ما هي المطرقة المائية وكيفية اصلاحها؟

ما هي المطرقة المائية؟

تحدث المطرقة المائية عندما يحدث انقطاع مفاجئ في الطاقة أو عندما يتم إغلاق الصمام بسرعة كبيرة، بسبب القصور الذاتي لضغط تدفق المياه، يتم إنشاء موجة صدمة من تدفق المياه، تمامًا مثل ضرب المطرقة، لذلك يطلق عليها المطرقة المائية .يمكن للقوة الناتجة عن موجات الصدمة ذهابًا وإيابًا لتدفق المياه، والتي تكون أحيانًا كبيرة جدًا، أن تلحق الضرر بالصمامات والمضخات.

عندما يتم إغلاق صمام مفتوح فجأة، يتدفق الماء ضد الصمام وجدار الأنبوب، مما يخلق ضغطًا.نظرًا للجدار الأملس للأنبوب، يصل تدفق المياه اللاحق بسرعة إلى الحد الأقصى تحت تأثير القصور الذاتي ويسبب الضرر.هذا هو "تأثير المطرقة المائية" في ميكانيكا الموائع، أي المطرقة المائية الإيجابية.ينبغي أخذ هذا العامل في الاعتبار عند بناء خطوط أنابيب إمدادات المياه.

على العكس من ذلك، بعد فتح الصمام المغلق فجأة، فإنه سوف ينتج أيضًا مطرقة مائية، والتي تسمى مطرقة الماء السالبة.كما أن لديها قوة تدميرية معينة، لكنها ليست كبيرة مثل الأولى.عندما تفقد وحدة مضخة المياه الكهربائية الطاقة فجأة أو تبدأ في العمل، فإنها ستتسبب أيضًا في حدوث صدمة ضغط وتأثير مطرقة الماء.تنتشر موجة الصدمة لهذا الضغط على طول خط الأنابيب، مما قد يؤدي بسهولة إلى ضغط زائد محلي لخط الأنابيب، مما يؤدي إلى تمزق خط الأنابيب وتلف المعدات.لذلك، أصبحت الحماية من تأثير المطرقة المائية واحدة من التقنيات الرئيسية في هندسة إمدادات المياه.
شروط المطرقة المائية

1. يفتح الصمام أو يغلق فجأة؛

2. تتوقف أو تعمل وحدة ضخ المياه فجأة.

3. توصيل المياه عبر أنبوب واحد إلى الأماكن المرتفعة (يتجاوز فرق ارتفاع تضاريس إمدادات المياه 20 مترًا)؛

4. إجمالي الرأس (أو ضغط العمل) للمضخة كبير.

5. سرعة الماء في خط أنابيب المياه كبيرة جدًا؛

6. خط أنابيب المياه طويل جدًا وتتغير التضاريس بشكل كبير.

مخاطر المطرقة المائية

يمكن أن يصل الضغط المتزايد الناتج عن المطرقة المائية إلى عدة مرات أو حتى عشرات المرات من ضغط العمل الطبيعي لخط الأنابيب.مثل هذه التقلبات الكبيرة في الضغط تسبب ضررًا لنظام خطوط الأنابيب بشكل رئيسي على النحو التالي:

1. يسبب اهتزازًا قويًا لخط الأنابيب وفصل وصلة خط الأنابيب؛

2. الصمام تالف، والضغط الخطير مرتفع جدًا بحيث لا يتسبب في انفجار الأنبوب، وينخفض ​​ضغط شبكة إمدادات المياه؛

3. على العكس من ذلك، إذا كان الضغط منخفضًا جدًا، فسوف ينهار الأنبوب، وسيتلف الصمام وأجزاء التثبيت؛

4. التسبب في عكس اتجاه مضخة المياه، أو إتلاف المعدات أو خطوط الأنابيب في غرفة المضخة، والتسبب بشكل خطير في غمر غرفة المضخة، والتسبب في وقوع إصابات شخصية وحوادث جسيمة أخرى، والتأثير على الإنتاج والحياة.

