وقتی از منبع انبساط برای تامین فشار استفاده می شود محل اتصال آن تاثیر زیادی بر نحوه توزیع فشار و جلوگیری از تبخیر ناگهانی آب در سیستم گرمایش با آب داغ HTW – High Temperature Water دارد. تجهیزات ایمنی مناسب برای سطح بالا و پایین آب و فشار غیر مجاز در منبع انبساط در نظر گرفته می شود.
چهار روش اصلی برای حفظ فشار هیدرولیکی سیستم در سطح مطلوب
1 . بالابردن منبع ذخیره
این روش ساده ترین روش تامین فشار است ولی چون باید منبع را در ارتفاع زیادی نصب کرد معمولا از این روش استفاد نمی شود.
2 . تامین فشار با بخار
در این روش باید یک مخزن انبساط برای مولد HTW در نظر گرفت. چون مقدار احتراق و گذر جریان را نمی توان کاملا با نیازها منطبق کرد، همیشه مقداری بخار تولید خواهد شد. بنابرین باید مخزن مذکور را بالاتر از مولد HTW نصب و به خط رفت مولد متصل نمود. به این ترتیب از بخار تولید شده در دیگ، همراه با بخار حاصل از تبخیر ناگهانی آب در درون مخزن انبساط، برای تامین بالشتک بخار که فشار سیستم را تامین می کند، استفاده می شود.
مخزن انبساط باید دارای شیر اطمینان بخار باشد. این شیر باید بتواند بخار تولیدی در تمام مولدها را تخلیه کند. معمولا فشار کار مولدها را بیشتر از مخزن انبساط در نظر می گیرند و شیر اطمینان آنها را برای فشار بالاتری تنظیم می کنند تا مقدار افزایش فشار توسط پمپ به حداقل برسد.
در سیستم های HTW می توان از آرایش دارای یک پمپ یا دو پمپ استفاده کرد. در سیستم های HTW می توان از یک مجموعه پمپ (که مقدار جریان مورد نیاز برای مصرف کنندگان و مولد را به طور همزمان تامین می کند) و یا از دو مجموعه پمپ (که یک مجموعه آن آب با درجه حرارت زیاد را درون مولد به گردش در می آورد و مجموعه دیگر این آب را در درون سیستم توزیع می کند) استفاده کرد.
مطابق شکل زیر برای دو مجموعه پمپ
پمپ های گردش جریان باعث انتقال آب از مخزن انبساط به سیستم و برگشت آن به مولد می شوند. برای اجتناب از بروز پدیده کاویتاسیون و تبخیر ناگهانی آب در مکش پمپ ، باید مخزن انبساط را در ارتفاع نصب کرد. این موضوع حیاتی است. با در نظر گرفتن یک خط کنار گذر که از خط برگشت سیستم HTW منشعب و به قسمت مکش پمپ متصل می شود می توان از تبخیر ناگهانی آب جلوگیری کرد. بدین ترتیب آب سرد برگشت با آبگرم مخزن انبساط مخلوط می گردد و درجه حرارت آب کمتر از درجه حرارت نقطه اشباع درون مخزن انبساط خواهد شد.
در سیستم هایی که دو مجموعه پمپ دارند، مقدار گذر جریان در حال گردش از درون دیگ باید بیشتر از گذر جریان درون سیستم باشد زیرا سرد شدن بیش از حد آب درون مخزن انبساط در اثر ورود آب سرد برگشتی می تواند باعث کاهش فشار و تبخیر آب در سیستم توزیع گردد. با نصب شیر یکطرفه بر روی خط تعادل بین مخزن انبساط و پمپ های گردش آب دیگ باید از برگشت جریان جلوگیری کرد. با استفاده از بخار کمکی تولید شده در یک مولد جداگانه می توان فشار بالشتک را افزایش داد.
3 . نیتروژن
نیتروژن متداول ترین گاز بی اثر مورد استفاده برای تامین فشار است. استفاده از هوا توصیه نمی شود زیرا اکسیژن موجود در آب موجب خوردگی سیستم خواهد شد.
خط تعادل ارتباطی بین منبع انبساط و خط مکش پمپ های HTW باید تا حد امکان به دهانه مکش نزدیک باشد. گاز بی اثری که برای تامین فشار استفاده می شود باید به بالای مخزن انبساط تغذیه گردد. بهتر است شیر اطمینان را پایین تر از سطح حداقل آب نصب کرد زیرا هوابند کردن آن با آب ساده تر است. اگر این شیر در بالای سطح آب نصب شود، شیر در تماس با گازهای بی اثر قرار خواهد گرفت.
