كيف تحل مشكلة المطرقة المائية؟

ما هي مطرقة الماء؟
مطرقة الماء في حالة انقطاع مفاجئ للتيار الكهربائي أو في الصمام مغلق بسرعة كبيرة ، بسبب القصور الذاتي لتدفق الماء بالضغط ، يتم إنشاء موجة صدمة التدفق ، تمامًا مثل المطرقة ، ما يسمى بمطرقة الماء.يمكن للقوة ذهابًا وإيابًا لموجة صدمة الماء ، التي تكون كبيرة في بعض الأحيان ، أن تكسر الصمامات والمضخات.
عندما يتم إغلاق الصمام المفتوح فجأة ، يمارس تدفق الماء ضغطًا على الصمام وجدار الأنبوب.نظرًا لجدار الأنبوب الأملس ، فإن تدفق المياه اللاحق تحت تأثير القصور الذاتي يصل بسرعة إلى الحد الأقصى وينتج تأثيرًا مدمرًا ، وهو "تأثير المطرقة المائية" في ميكانيكا الموائع ، أي المطرقة المائية الإيجابية.يجب أخذ هذا العامل في الاعتبار عند إنشاء خطوط أنابيب إمدادات المياه.
على العكس من ذلك ، فإن الصمام المغلق الذي يتم فتحه فجأة سينتج أيضًا مطرقة مائية ، تسمى مطرقة الماء السلبية ، والتي لها أيضًا بعض القوة التدميرية ، ولكن ليس بنفس القدر السابق.ستسبب وحدة المضخة الكهربائية أيضًا تأثير الضغط وتأثير مطرقة الماء عند انقطاع التيار الكهربائي أو بدء تشغيله فجأة.تنتشر موجة الصدمة لمثل هذا الضغط على طول خط الأنابيب ، مما يؤدي بسهولة إلى الضغط الزائد المحلي لخط الأنابيب ويسبب تمزق خط الأنابيب وتلف المعدات.لذلك ، تصبح حماية تأثير المطرقة المائية إحدى التقنيات الرئيسية لهندسة إمدادات المياه.

شروط المطرقة المائية:
1. الصمام ينفتح أو ينغلق فجأة.
2. تتوقف وحدة المضخة أو تبدأ فجأة.
3. أنبوب واحد إلى مياه عالية (فرق ارتفاع تضاريس إمداد المياه يزيد عن 20 مترًا) ؛
4. رأس المضخة الكلي (أو ضغط العمل) كبير.
5. سرعة تدفق المياه في خط أنابيب المياه كبيرة جدًا ؛
6. خط أنابيب المياه طويل جدًا ، وتتغير التضاريس بشكل كبير.
ضرر تأثير المطرقة المائية:
يمكن أن تصل زيادة الضغط الناتجة عن المطرقة المائية إلى عدة مرات أو حتى عشرات المرات من ضغط العمل العادي لخط الأنابيب ، والضرر الرئيسي لهذا التقلب الكبير في الضغط على نظام خط الأنابيب هو:
1.تسبب في اهتزاز قوي لخط الأنابيب ، مفصل الأنابيب ؛
2. الضرر الذي يلحق بالصمام ، والضغط الشديد مرتفع للغاية بحيث لا يتسبب في انفجار خط الأنابيب ، ويقل ضغط شبكة إمدادات المياه ؛
3. على العكس من ذلك ، سيؤدي الضغط المنخفض جدًا إلى انهيار الأنبوب ، ولكنه يؤدي أيضًا إلى إتلاف الصمام والتثبيت ؛
4. التسبب في عكس اتجاه المضخة ، أو إتلاف معدات غرفة المضخة أو خطوط الأنابيب ، مما يؤدي بشكل خطير إلى غمر غرفة المضخة ، مما يؤدي إلى وقوع إصابات وحوادث كبيرة أخرى ، مما يؤثر على الإنتاج والعمر.

تدابير وقائية للتخلص من المطرقة المائية أو تخفيفها:
هناك العديد من الإجراءات الوقائية ضد المطرقة المائية ، ولكن يجب اتخاذ تدابير مختلفة وفقًا للأسباب المحتملة لمطرقة الماء.
