อะไรคือ Water Hammer?
การกระแทกของน้ำ หรือ แรงกระแทกทางไฮดรอลิกส์ เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นจากการชนกระทบอย่างกะทันหันของก้อนแข็งที่เคลื่อนที่อย่างรวดเร็วภายในระบบท่อโดยมีอุปสรรคเช่น เหล็กดัด วาล์ว ฯลฯ ดังนั้น การกระแทกของน้ำถูกกำหนดให้เป็นการเพิ่มความดันอย่างฉับพลันเนื่องจากมีการขัดขวางการเคลื่อนที่หรือเปลี่ยนทิศทางของของเหลว
ตัวอย่าง เช่น มันเกิดขึ้นระหว่างการชาร์จหรือการอุ่นเครื่องของท่อไอน้ำยาวในช่วงการเริ่มทำงานครั้งแรก และยังเกิดขึ้นจากการผสมผสานระหว่างไอน้ำและน้ำควบแน่น การกระแทกของน้ำเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นอย่างรู้เท่าทันและไม่รู้เท่าทันในชีวิตประจำวันของเรา - เมื่อเราเปิดและปิดก๊อกน้ำในห้องน้ำขณะอาบน้ำ จะทำให้เกิดการกระแทกของน้ำ (การเปิด-ปิดวาล์วฝักบัวอย่างรวดเร็ว)
แนวคิดที่เข้าใจผิดเกี่ยวกับการกระแทกของน้ำ
หลายปรากฏการณ์ทางเทอรโมไฮดรอลิกส์ตามที่แสดงในตารางมักถูกเข้าใจผิดว่าเป็นการกระแทกของน้ำ ผลกระทบที่เกิดขึ้นจากการเกิดเหตุการณ์รวมถึงแรงกระแทกทางไฮดรอลิกส์และเทอรมาล การกระแทกของน้ำเกิดขึ้นส่วนใหญ่เนื่องจากขาดความตระหนักรู้และการปฏิบัติงานและบำรุงรักษาที่ไม่เหมาะสม ในกรณีของการกระแทกของน้ำ คำพูด "การป้องกันดีกว่าการรักษา" เป็นจริง
ปรากฏการณ์ทางเทอรโมไดนามิก |
สถานที่เกิดขึ้น |
การกระแทกของน้ำ |
ในท่อไอน้ำและหัวท่อ |
น้ำลูกสูบ (คลื่นแนวนอนที่ไม่เสถียร) |
ถังเก็บ (เช่น เดโอแอเรเตอร์) |
การควบแน่นและระเหิดแบบช็อก |
ในเดโอแอเรเตอร์ |
การนำเข้าน้ำ การบิดเบี้ยวของโรเตอร์หรือเคส |
ในกังหันไอน้ำและท่อไอน้ำ |
การเกิดขึ้นของการกระแทกของน้ำ
เมื่อไอน้ำออกจากหม้อไอน้ำ มันต้องเดินทางไปจนถึงจุดใช้งาน (กังหันไอน้ำหรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอื่น ๆ ) และระหว่างการเดินทาง ไอน้ำจะเริ่มสูญเสียความร้อน ผลที่ได้คือ ไอน้ำในท่อจะเริ่มควบแน่น ในระหว่างการเริ่มทำงานของโรงงาน อัตราการสร้างน้ำควบแน่น (ที่เกิดจากหยดน้ำ) สูงมาก เนื่องจากระบบทั้งหมดกำลังเริ่มต้นจากสภาพเย็นหรือการเริ่มต้นที่เย็น
ระหว่างการทำงาน หยดน้ำควบแน่นเหล่านี้เริ่มสะสมตามความยาวของท่อไอน้ำและสร้างก้อนน้ำควบแน่นที่แข็งแรงตามที่แสดงในภาพ
การควบแน่นทำให้เกิดหยดน้ำ ทีละน้อยน้ำควบแน่นเริ่มสะสมตามความยาวของท่อและสร้างก้อนน้ำที่แข็งแรง เมื่อก้อนน้ำนี้มาพบกับอุปสรรคเช่น รูเล็ก วาล์ว หรือโค้ง แล้วอุปสรรคนี้จะทำให้ก้อนน้ำหยุดอย่างไม่คาดคิด ในกระบวนการนี้ พลังงานจลน์ของก้อนน้ำเปลี่ยนเป็นพลังงานความดัน และระบบท่อต้องรับมือกับมัน
