پدیده Water Hammer

پدیده Water Hammer
پدیده Water Hammer

 

پدیده Water Hammer یا ضربه قوچ که ترجمه کلمه  فرانسوی  coup de bélier می باشد. در اثر یک تغییر ناگهانی در سرعت سیال که  در نتیجه منجر به تغییر ناگهانی فشار سیال می شود؛ به وجود می آید و به بیان دیگر، تبدیل انرژی سینتیک (Kinetic Energy) به انرژی الاستیسیته (Elasticity Energy)  رخ می دهد. همانطور که در مقاله کاویتاسیون اشاره کردیم؛  پدیده ی ضربه قوچ نیز مانند کاویتاسیون یکی از عوامل مخرب درسیستم های هیدرولیکی است اما باید این نکته را یادآور شویم که کاهش فشار عامل اصلی ایجاد کاویتاسیون بود. درحالی که ضربه قوچ، نقطه مقابل کاویتاسیون است و افزایش فشار باعث به وجود آمدن این پدیده است.

 

ضربه قوچ یکی از پدیده های جدایی ناپذیر سیستم های هیدرولیکی است که میتواند تحت هر شرایطی اتفاق بیافتد و صرفا ما می توانیم با رعایت و انجام یک سری اصول پیشگیرانه، اثرات مخرب و خسارات ناشی از این پدیده را کاهش دهیم.

 

 

این پدیده هر ساله خسارات زیادی را نصیب سیستم های پایپینگ، شیر آلات، دریچه ها، پمپ ها، توربین ها و… می کند تا جایی که در برخی موارد منجر به شکستگی و ترکیدن لوله ها می شود و عملکرد تمام سیستم را مختل می کند. ضربه قوچ در برخی از سیستم های هیدرولیکی تحت فشار نظیر خطوط انتقال آب، تصفیه خانه ها، سیستم های پمپاژ و خطوط انتقال سیالات نفتی و… توسط امواج پرفشاری که ایجاد می کند می تواند خطرات گوناگونی را در پی داشته باشد.

 

 

امروزه مطالعه دقیق و کسب اطلاعات کافی پیرامون موضوع ضربه قوچ یک امر لازم و ضروری برای طراحی، نصب و اجرای سیستم های انتقال آب در جهت کاهش خسارات احتمالی و ایمنی هر چه بیشتر تجهیزات و ادوات هیدرولیکی می باشد.

ضربه قوچ را میتوان یکی از پیچیده ترین و در عین حال جذابترین پدیده از دیدگاه افرادی که با سیستم های پمپاژ و انتقال آب سروکار دارند؛ بر شمرد.

 

علت به وجود آمدن پدیده ضربه قوچ :

به وجود آمدن ضربه قوچ با توجه به مشخصات، ابعاد، نوع، ساختار و تجهیزات بکارگرفته شده در هر پروژه ای می تواند دلایل خاص خودش را داشته باشد که خب ما در این مقاله قصد داریم به مهمترین و رایج ترین دلایل این پدیده مخرب اشاره کنیم.

 

  • انتخاب نادرست شیر یا مکان نصب شیر:

برخی از شیر ها مانند شیر یک طرفه دو در  (Double Door Check Valve)، شیر یک طرفه نوسانی  (Swing Check Valve)، شیر یک طرف وزنه ای (Tilting Disc Check Valve) می توانند عامل ایجاد ضربه قوچ باشند.

 

 

به طور کلی این شیر ها به هنگام تغییر وضعیت تمایل بیشتری در متلاطم کردن سیال دارند که این خود باعث به وجود آمدن ضربه قوچ و تشدید آن میشود.

 

  • تغییر وضعیت ناگهانی شیرها :

هر چه سرعت تغییر وضعیت شیرهای واقع در مسیر سیال بیشتر باشد؛ اغتشاشات و نوسانات ناشی باز و بسته شدن شیر ها بیشتر ودر نتیجه مسیر متلاطم تر شده و مقدمات ضربه قوچ فراهم میشود.

