توضیحات

تانک ضربه گیر یا سرج تانک (Surge Tank):

تانک ضربه گیر تحت فشار (سرج تانک) یکی از راه مقابله با پدیده مخرب ضربه قوج در در کلیه خطوط انتقال آب اعم از خط انتقال ثقلی یا پمپاژ میباشد. تانک­های ضرربه گیر بر اساس عملکرد آن ها به دو دسته اصلی تانک‌های ضربه گیر تحت فشار (Air Chamber) یا تانک­های ضربه گیر اتمسفریک (Atmospheric Surge Tank) تقسیم می­شوند. جهت درک بهتر نحوه عملکرد تانک ضربه است ابتدا با مفهوم ضربه قوچ یا ضربه آبی (Water Hammer) آشنا می­شویم.

ضربه قوچ یا ضربه آبی (Water Hammer):

هرگاه در مداري با خطوط لوله طولانی بنابر عللی سرعت سيال به طور ناگهانی تغيير کند، موجهاي فشاري در شبكه بوجود خواهند آمد. این موجها میتوانند فشاري چندین برابر فشار کار سيستم و یا فشار منفی که باعث بوجود آمدن خلا می شود، توليد کنند و موجب به وجود آمدن تنشهاي بسيار زیادي در اجزاي مدار شده که باعث لطمات شدید به لوله ها، اتصالات، پمپها و شيرآلات می شود. موجهاي فشاري در یک سيستم پمپاژ، بعلت باز و بسته شدن سریع شيرها، راهاندازي و خاموشکردن پمپها و یا تغيير سرعت دورانی آنها بطور ناگهانی، بوجود میآید. بعلاوه مسائل اتفاقی و غير معمول نيز باعث بروز پدیده ضربه قوچ (سرج) خواهد شد. اهم این مسایل عبارتند از :

•از کارافتادن موتور الكتریكی به علت قطع برق

•عملكرد نادرست شيرهاي یک طرفه، شيرهاي کنترل و حفاظتی سيستم در اثر قطع ولتاژ کنترل

•قفل شدن یاتاقانهاي پمپ، یا هر اشكالی در محور که منجر به از کار افتادن پمپ شود.

•مسدود شدن جریان به طور ناگهانی در داخل پمپ به علت وجود یک جسم خارجی

•حرکات لرزشی و نامنظم صفحه یا قسمتهاي متحرک شيرها

•عدم دقت در پر کردن خطوط خالی، در هنگام پرکردن خطوط لوله در ابتداي راهاندازی

•هواگرفتگی خط و انتخاب شير هواي نامناسب که باعث تخليه سریع هواي خط انتقال شود.

•حرکات لرزشی و نامنظم صفحه یا قسمتهاي متحرک شيرها

• عدم دقت در پر کردن خطوط خالی، در هنگام پرکردن خطوط لوله در ابتداي راهاندازي

• هواگرفتگی خط و انتخاب شير هواي نامناسب که باعث تخليه سریع هواي خط انتقال شود.

یكی از بهترین روشهاي مقابله با ضربت قوچی آب استفاده از مخزن ضربهگير تحت فشار Air Chamberاست.

این مخزن که به عنوان یک منبع موجگير عمل میکند، بر روي لوله رانش اصلی پمپها در خروجی تلمبه­خانه نصب میگردد. در مواقعی که فشار در لوله افزایش مییابد، سيال از داخل لوله وارد مخزن شده، در آن ذخيره میگردد و ضربه آبی یا ضربه قوچ در خطوط لوله را شايد بتوان پيچيده‌ترين و در عين‌حال جذاب‌ترين پديده در نظر افرادي كه با سيستم‌هاي پمپاژ و انتقال سرو كار دارند به حساب آورد. ضربه قوچ از تغيير ناگهاني سرعت جريان در خط لوله به وجود مي‌آيد و از آنجا كه در مدت زمان بسيار كوتاهي اتفاق مي‌افتد به آن جريان ناماندگار (Transient)  مي‌گويند. اگر در جريان ماندگار در برآورد پارامترهاي مختلف از قبيل افت هد اصطكاكي لوله، افت هد فرعي متعلقات لوله و غيره اشتباهي رخ دهد ممكن است سيستم نتواند آب مورد نياز را با فشار مطلوب تامين كند. ليكن در حالت جريان ناماندگار معمولا مشكلات جدي در خطوط انتقال به‌وجود مي‌آيد. زيرا اين نوع جريان مي‌تواند باعث ايجاد فشار‌هاي اضافي، صدا، خلاءزايي و ارتعاشات در سيستم آبرساني شود. ضربه قوچ در واقع به فشار­های مثبت (Up surge) و فشار های منفی (Down surge) مخربی گفته می­شود که در آن فشار­ها، لوله، شیرالات و اتصالات و پمپ ها قادر به تحمل آن فشار مثبت و منفی نیستند. لذا مخازن ضربه گیر یکی از راه مقابله با پدیده مخرب ضربه قوچ میباشد.

