تانک ضربه گیر

توضیحات

1- تانک ضربه گیر یا سرج تانک (Surge Tank)
تانک ضربه گیر (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 تانک¬های 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.
2- ضربه قوچ یا ضربه آبی (Water Hammer)
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.
3- انواع تانک ضربه گیر
الف) تانک ضربه گیر تحت فشار (Air chamber)
در اين نوع از تانک‌های ضربه گیر، هواي فشرده در بالا و آب در پايين قرار دارد. بعد از اينكه پمپ از كار افتاد و فشار در خط لوله كم شد (فشار منفی)، هواي فشرده در سرج تانک باعث مي‌شود تا آب از مخزن هوای تحت فشار به خط لوله جريان يابد. در نتيجه هواي درون مخزن آنتی سرج و فشار آن كاهش خواهد يافت. ميزان كاهش فشار هواي درون سرج تانک به مقدار حجم اوليه هوا، فرآيند ايزوترم هوا و ميزان تخليه آب آن بستگي دارد. با تخليه آب از درون مخزن به خط لوله، كاهش سرعت آب در لوله به تدريج صورت گرفته و از فشارهاي كم جلوگيري به عمل مي‌آيد همچنین در هنگام وقوع فشار‌های مثبت كه در نتيجه، پديده جدايي ستون آب رخ نخواهد داد.
ب) تانک ضربه گیر اتمسفریک
ب-1) تانک ضربه گیر اتمسفریک یک طرفه (One Way Surge Tank)
مخازن اتمسفریک ضربه گیر یک طرفه براي جلوگيري از فشارهاي نامطلوب منفی به كار مي‌روند و در هنگام كم شدن فشار (فشار منفی) مخزن ضربه‌گير یک طرفه به صورت مخزن تغذيه عمل كرده و آب از مخزن به خط لوله جريان مي يابد.
ب-2) تانک ضربه گیر اتمسفریک دو طرفه (Two Way Surge Tank)
مخازن اتمسفریک ضربه گیر دو طرفه براي جلوگيري از فشارهاي نامطلوب منفی و مثبت به كار مي‌روند و در هنگام کاهش یا افزایش فشار (فشار منفی) مخزن ضربه‌گير دور طرفه عمل كرده و آب از مخزن به خط لوله و بر عکس جريان مي يابد. . طراحی تانک‌های ضربه گیر اتمسفریک بر اساس استاندار API 650 و به کمک نرم افزارهایی نظیر Tank توسط این شرکت انجام می شود.

4- طراحی تانک ضربه گیر
الف) طراحی مخزن
جهت طراحی مخزن ابتدا بایستی با بررسی محاسبات ضربه قوچ نوع مخزن ضریه گیر را مشخص کرد. با تعیین نوع مخزن ضربه گیر بایستی مطابق استاندارد‌های مرتبط برای مخازن تحت فشار از استاندارد ASME و برای مخازن اتمسفریک از استاندارد API برای طراحی مخازن استفاده نمود. پس از طراحی مخزن و تعیین پارامترهایی نظیر ضخامت بخش‌های مختلف مخزن، طراحی پایه‌ها، طراحی نازل‌ها و زلزله و باد و …. نقشه‌های اجرایی مخزن آماده می‌شود.
ب) طراحی تجهیزات جانبی
با بررسی دقیق محاسبات ضربه قوچ گرادیان فشار و گرادیان هیدرولیکی و وضعیت خط انتقال در شرایط پایدار (Steady State) و شرایط ناپایدار (Unsteady State) بررسی و طراحی تجهیزات جانبی انجام میشود.