Hvad er Vandhammer?
Vandhammer eller hydraulisk chok kan forstås som en pludselig kollision mellem hurtigt bevægende sigende vand i rørsystemet og eventuelle forhindringer, som kan være bøjninger, ventiler osv. Derfor defineres vandhammer som en pludselig stigning i tryk på grund af hindring af væskens bevægelse eller retningsskifte.
Eksempel Det sker under opladning eller opvarmning af længere dampledninger under den initielle startopdrift og også pga. blandingen af damp og kondensat. Vandhammer er noget, der sker ofte med vilje og uvedkommende i vores daglige liv – når vi pludselig åbner og lukker vandhane i vores badeværelse under brusebad resulterer det i vandhammer. (handling af at slå bruseventil meget hurtigt tænd/sluk).
Misforstået begreb om vandhammer
Mange termohydrauliske fænomener, som angivet i tabellen, bliver ofte fejlagtigt karakteriseret som vandhammer. De følgende skader fra forekomsterne inkluderer chok som hydrauliske- og termiske. Vandhammer sker hovedsageligt på grund af mangel på bevidsthed og ukorrekt drift og vedligeholdelsespraksis. I tilfælde af vandhammer er ordsproget "forebyggelse er bedre end kur" sandt.
Termodynamisk fænomen |
Sted for forekomst |
Vandhammer |
I damprør og -hoveder |
Vandpistons (ustabile horisontale bølger) |
Lagerbeholder (som deaerator) |
Flash-kondensation og evaporation chok |
I deaeratorer |
Vandinduktion, forvrængning af rotor eller beholder |
I dampmotor og damprør |
Fremkomst af vandhammer
Når damp forlader kogervasken, skal den rejse en distance, før den når frem til brugsstedet (dampmotor eller anden varmeveksler), og under denne rejse begynder dampen at miste varme. Som resultat begynder dampen i røret at kondensere. Under opstart af anlægget er hastigheden af kondensats dannelse (fra vanddropper) meget høj, da hele systemet starter fra kold eller kold opstart.
Under drift begynder disse dropper af kondensat at opbygge sig langs længden af damprørnetværket og danner dermed en solid klod af kondensat, som vist i det givne
Kondensation resulterer i dannelse af vanddropper. Gradvist bygger kondensat sig op langs længden af røret og danner en solid klod. Når denne klod møder en forhindring som et orifice, en ventil eller en bøjning, vil denne forhindring resultere i en pludselig stopning af den solide klod. Under dette proces ændres KE-energien af den solide klod til trykenergi, og rørnetværket skal klare dette.
Påvirkning af vandhammer
Det er nødvendigt at forstå den alvorlige påvirkning af vandhammer på udstyr anvendt i anlæg. Givet eksempel nedenfor forklarer tydeligt den ødelæggende natur af vandhammer:
For mættet damp anbefales en hastighed på 25 til 35 meter pr. sekund
For vand i et rørnetværk anbefales en hastighed på 2 til 3 meter pr. sekund
Når vandhammer indtræffer, drages kondensatkloden af damp, og dermed rejser vandkloden med en hastighed, der er lig med dampens, hvilket er ti gange højere end vandets hastighed. Derfor er vandhammer altid forbundet med meget højt tryk.
Faktorer, der hjælper med at undgå vandhammer
Dampsystemet er meget komplekst og dynamisk, og derfor er det en udfordring at undgå vandhammer. Men ved hjælp af følgende bedste ingeniørpraksisser kan dens forekomst let overvindes ved at overholde:
Rigtig hældning skal gives i dampledningerne i strømningsretningen.
Installation af dampfanger med jævne mellemrum, og det ligeledes i de laveste punkter. Installation af dampfangere i de laveste punkter sikrer fjernelsen af kondensat fra systemet.
Rørsagning resulterer i dannelse af kondensat i rørnetværket og kan øge sandsynligheden for vandhammer. Derfor skal damprør korrekt understøttes for at undgå sagning.
Standard opstartsrutiner er nødvendige for kold opstart af anlægget. Operatører skal korrekt uddannes for at passe på, at isolationsventilen åbnes langsomt.
Korrekt størrelse af drainpokaler, for at sikre, at kondensat ikke hopper eller passer dem let. Målet med drainpokaler er at samle alt kondensat og sende det igennem fangen.
Type reducer skal være ekscentriske i stedet for centriske reducer.
Vandhammer i kraftværker
Vandhammer opstår, når vand, accelereret af damptryk eller en lavtryks tomrum, pludselig stoppes ved kollision med en ventil eller fitting, som en bøjning eller T-form, eller på en røroverflade. Vandhastigheder kan være meget højere end den normale damphastighed i røret, især når vandhammer opstår under opstart.
Når disse hastigheder ødelægges ved kollision, konverteres den kinetiske energi i vandet til trykenergi, og et trykchok påføres forhindringen. I milde tilfælde er der støj og måske bevægelse af røret.
I mere alvorlige tilfælde fører det til knækning af røret eller fittings med næsten eksplosiv effekt og dermed til undslip af levende damp ved knækningen. Knækning af rør eller dampsystemkomponenter kan projicere fragmenter, der kan forårsage skade eller tab af liv.
