در این پست از مستر پمپ شما می توانید علت ایجاد ضربه قوچ در پمپ ها به همراه راهکارهای جلوگیری از آن و محاسبه فرمول چکش آب را با به همراه راهکارهایی موثر و کاربردی برای عیب یابی و تعمیر آن پیدا کنید. در ادامه همه این موراد را مورد بررسی کامل قرار داده ایم.
ضربه قوچ در پمپ ها چیست؟ ضربه قوچ یا چکش آبی (colloquial: water hammer; fluid hammer) در سیستم های لوله کشی یا در پمپ ها زمانی اتفاق می افتد که دبی سیال در لوله به صورت ناگهانی تغییر کند. در اصل ضربه موج یک موج فشاری که می تواند بر اثر قطعی برق یا مسدود شدن مسیر باشد و باعث توقف یا تغییر و برگشت ناگهانی برای سیال در حال حرکت شود. این موج ضربه ای می تواند باعث لرزش و صدای بلندی شبیه صدای چکش تجربه شود و باعث آسیب و شکسته شدن خطوط لوله ها یا شکسته شدن شفت پمپ گردد.
فهرست مطالب
- راهکارهای جلوگیری از ضربه قوچ
- علت وقوع ضربه قوچ یا چکش آبی در پمپ ها
- آسیب های ضربه قوچ در پمپ ها
- 8 روش تعمیر و رفع یا کاهش ضربه قوچ
- فرمول محاسبه چکش آب
- سوالات متداول در مورد ضربه قوچ یا چکش آبی
راهکارهای جلوگیری از ضربه قوچ
همیشه بهترین راهکار برای محافظت از پمپ ها و تاسیسات لوله کشی پیشگیری است. به منظور پیشگیری از ضربه قوچ در پمپ لازم است موارد زیر را رعایت کنید که عبارتند از:
- سعی کنید سرعت پمپ به آرامی سریع و یا کند شود نوسانات شدید در پمپ باعث ایجاد ضربه قوچ می شود.
- استفاده و نصب شیرهای کاهنده فشار در قسمت تخلیه پمپ که با فشار تعریف شده مناسب باز می شود و از نوسانات جلوگیری می کند.
- استفاده از دریچه های آهسته که می توانند بسته شدن در سیستم لوله ها را به آرامی انجام دهد.
- استفاده از ضربه گیرهای (water hammer arrestor) که می تواند ضربه های ناشی از این پدیده ضربه قوچ را جذب و کمتر کند.
- انتخاب مناسب مواد و سیالات به منظور عدم انسداد ورودی مکش پمپ یا استفاده از صافی می تواند موثر باشد.
علت ایجاد ضربه قوچ یا چکش آبی در پمپ ها
از دلایل بروز ضربه قوچ یا چکش آبی می توان به چند مورد اشاره نمود که عبارتند از: بسته شدن سریع شیر، خاموش شدن ناگهانی پمپ که می تواند در اثر قطعی جریان برق باشد یا راه‌اندازی ناگهانی پمپ می باشد. همه این عوامل باعث تغییر سرعت جریان سیال شده و می توانند پدیده چکش آبی را ایجاد کنند. اگر موج با فشار بالا ایجاد شود می تواند به لوله ها آسیب برساند و حتی لوله ها را از تکیه گاه خود خارج کند. در برخی مواقع این فشار می تواند از پمپ نیز عبور کرده به پروانه و درایو آسیب برساند.
به صورت کلی علت ایجاد ضربه قوچ در پمپ ها و تاسیسات را می تواند به دلایل زیر باشد که عبارتند از:
- انسداد حفره های هوا در لوله ها که اجازه عبور جریان روان آب را نمی دهد.
- پر شدن حفره های هوا با آب نیز می تواند منجر به پدیده چکش آبی شود که باید لوله ها تخلیه شوند.
- شل شدن لوله ها و خارج شدن از تکیه گاه هم می تواند در ایجاد ضربه قوچ موثر باشد.
آسیب های ضربه قوچ در پمپ ها
آسیب های ناشی از پدیده ضربه قوچ یا چکش آبی می تواند خفیف یا شدید باشد. اگر این آسیب ها ضعیف تر باشند می توانید آنها را به صورت نشت در لوله ها، اتصالات آسیب دیده، ترک خوردگی دیواره لوله، ترکیدگی لوله ، تغییر شکل تکیه گاه لوله مشاهده کنید. اما اگر این آسیب ها شدید تر باشد می تواند باعث خرابی پمپ شود و کل سیستم را از کار بیندازد. این موضوع زمانیکه شما با سیالات مواد شیمیایی خطرناک سر و کار دارید اهمیت بیشتری پیدا می کند و باید از هر گونه نشتی جلوگیری شود.
