Apa itu Water Hammer?
Water hammer atau kejutan hidrolik adalah fenomena yang dapat dipahami sebagai tabrakan tiba-tiba dari slug padat yang bergerak cepat dalam sistem pipa dengan hambatan apa pun, seperti belokan, katup, dll. Dengan demikian, water hammer didefinisikan sebagai peningkatan tekanan mendadak akibat penghalang terhadap gerakan atau perubahan arah fluida.
Contoh: Hal ini terjadi selama pengisian atau pemanasan garis uap yang lebih panjang saat operasi start-up awal dan juga karena pencampuran uap dan kondensat. Water hammer adalah sesuatu yang terjadi sebagian besar waktu secara sadar dan tidak sadar dalam kehidupan sehari-hari kita - ketika kita tiba-tiba membuka dan menutup keran air di kamar mandi saat mandi, hal ini menghasilkan water hammer. (tindakan membuka/tutup katup shower sangat cepat).
Konsep yang Salah tentang Water Hammer
Banyak fenomena termo-hidraulik seperti yang diberikan dalam tabel sering disalahartikan sebagai water hammer. Kerusakan yang dihasilkan dari kejadian tersebut termasuk guncangan seperti Hidrolik-dan-Termal. Water hammer terjadi sebagian besar karena kurangnya kesadaran dan praktik Operasi dan Pemeliharaan yang tidak tepat. Dalam kasus water hammer, pepatah "pencegahan lebih baik daripada pengobatan" benar.
Fenomena Termodinamika |
Lokasi Kejadian |
Water hammer |
Di pipa uap dan header |
Piston air (gelombang horizontal tidak stabil) |
Tangki penyimpanan (seperti Deaerator) |
Kondensasi kilat dan kejutan penguapan |
Di Deaearators |
Induksi air, distorsi rotor atau casing |
Di turbin uap dan pipa uap |
Kejadian Water Hammer
Ketika uap meninggalkan boiler, ia harus menempuh jarak sebelum mencapai titik penggunaan (turbin uap atau heat exchanger lainnya) dan selama proses perjalanan ini, uap mulai kehilangan panas. Akibatnya, uap di pipa mulai menguap. Selama start-up pabrik, laju pembentukan kondensat (terbentuk dari tetesan air) sangat tinggi, karena sistem lengkap dimulai dari dingin atau start-up dingin.
Selama operasi, tetesan kondensat ini mulai menumpuk sepanjang jaringan pipa uap dan membentuk slug kondensat padat seperti yang ditunjukkan dalam gambar berikut
Kondensasi menghasilkan pembentukan tetesan air. Secara bertahap, kondensat mulai menumpuk sepanjang pipa dan membentuk slug padat. Ketika slug ini bertemu dengan hambatan seperti orifice, katup, atau belokan, maka hambatan tersebut akan menghentikan slug padat secara tiba-tiba. Selama proses ini, energi K.E dari slug padat berubah menjadi energi tekanan dan jaringan pipa harus mampu mengatasinya.
Dampak Water Hammer
Perlu dipahami dampak serius dari water hammer pada peralatan yang digunakan di pabrik. Contoh berikut menjelaskan sifat destruktif dari water hammer:
Untuk uap jenuh, kecepatan yang direkomendasikan adalah 25 hingga 35 meter per detik
Untuk air di jaringan pipa, kecepatan yang direkomendasikan adalah 2 hingga 3 meter per detik
Ketika water hammer terjadi, slug kondensat ditarik oleh uap dan slug air bergerak dengan kecepatan yang sama dengan uap, yang sepuluh kali lebih cepat dari kecepatan air. Oleh karena itu, water hammer selalu dikaitkan dengan tekanan yang sangat tinggi.
Faktor-faktor yang Membantu Menghindari Water Hammer
Sistem uap sangat kompleks dan dinamis, sehingga menghindari water hammer adalah tugas yang menantang. Namun, dengan bantuan praktik teknik terbaik, kemungkinan terjadinya dapat diatasi dengan mengadopsi:
Kemiringan yang tepat harus diberikan pada garis uap dalam arah aliran.
Pemasangan steam trap secara berkala dan di titik terendah. Pemasangan steam trap di titik terendah memastikan penghapusan kondensat dari sistem.
Penyagapan pipa menghasilkan pembentukan kondensat dalam jaringan pipa dan dapat meningkatkan peluang terjadinya water hammer. Oleh karena itu, pipa uap harus didukung dengan baik untuk menghindari penyagapan.
Prosedur start-up standar diperlukan untuk start-up dingin pabrik. Operator harus dilatih dengan baik untuk membuka katup isolasi secara perlahan.
Ukuran saku drain yang tepat, untuk memastikan bahwa kondensat tidak melompat atau melewatinya dengan mudah. Tujuan saku drain adalah untuk mengumpulkan semua kondensat dan melewatkan kondensat tersebut melalui trap.
Jenis reduksi harus eksentrik daripada reduksi kontras.
Water Hammer di Pembangkit Listrik
Water hammer terjadi ketika air, yang dipercepat oleh tekanan uap atau ruang hampa tekanan rendah, tiba-tiba dihentikan oleh benturan pada katup atau fitting, seperti belokan atau tee, atau pada permukaan pipa. Kecepatan air bisa jauh lebih tinggi dari kecepatan uap normal di pipa, terutama ketika water hammer terjadi pada saat start-up.
Ketika kecepatan ini dihancurkan oleh benturan, energi kinetik dalam air diubah menjadi energi tekanan, dan kejutan tekanan diterapkan pada hambatan. Dalam kasus ringan, ada suara dan mungkin pergerakan pipa.
Kasus yang lebih parah menyebabkan patahnya pipa atau fitting dengan efek hampir ledakan dan akibatnya keluarnya uap hidup di tempat patahan. Pecahnya pipa atau komponen sistem uap dapat melontarkan fragmen yang dapat menyebabkan cedera atau hilangnya nyawa.