همچنین این شرکت آماده همکاری با کارفرمایان، مشاوران و پیمانکاران محترم صنعت آب و فاضلاب در حوزه آموزش محاسبات ضربه قوچ، نرم افزار Water Hammer Bentley می‌باشد

تانک ضربه گیر تحت فشار (Air Chamber):

تانک ضربه گیر یا سرج تانک تحت فشار یکی از انواع تانک­های ضربه گیر می­باشد که جهت مقابله با فشار­های مثبت مخرب (Up surge) و فشار­های منفی مخرب (Down surge) یا پدیده مخرب ضربه قوچ در کلیه خطوط انتقال آب یا پمپاژ میباشد. سرج تانک تحت فشار با توجه به نحوه عملکرد آن در محل ایستگاه پمپاژ و بعد از پمپ ها قرار می­گیرد. مخزن ضربه گیر تحت فشار قابلیت حفاظت از ایستگاه پمپاژ و خط انتقال در مقابل فشار­های مثبت و منفی مخرب را دارا بوده و انرژی لازم را هوای فشرده کمپرسور خود تأمین می­کند.

طراحی تانک ضربه گیر تحت فشار :

مهمترین موضوع در اجرای ایستگاه پمپاژ بررسی نیاز یا عدم نیاز به تجهیزات مقابله با ضربه قوچ و متعاقبا انتخاب صحیح نوع روش مقابله با ضربه قوچ و طراحی مناسب از لحاظ عملکردی و اقتصادی با درنظرگرفتن کلیه شرایط موجود در پروژه می­باشد. شرکت ساراب صنعت پژوه پیشنهاد می­کند در مرحله طراحی ایستگاه پمپاژ، محاسبات ضربه قوچ به صورت موازی صورت پذیرد زیرا گاها به دلیل هزینه بسیار بالا و پیچیدگی­‌های نصب و راه اندازی و بهره برداری این تجهیزات اجرای ایستگاه پمپاژ بدون در نظر گرفتن مشکلات ضربه قوچ با مشکلات زیاد و جبران ناپذیری همراه خواهد بود. در ادامه به شرح زیر مراحل اصولی طراحی ایستگاه پمپاژ مشخص شده است.

1. انجام محاسبات هیدرولیکی به صورت دستی

2. طراحی ایستگاه پمپاژ و خطوط انتقال

3. مدلینگ خط انتقال در نرم افزار مربوطه مانند Water Gems Bentley

4. تحلیل ضربه قوچ در نرم افزارهای معتبر مانند Water Hammer Bentley

5. طراحی اولیه تانک ضربه گیر یا استفاده از سایر روش­های مقابله با ضربه قوچ

6. طراحی مکانیکال تانک ضربه گیر با استفاده از استاندارد Asme Sec viii

7. طراحی تجهیزات جانبی تانک ضربه گیر

8. تهیه دیتا دشیت تانک ضربه گیر و تجهیزات جانبی

9. تهیه مدارک کنترل کیفیت مانند ITP, WPS, PQR

10. تهیه مدارک فرآیندی مانند P&ID و PFD

11. تهیه برنامه زمانی بندی پروژه

12. تهیه دستورالعمل­های نصب و راه اندازی

13. آموزش تعمیر و نگهداری و بهره برداری

14. ارائه FINAL BOOK و گارانتی نامه های معتبر

برخی نکات قابل توجه طراحی تانک ضربه گیر تحت فشار:

