امروزه صنعت شیرآلات شامل تغییر و تحول های بسیاری شده است. این تغیبرات در راحتی کار تاثیر بسیاری دارد. زمانی که یک توقف و یا تغییر ناگهانی در مسیر سیال اتفاق می‌افتد، یک افزایش فشار ناگهانی یا موج فشار در جریان سیال ایجاد می‌شود که این پدیده را ضربه قوچ می‌نامند. ضربه قوچ (Water Hammer) که به عنوان چکش سیال، چکش آبی و شوک هیدرولیکی هم شناخته می شود. مثل پدیده کاویتاسیون، از رایج ترین رخدادها در مکانیک سیالات است که موقع توقف ناگهانی مسیر شاره ای در حال حرکت، اتفاق می افتد. شرکت تامین ولو شما را به مطالعه ی ادامه ی این مطلب دعوت می نماید.

فهرست مطالب

ضربه قوچ چگونه رخ می دهد؟

ضربه قوچ در اصل افزایش فشاری است که در سیالات بعد از تغییر مسیر یا بسته شدن ناگهانی مسیر جریان ایجاد می‌شود. این افزایش فشار در اغلب مواقع، زمانی اتفاق می افتد که یک شیر در مسیر حرکت سیال مسدود شود. افزایش فشار در اثر وقوع ضربه قوچ می‌تواند 5 تا ۱0 برابر فشار سیستم باشد و این فشار اثرات مخرب زیادی بر سیستم اعمال می‌ کند. در بعضی از این سیستم‌ های لوله کشی تحت فشار، مانند خطوط نفت، توزیع آب، نفت و … این پدیده با تشکیل موج ‌هایی با سرعت بالا باعث ایجاد خطرات مختلفی می‌شود. تا جایی که بعضی از مواقع قدرت تخریبی شان در حدی است که خسارات سنگینی از جمله شکستن شیرها یا پمپ ها و ترکیدن لوله ها در خطوط انتقال را از خود به جا می گذارد.

دلایل وقوع چکش آبی

پدیده ضربه قوچ ممکن است به دلایل مختلفی رخ دهد که یکی از آنها انتخاب شیر نادرست یا انتخاب مکان نامناسبی برای قرارگیری اش باشد. بعضی از شیرهایی که می‌توانند دلیل وقوع پدیده چکش آبی باشند، عبارتند از:

• شیر یک طرفه وزنه‌ای (Tilting Disc Check Valve)
• شیر یک طرفه دو در (Double Door Check Valve)
• شیر یک طرفه نوسانی (Swing Check Valve)

در واقع این شیرهای یک طرفه، چون برای بستن شان و برگشتن دیسک به حالت اولیه به فشار مخالف جریان اصلی و جریان برگشتی نیاز داریم، تمایل دارند که به جریان شاره ضربه وارد کنند. به دلیل این که جریان برگشتی دارای نیروی زیادی است، دیسک با نیروی زیادی به هم کوبیده می‌ شود. این شوک، هم‌ ترازی دیسک را از بین می برد و سبب می شود که شیر در تمام زوایا با تکیه‌ گاه در تماس نباشد. این مورد باعث خساراتی در اجزای سیستم می ‌شود.

انواع ضربه قوچ

• ضربه قوچ ناشی از ایجاد مانع سخت (به طور مثال هنگام بسته شدن شیر پایین دست مدار): موقع بسته شدن آنی شیر، چون تغییر فشار سیستم در زمان کوتاهی رخ می دهد، ضربه قوچ سخت را ایجاد می کند. در این حالت به سیستم شوک فشاری شدیدتری وارد می‌شود. در نتیجه چکش آبی نیز شدیدتر خواهد بود.
• ضربه قوچ ناشی از ایجاد مانع نرم (به طور مثال هنگام خاموشی پمپ): اگر پمپ مدار به صورت ناگهانی خاموش شود، شاهد پدیده ضربه قوچ نرم خواهیم بود. همان طور که از نام این ضربه پیداست، ضربه چندان شدیدی وارد نمی کند. چون وقتی که پمپ خاموش می شود تا مدت کوتاهی پره های پمپ همچنان به چرخش ادامه می دهند و فشار سیستم آرام تر کاهش می یابد.

