วิธีแก้ปัญหาค้อนน้ำ?

ค้อนน้ำคืออะไร?
ค้อนน้ำอยู่ในไฟฟ้าดับอย่างกะทันหันหรือในวาล์วปิดเร็วเกินไป เนื่องจากความเฉื่อยของการไหลของแรงดันน้ำ จึงสร้างคลื่นกระแทกการไหลเช่นเดียวกับค้อนเรียกว่าค้อนน้ำแรงกลับไปกลับมาของคลื่นกระแทกน้ำ ซึ่งบางครั้งมีขนาดใหญ่อาจทำให้วาล์วและปั๊มแตกได้
เมื่อวาล์วเปิดปิดกะทันหัน การไหลของน้ำจะสร้างแรงดันให้กับวาล์วและผนังท่อเนื่องจากผนังท่อเรียบ การไหลของน้ำที่ตามมาภายใต้การกระทำของความเฉื่อยจะถึงจุดสูงสุดอย่างรวดเร็วและก่อให้เกิดผลทำลายล้าง ซึ่งเรียกว่า "ปรากฏการณ์ค้อนน้ำ" ในกลศาสตร์ของไหล ซึ่งก็คือค้อนน้ำเชิงบวกปัจจัยนี้ควรพิจารณาในการสร้างท่อส่งน้ำ
ในทางกลับกัน วาล์วที่ปิดและเปิดอย่างกระทันหันก็จะสร้างค้อนน้ำที่เรียกว่า ค้อนน้ำเชิงลบ ซึ่งมีพลังทำลายล้างเช่นกัน แต่ไม่มากเท่าแบบเดิมชุดปั๊มไฟฟ้าจะทำให้เกิดผลกระทบของแรงดันและผลกระทบของค้อนน้ำเมื่อไฟฟ้าดับหรือสตาร์ทกะทันหันคลื่นกระแทกของแรงดันดังกล่าวแพร่กระจายไปตามท่อซึ่งนำไปสู่แรงดันเกินของท่อในพื้นที่ได้ง่ายและทำให้ท่อแตกและอุปกรณ์เสียหายดังนั้นการป้องกัน Water Hammer Effect จึงกลายเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่สำคัญของวิศวกรรมน้ำประปา

เงื่อนไขของค้อนน้ำ:
1. วาล์วเปิดหรือปิดกะทันหัน
2. ชุดปั๊มหยุดหรือเริ่มทำงานกะทันหัน
3. ท่อเดี่ยวไปยังน้ำสูง (ความแตกต่างของความสูงของภูมิประเทศน้ำประปามากกว่า 20 เมตร)
4. หัวรวมของปั๊ม (หรือแรงดันใช้งาน) มีขนาดใหญ่
5. ความเร็วการไหลของน้ำในท่อส่งน้ำใหญ่เกินไป
6. ท่อส่งน้ำยาวเกินไป และภูมิประเทศเปลี่ยนไปอย่างมาก
อันตรายของ Water Hammer Effect:
แรงดันที่เพิ่มขึ้นซึ่งเกิดจากค้อนน้ำอาจสูงถึงหลายเท่าหรือหลายสิบเท่าของแรงดันการทำงานตามปกติของท่อส่ง อันตรายหลักของความผันผวนของแรงดันขนาดใหญ่นี้ต่อระบบท่อคือ:
1. ทำให้เกิดการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงของท่อ, ข้อต่อท่อหลุด;
2. ความเสียหายต่อวาล์ว, แรงดันร้ายแรงสูงเกินไปที่จะทำให้ท่อแตก, แรงดันเครือข่ายน้ำประปาลดลง;
3. ในทางตรงกันข้าม ความดันต่ำเกินไปจะนำไปสู่การยุบตัวของท่อ แต่ยังทำให้วาล์วและฟิกซ์เจอร์เสียหายด้วย
4. ทำให้เกิดการกลับด้านของปั๊ม ทำให้อุปกรณ์หรือท่อส่งของห้องสูบน้ำเสียหาย น้ำท่วมห้องสูบน้ำอย่างร้ายแรง ทำให้เกิดการบาดเจ็บล้มตายและอุบัติเหตุร้ายแรงอื่น ๆ ส่งผลกระทบต่อการผลิตและอายุการใช้งาน

มาตรการป้องกันเพื่อกำจัดหรือบรรเทาค้อนน้ำ:
มีมาตรการป้องกัน Water Hammer มากมาย แต่ควรใช้มาตรการที่แตกต่างกันตามสาเหตุที่เป็นไปได้ของ Water Hammer
