslumas lemia tikrą skirtumą tiek sąnaudų taupyme, tiek vandens kokybės rezultatuose.

Didelės apimties infrastruktūros nuotolinio valdymo galimybės

Naudojant centralizuotas valdymo pultus, operatoriai dabar gali tvarkyti elektros vožtuvus, išdėstytus visose tinklo teritorijose, tiesiogiai iš vienos centrinės vietos. Paimkime pavyzdį iš praėjusiais metais Kalifornijoje įvykusios sausros. Vandens tiekimo įmonės buvo gebėjusios kiekvienas 15 minučių reguliuoti apie 2800 laistymo vožtuvų, kad išlaikytų tvenkinių vandens lygį subalansuotą skirtingose regionuose. Tokia sistema parodo, kaip iš tikrųjų mastelio pritaikomos šios internetu sujungtos technologijos. Nauda nėra tik teorinė. Savivaldybių vandens tiekimo sistemos, dengiančios teritorijas, didesnes nei 100 kvadratinių mylių, praneša, kad nuo tokių nuotolinio valdymo sprendimų įdiegimo jiems reikia apie 40 procentų mažiau darbuotojų vietose. Sutaupyti darbo jėgos sąnaudų ir geriau paskirstyti išteklius daro šias sistemas vertas investicijų daugeliui bendruomenių, susiduriančių su vandens valdymo iššūkiais.

SCADA integracija realaus laiko duomenų stebėjimui ir reagavimui

Kai SCADA sistemos dirba kartu su elektriniais vožtuvais, jos gali beveik iš karto reaguoti į slėgio pokyčius, kurie kitaip galėtų sukelti problemas. Kai kurios 2023 m. atliktos studijos apie pramoninius vandens sistemas parodė kažką tikrai įspūdingo – įmonės pastebėjo apie 90 % mažiau vamzdžių plyšimų, vos pradėjus naudoti šiuos protingus smūginio slėgio atlaisvinimo vožtuvus kartu su prognozuojančios analizės įrankiais. Galimybė stebėti sukimo momentą realiu laiku, taip pat nuolatinis informavimas apie vožtuvų stemplių padėtį, lemia didelį skirtumą techninio aptarnavimo grafikuose. Toks proaktyvus požiūris praktiškai pratęsia vožtuvų tarnavimo laiką 3–5 metais ilgiau, ypač sunkiomis abrazyviškomis sąlygomis, būdingomis nuotekų valymo įrenginiams.

Elektrinių vožtuvų svarbiausios taikymo sritys vandens valymo procesuose

Slėgio ir srauto valdymas tiekimo tinkluose

Elektriniai vožtuvai padeda palaikyti tinkamą vandens slėgį tiekimo sistemose, todėl sumažėja vamzdžių apkrova ir išvengiama erzinančių nutekėjimų. Šie slėgio reguliavimo vožtuvai automatiškai koreguoja srautą, kad slėgis daugumos miestų sistemose išliktų reikiamame lygyje – apie 10–80 psi. 2023 metais Vandens aplinkos federacija atliko tyrimą, kuriame nustatyta, kad vietos, kurios pereina prie elektrinių globinių ir tarpinių vožtuvų, patiria žymiai mažiau slėgio problemų – apie 62 % mažiau nei naudojant rankinius vožtuvus. Kodėl šie vožtuvai tokie geri? Jie beveik iš karto reaguoja į SCADA sistemų komandas, leisdami operatoriams greitai keisti parametrus, kai poreikis staigiai didėja per aukštos apkrovos laikotarpius.

Reservuaro lygio valdymas ir vandens amžiaus optimizavimas

Elektriniai reguliavimo vožtuvai kovoja su vandens stovėjimu automatinio bakų ciklų pagalba. Plūdės valdomi solenoidiniai vožtuvai tiksliai reguliuoja rezervuaro lygį, palaikydami apsikeitimo normas, kurios riboja bakterijų augimą, tuo pačiu užkirsti kelią perpildymui. Komunalinės paslaugos, naudojančios šią technologiją, sumažino vidutinį vandens amžių – svarbiausią veiksnį, užtikrinantį dezinfekanto skilimo prevenciją – 33 % ( 2024 m. Vandens valymo infrastruktūros ataskaita ).

Smūginės apsaugos siurblių stočių sistemose

Elektriniai vožtuvai sumažina hidraulinį smūgį paleidžiant siurblius ir esant energijos tiekimo sutrikimams. Greitaveikiai rutuliniai vožtuvai su ketvirtinio posūkio pavara izoliuoja sekcijas per mažiau nei 0,5 sekundės slėgio šuolių metu. 2023 m. atlikta hidraulinio tranziento analizė parodė, kad šios priemonės sumažino dėl smūgio susijusias vamzdžių gedimų atvejus 72 %, apsaugodamos kritiškai svarbią infrastruktūrą.