تاثیرات پدیده چکش آبی

پدیده چکش آبی، تاثیراتی روی سیستم می گذارد که یکی از آنها نشتی در اتصالات است. علاوه بر این مورد گاهی اوقات این ضربه موجب ایجاد تغییر شکل یا ترک در لوله ها می شود. به دلیل هزینه بالای تعویض لوله ها، این خرابی می تواند باعث خساراتی جبران ناپذیر باشد. علامت رایج چکش آبی، صدای آن است و همان طور که از نامش پیداست مانند ضربه چکش به گوش می ‌رسد که عامل تولید این صدا برخورد موج فشار به شیر مسدود است. این مورد یکی از منابع نویز است که وقوع پی در پی آن باعث خسارت هایی در واشرها، اتصالات، فشار سنج‌ و … می ‌شود. این موضوع که این پدیده با توجه به صدایی که از آن منتشر می‌شود قابل تشخیص است، به پیش‌ بینی و پیشگیری از خسارات احتمالی کمک می‌ کند.

روش های جلوگیری از ضربه قوچ

از آن جایی که پدیده چکش آبی ناشی از نحوه باز و بسته کردن شیر، قطع پمپ، تغییر سرعت سیال و … است، اغلب روش ها و تجهیزات کنترل کننده، در واقع کنترل کننده تغییرات ناگهانی سرعت هستند. از این بابت که شیرها از دلایل عمده ظهور این پدیده هستند، به راه هایی مرتبط با شیرها برای جلوگیری از ضربه قوچ می پردازیم. زمان بندی برای بستن شیرها نقش مهمی در مقدار فشار ایفا می کند. مراحلی که برای مسدود کردن شیر (به خصوص شیرهای دروازه ای) طی می کنیم، تاثیر زیادی روی مقدار فشار چکش آبی می گذارد. نکته ای که ذکر کردیم برای بقیه شیرها نیز قابلیت تعمیم دارد.

بهترین روشی که می توان برای بررسی تاثیر این امر بر مقدار فشار ضربه قوچ استفاده کرد، تحلیل این مورد با دانش مهندسین و استفاده از برنامه های کامپیوتری است. در بعضی موارد هم لازم است تا از شیرهای خیزاب شکن بهره ببریم زیرا شیر قطع و وصل با سرعت بالایی مسدود می شود. به عنوان مانعی در راه جریان قرار می گیرد. همین مورد سبب می شود که سرعت جریان به طور آنی کم شود و ضربه قوچ شدیدی ایجاد بشود. در این مواقع استفاده از شیرهای خیزاب شکن یکی از بهترین راه ها برای جلوگیری از چکش آبی است.

آخرین اقداماتی که می توان برای جلوگیری از پدیده ضربه قوچ و کم کردن اثراتش انجام داد عبارتند از:

• شیر قطع و وصل، دارای عملگرهای برقی و محرکه: از عملگرهای برقی در شیرها به این دلیل استفاده می شود. با کنترل روی عملکرد شیر، می توان به صورت آهسته و به آسانی شیر را باز و یا بست.
• استفاده از شیرهای یک طرفه که با سرعت بالایی مسدود می شوند: با توجه به نکاتی که پیش تر ذکر کردیم، دلیل وقوع پدیده چکش آبی، تغییرات ناگهانی در سرعت شاره است که باعث برگشت آن می‌شود. استفاده از یک شیر یک طرفه که سرعت مسدود شدن بالایی دارد، اجازه قطع کردن یا برگشت جریان را نمی دهد و می تواند از این ضربه جلوگیری بکند.

برای آگاهی از مجموعه مقالات و دیگر مطالب خواندنی و آموزشی شرکت تامین ولو، اینجا کلیک کنید.