المطرقة المائية في خطوط الأنابيب هي زيادة ضغط فورية. يرتبط الاختلاف بتغير حاد في سرعة تدفق المياه. بعد ذلك ، سوف نتعلم المزيد حول كيفية حدوث الصدمة الهيدروليكية في خطوط الأنابيب.
الوهم الرئيسي
نتيجة ملء السائل لمساحة المكبس الزائد في المحرك بالتكوين المقابل (المكبس) تعتبر خطأً صدمة هيدروليكية. نتيجة لذلك ، لا يصل المكبس إلى المركز الميت ويبدأ في ضغط الماء. وهذا بدوره يؤدي إلى فشل المحرك. على وجه الخصوص ، لكسر في قضيب أو ربط قضيب ، وكسر الأزرار في رأس الأسطوانة ، تمزق الحشيات.
التصنيف
وفقًا لاتجاه زيادة الضغط ، يمكن أن تكون مطرقة الماء:
- إيجابي. في هذه الحالة ، تحدث الزيادة في الضغط بسبب البداية الحادة للمضخة أو انسداد الأنبوب.
- سلبي. في هذه الحالة نتحدث عن هبوط في الضغط نتيجة فتح المخمد أو إيقاف تشغيل المضخة.
حسب الوقتانتشار الموجة وفترة إغلاق الصمام (أو صمامات الإغلاق الأخرى) ، والتي تشكلت خلالها مطرقة مائية في الأنابيب ، وتنقسم إلى:
- مستقيم (ممتلئ).
- غير مباشر (غير مكتمل).
في الحالة الأولى ، تتحرك مقدمة الموجة المشكلة في الاتجاه المعاكس للاتجاه الأصلي لتدفق الماء. تعتمد الحركة الإضافية على عناصر خط الأنابيب الموجودة قبل الصمام المغلق. من المحتمل أن تمر مقدمة الموجة بشكل متكرر للأمام والخلف. مع مطرقة مائية غير مكتملة ، لا يمكن أن يبدأ التدفق في التحرك في الاتجاه الآخر فحسب ، بل يمر أيضًا جزئيًا عبر الصمام إذا لم يكن مغلقًا تمامًا.
النتائج
يعتبر الأكثر خطورة هو المطرقة المائية الإيجابية في نظام التدفئة أو إمدادات المياه. إذا كان ارتفاع الضغط مرتفعًا جدًا ، فقد يتلف الخط. على وجه الخصوص ، تظهر تشققات طولية على الأنابيب ، مما يؤدي لاحقًا إلى الانقسام ، وهو انتهاك لضيق الصمامات. بسبب هذه الإخفاقات ، تبدأ معدات السباكة في الفشل: المبادلات الحرارية ، المضخات. في هذا الصدد ، يجب منع الصدمة الهيدروليكية أو تقليلها. يصبح ضغط الماء الحد الأقصى في عملية تباطؤ التدفق عندما يتم نقل كل الطاقة الحركية إلى عمل شد جدران الرئيسي وضغط عمود السائل.
بحث
درس الظاهرة تجريبيا ونظريا في عام 1899 نيكولاي جوكوفسكي. حدد الباحثأسباب الصدمة الهيدروليكية. ترجع هذه الظاهرة إلى حقيقة أنه في عملية إغلاق الخط الذي يتدفق من خلاله السائل ، أو عندما يتم إغلاقه بسرعة (عندما تكون قناة طريق مسدود متصلة بمصدر للطاقة الهيدروليكية) ، يحدث تغير حاد في الضغط و تتشكل سرعة الماء. ليس كل خط الأنابيب في نفس الوقت. إذا تم إجراء قياسات معينة في هذه الحالة ، فيمكن الكشف عن أن التغيير في السرعة يحدث في الاتجاه والحجم والضغط - في اتجاه الانخفاض والزيادة بالنسبة إلى القياس الأولي. كل هذا يعني أن عملية التذبذب تحدث في الخط. يتميز بانخفاض وزيادة الضغط بشكل دوري. تتميز هذه العملية برمتها بالمرور العابر وهي ناتجة عن التشوهات المرنة للسائل نفسه وجدران الأنبوب. أثبت جوكوفسكي أن السرعة التي تنتشر بها الموجة تتناسب طرديًا مع انضغاط الماء. إن مقدار تشوه جدران الأنابيب مهم أيضًا. يتم تحديده بواسطة معامل مرونة المادة. تعتمد سرعة الموجة أيضًا على قطر خط الأنابيب. لا يمكن أن يحدث ارتفاع مفاجئ في الضغط في خط مملوء بالغاز ، لأنه ينضغط بسهولة تامة.