تدابير وقائية للقضاء على المطرقة المائية أو تخفيفها

هناك العديد من التدابير الوقائية ضد المطرقة المائية، ولكن يجب اتخاذ تدابير مختلفة وفقًا للأسباب المحتملة للمطرقة المائية.

1. إن تقليل معدل تدفق خط أنابيب المياه يمكن أن يقلل من ضغط المطرقة المائية إلى حد ما، ولكنه سيزيد من قطر خط أنابيب المياه ويزيد من استثمار المشروع.عند مد خطوط أنابيب المياه، يجب مراعاة تجنب الحدبات أو التغيرات الجذرية في المنحدر.يرتبط حجم المطرقة المائية عند إيقاف المضخة بشكل أساسي بالرأس الهندسي لغرفة المضخة.كلما ارتفع الرأس الهندسي، زادت مطرقة الماء عند إيقاف المضخة.لذلك، يجب اختيار رأس مضخة معقول وفقًا للظروف المحلية الفعلية.بعد إيقاف المضخة في حادث، انتظر حتى يمتلئ الأنبوب الموجود خلف صمام الفحص بالماء قبل بدء تشغيل المضخة.لا تفتح صمام مخرج مضخة المياه بالكامل عند بدء تشغيل المضخة، وإلا سيكون هناك تأثير كبير للمياه.تحدث معظم حوادث المطرقة المائية الكبرى في العديد من محطات الضخ في مثل هذه الظروف.

2. قم بإعداد جهاز إزالة المطرقة المائية

(1) استخدام تكنولوجيا التحكم في الضغط المستمر:
نظرًا لأن ضغط شبكة أنابيب إمداد المياه يتغير باستمرار مع تغير ظروف العمل، فغالبًا ما يحدث ضغط منخفض أو ضغط زائد أثناء تشغيل النظام، وهو عرضة للطرق المائي، مما يؤدي إلى تلف الأنابيب والمعدات.يتم اعتماد نظام التحكم الآلي للتحكم في ضغط شبكة الأنابيب.الكشف والتحكم في التغذية المرتدة لبدء وإيقاف وتعديل سرعة مضخة المياه، والتحكم في التدفق، ومن ثم الحفاظ على الضغط عند مستوى معين.يمكن ضبط ضغط إمداد المياه للمضخة عن طريق التحكم في الكمبيوتر الصغير للحفاظ على ضغط ثابت لإمدادات المياه وتجنب تقلبات الضغط المفرطة.يتم تقليل فرصة المطرقة.

(2) قم بتركيب مزيل المطرقة المائية

تمنع هذه المعدات بشكل أساسي المطرقة المائية عند توقف المضخة.يتم تثبيته بشكل عام بالقرب من أنبوب مخرج مضخة المياه.إنه يستخدم ضغط الأنبوب نفسه كقوة لتحقيق الإجراء التلقائي للضغط المنخفض، أي عندما يكون الضغط في الأنبوب أقل من قيمة الحماية المحددة، سيتم فتح الصرف تلقائيًا وتفريغ المياه.تخفيف الضغط لموازنة ضغط خطوط الأنابيب المحلية ومنع تأثير المطرقة المائية على المعدات وخطوط الأنابيب.بشكل عام، يمكن تقسيم المزيلات إلى نوعين: ميكانيكية وهيدروليكية.إعادة ضبط.

3) قم بتركيب صمام فحص بطيء الإغلاق على أنبوب مخرج مضخة المياه ذات العيار الكبير

يمكنها التخلص بشكل فعال من مطرقة الماء عند إيقاف المضخة، ولكن نظرًا لوجود كمية معينة من التدفق العكسي للمياه عند تشغيل الصمام، يجب أن يكون لبئر الشفط أنبوب فائض.هناك نوعان من صمامات الفحص بطيئة الإغلاق: نوع المطرقة ونوع تخزين الطاقة.يمكن لهذا النوع من الصمامات ضبط وقت إغلاق الصمام ضمن نطاق معين وفقًا للاحتياجات.بشكل عام، يتم إغلاق 70% إلى 80% من الصمام خلال 3 إلى 7 ثوانٍ بعد انقطاع التيار الكهربائي، ويتم ضبط وقت إغلاق النسبة المتبقية من 20% إلى 30% وفقًا لظروف مضخة المياه وخط الأنابيب، بشكل عام في حدود 10 إلى 30 ثانية.ومن الجدير بالذكر أن صمام عدم الرجوع ذو الإغلاق البطيء فعال للغاية عندما يكون هناك حدبة في خط الأنابيب لسد مطرقة الماء.

