Ano ang Water Hammer?
Water hammer o hydraulic shock ay isang fenomeno na maaaring maipaliwanag bilang biglaang pagtumbok ng mabilis na nagsasalakay na solid slug sa loob ng piping system sa anumang obstruction na maaaring bendo, valve, atbp. Kaya ang water hammer ay inilalarawan bilang biglaang pagtaas ng presyon dahil sa hadlang sa paggalaw ng fluid o pagbabago ng direksyon.
Halimbawa Nangyayari ito sa panahon ng charging o warming-up ng mas mahabang steam line sa unang start-up operation at din dahil sa pagsasamahin ng steam at condensate. Ang water hammer ay isang bagay na nangyayari kadalasan malalaman at di-malalaman sa aming pang-araw-araw na buhay – kapag bigla tayo bumubukas at naglilikom ng tubig sa aming banyo habang nagliligo (pagbubukas o paglilikom ng shower valve nang mabilis).
Mga Misunderstood Concept tungkol sa Water Hammer
Maraming thermo-hydraulic phenomenon na binibigyan sa talahanayan na madalas ipinapalit bilang water hammer. Ang mga resulta ng mga insidente ng pagkakaroon nito ay kasama ang mga shocks tulad ng Hydraulic-at-thermal. Ang water hammer ay nangyayari pangunahin dahil sa kakulangan ng kaalaman at hindi tamang Operation at Maintenance practices. Sa kaso ng water hammer, ang proverb na “prevention is better than cure” ay totoo.
Thermodynamic Phenomenon |
Pook ng Pagkakaroon |
Water hammer |
Sa Steam pipes at headers |
Water Piston (unstable horizontal waves) |
Storage tank (like Deaerator) |
Flash condensation and evaporation shock |
Sa Deaearators |
Water induction, distortion of rotor or casing |
Sa Steam turbine at steam piping |
Pagkakaroon ng Water Hammer
Kapag lumabas ang steam mula sa boiler, kailangan nito lumakbay ng isang distansya bago makarating sa punto ng paggamit (steam turbine o anumang iba pang heat exchanger) at sa proseso ng paglalakbay, nagsisimulang mawalan ng init ang steam. Bilang resulta, nagsisimulang mag-condense ang steam sa pipe. Sa panahon ng plant start-up, mataas ang rate ng pagkakaroon ng condensate (nagmumula sa droplets ng tubig) dahil ang buong sistema ay nagsisimula mula sa cold o cold start-up.
Sa panahon ng operasyon, nagsisimulang bumuo ang mga droplets ng condensate sa haba ng steam pipe network at nagsisimulang bumuo ng solid slug ng condensate tulad ng ipinapakita sa ibinigay
Ang kondensasyon ay nagresulta sa pagkakaroon ng mga droplets ng tubig. Unti-unting bumubuo ang condensate sa haba ng pipe at nabubuo ang solid slug. Kapag sumalakay ang solid slug sa anumang obstruction tulad ng orifice, valve o bendo, ang mga obstruction na ito ay magresulta sa biglaang paghinto ng solid slug. Sa prosesong ito, ang K.E energy ng solid slug ay nagiiba sa pressure energy at ang pipe network ay kailangang makapag-adjust dito.
Impluwensya ng Water Hammer
Kailangan maintindihan ang seryosong impluwensya ng water hammer sa mga equipment na ginagamit sa mga planta. Ang ibinigay na halimbawa ay malinaw na ipinaliwanag ang destructive nature ng water hammer:
Para sa Saturated steam recommended velocity ay 25 hanggang 35 metro bawat segundo
Para sa tubig sa pipe network recommended velocity ay 2 hanggang 3 metro bawat segundo
Kapag nangyari ang water hammer, ang condensate slug ay hinahatak ng steam at ang tubig slug ay lumilipad nang may velocity na katumbas ng steam na siyang sampung beses mas mabilis kaysa sa velocity ng tubig. Kaya palaging nauugnay ang water hammer sa napakataas na presyon.
Mga Factor na Nakatutulong sa Pag-iwas sa Water Hammer
Ang steam system ay napakaliko at dynamic, kaya ang pag-iwas sa water hammer ay isang malaking hamon. Ngunit sa tulong ng mga sumusunod na best engineering practices, maaari itong maitagumpay na iwasan sa pamamagitan ng:
Dapat magkaroon ng proper inclination sa steam lines sa direksyon ng flow.
Pag-install ng steam trap sa regular na interval at sa pinakamababang puntos. Ang pag-install ng steam trap sa pinakamababang puntos ay nag-aasure na matatanggal ang condensate mula sa sistema.
Ang pipe sagging ay nagresulta sa pagkakaroon ng condensate sa piping network at maaaring magdulot ng pagtaas ng tsansa ng water hammer. Kaya dapat maayos na suportado ang steam pipes upang maiwasan ang anumang sagging.
Kinakailangan ang standard start up procedures para sa cold start ng planta. Dapat maayos na pina-train ang mga operator upang alamin kung paano bukasin nang maayos ang isolation valve.
Proper sizing ng drain pockets, upang asuring hindi maaaring laktawan o lumampas ang condensate. Ang layunin ng drain packet ay hindi dapat labis na mag-collect ng lahat ng condensate at ipasa ito sa trap.
Ang tipo ng reducers ay dapat eccentric hindi concentric reducers.
Water Hammer sa Power Plants
Water hammer nangyayari kapag ang tubig, na pinadala ng steam pressure o low-pressure void, ay biglaang natigil dahil sa impact sa valve o fitting, tulad ng bendo o tee, o sa pipe surface. Ang velocities ng tubig ay maaaring mas mabilis kaysa sa normal na steam velocity sa pipe, lalo na kapag nangyayari ang water hammer sa startup.
Kapag nawasak ang velocities na ito dahil sa impact, ang kinetic energy ng tubig ay nai-converge sa pressure energy, at nagresulta ng pressure shock sa obstruction. Sa mild cases, may ingay at marahil may galaw ang pipe.
Sa mas severe cases, nagresulta ito sa paghiwa ng pipe o fittings na may almost explosive effect at consequent escape ng live steam sa fracture. Ang paghiwa ng pipes o steam system components ay maaaring ipaglaban ang mga fragments na maaaring magdulot ng injury o loss of life.
