Ano ang Water Hammer?
Water hammer o hydraulic shock ay isang phenomenon at maaaring maintindihan bilang biglaang pagtama ng mabilis na kumakatawan 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 pagpigil sa paggalaw ng fluid o pagbabago ng direksyon.
Halimbawa Ito nangyayari sa panahon ng charging o warming-up ng mas mahabang steam line sa simula ng operasyon at din dahil sa paghalo ng steam at condensate. Ang water hammer ay isang bagay na nangyayari kadalasan alam o di alam sa aming pang-araw-araw na buhay – kapag bigla tayo binuksan at isara ang water tap sa aming banyo habang nagliligo resulta nito ang water hammer. (paggawa ng pagbubukas/sarado ng shower valve nang mabilis).
Misunderstood Concept about Water Hammer
Maraming thermo-hydraulic phenomenon tulad ng ibinigay sa talahanayan na madalas itinuturing na water hammer. Ang mga resulta ng pinsala mula sa mga insidente ng pagkakataon ay kasama ang mga shock tulad ng Hydraulic-at-thermal. Ang water hammer ay nangyayari pangunahin dahil sa kakulangan ng kaalaman at hindi tamang Operation and Maintenance practices. Sa kaso ng water hammer, ang proverb na “prevention is better than cure” ay totoo.
Thermodynamic Phenomenon |
Lokasyon ng Pagkakataon |
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 |
Occurrence of Water Hammer
Kapag lumabas ang steam mula sa boiler, ito ay kailangang lumakad ng isang distansya bago makarating sa punto ng gamit (steam turbine o anumang heat exchanger) at sa proseso ng paglalakbay ng distansya, nagsisimula ang steam na mawalan ng init. Bilang resulta, nagsisimula ang steam sa pipe na maging condensate. Sa panahon ng plant start-up, ang rate ng pagkakabuo ng condensate (nagmumula sa droplets ng tubig) ay napakataas, dahil ang buong sistema ay nagsisimula mula sa malamig o cold start-up.
Sa panahon ng operasyon, ang mga droplets ng condensate ay nagsisimula magbuo sa haba ng steam pipe network at kaya nabubuo ang solid slug ng condensate tulad ng ipinakita sa ibinigay
Ang kondensasyon ay nagresulta sa pagkakabuo ng mga droplets ng tubig. Unti-unting nabubuo ang condensate sa haba ng pipe at nabubuo ang solis slug. Kapag ang slug na ito ay sumalubong 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 nagbabago sa pressure energy at ang pipe network ay kailangang makipaglaban dito.
Impact of Water Hammer
Kailangan maintindihan ang seryosong impact ng water hammer sa mga equipment na ginagamit sa mga planta. Ang ibinigay na halimbawa ay malinaw na nagpapaliwanag ng 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 kaya ang water slug ay lumilipas na may bilis na katumbas ng bilis ng steam na sampung beses mas mataas kaysa sa bilis ng tubig. Kaya ang water hammer ay laging nauugnay sa napakataas na presyon.
Factors help in avoiding water hammer
Ang steam system ay napakomplikado at dynamic, kaya ang pag-iwas sa water hammering ay isang challenging task. Ngunit sa tulong ng mga sumusunod na best engineering practices, ito ay maaaring malampasan nang madali sa pamamagitan ng pagsunod:
Proper inclination dapat ibigay sa steam lines sa direksyon ng flow.
Pag-install ng steam trap sa regular interval at sa pinakamababang puntos. Ang pag-install ng steam trap sa pinakamababang puntos ay sigurado ang pag-alis ng condensate mula sa sistema.
Ang pipe sagging ay nagresulta sa pagkakabuo ng condensate sa piping network at maaaring magdulot ng pagtaas ng posibilidad ng water hammering. Kaya ang steam pipes ay dapat maayos na suportado upang maiwasan ang anumang sagging.
Standard start up procedures ay kinakailangan para sa cold start ng planta. Ang mga operator ay dapat maayos na pina-train upang alamin ang openly ng isolation valve nang mabagal.
Proper sizing ng drain pockets, upang masiguro na ang condensate ay hindi lalaktaw o lalampas nang madali. Ang layunin ng drain packet ay hindi dapat masira upang kolektuhin ang lahat ng condensate at i-pass ito sa pamamagitan ng trap.
Ang uri ng reducers ay dapat eccentric sa halip na concentric reducers.
Water Hammer in Power Plants
Water hammer nangyayari kapag ang tubig, na pinabilis ng steam pressure o low-pressure void, ay biglang natigil dahil sa impact sa valve o fitting, tulad ng bendo o tee, o sa pipe surface. Ang bilis ng tubig ay maaaring mas mataas kaysa sa normal na bilis ng steam sa pipe, lalo na kapag ang water hammer ay nangyayari sa simula.
Kapag ang mga bilis na ito ay nasiraan ng impact, ang kinetic energy sa tubig ay nagbabago sa pressure energy, at ang pressure shock ay inilapat sa obstruction. Sa mild cases, may noise at marahil kilusan ng pipe.
Sa mas severe cases, nagdudulot ito ng pagkakasira ng pipe o fittings na may almost explosive effect at consequent escape ng live steam sa fracture. Ang pagkakasira ng pipes o steam system components ay maaaring ihudyok ang fragments na maaaring magdulot ng injury o pagkawala ng buhay.
