پدیده چکش آب چیست؟

چکش آب به دلیل اینرسی جریان آب تحت فشار زمانی که برق به طور ناگهانی قطع می شود یا شیر خیلی سریع بسته می شود، چکش آب نامیده می شود که درست مانند برخورد چکش، موج ضربه ای جریان آب ایجاد می کند. نیروی رفت و برگشت موج شوک آب گاهی می تواند بسیار زیاد باشد و در نتیجه به شیر و پمپ آب آسیب می رساند.

هنگامی که شیر باز به طور ناگهانی بسته می شود، جریان آب باعث ایجاد فشار بر روی دیواره شیر و لوله می شود. به دلیل صاف بودن دیواره لوله، جریان آب بعدی به سرعت تحت تأثیر اینرسی به حداکثر می رسد و اثر مخربی ایجاد می کند که در هیدرودینامیک «اثر چکش آب» است، یعنی چکش آب مثبت. این عامل باید در ساخت خط لوله تامین آب در نظر گرفته شود.

برعکس، پس از باز شدن ناگهانی دریچه بسته، یک چکش آبی نیز تولید می کند که به آن چکش آب منفی می گویند که نیروی مخرب خاصی نیز دارد، اما به اندازه اولی نیست. هنگامی که واحد پمپ آب برقی به طور ناگهانی خاموش یا روشن می شود، باعث ضربه فشار و اثر چکش آب نیز می شود. این موج شوک فشار در طول خط لوله منتشر می شود که به راحتی می تواند منجر به فشار بیش از حد موضعی خط لوله شود و در نتیجه باعث پارگی خط لوله و آسیب تجهیزات شود. بنابراین، حفاظت از اثر چکش آب به یکی از فناوری های کلیدی مهندسی تامین آب تبدیل شده است.

شرایط چکش آب

1. باز یا بسته شدن ناگهانی شیر.

2. توقف یا شروع ناگهانی واحد پمپ آب.

3. تحویل آب از یک لوله به مکان مرتفع (تفاوت ارتفاع توپوگرافی منبع آب بیش از 20 متر است).

4. کل هد (یا فشار کاری) پمپ آب بزرگ است.

5. سرعت جریان بیش از حد در خط لوله انتقال آب.

6. خط لوله آب بیش از حد طولانی است و زمین به شدت تغییر می کند.

مضرات اثر چکش آب

افزایش فشار ناشی از چکش آب می تواند چندین برابر یا حتی ده ها برابر فشار کاری معمولی خط لوله باشد. خطرات این نوسان فشار زیاد برای سیستم خط لوله عمدتاً عبارتند از:

1. باعث لرزش شدید خط لوله و قطع اتصال خط لوله.

2. شیر آسیب دیده است و فشار جدی بیش از حد زیاد است که منجر به انفجار لوله و کاهش فشار شبکه آبرسانی می شود.

3. برعکس، فشار بسیار کم منجر به فروپاشی لوله و آسیب به شیر و قطعات ثابت می شود.

4. باعث معکوس شدن پمپ، آسیب رساندن به تجهیزات یا خط لوله در اتاق پمپ، غوطه ور شدن جدی اتاق پمپ، ایجاد تلفات و سایر حوادث بزرگ، و تأثیر بر تولید و عمر شود.

اقدامات حفاظتی برای حذف یا کاهش چکش آب

اقدامات حفاظتی زیادی برای چکش آبی وجود دارد، اما با توجه به علل احتمالی چکش آبی باید اقدامات مختلفی انجام شود.

1. کاهش سرعت جریان خط لوله انتقال آب می تواند فشار چکش آب را تا حدی کاهش دهد، اما باعث افزایش قطر خط لوله انتقال آب و افزایش سرمایه گذاری پروژه می شود. در طول طرح خط لوله انتقال آب، تا آنجا که ممکن است باید از قوز یا تغییر شدید شیب خودداری شود. اندازه چکش واتر استاپ پمپ عمدتاً مربوط به سر هندسی تلمبه خانه است. هر چه هد هندسی بالاتر باشد، ارزش چکش واتر استاپ پمپ بیشتر است. بنابراین، سر پمپ معقول باید با توجه به وضعیت واقعی محلی انتخاب شود. پس از خاموش شدن اضطراری پمپ، پمپ باید پس از پر شدن خط لوله پشت شیر ​​چک با آب راه اندازی شود. هنگام راه اندازی پمپ، شیر خروجی پمپ را به طور کامل باز نکنید، در غیر این صورت تاثیر آب زیادی ایجاد می کند. حوادث عمده چکش آب بسیاری از ایستگاه های پمپاژ بیشتر در این مورد ایجاد می شود.

2. دستگاه حذف چکش آب را تنظیم کنید

(1) فناوری کنترل فشار ثابت اتخاذ شده است:

از آنجایی که فشار شبکه لوله آبرسانی به طور مداوم با تغییر شرایط کاری تغییر می کند، فشار کم یا فشار بیش از حد اغلب در حین کار سیستم رخ می دهد که تولید چکش آب آسان است و در نتیجه به خطوط لوله و تجهیزات آسیب می رساند، کنترل خودکار سیستم برای بازخورد شروع، توقف و تنظیم سرعت پمپ آب از طریق تشخیص فشار شبکه لوله، کنترل جریان و سپس حفظ سطح معینی از فشار اتخاذ شده است، فشار منبع آب پمپ را می توان با کنترل تنظیم کرد. میکرو کامپیوتر برای حفظ فشار ثابت منبع آب، جلوگیری از نوسانات فشار بیش از حد و کاهش احتمال چکش آب.

