پدیده ضربه قوچ

ضربه‌ی قوچ آب از نظر افرادی که با سیستم‌های پمپاژ و انتقال آب سروکار دارند یکی از پیچیده‌ترین و درعین‌حال جذاب‌ترین پدیده در خطوط لوله‌های تحت‌فشار به شمار می‌رود هدف از این مقالـه ارائه تئوریک در این رابطه نیسـت بلکه توضیح ساده این پدیده و ارائه راه‌کارهای مقابله با آن است.
پدیده ضربه قوچ

(Water hammerin) 

ضربه‌ی قوچ آب از نظر افرادی که با سیستم‌های پمپاژ و انتقال آب سروکار دارند یکی از پیچیده‌ترین و درعین‌حال جذاب‌ترین پدیده در خطوط لوله‌های تحت‌فشار به شمار می‌رود هدف از این مقالـه ارائه تئوریک در این رابطه نیسـت بلکه توضیح ساده این پدیده و ارائه راه‌کارهای مقابله با آن است.

انرژي جنبشي جريان آب در يك لوله می‌تواند بسيار قابل‌توجه باشد و هر کاهشی در میزان جريان به‌وسیله شيري كه در انتهاي سيستم جريان را تنظيم می‌کند، ممكن است به استهلاك مقدار زيادي انرژي منجر شود. 

 

اين اتلاف انرژي در يك خط لوله به‌صورت ازدياد فشار ظاهر می‌شود كه می‌تواند اثرات مخربي داشته باشد. همین‌طور در سیستم‌های هيدروليكي کوچک‌تر بستن سريع يك شير براي متوقف كردن جريان ممكن است ايجاد ضربان‌هاي فشار، چند برابر جريان يكنواخت نرمال بكند، اين ضربان‌ها با سرعت صوت در طول لوله برابر می‌گردد. صدا همراه با لرزش كه در اين اثر به وجود می‌آید با عبارت چكش آبي (ضربه قوچ) بيان مي‌شود.

تشريح پديده ضربه قوچ

فرض كنيد كه يك لوله کاملاً پر از جريان سيال باشد. افزايش و كاهش سرعت اين جريان توليد ضربه قوچ می‌کند. كاهش و افزايش سرعت جريان را می‌توان با باز و بسته كردن يك شير واقع در مسير لوله ايجاد كرد. به‌عبارت‌دیگر، هر نوع شتاب مثبت يا منفي در جريان درون يك لوله ضربه‌ای را توليد می‌کند كه به ضربه قوچ معروف است.

اگر اين تغييرات تدريجي باشد، می‌توان مايع را تراكم ناپذير و جدار لوله را صلب فرض كرد. موقع كه شير واقع در مسير يك لوله به‌طور آني بسته می‌شود، دبي عبوري از شير كاهش می‌یابد. اين كاهش دبي موجب افزايش فشار در بالادست شير و كاهش فشار در پائین‌دست آن می‌شود. بنابراين، مقدار هد در بالادست شير افزایش‌یافته و يك موج فشاري بزرگ را توليد می‌کند كه با سرعت موج صوتي a در طرف بالادست شير حركت می‌کند. اين موج فشاري سرعت جريان را كاهش می‌دهد.

در طرف پائین‌دست شير فشار کاهش‌یافته و يك موج کم‌فشار با سرعت موج صوتي a به‌طرف پائین‌دست لوله حركت می‌کند. اين موج نيز موجب كاهش سرعت جريان می‌شود. اگر شير را به مقدار كافي سريع ببنديم و فشار دائمي كم باشد، ممكن است مقداري از مايع در پائين دست شير تبخير شود. پس از تبخير مايع و به وجود آمدن حباب‌های بخار، ممكن است اين حباب‌ها تركيده و فشار زيادي را در پائين دست شير ايجاد كنند.

 انرژي جنبشي جريان آب در يك لوله می‌تواند بسيار قابل‌توجه باشد و هر کاهشی در میزان جريان به‌وسیله شيري كه در انتهاي سيستم جريان را تنظيم می‌کند، ممكن است به استهلاك مقدار زيادي انرژي منجر شود.

علل به وجود آمدن ضربه قوچ آب

همان‌طور که گفته شد تغییرات سرعت باعث به وجود آمدن این پدیده می‌شود که این تغییرات سرعت به دلایل زیر به وجود می‌آید:

  • روشن کردن یک یا چند پمپ
  • خاموش کردن یک یا چند پمپ
  • تغییر تنظیم شیرها و یا بسته شدن ناگهانی شیرها
  • تغییر سرعت دورانی پمپ یا پمپ‌ها (در سیستم‌های دور متغیر)
  • پر کردن غیراصولی خط لوله
  •  استفاده از شیرهای یک‌طرفه نامناسبنرژي جنبشي جريان آب در يك لوله می‌تواند بسيار قابل‌توجه باشد و هر کاهشی در میزان جريان به‌وسیله شيري كه در انتهاي سيستم جريان را تنظيم می‌کند، ممكن است به استهلاك مقدار زيادي انرژي منجر شود.
  • ازکارافتادن ناگهانی یک یا چند پمپ

* بسته شدن سریع شیر قطع و وصل در خط لوله باعث ایجاد موج فشار در خط لوله می‌شود این موج فشار در بالادست شیر باعث شروع ضربت قوچی با فاز فشار مثبت و در پائین‌دست شیر باعث شروع ضربت قوچی با فشار منفی می‌شود.

