پدیده ضربه قوچ

پدیده ضربه قوچ که از آن بعنوان چکش آبی (Water Hammer) نیز نام برده شده است، یکی از پدیده‌های مخرب هیدرودینامیکی در جریان‌های تحت فشار ناپایدار است که بروز آن می‌تواند موجب خسارات و صدمات گوناگونی در بعضی سیستم‌های هیدرولیکی نظیر خطوط انتقال آب، نفت، شبکه‌های توزیع و سیستم‌های پمپاژ شود. پدیده ضربه قوچ در واقع امواج فشاری هستند که بر اثر توقف ناگهانی جریان سیال درون خطوط لوله طویل به وجود می‌آیند. عامل اصلی توقف حرکت سیال به صورت ناگهانی درون سیستم‌های انتقال آب، بسته شدن ناگهانی شیرهای موجود در سامانه و یا خاموش شدن ناگهانی پمپ می‌باشد.

ضربه قوچ در هنگام بسته شدن ناگهانی شیر

اگر شیرهای (Valves) موجود در مسیر حرکت سیال به صورت ناگهانی بسته شوند، بر اثر برخورد ناگهانی سیال با مانع (شیر بسته شده)، امواجی در راستای لوله‌ها شکل می‌گیرند که با توجه به قدرت زیاد آن‌ها، امکان بروز عیوب مختلف در ادوات سیستم انتقال آب (پمپ، لوله‌ها و اتصالات) بسیار محتمل خواهد بود.

آسیب لوله آب، به علت تشکیل موج فشاری

ضربه قوچ در سیستم‌های پمپاژ

در هنگام قطع جریان برق در موتور پمپ‌های سانتریفیوژ و یا خاموش شدن ناگهانی سیستم‌های پمپاژ، نیروی محرکه دوران دهنده پروانه پمپ سریع قطع می‌گردد. به همین علت سرعت جریان سیال بطور ناگهانی تغییر یافته و انرژی موجود در سیستم از حالت فشار به مکش در خروجی پمپ تبدیل می‌گردد. در این حالت، امواج شدیدی در امتداد لوله خروجی پمپ به صورت معکوس پیش می‌روند و باعث می‌گردند تا برای لحظاتی جهت مسیر حرکت جریان در پمپ عوض شود. نتیجه این تغییر، دوران پمپ در جهت معکوس می‌باشد که باعث خواهد شد تا برای لحظاتی پمپ بعنوان توربین در مدار شروع به کار نماید. قدرت موج ایجاد شده در جهت معکوس چندین برایر قدرت پمپ موجود در مدار است و لذا این تداخل ممکن است باعث شکسته شدن لوله‌ها، پوسته پمپ و اتصالات موجود در مدار شود. پتانسیل تخریبی ضربه قوچ با صدای ناشی از ضربه آن قابل تشخیص است ولی در مواردی پژواک این پدیده قابل استماع نیست.

مقابله با پدیده ضربه قوچ

روش‌های متنوعی برای مقابله با پدیده ضربه قوچ مطرح شده‌اند که تمامی این روش‌ها، یک هدف مشترک را دنبال می‌کنند و آن تعدیل فشار ناشی از ضربه قوچ تا حد فشار قابل قبول در شبکه است. روش‌های کنترل جریان میرای هیدرولیکی را می‌توان به طور کلی شامل اقدامات حفاظتی، نصب شیرهای هوایی، نصب سرج تانک و نصب محفظه هوایی و ... دانست. استفاده از سرج تانک متداول‌ترین روش برای حفاظت سیستم از پدیده ضربه قوچ در سیستم‌های پمپاژ می‌باشد هر چند از نظر هزینه اندکی گران می‌باشد.