در طراحی مخزن ضربه گیر در نرم افزار water hammer عوامل زیادی از جمله زمان محاسبات، سایزینگ پایپینگ تانک ضربه گیر، تأثیر مسیر بای پس، جانمایی تانک ضربه گیر، طراحی تجهیزات جانبی، مطابقت کامل مدل سازی با شرایط واقعی، تعیین ضرایب مورد نیاز مانند Transient Friction Method، Ratio of Losses و… ، بررسی شرایط نصب و راه اندازی و بهره برداری و… موثر می­باشد.

محاسبه قطر لوله خروجی از مخزن ضربه­ گیر تحت فشار:

براي محاسبه­ي قطر لوله خروجی از مخزن ضربه گير تحت فشار از معادله زير استفاده میشود؛

كه در اين رابطه:

Vo=سرعت جريان آب در لوله در حالت دايم (متربرثانيه)

g=شتاب ثقلی (متر بر مجذور ثانيه)

Ho=ارتفاع استاتيكی رانش (متر)

Dp=قطر لوله اصلی خط انتقال آب (ميلیمتر)

Di=كمينه قطر لوله خروجی از مخزن ضربه گير تحت فشار (ميلیمتر)

مطالعات و محاسبات مشابه نشان میدهد مقدار  Di به طور عمومی بين  0.25 تا 0.5 برابر قطر لوله اصلی خط انتقال میشود و در تحليل و محاسبات اوليه مقدار نصف قطر لوله اصلی در نظر گرفته میشود.

محاسبه قطر لوله کنارگذر مخزن ضربه گیر تحت فشار:

محقق مشهور ضربه قوچ به نام پارماكيان پيشنهاد میكند قطر لوله كنارگذر بهگونهاي انتخاب شود كه افت فشار

آن  2.5 برابر افت فشار لوله خروجی مخزن باشد. محقق ديگري به نام استفنسون پيشنهاد میكند قطر لوله كنارگذر مخزن نبايد كمتر از  0.1 برابر خط اصلی انتقال باشد، همچنين وي براي محاسبه قطر لوله كنارگذر مخزن ضربه گيرتحت فشار، معادله ي زير را ارائه داده است.

در اين معادله:

Vo=سرعت جريان آب در لوله در حالت دايم (متربرثانيه)

g=شتاب ثقلی (متر بر مجذور ثانيه)

hmax=فشار بيشينه قابلقبول در هنگام پديده ضربه قوچ (متر)

Dp=قطر لوله اصلی خط انتقال آب (ميلیمتر)

D2=كمينه قطر لوله كنارگذر (ميلیمتر)

تجهیزات جانبی تانک ضربه گیر:

همانطور طراحی و ساخت تانک ضربه گیر پیچیدگی­های خاص خود را دارد، طراحی، تأمین، ساخت تجهیزات جانبی نیز بسیار مهم و پیچیده می­باشد. طراحی تانک ضربه گیر وابسته به محاسبات اولیه تانک ضربه گیر داشته و در صورت عدم کارکرد صحیح هر بخش کل سیستم آنتی سرج دچار اختلال خواهد شد. جهت عملکرد مناسبت سیستم ضربه گیر اکثر تجهیزات که قابلیت ساخت در داخل کشور دارند توسط این شرکت ساخته می­شود. در ادامه لیست برخی از تجهیزات مشخص شده است.