Filtravimo sistemų atgręžtinio praplovimo ciklo automatizavimas

Programuojami elektriniai vožtuvai optimalizuoja filtro priežiūrą naudodami laiko nustatytas atvirkštinio tėkmės sekas. Svertiniai vožtuvai su padėties atsiliepimo jutikliais užtikrina visišką filtracinio sluoksnio fluidizaciją ir taupo 18–22 % daugiau vandens kiekviename cikle lyginant su rankiniu valdymu. Tokią automatizaciją naudojančios įmonės sumažina metinį filtro prastovų laiką 40 %, tuo pačiu nuolat išlaikydamos drumstumo standartus žemiau 1 NTU.

Vandens saugos užtikrinimas: Atgalinės srovės prevencija ir užterštumo kontrolė

Kerštinės taršos prevencija geriamajame vandenyje

Elektriniai vožtuvai sustabdo atgalinio slėgio incidentus geriamajame vandenyje, kai staigiai pasikeičia vandens slėgis. Šie įrenginiai yra kryžminio sujungimo kontrolės sistemų dalis, kurios nustato vietas, kuriose užteršimo rizika yra didžiausia, ir taiko tikslinės apsaugos priemones. Vožtuvai veikia palaikydami pastovų slėgio skirtumą visoje sistemoje ir greitai išsijungdami, kai to reikia. Tai neleidžia pavojingoms medžiagoms, tokioms kaip gamyklos cheminės medžiagos ar nuotekos, patekti į mūsų švaraus vandens tiekimo sistemas. Tai tampa ypač svarbu sudėtingose vandens tinklo sistemose, kur vamzdžiai bendruomenėje susijungia įvairiais būdais.

Elektrinių vožtuvų avarinio saugumo projektavimas ir sandarumo vientisumas

Apsaugos mechanizmai išlaiko sandarus dėl atsarginių uždarymo sistemų, pagamintų iš medžiagų, atsparių ilgalaikiam korozijai. Dvigubas sėdynės dizainas naudoja maistui tinkamus elastingus polimerus, todėl nėra jokių nutekėjimų, o nerūdijančio plieno detalės gali išlaikyti net pačias stipriausias chemines apdorojimo procedūras nesusidėvėdamos. Kai nutrūksta elektros tiekimas arba sistemoje kyla problema, šie protingi aktuatoriai automatiškai įsijungia ir grąžina vožtuvus į saugias padėtis, kad niekas nebūtų užteršta. Pagal 2023 m. Ponemon tyrimą, visos šios integruotos apsaugos sumažina techninės priežiūros išlaidas apie 18 procentų, palyginti su senesnėmis rankinėmis sistemomis. Be to, jos atitinka svarbias NSF/ANSI 61 standartų reikalavimus, kurie visuose aspektuose garantuoja saugią geriamojo vandens kokybę.

DUK

Kokie yra pagrindiniai elektrinių vožtuvų tipai, naudojami vandens valymo sistemose?

Pagrindiniai trys tipai yra elektriniai rutuliniai vožtuvai, elektriniai tarpiniai vožtuvai ir solenoidiniai vožtuvai. Kiekvienas iš jų atlieka skirtingas funkcijas – nuo cheminės medžiagos dozavimo iki srauto reguliavimo ir atgręžtinio praplovimo ciklo automatizavimo.

Kodėl elektriniai vožtuvai teikiamas pirmenybė palyginti su rankiniais ir pneumatiniais alternatyviais sprendimais?

Elektriniai vožtuvai užtikrina didesnį tikslumą, automatizaciją ir patikimumą. Jie taip pat sumažina darbo sąnaudas ir energijos suvartojimą, todėl yra efektyvesni ir ekologiškesni.

Kaip elektriniai valdymo vožtuvai neleidžia atgalinio srauto vandens sistemose?

Jie sustabdo atgalinį srautą greitai reaguodami į slėgio pokyčius, palaikydami stabilų slėgio skirtumą ir sandariai užsidarydami, kai tai būtina, kad būtų užkirstas kelias teršalams patekti į geriamąjį vandenį.

Ar elektriniai vožtuvai gali būti integruoti su protingomis stebėsenos sistemomis?

Taip, elektriniai vožtuvai gali būti integruoti su automatinėmis valdymo sistemomis, SCADA bei nuotolinio valdymo galimybėmis, padidinant technologinių procesų efektyvumą ir leidžiant realaus laiko duomenų stebėjimą bei reagavimą.