(4) قم بإنشاء برج تصاعدي في اتجاه واحد

يتم بناؤه بالقرب من محطة الضخ أو في موقع مناسب 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، سيقوم برج التيار بتزويد خط الأنابيب بالمياه لمنع كسر عمود الماء وتجنب المطرقة المائية.ومع ذلك، فإن تأثيرها الخافض للضغط على المطرقة المائية بخلاف المطرقة المائية التي توقف المضخة، مثل المطرقة المائية لإغلاق الصمام، يكون محدودًا.بالإضافة إلى ذلك، يجب أن يكون أداء الصمام أحادي الاتجاه المستخدم في برج التدفق أحادي الاتجاه موثوقًا به تمامًا.بمجرد فشل الصمام، قد يؤدي ذلك إلى وقوع حوادث كبيرة.

(5) تركيب أنبوب جانبي (صمام) في محطة الضخ

عندما يعمل نظام المضخة بشكل طبيعي، يتم إغلاق صمام الفحص لأن ضغط الماء على جانب الماء المضغوط للمضخة أعلى من ضغط الماء على جانب الشفط.عندما يتوقف انقطاع التيار الكهربائي فجأة عن المضخة، ينخفض ​​الضغط عند مخرج محطة الضخ بشكل حاد، بينما يرتفع الضغط على جانب الشفط بشكل حاد.تحت هذا الضغط التفاضلي، فإن الماء ذو ​​الضغط العالي العابر في الأنبوب الرئيسي لشفط الماء هو الماء ذو ​​الضغط المنخفض العابر الذي يدفع لوحة صمام الفحص بعيدًا ويتدفق إلى الأنبوب الرئيسي للمياه الضغط، ويزيد من ضغط الماء المنخفض هناك؛من ناحية أخرى، يتم أيضًا تقليل تعزيز مضخة المياه للمطرقة المائية على جانب الشفط.بهذه الطريقة، يتم التحكم في صعود وهبوط المطرقة المائية على جانبي محطة الضخ، وبالتالي تقليل ومنع مخاطر المطرقة المائية بشكل فعال.
(6) ضبط صمام فحص متعدد المراحل

في خط أنابيب المياه الأطول، قم بإضافة صمام فحص واحد أو أكثر، وقسم خط أنابيب المياه إلى عدة أقسام، وقم بتعيين صمام فحص على كل قسم.عندما يتدفق الماء في أنبوب الماء مرة أخرى أثناء عملية المطرقة المائية، يتم إغلاق صمامات الفحص واحدًا تلو الآخر لتقسيم تدفق التدفق العكسي إلى عدة أقسام.نظرًا لأن الرأس الهيدروستاتيكي في كل قسم من أنابيب المياه (أو قسم تدفق التدفق العكسي) صغير جدًا، فسيتم تقليل تدفق المياه.تعزيز المطرقة.يمكن استخدام هذا الإجراء الوقائي بشكل فعال في الحالات التي يكون فيها الفرق الهندسي لارتفاع إمدادات المياه كبيرًا؛لكنها لا تستطيع القضاء على إمكانية فصل عمود الماء.أكبر عيوبها هو: زيادة استهلاك الطاقة لمضخة المياه أثناء التشغيل العادي، وزيادة تكلفة إمدادات المياه.

(7) يتم تركيب أجهزة إمداد الهواء والعادم الأوتوماتيكية عند النقطة العالية لخط الأنابيب لتقليل تأثير المطرقة المائية على خط الأنابيب.