کمپرسور هوای فشرده

آب نما یا سطح سنج مغناطیسی

سنسورهای فشار و سطح

شیرآلات برقی و دستی و اتصالات

تجهیزات هیدرولیکی و پنوماتیکی

تابلو برق PLC

لوازم یدکی مورد نیاز نصب، بهره داری 2 و 5 ساله

نصب و راه اندازی تانک ضربه گیر تحت فشار:

با توجه به حساسیت نصب و راه اندازی تانک­های ضربه گیر به دلیل پیچیدگی تجهیزات و تنوع تجهیزات مختلف موجود در این سیستم ها این شرکت با دارا بودن اکیپ مجرب نصب و راه اندازی و با تجربه در حوزه آماده همکاری با کارفرمایان، مشاوران و پیمانکاران در سراسر ایران با کمترین هزینه، بیشترین سرعت و بالاترین کیفیت می­باشد. با توجه به اینکه پکیج سرج تانک تحت فشار از تجهیزات تخصصی و مختلفی در زمینه مکانیکال مانند کمپرسور، شیرآلات و اتصالات، الکتریکال مانند تابلو برق، کابل کشی، شیرآلات برقی، ابزار دقیق مانند سنسورها، سوئیچ­ها، لوله کشی و … تشکیل شده است پیشنهاد این شرکت به کارفرمایان، پیمانکاران و مشاوران پروژه­های ایستگاه پمپاژ اب و خط انتقال این است که نصب و راه اندازی این سیستم توسط سازنده سرج تانک یا نیرو­های مختصص این شرکت صورت پذیرد.

محل و نحوه اتصال تانک ضربه گیر تحت فشار به خط اصلی:

جهت اتصال تانک ضربه گیر به خط انتقال پیشنهاد می­شود این نوع سرج تانک ها پس از پمپ ها و قبل یک شیر پروانه ای یا شیر کشویی نصب شود. معمولا جهت ایجاد افت فشار و سریعتر میرا شدن امواج ضربه قوچ از یک مسیر کنار گذر استفاده میشود. در مسیر اصلی از شیر یکطرفه اهرم وزنه ای و در مسیر کنار گذر از شیر گلوب جهت تنظیم دبی و فشار استفاده میشود. همچنین در کنار شیرآلات بهتر از اتصال قابل پیاده کردن (Dismanteling Joint) استفاده شود. همچنین طبق تجربیات این شرکت برای فشارهای کمتر از 10 بار و مخازن ضربه گیر کوچک نیازی به استفاده از مسیر کنار گذر نمی­باشد.

مسئولیت­‌های سازنده تانک ضربه گیر تحت فشار:

با توجه به اهمیت عملکرد و گارانتی سرج تانک ها  و لزوم در خط بودن مخازن ضربه گیر تحت فشار بایستی سازنده تانک ضربه گیر علاوه بر بررسی، طراحی یا بازطراحی محاسبات ضربه قوچ نسبت به طراحی سیستم به صورت EPC اقدام نماید. در بخش طراحی بایستی محاسبات فشار و حجم تانک ضربه گیر، ابعاد تانک ضربه گیر، انجام محاسبات مکانیکی به کمک استانداردهای روز دنیا مانند ASME یا API، طراحی و انجام محاسبات تجهیزات جانبی مانند تعیین مشخصات کمپرسور، سطح سنج معناطیسی، تابلو برق سرج تانک، شیرآلات و اتصالات، دستوره العمل­های ساخت، بازرسی، کنترل کیفیت، تست ها، نصب، راه اندازی و بهره برداری سرج تانک توسط سازنده انجام شود. این شرکت جهت ایجاد اعتماد و اطمینان از کیفیت تانک­های ضربه گیر توانایی ارائه گارانتی و خدمات پس از فروش بلند مدت را دارد.

ساخت تانک ضربه گیر تحت فشار:

شرکت مهندسی، تولیدی و صنعتی ساراب صنعت پژوه با بهره گیری از تجربه کافی، نیرو متخصص و جوان قادر به مشاور قبل از سفارش، طراحی، ساخت، نصب و راه اندازی تانک ضربه گیر تحت فشار می­باشد. این شرکت به عنوان سازنده تانک ضربه گیر همواره سعی داشته علاوه بر ارتقای کیفیت پروژه­های صنایع مرتبط در جهت کاهش هزینه­های کارفرمایان محترم اقدام نماید. لذا خواهشمند است جهت مشاوره و استعلام فنی و مالی با کارشناسان ما در تماس باشید.