پدیده ضربه قوچ ( Water Hammer ) در پایپینگ

پدیده ضربه قوچ یکی از پیچیده ترین و خطرناکترین پدیده ها در خطوط لوله های تحت فشار به حساب می آید. در این جا قصد بر این نیست تا از نظر تئوری به بررسی این مقوله بپردازیم بلکه هدف توضیحی ساده درباره این پدیده مخرب است.

ضربه قوچ حاصل تبدیل انرژی جنبشی ( Kinetic Energy ) به انرژی الاستیک ( Elasticity Energy ) می  باشد یه به بیان دیگر حاصل تغییرسرعت یا قطع ناگهانی جریان سیال ( اغلب یک مایع و گاهی هم گاز ها) در یک سیستم پایپینگ است.

ضربه قوچ در حقیقت یک شوک فشاری است که هنگامی که سیال درون یک خط به طور ناگهانی متوقف می شود یا به طور ناگهانی تغییر جهت می دهد ( تغییر مومنتوم )، با سرعت صوت به سمت بالادست به راه می افتد و در راه خود اثرات مخربی بر لوله ها و تجهیزات ایجاد می کند.

بسیاری مواقع زمانی که یک شیر ( Valve ) در یک خط لوله به طور ناگهانی بسته یا باز می شود یا هنگامی که یک پمپ در یک خط خالی شروع به تخلیه میکند و یا هنگام خاموش شدن ناگهانی یک پمپ، ضربه قوچ ( Water Hammer ) که شوک هیدرولیکی ( Hydraulic Shock ) نیز خوانده می شود، حادث می گردد.

ضربه قوچ عمدتا در هنگامی که سیال درون لوله در جریان باشد شکل می گیرد. این پدیده به راحتی از نویز و سر صدایی که در هنگام وقوع ایجاد میکند قابل تشخیص است. ایجاد نویز و سر و صدا تنها مشخصه این پدیده نبوده و میتواند اثرات بسیار مخربی همانند آسیب های جدی به تجهیزات و حتی ترکیدگی لوله ها را باعث شود.

اما نکته حایز اهمیت بررسی رابطه این پدیده و اثرات آن بر روی اتصالات انبساطی آکاردئونی ( Metal Expansion Joints ) می باشد.

برای ممانعت از ایجاد پدیده ضربه قوچ تجهیزات بسیاری هماند تجهیزات ذیل علاوه بر شرط اصلی که طراح اصولی و صحیح خطوط می باشد، مکررا استفاده می گردد :

  • شیر های یک طرفه با سرعت بسته شدن زیاد
  • استفاده از شیرهای کنترل پمپ در خروجی پمپ ها
  • پمپ کنار گذر لوله
  • شیر های هوای دو روزنه
  • لوله خط دودکش
  • تانک ضربه گیر یکطرفه
  • تانک ضربه گیر تحت فشار
  • Accumulators

اما باید در نظر داشت که Expansion Joint  ها به هیچ عنوان از تجهیزات کنترلی یا پیشگیری از پدیده ضربه قوچ محسوب نمی شوند و این امر درجزئیات پروژه بایستی از سوی کارفرما در نظر گرفته می شود.

در تصویر زیر نتیجه مخرب ضربه قوچ بر یک اتصال آکاردئونی فلزی قابل مشاهده است.