* شیرهای یک‌طرفه‌ای که نتوانند سریع (قبل از معکوس شدن جریان در خط لوله) بسته شوند باعث تـشـدیـد شـدن ضربـت قوچـی و نیـز به وجود آمـدن پدیـده کوبــیده شـدن دیـســـک شـیرهای یک‌طرفه بـنـام Slamming effect) می‌شوند که صدا و ضربه بسیار شدیدی ایجاد می‌کنند.

اصول پیشگیری، کاهش و مقابله با ضربه‌ی قوچی

به‌طورکلی اصول پیشگیری و مقابله با این پدیده به دو دسته تقسیم می‌شود:

1-شرایط قابل‌کنترل: این حالت برای قسمت‌هایی است که در آن‌ها قطع ناگهانی برق وجود ندارد و باز و بسته کردن شیرها را می‌توان کنترل کرد.

2-شرایط غیرقابل‌کنترل: این حالت مربوط به قسمت‌هایی است که قطع ناگهانی برق در آن‌ها وجود دارد و تغییرات سرعت جریان از اختیار ما خارج است.

اقدامات پیشگیرانه در شرایط قابل‌کنترل

تجهیزات لازم برای جلوگیری از تغییرات ناگهانی سرعت:

  •     استفاده از شیرهای یک‌طرفه با سرعت بسته شدن زیاد
  •     استفاده از شیرهای کنترل پمپ در خروجی پمپ‌ها
  •     اسـتفاده از شـیرهای قطع و وصل مجهز بـه محرک‌های الکــتریکی (Electric)
  •     Actuators در خـروجی پمپ‌ها
  •     استفاده از سیستم‌های الکتریکی دور متغیر در ایستگاه‌های پمپاژ

اقدامات پیشگیرانه در شرایط غیرقابل‌کنترل

 روش‌های مقابله با افزایش فشار:

اقتصادی‌ترین راه مقابله با مشکل افزایش فشـار اسـتفاده از شـیرهای اطمینـان (Surge Relief Valves) و یـا ترکیـب شیرهای اطمینان با شیرهای یک‌طرفه سوپاپی دو سر فلنج فنردار و یا ترکیب شیرهای اطمینان با چرخ لنگر Flywheel است.

برای خطوط که طول کمتر از 2 کیلومتر دارند یکی از بهترین روش‌های مقابله با ضربت قوچی نصـب چـرخ لنگـر بین پمپ و الکتروموتور است.

مکانیزم عملکرد چرخ لنگر چنین است که بعد از قطع جریان برق از کاهش سریع دور موتور جلوگیری می‌کند و درنتیجه فشار منفی کمتری در اثر ضربت قوچی ایجاد می‌شود و چون فشار منفی کمتری ایجاد می‌شود به همان نسبت افـزایش فشـار نیـز کمتر خواهد شد.

سایر تجهیزات کنترل‌کننده این پدیده

 پمپ کنارگذر لوله:

شیرهای هوای دو روزنه:

 لوله خط دودکش:

تانک ضربه‌گیر یک‌طرفه:

تانک ضربه‌گیر تحت‌فشار:

مشکلاتی که پدیده ضربه‌ی قوچ باعث به وجود آمدن آن می‌شود:

گاهی اوقات قدرت تخریبی این موج‌ها به حدی است که نتایج وخیمی به بار می‌آورد. ترکیدن لوله و خطوط لوله در سیستم‌های انتقال و شبکه‌های توزیع، خرابی و شکسته شدن شیرها، دریچه‌های کنترل و پمپ‌ها از نمونه‌های بارز تأثیر این پدیده می‌باشد.

گردآورنده: مهندس بهزاد دینی و مازیار وخشوری

منبع: کتاب شبکه توضیع آب شهری - دکتر چمنی

همچنین شما میتوانید جهت کسب  اطلاعات بیشتر ومشاوره، با کارشناسان شرکت تماس حاصل فرمایید.

tel: 55256411,09124057623

fax: 55256412

  لطفاً مقاله را از لینک زیر دانلودنمایید. 

Download this file (پدیده ضربه قوچ.pdf)دانلود596 کیلوبایت || دفعات دانلود:853 مرتبه

اضافه کردن نظر


کد امنیتی
تغییر کد امنیتی

حتما نگاهی به این مقالات بیندازید

تبلیغات

مخازن سختی گیر
نازل سختی گیر
سختی گیر
سختیگیر رزینی
پکیج های تصفیه فاضلاب خانگی
پکیج های تصفیه فاضلاب صنعتی
پکیج تصفیه فاضلاب
تصفیه فاضلاب
چربی گیر فاضلاب
چربی گیر پساب
چربی گیر پساب فاصلاب
چربی گیر
رزین کاتیونی