برخی از آسیب ها و مشکلات چکش آبی عبارتند از :
- نشتی به علت آسیب دیدگی در اتصالات و درزهای لوله ها
- آسیب به پمپ و شفت و پروانه به علت ضربه های دائم و فشار زیاد
- ترکیده شدن لوله ها به علت زیاد بودن ضربه و لوله کشی ضعیف
- تأثیر ضربه قوچ بر تجهیزات صنعتی می تواند باعث آسیب به تجهیزات دیگر و ایجاد هزینه های زیاد برای تعمیر و نگهداری شود و یا می تواند باعث انتشار مواد شیمیایی خطرناک شود.
- برای کاربردهای خانگی نیز می تواند باعث آسیب دیدگی لوازم و تجهیزات شود و هزینه های زیادی را همراه داشته باشد.
بنابراین بهتر است از روش های مختلف به منظور جلوگیری از ضربه قوچ استفاده شود تا مشکلاتی از این دست با هزینه های زیاد برایتان ایجاد نشود.
8 روش تعمیر و رفع یا کاهش ضربه قوچ
برای تعمیر و رفع ضربه قوچ به صورت کلی 6 روش کاربردی پیشنهاد می شود که عبارتتند از:
- عیب یابی لوله‌های عمودی
در سیستم های لوله کشی خانگی برخی از لوله های به صورت عمودی در نزدیکی شیر آب نصب شده اند و به عنوان یک ضربه گیر برای کاهش ضربه قوچ عمل می کنند. در این صورت حفره های هوا بعد از بسته شدن شیر آب، باعث جذب ضربه آب می شوند. در برخی اوقات ممکن است این لوله ها به جای هوا با آب پر شوند و به درستی کار نکنند. به منظور رفع این مشکل باید ابتدا این مراحل را انجام دهید.
- مرحله اول: قطع کن و شیر اصلی آب ورودی به خانه را ببندید.
- مرحله دوم: بالاترین شیر را در منزل باز کنید.
- مرحله سوم: اجازه دهید آب از پایین ترین شیر منزل که معمولا در طبقات پایین مانند زیر زمین است تخلیه شود.
بعد از این مراحل احتمالاً لوله ها با حفره های هوا دوباره پر می شوند.
- نصب ضربه گیرها در جای مناسب
ضربه گیرها به منظور کاهش صدا و اثرات ضربات چکش آبی مورد استفاده قرار می گیرند. ضربه گیرها در اصل استوانه های متشکل از هوا هستند که می توانند ضربه‌های ناگهانی را جذب و خنثی کنند. این ضربه گیرها باید در جای مناسبی نصب شوند تا بتوانند کارایی لازم را داشته باشند. به عنوان مثال برای سینگ ظرفشویی باید ضربه گیر را بین خط تامین آب و شیر قطع کن نصب کنید. همچنین، برای سیستم های خانگی که دارای سیستم سرمایش و گرمایش هستند باید دو عدد ضربه گیر مجزا برای آب سرد و آب گرم تامین و نصب شود. علاوه بر این، وسایل دیگر مانند ماشین ظرفشویی و لباسشویی که آب را به صورت ناگهانی قطع می کنند لازم است از ضربه گیر استفاده شود.
- استفاده از شیر کاهش فشار
یکی از علت های ایجاد ضربه قوچ فشار زیاد در لوله ها است. در این صورت باید از شیر کاهش فشار استفاده شود و نصب ضربه گیر ها هم نمی تواند تاثیر زیادی داشته باشد. بنابراین باید در محل ورودی خط اصلی تامین سیال که می تواند آب یا مواد شیمیایی باشد از شیر کاهش فشار استفاده می شود. با استفاده از تنظیمات مناسب شما باید این فشار را مطابق با نیاز خود تنظیم کنید. اگر نمی دانید فشار چقدر باید باشد بهتر است از یک متخصص در این زمینه بهره ببرید. معمولاً در سیستم های خانگی فشار مقداری کمتر از 50 psi می باشد. اما برای کاربردهای صنایع این مساله دقیقاً به موارد مصرفی دارد.