تقدم العملية
في نظام إمداد المياه المستقل ، مثل منزل ريفي ، يمكن استخدام مضخة بئر لخلق ضغط في الخط. تحدث المطرقة المائية عندما يتوقف استهلاك السوائل فجأة - عند إغلاق الصنبور. تيار من الماء يتحرك على طولالطريق السريع ، غير قادر على التوقف على الفور. يتصادم عمود السائل الناتج عن القصور الذاتي في "طريق مسدود" للسباكة ، والذي تم تشكيله عند إغلاق الصنبور. في هذه الحالة ، لا ينقذ التتابع من مطرقة الماء. إنه يتفاعل فقط مع الارتفاع ، ويوقف المضخة بعد إغلاق الصمام ويتجاوز الضغط القيمة القصوى. الإغلاق ، مثل إيقاف تدفق المياه ، ليس فوريًا.
أمثلة
يمكن للمرء أن يفكر في خط أنابيب بضغط ثابت وحركة سوائل ذات طبيعة ثابتة ، حيث يتم إغلاق الصمام فجأة أو إغلاق صمام البوابة فجأة. في نظام إمداد المياه في قاع البئر ، تحدث مطرقة الماء عادةً عندما يكون صمام الفحص أعلى من مستوى الماء الساكن (9 أمتار أو أكثر) أو يحدث تسريبًا بينما الصمام التالي أعلاه يحتفظ بالضغط. في كلتا الحالتين ، يحدث إفراز جزئي. في المرة التالية التي يتم فيها تشغيل المضخة ، سيملأ الماء عالي السرعة الفراغ. يصطدم السائل بصمام الفحص المغلق والتدفق فوقه ، مما يتسبب في ارتفاع الضغط. والنتيجة مطرقة مائية. لا يساهم فقط في تكوين التشققات وتدمير المفاصل. عندما يحدث ارتفاع في الضغط ، تتلف المضخة أو المحرك الكهربائي (وأحيانًا كلا العنصرين في وقت واحد). يمكن أن تحدث هذه الظاهرة في أنظمة القيادة الهيدروليكية ذات الإزاحة الإيجابية عند استخدام صمام بكرة. عندما يتم حظر إحدى قنوات التفريغ بواسطة بكرةتنشأ العمليات السائلة الموصوفة أعلاه.
حماية ضد المطرقة المائية
ستعتمد قوة الزيادة على معدل التدفق قبل وبعد إغلاق الطريق السريع. كلما زادت حدة الحركة ، كان التأثير أقوى عند التوقف فجأة. تعتمد سرعة التدفق نفسه على قطر الخط. كلما كان المقطع العرضي أكبر ، كانت حركة السوائل أضعف. من هذا يمكن أن نستنتج أن استخدام خطوط الأنابيب الكبيرة يقلل من احتمالية المطرقة المائية أو يضعفها. هناك طريقة أخرى تتمثل في زيادة مدة قطع إمدادات المياه أو تشغيل المضخة. تُستخدم عناصر الإغلاق من نوع الصمام لإغلاق الأنبوب تدريجيًا. خاصة بالنسبة للمضخات ، يتم استخدام مجموعات بدء التشغيل الناعمة. إنها لا تسمح فقط بتجنب المطرقة المائية أثناء التشغيل ، ولكن أيضًا تزيد بشكل كبير من عمر تشغيل المضخة.
المعوضات
يتضمن خيار الحماية الثالث استخدام جهاز مخمد. وهو عبارة عن خزان تمدد غشائي قادر على "إطفاء" ارتفاع الضغط الناتج. تعمل معوضات المطرقة المائية وفقًا لمبدأ معين. يكمن في حقيقة أنه في عملية زيادة الضغط ، يتحرك المكبس بالسائل ويتم ضغط العنصر المرن (الزنبرك أو الهواء). نتيجة لذلك ، تتحول عملية الصدمة إلى عملية تذبذبية. بسبب تبديد الطاقة ، فإن الأخير يتحلل بسرعة إلى حد ما دون زيادة كبيرة في الضغط. يتم استخدام المعوض في خط التعبئة. يتم شحنهالهواء المضغوط عند ضغط 0.8-1.0 ميجا باسكال. يتم الحساب تقريبًا ، وفقًا لشروط امتصاص طاقة عمود القيادة من الماء من خزان التعبئة أو المجمع إلى المعوض.
