ارتباط تانک ضربهگیر با خط لوله انتقال آب معمولاً از قسمت تحتانی مخزن ضربه گیر برقرار میشود. در زمان ساخت مخزن ضربه گیر، یک نازل خروجی مجهز به فلنج با کلاس فشاری متناسب با شرایط بهرهبرداری پروژه بر روی بدنه مخزن ضربه گیر پیشبینی میگردد تا امکان اتصال به خط انتقال فراهم شود.
هدف از این اتصال، تبادل سریع آب بین مخزن ضربه گیر و خط لوله در شرایط گذرا و کنترل نوسانات فشار ناشی از پدیده ضربه قوچ است. بسته به شرایط هیدرولیکی پروژه، مشخصات خط انتقال و نتایج مطالعات تحلیل ضربه قوچ، اتصال تانک ضربهگیر به خط لوله میتواند به دو روش اصلی اجرا شود.
در این آرایش، مسیر اصلی ارتباط مخزن ضربه گیر با خط لوله از طریق یک لوله با قطر نسبتاً بزرگ برقرار شده و یک شیر یکطرفه بر روی آن نصب میشود. به موازات این مسیر، یک خط کنارگذر با قطر کمتر و مجهز به اوریفیس یا محدودکننده جریان مانند شیرهای کنترلی (گلوب ولو) در نظر گرفته میشود. در زمان ایجاد فشار منفی در خط لوله، شیر یکطرفه باز شده و آب با حداقل افت فشار از مخزن ضربه گیر به داخل خط انتقال جریان مییابد. این موضوع باعث جبران سریع افت فشار و جلوگیری از تشکیل ستونهای جداشده آب و کاویتاسیون در خط لوله میشود. در مقابل، هنگام ایجاد فشار مثبت و تغییر جهت جریان از خط لوله به سمت مخزن ضربه گیر، شیر یکطرفه بسته شده و جریان آب تنها از مسیر کنارگذر عبور میکند. از آنجا که مسیر کنارگذر مجهز به اوریفیس است، افت فشار موضعی قابل توجهی در مسیر ایجاد میشود. این افت فشار موجب استهلاک بخشی از انرژی موج فشاری شده و در نتیجه به میرا شدن سریعتر نوسانات فشار و کاهش تعداد سیکلهای ضربه قوچ کمک میکند. این آرایش معمولاً در خطوط انتقال طولانی، پروژههای با هد استاتیکی بالا (بیش از 100 متر) ، قطرهای بزرگ و سیستمهایی که کنترل فشارهای مثبت اهمیت ویژهای دارد مورد استفاده قرار میگیرد.
– تأمین سریع آب مورد نیاز خط در زمان ایجاد فشار منفی
– کاهش احتمال وقوع کاویتاسیون و جدایش ستون آب
– افزایش سرعت میرا شدن امواج فشار
– کاهش دامنه نوسانات سطح آب در مخزن ضربه گیر
– عملکرد مناسب در خطوط انتقال با انرژی هیدرولیکی بالا
– افزایش تعداد تجهیزات و هزینه اجرا
– نیاز به نگهداری و بازرسی دورهای شیر یکطرفه
– احتمال خرابی مکانیکی شیر یکطرفه در طول دوره بهرهبرداری
– افزایش پیچیدگی سیستم و دشواری عیبیابی
در این روش، سرج تانک به صورت مستقیم به خط لوله متصل میشود و از مسیر کنارگذر و شیر یکطرفه استفاده نمیگردد. در برخی پروژهها برای کنترل نرخ تبادل جریان بین مخزن ضربه گیر و خط، یک اوریفیس مستقیماً در دهانه اتصال مخزن ضربه گیر یا بر روی نازل خروجی نصب میشود. در ایستگاههای پمپاژ کوچک، خطوط انتقال با طول محدود و تانکهای ضربهگیر با حجم تقریباً 3 مترمکعب و کمتر، این روش متداولترین آرایش اتصال محسوب میشود. همچنین در بسیاری از پروژههایی که فشار کاری سیستم کمتر از 10 بار است و سرعت میرا شدن امواج فشار نقش تعیینکنندهای در ایمنی شبکه ندارد، حتی اوریفیس نیز حذف شده و مخزن ضربه گیر به صورت مستقیم به خط متصل میشود. سادگی ساختار این روش باعث افزایش قابلیت اطمینان سیستم و کاهش هزینههای تعمیر و نگهداری میشود.
– سادگی طراحی و اجرا
– کاهش تعداد تجهیزات مکانیکی
– کاهش هزینههای ساخت و نگهداری
– افزایش قابلیت اطمینان بهرهبرداری
– حذف ریسک خرابی شیر یکطرفه
– کاهش سرعت میرا شدن برخی فشارهای مثبت
– امکان افزایش دامنه نوسانات سطح آب در مخزن ضربه گیر در برخی پروژهها
– محدودیت کاربرد در خطوط انتقال بسیار بزرگ یا با انرژی هیدرولیکی بالا
نتیجه گیری
بر اساس تجربیات اجرایی و بهرهبرداری شرکت ساراب صنعت پژوه در پروژههای متعدد انتقال آب، یکی از متداولترین عوامل کاهش عملکرد تانکهای ضربهگیر، خرابی یا گیرکردن شیرهای یکطرفه نصبشده در مسیر اصلی اتصال سرج تانک است. در بسیاری از موارد، بهرهبردار تا زمان وقوع یک شرایط گذرا از خارج شدن سیستم حفاظتی از مدار مطلع نمیشود.
به همین دلیل، در صورت تأیید نتایج مطالعات هیدرولیکی و تحلیل ضربه قوچ، استفاده از آرایش اتصال مستقیم بدون کنارگذر میتواند به عنوان گزینهای مطمئنتر و کمریسکتر مدنظر قرار گیرد. در این حالت، در صورت نیاز به کنترل فشارهای مثبت و افزایش سرعت میرا شدن امواج، میتوان از اوریفیس مناسب در دهانه خروجی مخزن ضربه گیر استفاده نمود.
در نهایت انتخاب آرایش نهایی اتصال مخزن ضربه گیر باید بر اساس نتایج تحلیل هیدرولیکی در نرم افزارهای مهندسی مانند Bentely Water Hammer، مشخصات خط انتقال، حجم مخزن ضربه گیر ، هد استاتیکی سیستم و الزامات بهرهبرداری پروژه انجام شود و نمیتوان یک راهکار ثابت را برای تمامی پروژهها توصیه نمود.