1. إن تقليل معدل التدفق لخط أنابيب نقل المياه يمكن أن يقلل من ضغط المطرقة المائية إلى حد معين ، ولكنه سيزيد من قطر أنبوب نقل المياه ويزيد من استثمار المشروع.يجب مراعاة توزيع خطوط نقل المياه لتجنب حدوث الحدبات أو التغيرات المفاجئة في المنحدرات.يرتبط حجم المطرقة المائية بشكل أساسي بالرأس الهندسي لغرفة المضخة.كلما ارتفع الرأس الهندسي ، زادت قيمة المطرقة المائية.لذلك ، يجب اختيار رأس المضخة المعقول وفقًا للوضع الفعلي المحلي.بعد توقف المضخة في حادث ، يجب تشغيل المضخة عندما يمتلئ خط الأنابيب الموجود خلف صمام الفحص بالماء.لا تفتح صمام مخرج المضخة بالكامل عند بدء تشغيل المضخة ، وإلا فسوف ينتج عنه تأثير كبير للمياه.تحدث العديد من حوادث الطرق المائية الكبرى في محطات الضخ في ظل هذه الحالة.
2. إعداد جهاز إزالة المطرقة المائية:
(1) تقنية التحكم في الضغط المستمر:
نظرًا لأن ضغط شبكة إمدادات المياه يتغير باستمرار مع تغير حالة العمل ، فإن ظاهرة الضغط المنخفض أو الضغط الزائد تحدث غالبًا في عملية تشغيل النظام ، والتي من السهل إنتاج مطرقة مائية ، مما يؤدي إلى تدمير خط الأنابيب والمعدات .تم اعتماد نظام التحكم الأوتوماتيكي ، من خلال الكشف عن ضغط شبكة الأنابيب ، والتحكم في التغذية الراجعة لبدء المضخة ، وتنظيم التوقف والسرعة ، والتحكم في التدفق ، ومن ثم جعل الضغط يحافظ على مستوى معين ، ويمكن ضبط ضغط إمداد المياه للمضخة عن طريق التحكم في الحواسيب الصغيرة للحفاظ على إمدادات المياه ذات الضغط المستمر ، وتجنب تقلبات الضغط المفرط ، وتقليل احتمالية المطرقة المائية.
(2) قم بتثبيت مزيل المطرقة المائية
تمنع المعدات بشكل أساسي مطرقة الماء من إيقاف المضخة ، والتي يتم تركيبها بشكل عام بالقرب من خط أنابيب مخرج المضخة.يستخدم ضغط خط الأنابيب نفسه كقوة لتحقيق الإجراء التلقائي للضغط المنخفض ، أي عندما يكون الضغط في خط الأنابيب أقل من قيمة الحماية المحددة ، سيفتح منفذ الصرف تلقائيًا إطلاق الماء وتخفيف الضغط ، لذلك لموازنة ضغط خط الأنابيب المحلي ومنع تأثير المطرقة المائية على المعدات وخط الأنابيب.يمكن تقسيم المزيل عمومًا إلى نوعين ميكانيكيين وهيدروليكيين ، إجراء المزيل الميكانيكي عن طريق الاسترداد اليدوي ، ويمكن إعادة تعيين المزيل الهيدروليكي تلقائيًا.
(3) قم بتركيب صمام فحص بطيء الإغلاق على أنبوب مخرج مضخة المياه ذو القطر الكبير.
يمكن أن يقضي بشكل فعال على المطرقة المائية التي توقف المضخة ، ولكن نظرًا لوجود قدر معين من تدفق المياه العكسي أثناء عمل الصمام ، يجب أن يكون لبئر الشفط أنبوب فائض.هناك نوعان من صمامات فحص الإغلاق البطيء: نوع المطرقة الثقيلة ونوع تخزين الطاقة.يمكن لهذا الصمام ضبط وقت إغلاق الصمام في نطاق معين حسب الحاجة.بشكل عام ، يتم إغلاق الصمام بنسبة 70٪ ~ 80٪ خلال 3 ~ 7 ثوانٍ بعد التعتيم ، ويتم تعديل 20٪ ~ 30٪ المتبقية من وقت الإغلاق وفقًا لظروف المضخة وخط الأنابيب ، بشكل عام في نطاق 10 ~ 30 ثانية.تجدر الإشارة إلى أنه عندما يكون هناك سنام في خط الأنابيب وتحدث مطرقة مائية للجسر ، فإن دور صمام فحص الإغلاق البطيء يكون فعالًا للغاية.

