ضربه قوچی یا چکش آبی چیست؟
ضربه قوچی یکی از پدیده‌های بسیار مخرب در سازه‌های صنعتی است که می‌تواند منجر به صدمات جبران‌ناپذیری شود. در این مقاله به توضیح ضربه قوچی و روش‌های مهار آن خواهیم پرداخت.
ضربه قوچی که به «چکش آبی یا Water hammer» هم شناخته می‌شود یکی از پدیده‌های بسیار مخرب هیدرودینامیکی است. این پدیده هنگامی رخ می‌دهد که سیال درون خطوط لوله با فشار در جریان باشد. بنابراین وقتی که مسیر جریان سیال به صورت ناگهانی مسدود شود، سیال با ضربه‌ای آنی و بسیار پرقدرت به دیواره‌ی تجهیزات مسیر جریان برخورد می‌کند. این برخورد بسیار پرفشار و محکم را ضربه قوچی می‌نامند.
برای مثال اگر یکی از شیرهای موجود در میان مسیر جریان سیال بسته باشد ضربه قوچی رخ خواهد داد. قدرت تخریب چنین ضربه‌ای به حدی بالاست که می‌تواند باعث رخداد اتفاقات بسیار خطرناکی برای کل سیستم انتقال سیال شود.
توقف کامل ناگهانی یا تغییر مسیر سریع هنگام عبور سیالِ پرفشارِ در جریان در سیستم انتقال، علت وقوع ضربه قوچی است.
در تعریف علمی این پدیده نیز می‌توان گفت انرژی جنبشی جریان سیال در لوله می‌تواند تا حدی چشمگیر باشد که هرگونه کاهشی ناگهانی در شدت جریان، به آزادشدن مقدار زیادی انرژی منجر می‌شود. این انرژی در یک خط لوله به صورت تراکم فشار ظاهر می‌شود که می‌تواند اثرات مخربی داشته باشد.
آثار تخریب ضربه قوچی چیست؟
همانطور که گفته شد ضربه قوچی می‌تواند در خط انتقال آب و نفت، شبکه‌های توزیع و لوله‌های آب به توربین، تونل آبی و سیستم پمپاژ و جریان ثقلی رخ دهد و صدمات و خسارت جبران‌ناپذیری ایجاد کند، از جمله:
- ترکیدن لوله در شبکه‌ی توزیع یا سیستم انتقال
- ترکیدن شیر (ولو)ها از بین رفتن سایر تجهیزات
- تخریب تجهیزات سنجشی مثل (سنسور و گیج فشار، فلومتر و غیره)
- خرابی دریچه‌های کنترل و پمپ‌ها
ضربه قوچی را چگونه تشخیص دهیم؟
ضربه قوچی یا «چکش آبی -Water hammer » همانطور که گفته شد بسیار پرقدرت است، پس با توجه به لرزش و صدایی که در میان لوله‌های مسیر جریان سیال ایجاد می‌کند، می‌توان آن را تشخیص داد.
ضربه قوچی به چه دلیلی به وجود می‌آید؟
همانطور که اشاره شد تغییر سرعت ناگهی در جریان سیال باعث بروز ضربه قوچی می‌شود. اما اگر بخواهیم به دلایل مختلف ظهور این پدیده اشاره کنیم باید بگوییم هر کدام از موارد زیر خود به تنهایی موجب رخداد ضربه قوچی است.
- روشن کردن، خاموش کردن یا ازکار افتادن ناگهانی یک یا چند پمپ
- هرگونه تغییر در تنظیم شیر و ولوها و یا بسته‌شدن ناگهانی آن‌ها
- افت و خیز سرعت دورانی پمپ
- پرکردن غیراستاندارد خط لوله
- استفاده از شیر یک‌طرفه‌ی نامناسب
برای جلوگیری از ضربه قوچی چه کار کنیم؟
روش‌های متنوعی وجود دارد که بتوانیم با انجامشان مانع رخ‌دادن ضربه قوچی شویم. بعضی از این روش‌ها که می‌توانند در جلوگیری از پدیده‌ی ضربه قوچی یا «چکش آبی -Water hammer » مؤثر باشند به این قرارند:
- افزایش قطر لوله و همچنین کاهش سرعت جریان با پمپ راحت‌ترین راه برای کاهش اثر ضربه قوچی است.
- شیر و ولو(های) کنترلی در میان مسیر و لوله‌های جریان سیال را با قطر مناسبی انتخاب کنیم.
- قراردادن چرخ لنگر (Flywheel) در محور پمپ که باعث افزایش مدت زمان ایستادن پمپ می‌شود.
- افزودن شیرهای الکتریکی به پشت پمپ که بستن و بازکردن شیر را کنترل کند.
- سرعت باز و بسته شدن ولوها را به گونه‌ای تنظیم کنیم که مسیر جریان سیال به طور ناگهانی مسدود نشود.
- از روشن یا خاموش کردن ناگهانی یک یا چندین پمپ خصوصاً به صورت همزمان باید خودداری کرد.
- بهره‌مندی از تجهیزاتی مثل پمپ کنارگذر لوله، لوله خط دودکش، لوله و اتصالات انعطاف‌پذیر مثل لوله‌های پلی‌اتیلن و لرزه‌گیرهای لاستیکی در کاهش اثر تخریبی ضربه قوچی بسیار مؤثر است.
- افزودن شیر خودکار هواده و هواگیر بعد از پمپ باعث می‌شود که در زمان ایجاد مکش، هوا وارد لوله شود و زمان برگشت نیز فشار هوا از لوله به سمت بیرون هدایت شود.
- با استفاده از خفه‌کننده‌هایی همچون منبع هوای فشرده و برج تعادل جلوی کاهش آنی سرعت جریان در لوله را از بین ببریم.
- استفاده از تانک ضربه‌گیر یک‌طرفه یا تحت فشار نیز برای جلوگیری از کاهش و افزایش فشار بسیار مؤثر است.
- اسـتفاده از شـیر اطمینـان، ترکیـب شیر اطمینان با شیر چک فنری، یا ترکیب شیر اطمینان با چرخ لنگر نیز در کنترل فشار سیال بسیار مؤثر هستند.
- استفاده از شیر هوای دو روزنه و همچنین شیرهای یک‌طرفه که سرعت انسداد بالایی داشته باشند.
- استفاده از شیر کنترل پمپ در خروجی پمپ‌ها نیز بسیار مهم است.
- نصب شـیرهای قطع و وصل مجهز بـه محرک‌های الکــتریکی یا همان (Electric Actuator) در خـروجی پمپ‌ها نیز می‌تواند در کنترل فشار سیال مؤثر باشد.
- نصب سیستم الکتریکی دورمتغیر در ایستگاه پمپاژ نیز یکی دیگر از روش‌های مؤثر است.
