Apakah Water Hammer?
Water hammer atau kejutan hidraulik adalah fenomena yang boleh difahami sebagai tabrakan tiba-tiba sebahagian pepejal yang bergerak dengan laju dalam sistem paip dengan sebarang halangan seperti belokan, klep, dan sebagainya. Oleh itu, water hammer ditakrifkan sebagai peningkatan tekanan yang mendadak disebabkan oleh penghalang kepada pergerakan cecair atau perubahan arah.
Contoh Ia berlaku semasa pengisian atau pemanasan garisan uap yang lebih panjang semasa operasi permulaan awal dan juga kerana campuran uap dan kondensat. Water hammer adalah sesuatu yang berlaku kebanyakan kali secara sengaja dan tidak sengaja dalam kehidupan harian kita – apabila kita tiba-tiba membuka dan menutup ketulan air di bilik mandi kita semasa mandi mengakibatkan water hammer. (tindakan memutuskan/membuka klep mandi dengan sangat cepat).
Konsep yang Salah tentang Water Hammer
Banyak fenomena termo-hidraulik seperti yang diberikan dalam jadual sering disalahkarakterkan sebagai water hammer. Kerusakan yang timbul dari kejadian-kejadian tersebut termasuk kejutan hidraulik dan termal. Water hammer terjadi terutamanya disebabkan kurang kesedaran dan amalan Operasi dan Pemeliharaan yang tidak tepat. Dalam kes water hammer, peribahasa "pencegahan lebih baik daripada rawatan" adalah benar.
Fenomenon Termodinamik |
Lokasi Kejadian |
Water hammer |
Dalam paip uap dan header |
Piston air (gelombang mendatar tidak stabil) |
Tangki penyimpanan (seperti Deaerator) |
Kejutan pemampatan dan penghawaan kilat |
Dalam Deaearators |
Induksi air, distorsi rotor atau casing |
Dalam turbin uap dan paip uap |
Kejadian Water Hammer
Apabila uap meninggalkan boiler, ia perlu melalui jarak sebelum mencapai titik penggunaan (turbin uap atau mana-mana penukar haba) dan semasa proses perjalanan jarak tersebut, uap mula kehilangan haba. Akibatnya, uap dalam paip mula menguap. Semasa permulaan operasi, kadar pembentukan kondensat (terbentuk dari tetesan air) sangat tinggi, kerana seluruh sistem bermula dari keadaan sejuk atau permulaan sejuk.
Semasa operasi, tetesan kondensat ini mula berkumpul sepanjang rangkaian paip uap dan dengan itu membentuk slug padat kondensat seperti yang ditunjukkan dalam gambar berikut
Pengendapan mengakibatkan pembentukan tetesan air. Kondensat perlahan-lahan mula berkumpul sepanjang paip dan membentuk slug padat. Apabila slug ini bertemu dengan sebarang halangan seperti orifice, klep, atau belokan, maka halangan-halangan ini akan mengakibatkan henti tiba-tiba slug padat. Semasa proses ini, tenaga kinetik slug padat berubah menjadi tenaga tekanan dan rangkaian paip perlu menangani hal tersebut.
Impak Water Hammer
Adalah penting untuk memahami impak serius water hammer pada peralatan yang digunakan di dalam kilang. Contoh yang diberikan di bawah menjelaskan sifat merosakkan water hammer:
Untuk uap yang jenuh, kelajuan yang direkomendasikan adalah 25 hingga 35 meter per saat
Untuk air dalam rangkaian paip, kelajuan yang direkomendasikan adalah 2 hingga 3 meter per saat
Apabila water hammer berlaku, slug kondensat dibawa oleh uap dan dengan itu slug air bergerak dengan kelajuan yang sama dengan uap, yang adalah sepuluh kali lebih cepat daripada kelajuan air. Oleh itu, water hammer sentiasa dikaitkan dengan tekanan yang sangat tinggi.
Faktor-faktor yang Membantu Mengelakkan Water Hammer
Sistem uap sangat kompleks dan dinamik, oleh itu mengelakkan water hammer adalah tugas yang mencabar. Tetapi dengan bantuan praktik kejuruteraan terbaik, kejadian ini dapat diatasi dengan mudah dengan mengamalkan:
Kemiringan yang betul harus disediakan dalam paip uap mengikut arah aliran.
Pemasangan trap uap secara berkala dan pada titik terendah. Pemasangan trap uap pada titik terendah memastikan penghapusan kondensat dari sistem.
Penyusutan paip mengakibatkan pembentukan kondensat dalam rangkaian paip dan mungkin mengakibatkan peningkatan peluang water hammer. Oleh itu, paip uap harus disokong dengan betul untuk mengelakkan sebarang penyusutan.
Prosedur permulaan standard diperlukan untuk permulaan sejuk kilang. Operator harus dilatih dengan betul untuk mengurus pembukaan klep isolasi dengan perlahan.
Penyizingan yang betul untuk kantung drain, untuk memastikan kondensat tidak melompat atau melewatinya dengan mudah. Tujuan kantung drain adalah untuk mengumpulkan semua kondensat dan menghalaannya melalui trap.
Jenis reducer harus eksentrik bukan reduktor konseks.
Water Hammer dalam Kilang Tenaga
Water hammer berlaku apabila air, yang dipercut oleh tekanan uap atau ruang rendah tekanan, tiba-tiba berhenti akibat benturan pada klep atau komponen, seperti belokan atau tee, atau pada permukaan paip. Kelajuan air boleh jauh lebih tinggi daripada kelajuan uap biasa dalam paip, terutamanya apabila water hammer berlaku semasa permulaan.
Apabila kelajuan ini dimusnahkan oleh benturan, tenaga kinetik dalam air berubah menjadi tenaga tekanan, dan kejutan tekanan dikenakan pada halangan tersebut. Dalam kes ringan, ada bunyi dan mungkin pergerakan paip.
Kes yang lebih serius mengakibatkan pecahan paip atau komponen sistem uap dengan efek hampir letupan dan kebocoran uap hidup pada pecahan. Pecahan paip atau komponen sistem uap boleh mendorong fragmen yang boleh menyebabkan kecederaan atau hilang nyawa.
