Null Kavitation in Anwendungen zur Energiedissipation

In den von uns belieferten Branchen gibt es verschiedene Anwendungen, in denen hohe Pumpendrücke oder hydraulische Druckhöhen auf Atmosphärendruck reduziert werden müssen. Typische Beispiele sind das Ableiten von Kühl- oder Löschwasser über Bord, Druckausgleich, Turbinenumleitungen usw. Diese Anwendungen neigen zu Kavitation, was wiederum zu einer Begrenzung des Durchflusses, Schwingungen, hohen Lärmpegeln und Schäden am Ventil und den nachgelagerten Rohrleitungen führen kann. 

Dem Kavitationsrisiko kann auf verschiedene Arten begegnet werden; die beste Lösung ist von Einbauort, Ventilgröße, Ventilausführung/inhärenter Kapazität und Druckbedingungen abhängig. Auf Offshore-Plattformen ist es üblich, vor dem Druckregelventil mithilfe eines vertikalen Rohrbogens eine gewisse statische Druckhöhe vorzugeben. In Wasserkraftwerken sind konventionelle Schiebe- oder Ringkolbenventile vorzugsweise (aus demselben Grund) mit eingetauchten Ableitungen ausgeführt. In kommerziellen Veröffentlichungen und Spezifikationen wird der Term „Kavitationssteuerung“ verwendet. Damit wird ausgedrückt, dass sich die Wasserstrahlen in der Mitte jedes Ventils und damit weit von Metallflächen entfernt treffen sollen, um Schäden durch Kavitation vorzubeugen. Darüber hinaus werden Lüftungsrohre, Luftventile oder ein Anstieg bei der Größe der nachgeschalteten Rohre benötigt, um den Einfluss der Kavitation zu verringern.

Dies kann bei Anwendungen mit geringen Drücken möglicherweise ausreichen; bei mittleren bis hohen Drücken und einer effektiven Energiedissipation wird jedoch modernste Spitzentechnologie benötigt. Mit den axialen Regelventilen von Mokveld wird Kavitation ohne irgendwelche sekundären Maßnahmen mit einer Serie von Antikavitations-Ventileinsätzen vermieden, in denen der Druck in mehreren kleinen Schritten reduziert wird. Dadurch bilden sich keine Kavitationsblasen, siehe das Diagramm unten. Der Ventileinsatz wird maßgefertigt, sodass er perfekt zu den Prozessbedingungen und dem hydraulischen Profil passt. Er kann auch aus mehreren Abschnitten mit unterschiedlichen Kc-Ventilfaktoren oder Sigma Kavitations-Index-Werten bestehen.

Ventileinsätze von Mokveld mit mehrstufiger Druckreduzierung

Ventileinsatz mit Antikavitationsprofil von Mokveld

Veränderungen in den Wasserkraft- und Wasser-Märkten

Schnelle Urbanisierung, Klimawandel, wachsende Verbrauchernachfrage und neue digitale Technologien erfordern eine 24/7-Verfügbarkeit von Wasserkraft und Wasserversorgung. In der jüngsten Geschichte war der Investitionsaufwand (das heißt, die Anlaufkosten) das wichtigste Kriterium bei der Ausrüstung von Wasserkraftwerken und Wasserversorgungssystemen. Wiederholte Ausfälle bei der Ausrüstung führten jedoch zu gefährlichen Szenarien in Wasserkraftwerken und die zuverlässige Wasserversorgung von Industrie und Haushalten war nicht mehr gewährleistet.

Kritische Anwendungen erfordern maßgefertigte Qualitätsventile mit einer Produktlebensdauer von 30 – 50 Jahren. Mit den maßgefertigten Ventillösungen von Mokveld werden Verbindungsschächte in Wasserversorgungssystemen vereinfacht und ihre Größe und Kosten werden reduziert. Die Anzahl Ventile und die Betriebskosten (Wartung) werden beträchtlich reduziert. Mokveld liefert Einzelventil-Lösungen für eine präzise Regelung von niedrigen und hohen Durchflussraten, bidirektionale Druck- und/oder Durchflussregelung und Energiedissipation ohne Kavitation.

Axiales Regelventil mit Antikavitations-Ventileinsatz von Mokveld

Merkmale und Vorteile der axialen Regelventile von Mokveld für Wasserkraft- und Wasseranwendungen

Direkte Merkmale und Vorteile

• Kavitation und ihre negativen Auswirkungen (Schwingungen, hoher Lärmpegel, Schäden am Ventil und den nachgelagerten Rohren) werden in den Ventileinsätzen mit mehrstufiger Druckreduzierung komplett eliminiert.
• Es werden weder Lüftungsrohre oder Luftventile noch ein Anstieg bei der Rohrgröße benötigt, um den Einfluss der Kavitation zu verringern.
• Der maßgefertigte Ventileinsatz ist optimal auf das spezifische hydraulische Profil des Systems abgestimmt.
• Der Betrieb des Regelventils wird nicht von Schmutz/Ablagerungen im Medium beeinflusst: wenig Wartung / Stillstandszeit.
• Hochpräzise Regelung, auch beim ersten Öffnen. Die minimale regelbare Durchflussrate ist um einen Faktor 10 – 20 niedriger als bei herkömmlichen Lösungen.
• Sehr niedrige Betätigungskraft: Es können kleine Stellantriebe mit geringer Leistungsaufnahme verwendet werden. Ein Getriebe ist dabei nicht erforderlich.
• Der Stellantrieb wird oben auf dem Ventil angebracht; dadurch wird die Stellfläche kleiner.
• Für bidirektionale Durchfluss- oder Druckregelung geeignet.
• Zuverlässiges blasenfreies Abschalten.

Indirekte Vorteile

• Kleinere Anlagen: Abgesehen von den kompakten Baulängen der Ventile ist eine gerade Länge von 2 x DN vor und hinter dem Ventil für einen stabilen Betrieb des Systems ausreichend.
• Damit sind beträchtliche Kosteneinsparungen beim Entwurf der nachgelagerten Anlage möglich; schließlich sind keine sekundären Maßnahmen erforderlich oder können diese kleiner ausfallen (Ablasswasser- / Beruhigungsbecken, zusätzliche Konstruktion für Energiedissipation, Belüftung, Leitbleche usw.).

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