(2) حذف کننده چکش آب را نصب کنید

این تجهیزات عمدتاً برای جلوگیری از توقف پمپ آب توسط چکش آب استفاده می شود. به طور کلی در نزدیکی خط لوله خروجی پمپ آب نصب می شود. فشار خط لوله خود به عنوان قدرت برای تحقق عملکرد خودکار فشار کم استفاده می شود، یعنی زمانی که فشار در خط لوله کمتر از مقدار حفاظت تنظیم شده باشد، خروجی زهکشی به طور خودکار باز می شود تا آب و فشار آزاد شود. برای متعادل کردن فشار خط لوله محلی و جلوگیری از ضربه چکش آب به تجهیزات و خط لوله، به طور کلی حذف کننده را می توان به نوع مکانیکی و نوع هیدرولیک تقسیم کرد. پس از عمل حذف کننده مکانیکی، می توان آن را به صورت دستی بازیابی کرد و حذف کننده هیدرولیک را می توان به طور خودکار تنظیم مجدد کرد.

(3) شیر برگشت آهسته بسته شدن را روی لوله خروجی پمپ آب با قطر بزرگ نصب کنید

این می تواند به طور موثر چکش آب خاموش شدن پمپ را از بین ببرد، اما از آنجایی که هنگام عمل شیر مقدار معینی جریان برگشتی آب وجود دارد، چاه مکش باید دارای یک لوله سرریز باشد. شیر برگشت آهسته دارای دو نوع است: نوع چکشی سنگین و نوع ذخیره انرژی. زمان بسته شدن شیر را می توان در محدوده خاصی در صورت نیاز تنظیم کرد. به طور کلی، شیر 70٪ تا 80٪ در عرض 3 تا 7 ثانیه پس از قطع برق بسته می شود، و زمان بسته شدن 20٪ تا 30٪ باقی مانده با توجه به شرایط پمپ آب و خط لوله، معمولاً در محدوده 10 تا 30 تنظیم می شود. س شایان ذکر است که هنگامی که یک قوز در خط لوله برای پل زدن چکش آب وجود دارد، شیر برگشت آهسته بسته شدن بسیار موثر است.

(4) یک طرفه سرج تاور

باید در نزدیکی ایستگاه پمپاژ یا در موقعیت مناسب خط لوله ساخته شود و ارتفاع مخزن سرج یک طرفه باید کمتر از فشار خط لوله در آنجا باشد. هنگامی که فشار در خط لوله کمتر از سطح آب در برج باشد، مخزن سرج آب را به خط لوله می رساند تا از شکستن ستون آب و جلوگیری از پل زدن چکش آب جلوگیری کند. با این حال، اثر کاهش فشار آن بر روی چکش آب به غیر از چکش آب توقف پمپ، مانند چکش آب بسته شدن شیر، محدود است. علاوه بر این، عملکرد شیر یک طرفه مورد استفاده در برج تنظیم فشار یک طرفه باید کاملاً قابل اعتماد باشد. هنگامی که سوپاپ از کار بیفتد، ممکن است منجر به حوادث بزرگ شود

(5) یک لوله بای پس (شیر) در ایستگاه پمپ تنظیم شده است

در حین کارکرد عادی سیستم پمپ، شیر چک بسته می شود زیرا فشار آب در سمت فشار آب پمپ بیشتر از سمت مکش آب است. هنگامی که پمپ به طور ناگهانی به دلیل قطع برق متوقف می شود، فشار در خروجی ایستگاه پمپ آب به شدت کاهش می یابد، در حالی که فشار در سمت مکش به شدت افزایش می یابد. تحت این فشار دیفرانسیل، آب پرفشار گذرا در لوله اصلی مکش، آب کم فشار گذرا است که صفحه شیر چک را به سمت لوله اصلی آب تحت فشار هدایت می کند و فشار کم آب را در آنجا افزایش می دهد. از طرفی افزایش فشار چکش آب در سمت مکش پمپ آب نیز کاهش می یابد. به این ترتیب بالا آمدن چکش آب و افت فشار در دو طرف ایستگاه پمپ آب کنترل می شود تا به طور موثری از آسیب چکش آب جلوگیری شود.

(6) شیر چک چند مرحله ای را تنظیم کنید

در خط لوله انتقال آب طولانی تر، یک یا چند شیر چک اضافه می شود تا خط لوله انتقال آب را به چند بخش تقسیم کند و دریچه های چک در هر بخش تنظیم می شود. هنگامی که آب در لوله تحویل آب در فرآیند چکش آب به عقب برمی گردد، هر شیر چک به طور متوالی بسته می شود تا جریان شستشوی معکوس به چند بخش تقسیم شود. از آنجایی که هد هیدرواستاتیک در هر بخش از لوله تحویل آب (یا بخش جریان بک واش) بسیار کوچک است، افزایش فشار چکش آب کاهش می‌یابد. این اقدام حفاظتی می تواند به طور موثر در مورد اختلاف ارتفاع آب هندسی بزرگ استفاده شود. با این حال، امکان جداسازی ستون آب را نمی توان از بین برد. بزرگترین عیب آن این است که مصرف برق پمپ آب افزایش می یابد و هزینه تامین آب در هنگام کار معمولی افزایش می یابد.

(7) دستگاه های اگزوز و دوباره پر کردن هوا در نقاط مرتفع خط لوله تنظیم می شوند تا تاثیر چکش آب بر روی خط لوله را کاهش دهند.