 

  • خاموش و روشن شدن ناگهانی پمپ ها:

زمانی که پمپ تقویت فشار، به صورت ناگهانی خاموش شود؛ انرژی جنبشی سیال از حالت فشار به مکش در خروجی پمپ تبدیل می شود و در واقع حالت کششی یا Elasticity در سیال به وجود می آید که خود باعث به وجود آمدن تلاطم های شدید در لوله ها می شود.

 

در نتیجه این تلاطم های پرقدرت، یک جریان برگشتی نسبتا شدیدی روانه پمپ می شود و تا مدتی پمپ مانند توربین عمل خواهد کرد و پروانه پمپ درجهت عکس خواهد چرخید.

لازم به ذکر است که این پدیده در زمان استارت ناگهانی پمپ هم اتفاق می افتد اما خسارات و آسیب های آن به مراتب کمتر از زمان استوپ ناگهانی پمپ است.

 

 
علائم و نشانه های ضربه قوچ:

میزان شدت تخریبی ضربه قوچ از صدایی که هنگام وقوع این پدیده رخ می دهد تا حد زیادی قابل تشخیص است. این صدا تقریبا شبیه ضربات چکش به لوله هاست. البته مواردی هم بوده است که صدایی از داخل لوله ها شنیده نشده است؛ اما پس از مدتی شاهد ترک یا شکستگی هایی در لوله ها بوده ایم؛که پس از بررسی وآنالیز کارشناسان، از ضربه قوچ به عنوان علت حادثه یاد شده است.

در مصارف خانگی هم گاهی اوقات شاهد ضربه قوچ هستیم. هنگام قطع جریان آب توسط ماشین لباسشویی، این پدیده به صورت صدای بلند و رفت و برگشتی شنیده می شود. هنگام باز و بسته شدن شیرهای پیچی (چرخشی) این اثر به وضوح نمایان نمی شود؛ اما در وسایلی مانند ماشین لباسشویی یا ماشین ظرف شویی که از شیر برقی ها برای قطع و وصل جریان آب استفاده میشود؛ این اثر کاملا قابل حس کردن است. چون شیر برقی ها به صورت صفر و یکی عمل می کنند و در واقع ناگهانی باز و بسته می شوند.

به طور کلی میتوان نمودار تغییرات فشار ناشی از بسته شدن ناگهانی شیر یا خاموش شدن ناگهانی پمپ را به صورت زیر نمایش داد و از آن با عنوان شوک هیدرولیکی اشاره نمود.

 

 

اقدامات لازم جهت پیشگیری و کاهش خسارات احتمالی ضربه قوچ:

برای جلوگیری از به وجود آمدن ضربه قوچ راه های مختلفی پیشنهاد می شود که در اینجا به برخی از آنها اشاره می کنیم.

 

  • استفاده از ضربه قوچ گیرها

همانطورکه مستحضر هستید؛ در اتومبیل ها به منظور دمپ کردن ضربات و کوبش های ناشی از موانع، دست انداز ها و ناهمواری های سطح جاده از فنر و کمک فنر استفاده می شود تا مبادا ضربات شدیدی به شاسی و جلوبندی اتومبیل وارد و خساراتی به بار بیاورد؛ ضربه قوچ گیر ها هم دقیقا همچین رفتاری از خود نشان می دهند. در زمان بسته شدن ناگهانی شیر، فشار داخل لوله افزایش یافته و اگر ضربه قوچ گیر قبل از شیر نصب شده باشد به سادگی این فشار دمپ شده و از به وجود آمدن امواج شدید ضربه قوچ جلوگیری می کند. در برخی از این ضربه قوچ گیرها از فنر برای دمپ کردن و در بعضی ها هم از ستون هوا بهره می برند. به شکل زیر دقت نمایید:

 

 

  • استفاده از شیر های یک طرفه هیدرولیکی

این شیر ها جریان را به صورت مرحله ای و آهسته قطع و وصل می کنند و همین امر باعث می شود که تلاطم های ناشی از باز و بسته شدن شیرکاهش یابد. این شیر ها از جک هیدرولیکی بهره می برند که همین امر باعث چند مرحله ای شدن و نرم کار کردن این شیر ها می شود. در شکل زیر نمونه ای از این شیر را مشاهده می کنید.