ผลกระทบของการกระแทกของน้ำ
จำเป็นต้องเข้าใจผลกระทบร้ายแรงของการกระแทกของน้ำในอุปกรณ์ที่ใช้ในโรงงาน ตัวอย่างด้านล่างอธิบายถึงธรรมชาติการทำลายของน้ำกระแทกได้อย่างชัดเจน:
สำหรับไอน้ำที่อิ่มตัว ความเร็วที่แนะนำคือ 25 ถึง 35 เมตรต่อวินาที
สำหรับน้ำในระบบท่อ ความเร็วที่แนะนำคือ 2 ถึง 3 เมตรต่อวินาที
เมื่อมีการกระแทกของน้ำ ก้อนน้ำควบแน่นถูกดึงโดยไอน้ำ และก้อนน้ำนี้จะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเท่ากับไอน้ำซึ่งสูงกว่าความเร็วของน้ำ 10 เท่า ดังนั้น การกระแทกของน้ำมักจะเกี่ยวข้องกับความดันที่สูงมาก
ปัจจัยที่ช่วยในการหลีกเลี่ยงการกระแทกของน้ำ
ระบบไอน้ำเป็นระบบที่ซับซ้อนและมีการเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ ดังนั้นการหลีกเลี่ยงการกระแทกของน้ำเป็นงานที่ท้าทาย แต่ด้วยการปฏิบัติตามแนวทางวิศวกรรมที่ดีที่สุด สามารถลดการเกิดขึ้นได้ด้วยการ:
ควรให้มุมเอียงที่เหมาะสมในท่อไอน้ำในทิศทางการไหล
ติดตั้งวาล์วระบายน้ำที่จุดต่ำสุดและที่ระยะทางที่เหมาะสม การติดตั้งวาล์วระบายน้ำที่จุดต่ำสุดจะช่วยในการกำจัดน้ำควบแน่นออกจากระบบ
การทรุดตัวของท่อทำให้เกิดน้ำควบแน่นในระบบท่อและอาจเพิ่มโอกาสของการกระแทกของน้ำ ดังนั้นท่อไอน้ำควรได้รับการสนับสนุนอย่างเหมาะสมเพื่อป้องกันการทรุดตัว
ขั้นตอนการเริ่มต้นที่มาตรฐานจำเป็นสำหรับการเริ่มต้นที่เย็นของโรงงาน ผู้ปฏิบัติงานควรถูกฝึกอบรมอย่างเหมาะสมเพื่อดูแลการเปิดวาล์วแยกอย่างช้าๆ
ขนาดของกระเป๋าระบายน้ำที่เหมาะสม เพื่อให้แน่ใจว่าน้ำควบแน่นไม่สามารถกระโดดหรือผ่านได้ง่าย วัตถุประสงค์ของกระเป๋าระบายน้ำคือการรวบรวมน้ำควบแน่นทั้งหมดและผ่านมันผ่านวาล์ว
ประเภทของตัวลดขนาดควรเป็นตัวลดขนาดแบบไม่สมมาตรแทนที่จะเป็นตัวลดขนาดแบบสมมาตร
การกระแทกของน้ำในโรงไฟฟ้า
การกระแทกของน้ำ เกิดขึ้นเมื่อน้ำ ที่ถูกเร่งด้วยแรงดันไอน้ำหรือช่องว่างความดันต่ำ ถูกหยุดอย่างกระทันหันโดยการกระทบกับวาล์วหรืออุปกรณ์ เช่น เหล็กดัดหรือที หรือบนผิวท่อ ความเร็วน้ำสามารถสูงกว่าความเร็วปกติของไอน้ำในท่อ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมีการกระแทกของน้ำในช่วงเริ่มต้นการทำงาน
เมื่อความเร็วนี้ถูกทำลายโดยการกระทบ พลังงานจลน์ในน้ำจะเปลี่ยนเป็นพลังงานความดัน และแรงดันช็อกจะถูกนำไปสู่อุปกรณ์ขัดขวาง ในกรณีที่ไม่รุนแรง จะมีเสียงและอาจมีการเคลื่อนที่ของท่อ
ในกรณีที่รุนแรงมากขึ้น อาจทำให้ท่อหรืออุปกรณ์ในระบบไอน้ำแตกออกด้วยผลลัพธ์เหมือนการระเบิดและทำให้ไอน้ำร้อนหลุดรอดออกมาจากจุดแตก ท่อหรือชิ้นส่วนระบบไอน้ำที่แตกอาจปล่อยเศษซากที่อาจทำให้บาดเจ็บหรือเสียชีวิตได้