1. การลดอัตราการไหลของท่อส่งน้ำสามารถลดแรงดันค้อนน้ำได้ในระดับหนึ่ง แต่จะเพิ่มขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อส่งน้ำและเพิ่มการลงทุนในโครงการควรคำนึงถึงการกระจายสายส่งน้ำเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดโคกหรือการเปลี่ยนแปลงความลาดชันอย่างกระทันหันขนาดของค้อนน้ำส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับส่วนหัวทางเรขาคณิตของห้องสูบน้ำยิ่งหัวรูปทรงเรขาคณิตสูงเท่าใด ค่าของค้อนน้ำก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้นดังนั้นควรเลือกหัวปั๊มที่เหมาะสมตามสถานการณ์จริงในท้องถิ่นหลังจากปั๊มหยุดโดยอุบัติเหตุ ควรเริ่มปั๊มเมื่อท่อส่งหลังเช็ควาล์วเต็มไปด้วยน้ำอย่าเปิดวาล์วทางออกของปั๊มจนสุดเมื่อสตาร์ทปั๊ม มิฉะนั้น จะทำให้เกิดแรงกระแทกของน้ำอย่างมากอุบัติเหตุค้อนน้ำขนาดใหญ่ในสถานีสูบน้ำเกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขนี้
2. ตั้งค่าอุปกรณ์กำจัดค้อนน้ำ:
(1) เทคโนโลยีการควบคุมแรงดันคงที่:
เนื่องจากแรงดันของเครือข่ายน้ำประปาเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาตามการเปลี่ยนแปลงของสภาพการทำงาน ปรากฏการณ์ของแรงดันต่ำหรือแรงดันเกินมักจะเกิดขึ้นในกระบวนการทำงานของระบบ ซึ่งง่ายต่อการเกิดค้อนน้ำ ส่งผลให้ท่อและอุปกรณ์ถูกทำลาย .ระบบควบคุมอัตโนมัติถูกนำมาใช้ผ่านการตรวจจับแรงดันของเครือข่ายท่อ การควบคุมป้อนกลับของการควบคุมการเริ่มต้น การหยุดและความเร็วของปั๊ม การควบคุมการไหล และทำให้แรงดันรักษาระดับหนึ่ง แรงดันน้ำประปาของปั๊มสามารถตั้งค่าได้โดย การควบคุมไมโครคอมพิวเตอร์เพื่อรักษาการจ่ายน้ำให้มีแรงดันคงที่ หลีกเลี่ยงความผันผวนของแรงดันที่มากเกินไป และลดโอกาสที่จะเกิดค้อนน้ำ
(2) ติดตั้งเครื่องกำจัดค้อนน้ำ
อุปกรณ์ส่วนใหญ่ป้องกันค้อนน้ำไม่ให้หยุดปั๊ม ซึ่งโดยทั่วไปจะติดตั้งใกล้กับท่อทางออกของปั๊มมันใช้แรงดันของท่อส่งเองเป็นพลังในการตระหนักถึงการกระทำอัตโนมัติแรงดันต่ำ นั่นคือเมื่อแรงดันในท่อต่ำกว่าค่าการป้องกันที่ตั้งไว้ พอร์ตระบายน้ำจะเปิดการปล่อยน้ำและระบายแรงดันโดยอัตโนมัติ ดังนั้น เพื่อความสมดุลของความดันของท่อในพื้นที่และป้องกันผลกระทบของค้อนน้ำต่ออุปกรณ์และท่อโดยทั่วไป Eliminator สามารถแบ่งออกเป็น 2 ชนิดคือเครื่องกลและไฮดรอลิก การดำเนินการกำจัดทางกลโดยการกู้คืนด้วยตนเอง เครื่องกำจัดไฮดรอลิกสามารถรีเซ็ตได้โดยอัตโนมัติ
(3) ติดตั้งวาล์วตรวจสอบการปิดช้าบนท่อทางออกของปั๊มน้ำที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่