برای کاهش سطح تماس گاز و آب و در نتیجه کاهش جذب گاز توسط آب، مخزن را به صورت عمودی باید نصب کرد. این مخزن باید در مناسب ترین محل موتورخانه نصب گردد. در این سیستم نیز همانند سیستم تحت فشار با بخار ، می توان پمپاژ را با یک مجموعه یا دو مجموعه پمپ انجام داد. (مطابق شکل)
در هنگام تعیین حداکثر فشار سیستم، به مقدار فشار مجاز لوله ها و اتصالات ، شیرها و تجهیزات باید توجه کرد. حداقل فشار سیستم 25 تا 50 psi بیشتر از حداکثر فشار اشباع در نظر گرفته می شود. مقدار فشار مازاد بر فشار بخار باید به حد کافی باشد تا در تمام زمان ها از تولید بخار در مولد HTW جلوگیری کند. چون سیستم های تحت فشار با گاز ، دارای تجهیزات جداکننده بخار آب نیستند و بخار تولیدی توسط شیر اطمینان تخلیه می گردد، رعایت موضوع مذکور از اهمیت زیادی برخوردار است.
شکل زیر ساده ترین سیستم تحت فشار گاز که در آن مقدار گاز متغیر است را نشان می دهد.
این سیستم می تواند مجهز به سیستم بازیافت گاز باشد یا نباشد. هنگامی که سطح آب بالا بیاید ، گاز بی اثر از مخزن انبساط خارج می شود. این گاز یا به داخل اتمسفر تخلیه می گردد و یا وارد منبع ذخیره گاز کم فشار می شود و از آنجا توسط کمپرسور به درون منبع ذخیره پرفشار رانده و ذخیره خواهد شد. وقتی سطح آب درون مخزن ذخیره کاهش یابد، توسط سیکل کنترل مقداری گاز بی اثر از سیلندر یا مخزن پر فشار وارد مخزن انبساط می شود تا فشار ثابت باقی بماند.
تخلیه و هدر رفتن گاز بی اثر، تاثیر قابل توجهی بر هزینه های بهره برداری دارد. در هر کاربردی باید استفاده از سیستم بازیافت گاز را با توجه به جنبه های اقتصادی ، مورد تحلیل و بررسی قرار داد. استفاده از سیستم های بازیافت گاز معمولا در سیستم های بزرگ کاربرد دارد.
4 . تامین فشار توسط پمپ
این روش ساده ترین روش است و از یک پمپ تغذیه و شیر تنظیم فشار تشکیل می شود. این پمپ به طور مداوم آب را از یک مخزن آب جایگزین به درون سیستم می فرستد. شیر تنظیم فشار مقدار آب اضافی را به طور دائم به مخزن آب جایگزین بر می گرداند. معمولا این روش فقط در سیستم های کوچک مورد استفاده برای فرآیندها کاربرد دارد. در عین حال، در هنگام بازرسی و تعمیرات مخزن انبساط سیستم های بزرگتر نیز می توان از این سیستم به طور موقت استفاده کرد.
در سیستم های بزرگ HTW ، سیستم تامین فشار توسط پمپ با یک مخزن تحت فشار (که مانند ضربه گیر عمل می کند) ترکیب می شود. وقتی فشار بیشتر از مقدار تنظیم شده در مخزن ضربه گیر باشد، یک شیر کنترلی باز می شود و آب از طریق خط تعادل به مخزن ذخیره آب جایگزین بر می گردد. هنگامی که فشار به کمتر از فشار تنظیم شده برسد، پمپ تغذیه به طور خودکار آب را از مخزن جایگزین به سیستم تغذیه خواهد کرد. ظرفیت مخزن ضربه گیر به حدی است که بتواند فقط مقدار انبساط لازم برای کارکرد صحیح سیستم کنترل فشار را جذب کند.
برای جلوگیری از ورود مواد خورنده مانند اکسیژن به سیسم HTW مخزن ذخیره آب جایگزین را معمولا از نوع بسته و دارای بالشتک نیتروژن کم فشار (1 تا 5 psia) در نظر می گیرند. بالشتک مذکور از نوع حجم متغیر است و به درون اتمسفر تخلیه می شود.
مطالعه بیشتر ⇓