نکته مهم: شما با نصب شیر کاهش فشار علاوه بر جلوگیری از ضربه قوچ می توانید در مصرف آب نیز صرفه جویی زیادی داشته باشد. همچنین عمر لوازم خانگی خود مانند ماشین ظرفشویی و لباسشویی، سیفون‌های دستشویی و … را افزایش دهید.
- شل شدن خطوط لوله کشی
شاید این مورد زیاد مورد توجه قرار نگیرد اما شل شدن خطوط لوله کشی می تواند باعث ایجاد ضربه قوچ شود. همانطور که می دانید خطوط لوله کشی به منظور تثبیت، با نگهدارنده هایی مانند تسمه‌های لوله ای U شکل پیچ می شوند. زمانیکه این نگهدارنده‌ها به اندازه کافی سفت نباشند و یا تعدادشان کافی نباشد امکان شل شدن آنها وجود دارد که در این صورت لوله‌ها می توانند تکان بخورند و باعث ایجاد ضربه قوچ شوند. به همین دلیل باید نگهدارنده‌های لوله ها را چک کنید و در صورت لزوم آنها را محکم نمایید.
نکته مهم: در برخی از قسمت ها ممکن است از لوله کشی‌ها مسی استفاده شود مانند سیستم سرمایشی کولر‌های گازی و یا … در این صورت نباید از نگهدارنده‌های گالوانیزه یا فولادی استفاده گردد. زیرا این دو ماده می توانند واکنش نشان داده و باعث خوردگی الکتریکی و نشتی لوله‌ها شوند.
- عایق کاری لوله ها
یکی از روش های مهم برای که می تواند صدا و ضربه قوچ را خنثی کند استفاده از عایق لوله است. عایق کاری لوله‌ها می تواند چندین مزیت را به همراه داشته باشد اول اینکه لوله ها در برابر شرایط محیطی مانند یخ زدگی، سرما، گرما محافظت کند و دوم اینکه صدا و ضربه های ناشی از چکش آب را خنثی کند.
- تعویض شیرهای معیوب
در برخی اوقات مشکلات از سیستم لوله کشی نیست! بخصوص در کاربردهای خانگی ممکن است شیرها یا سردوش ها معیوب باشند. اغلب فنرهای موجود در شیرها خراب می شود. این فنرها به حفظ جریان اب در یک جهات کمک می کنند. به همین دلیل با خرابی فنرهای شیرها ممکن است ضربه قوچ ایجاد شود.
- کاهش فشار بیش از حد در کنتور
برخی اوقات فشار آب موجود در کنتور ممکن است بیش از اندازه باشد. این مساله ربطی به سیستم های شما ندارد و ممکن است از سمت آب اصلی لوله کشی شهری اتفاق بیفتد. معمولاً سیستم های آب شهری در خطوط با فشار حدود 200 psi نگهداری می شوند. این میزان فشار برای خطوط آب مسکونی زیاد است و باید توسط مسئولین ذی ربط کاهش داده شود.
- استفاده از پمپ های کاهنده فشار
برخی از پمپ های خاص وجود دارند که به صورت خودکار و دقیق فشار را تنظیم می کنند این مدل پمپ ها با نام “پمپ‌های کاهش دهنده فشار” نیز شناخته می‌شوند. این مدل پمپ ها با کنترل فشار سیال در سیستم از ایجاد ضربات ناگهانی جلوگیری می کنند.
فرمول محاسبه چکش آب
P=ρCU (Pa)
P تغییر فشار است
ρ چگالی سیال است
U تغییر در سرعت سیال است
C سرعت صوتی در لوله است
سرعت صوتی سرعت صوت در لوله است و با فرمول اصلاح شده قانون قلاب تعیین می شود که سفتی سیال و دیواره لوله را در نظر می گیرد.
K مدول حجمی سیال
مدول E Young از مواد لوله
e ضخامت دیواره لوله
سرعت صوتی همچنین سرعتی است که امواج فشار ایجاد شده توسط چکش آب در لوله حرکت می کند.
برای آب در لوله های بسیار سفت، سرعت صوتی می تواند تا 1480 متر بر ثانیه باشد. اما در برخی از لوله های پلاستیکی سرعت موج می تواند کمتر از 200 متر بر ثانیه باشد.
مدل حجمی (k) آب 2.19×10 9 Pa است، اما فرض بر این است که آب در آن حباب هوا وجود ندارد. اغلب حباب های اندازه میکروسکوپی را می توان به صورت معلق در مایع مشاهده کرد. این می تواند تفاوت قابل توجهی در مدول حجیم موثر و بنابراین سرعت صوتی ایجاد کند. اغلب با چکش آب، فشار زیر اتمسفر و کاویتاسیون نیز ممکن است رخ دهد. این می تواند هوای محلول را از آب آزاد کند که حباب های هوا را تشکیل می دهد و مدل توده موثر را کاهش می دهد و بنابراین سرعت موج را کاهش می دهد.