สามารถกำจัดค้อนน้ำที่หยุดปั๊มได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่เนื่องจากมีน้ำไหลย้อนจำนวนหนึ่งระหว่างการทำงานของวาล์ว หลุมดูดจึงต้องมีท่อน้ำล้นเช็ควาล์วปิดช้ามีสองประเภท: ประเภทค้อนหนักและประเภทกักเก็บพลังงานวาล์วนี้สามารถปรับเวลาปิดวาล์วในช่วงที่กำหนดได้ตามต้องการโดยทั่วไป วาล์วจะปิด 70 % ~ 80 % ภายใน 3 ~ 7 วินาทีหลังจากไฟดับ และเวลาปิดที่เหลืออีก 20 % ~ 30 % จะปรับตามเงื่อนไขของปั๊มและท่อส่ง โดยทั่วไปจะอยู่ในช่วง 10 ~ 30 วินาทีเป็นที่น่าสังเกตว่าเมื่อมีโคกในท่อและเกิดค้อนน้ำสะพาน บทบาทของเช็ควาล์วที่ปิดช้าจะมีประสิทธิภาพมาก

(4) ตั้งหอควบคุมแรงดันทางเดียว
สร้างขึ้นใกล้กับสถานีสูบน้ำหรือตำแหน่งที่เหมาะสมของท่อส่ง ความสูงของหอคลื่นทางเดียวจะต่ำกว่าแรงดันท่อส่งที่นั่นเมื่อแรงดันในท่อต่ำกว่าระดับน้ำในหอคอย Surge Tower จะเติมน้ำไปยังท่อเพื่อป้องกันไม่ให้เสาน้ำแตกและหลีกเลี่ยงการเชื่อมค้อนน้ำอย่างไรก็ตาม ผลการลดแรงดันต่อค้อนน้ำนอกเหนือจากค้อนน้ำที่หยุดปั๊ม เช่น ค้อนน้ำที่ปิดวาล์วนั้นมีจำกัดนอกจากนี้ ประสิทธิภาพของเช็ควาล์วที่ใช้ในหอควบคุมแรงดันทางเดียวยังเชื่อถือได้อย่างแน่นอนเมื่อวาล์วล้มเหลว อาจนำไปสู่การเกิดขึ้นครั้งใหญ่
(5) ตั้งท่อบายพาส (วาล์ว) ในสถานีสูบน้ำ
ระหว่างการทำงานปกติของระบบปั๊ม วาล์วตรวจสอบจะปิดเนื่องจากแรงดันน้ำด้านน้ำของปั๊มสูงกว่าแรงดันน้ำด้านดูดเมื่อปั๊มหยุดกะทันหันหลังจากเกิดอุบัติเหตุ แรงดันที่ทางออกของสถานีสูบน้ำจะลดลงอย่างรวดเร็ว ในขณะที่แรงดันทางด้านดูดจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วภายใต้ความดันแตกต่างนี้ น้ำแรงดันสูงชั่วคราวในท่อหลักที่ดูดซับน้ำคือน้ำแรงดันต่ำชั่วคราวที่ดันแผ่นเช็ควาล์วไปยังท่อหลักน้ำแรงดัน และเพิ่มแรงดันน้ำต่ำที่นั่นในทางกลับกัน แรงดันค้อนน้ำที่ด้านดูดของปั๊มก็ลดลงเช่นกันด้วยวิธีนี้ ค้อนน้ำจะขึ้นและลงทั้งสองด้านของสถานีสูบน้ำจึงถูกควบคุม จึงช่วยลดและป้องกันอันตรายจากค้อนน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพ
(6) ตั้งวาล์วตรวจสอบหลายขั้นตอน
ในท่อส่งน้ำที่มีความยาว มีการเพิ่มวาล์วตรวจสอบอย่างน้อยหนึ่งตัวเพื่อแบ่งท่อส่งน้ำออกเป็นหลายส่วน และแต่ละส่วนจะติดตั้งวาล์วตรวจสอบเมื่อน้ำในท่อลำเลียงน้ำไหลย้อนกลับระหว่างกระบวนการค้อนน้ำ เช็ควาล์วแต่ละตัวจะปิดทีละตัวเพื่อแบ่งการไหลของน้ำย้อนกลับออกเป็นหลายส่วนเนื่องจากหัวไฮโดรสแตติกในท่อลำเลียงน้ำแต่ละท่อ (หรือส่วนการไหลของน้ำย้อนกลับ) มีขนาดค่อนข้างเล็ก แรงดันที่เพิ่มขึ้นของ Water Hammer จึงลดลงมาตรการป้องกันนี้สามารถใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพในกรณีที่น้ำประปามีระดับความสูงต่างกันมากแต่ไม่สามารถตัดความเป็นไปได้ของการแยกคอลัมน์น้ำได้ข้อเสียที่ใหญ่ที่สุดคือการใช้พลังงานของปั๊มเพิ่มขึ้นและต้นทุนการจ่ายน้ำเพิ่มขึ้นระหว่างการทำงานปกติ
(7) อุปกรณ์จ่ายไอเสียและอากาศอัตโนมัติตั้งอยู่ที่จุดสูงของท่อเพื่อลดอิทธิพลของค้อนน้ำบนท่อ