 

 

  • استفاده از سافت استارتر یا درایو برای پمپ ها

به منظور جلوگیری از استارت و استوپ های ناگهانی پمپ که خود یکی از عوامل اصلی اغتشاشات سیال هستند؛ استفاده از یکی از این دو تجهیز ضروری است. با استفاده از درایو، صفر تا صد حرکت پمپ تحت کنترل ما خواهد بود و با ایجاد یک شیب ملایم چند ثانیه ای برای استارت و استوپ، از شوک زمان راه اندازی یا توقف جلوگیری می کنیم. لازم به ذکر است که استفاده از درایو برای هر موتور یا پمپی حفاظت کامل در برابر تمام خطرات احتمالی را به ارمغان می آورد.

 

 

  • استفاده از چرخ لنگر (flywheel )

مكانيزم عملكرد چرخ لنگر به گونه ایست كه پس از قطع جريان برق از كاهش سريع دور موتور جلوگيري مي‌كند و در نتيجه فشار منفي كمتری ايجاد مي‌کند و که به همان نسبت افزايش فشار كمتری هم رخ خواهد داد. این تجهیز بین پمپ و الکتروموتور نصب می شود.

چرخ لنگر به نسبت سایر تجهیزات و راهکارها، هزینه کمتری داشته و تقریبا سرویس نگهداری خاصی هم لازم ندارد و در خطوط لوله به طول کمتر از 2 کیلومتر مناسب است. اما به دلیل اینکه تولید و نصب این تجهیز بر روی پمپ ها توسط شرکت های داخلی تولید کننده پمپ، هزینه بر و مشکل بوده است لذا هيچ یک  از توليدكنندگان داخلي اقدام به توليد آن نمی ‌كنند به همین خاطراستفاده از آن توصيه نمی شود.

 

 

  • استفاده از شیر اطمینان Surge Relief Valve)  SRV)

اقتصادی ترین روش جلوگیری از افزایش فشار، استفاده از شیر های اطمینان یا ترکیب آنها با شیر های یک طرفه سوپاپی دو سر فلنج فنردار می باشد.

 

 

در پایان امیدواریم از این مقاله بهره کافی را برده باشید.

موفق باشید.

 

واحد آموزش – گروه صنعتی نوین کنترل

ارسال نظر

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

پروژه ها


دستگاه های مولتی دریل
دستگاه های وایندر
خطوط ذوب ریسی
خطوط تولید استرچ متال
دستگاه های پاساژ
سیستم های بوستر پمپ

اطلاعات تماس


ساعات کاری


شنبه
8:00 تا 16:00
یک شنبه
8:00 تا 16:00
دو شنبه
8:00 تا 16:00
سه شنبه
8:00 تا 16:00
چهار شنبه
8:00 تا 16:00
پنج شنبه
8:00 تا 14:00
جمعه
تعطیل

درباره ما


گروه صنعتی نوین کنترل با بهرمندی از هسته مهندسی در زمینه مشاوره، طراحی، ساخت و اجرای سیستم های برق قدرت،اتوماسیون صنعتی و ابزاردقیق فعالیت می کند.

ایمیل:NovinControl.Co@yahoo.com

تلفن: 55239280-9831+

پروژه ها


دستگاه های مولتی دریل
دستگاه های وایندر
خطوط ذوب ریسی
خطوط تولید استرچ متال
دستگاه های پاساژ
سیستم های بوستر پمپ

تمامی حقوق مادی و معنوی این سایت برای گروه صنعتی نوین کنترل محفوظ می باشد.

error: Content is protected !!