سوالات متداول در مورد ضربه قوچ یا چکش آبی
- ضربه قوچ چیست؟ چگونه اتفاق می افتد؟
ضربه قوچ یا چکش آب یا water hammer ضربه ناگهانی است که با صدای بلند شبیه صدای چکش شنیده می شود که بر اثر انسداد مسیر جریان و یا قطع ناگهانی سیستم اتفاق می افتد.
- راه های جلوگیری از ضربه قوچ در لوله‌ها کدام است؟
استفاده از شیرهای کاهنده برای کنترل فشار، استفاده از پمپ های مخصوص به منظور کنترل ضربه قوچ، استفاده از ضربه گیرها در فضای مناسب، استفاده از عایق کاری لوله‌ها، استفاده از نگهدارنده‌های مناسب و به اندازه کافی به منظور تثبیت لوله‌ها همگی روش های موثر برای جلوگیری از ضربه قوچ در لوله ها هستند.
- ضربه قوچ چگونه به لوله‌ها و پمپ آسیب می‌زند؟
ضربه قوچ به دلیل ایجاد موج معکوس می تواند باعث ایجاد ضربات با فشار زیاد باشد و اگر به صورت مداوم اتفاق بیفتد می تواند باعث ترکیدگی و یا نشتی در لوله ها شود. از طرفی ممکن است این موج معکوس به سمت پمپ حرکت کند و به پروانه و شفت در پمپ نیز آسیب برساند.
- در صورت بروز چکش آب چه باید کرد؟
در صورت بروز چکش اب باید علت را به صورت دقیق شناسایی کرد. پیشنهاد می شود از یک متخصص و تاسیس کار در این زمینه بهره ببرید.
- بهترین روش‌های کنترل ضربه قوچ چیست؟
کنترل و جلوگیری از ضربه قوچ یا چکش اب بخصوص برای صنایعی که با سیالات مواد شیمیایی سر و کار دارند اهمیت زیادی دارد. زیرا کوچک ترین نشتی در دوزینگ پمپ ها و یا پمپ های صنعتی می تواند خطرات جبران ناپذیری داشته باشد و آسیب های محیط زیستی و انسانی را در بر داشته باشد. دقت کنید برای هر کاربرد با توجه به بررسی همه عوامل می توان گفت بهترین روش کنترل ضربه قوچ چیست. در برخی اوقات مشکلات مربوط به فشار هستند که باید از روش های کاهنده فشار استفاده شود اما در برخی شرایط دیگر عوامل جانبی می توانند تاثیرات بیشتری داشته باشند. به همین دلیل، بهترین روش های کنترل ممکن از چندین روش جلوگیری از ضربه قوچ و با در نظر گرفتن کاربردهای خانگی و صنعتی باشد.
بیشتر بخوانید: شیر یکطرفه دوزینگ پمپ
- آیا نصب شیر ضربه‌گیر می‌تواند از چکش آب جلوگیری کند؟
نصب شیر ضربه گیر می تواند چکش اب را کاهش دهد اما در برخی مواقع در صورت بالا بودن فشار زیاد این روش می تواند چندان موثر نباشد. این روش یکی از راهکارهای موثر برای جلوگیری از چکش آب است که می تواند به همراه کنترل فشار تاثیر بسزایی داشته باشد.
- آیا ضربه قوچ و کاویتاسیون با هم تفاوت دارند؟
گاهی این دو پدیده با هم اشتباه گرفته می شوند. اما دقت کنید پدیده کاویتاسیون و راه های جلوگیری از آن با پدیده ضربه قوچ متفاوت است. کاویتاسیون زمانی اتفاق می افتد که “حباب زایی” یا “حفره سازی” در سیستم پمپ ها بخصوص پمپ های گریز ایجاد می شود. این حباب ها می توانند حفره، بخار گازی یا خلاء باشند و باعث ایجاد امواج ضربه ای کوچک به قطعات پمپ شوند. این در حالی است که چکش آب می تواند بر اثر قطع ناگهانی اتفاق بیفتد و باعث ایجاد موج و جریان معکوس سیال در لوله‌ها شود.
منبع: fluidmechanics.co.uk/hydraulic-calculations/water-hammer