(4) اضبط برج تنظيم الضغط أحادي الاتجاه
تم تشييده بالقرب من محطة الضخ أو في الموقع المناسب لخط الأنابيب ، ويكون ارتفاع برج التدفق أحادي الاتجاه أقل من ضغط خط الأنابيب هناك.عندما يكون الضغط في خط الأنابيب أقل من مستوى الماء في البرج ، يقوم برج الارتفاع بتزويد المياه إلى خط الأنابيب لمنع عمود الماء من الانكسار وتجنب سد المطرقة المائية.ومع ذلك ، فإن تأثير تقليل الضغط على مطارق المياه بخلاف مطارق المياه التي تعمل على إيقاف المضخة مثل مطارق إغلاق الصمامات المائية محدود.بالإضافة إلى ذلك ، فإن أداء صمام الفحص المستخدم في برج تنظيم الضغط أحادي الاتجاه يمكن الاعتماد عليه تمامًا.بمجرد فشل الصمام ، قد يؤدي ذلك إلى حدوث كبير.
(5) ضبط الأنبوب الجانبي (الصمام) في محطة الضخ.
أثناء التشغيل العادي لنظام المضخة ، يتم إغلاق صمام الفحص لأن ضغط الماء على جانب الماء بالمضخة أعلى من ضغط الماء على جانب الشفط.عندما تتوقف المضخة فجأة بعد وقوع الحادث ، ينخفض ​​الضغط عند مخرج محطة الضخ بشكل حاد ، بينما يرتفع الضغط على جانب الشفط بشكل حاد.تحت هذا الضغط التفاضلي ، الماء ذو ​​الضغط العالي العابر في الأنبوب الرئيسي لامتصاص الماء هو الماء ذو ​​الضغط المنخفض العابر الذي يدفع لوحة صمام الفحص إلى أنبوب الماء الرئيسي للضغط ، ويزيد من انخفاض ضغط الماء هناك.من ناحية أخرى ، يتم أيضًا تقليل ضغط مطرقة الماء على جانب الشفط للمضخة.بهذه الطريقة ، يتم التحكم في صعود وهبوط مطرقة الماء على جانبي محطة الضخ ، وبالتالي تقليل ومنع ضرر مطرقة الماء بشكل فعال.
(6) ضبط صمام فحص متعدد المراحل
في خط أنابيب المياه الطويل ، يتم إضافة صمام فحص واحد أو أكثر لتقسيم خط أنابيب المياه إلى عدة أقسام ، ويتم ضبط صمامات الفحص في كل قسم.عندما يتدفق الماء في أنبوب نقل المياه للخلف أثناء عملية المطرقة المائية ، يتم إغلاق كل صمام فحص واحدًا تلو الآخر لتقسيم تدفق مياه الغسيل العكسي إلى عدة أقسام.نظرًا لأن الرأس الهيدروستاتيكي في كل أنبوب نقل مياه (أو قسم تدفق مياه الغسيل العكسي) صغير جدًا ، يتم تقليل ارتفاع ضغط المطرقة المائية.يمكن استخدام هذا الإجراء الوقائي بشكل فعال في حالة اختلاف الارتفاع الكبير في إمدادات المياه الهندسية.لكن لا يمكن استبعاد احتمال فصل عمود الماء.أكبر عيب لها هو زيادة استهلاك الطاقة للمضخة وزيادة تكلفة إمدادات المياه أثناء التشغيل العادي.
(7) يتم ضبط جهاز العادم الأوتوماتيكي وإمداد الهواء في أعلى نقطة من خط الأنابيب لتقليل تأثير المطرقة المائية على خط الأنابيب.