معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور

⚠ این متن با نرم‌افزار از روی تصویر خوانده شده و ممکن است خطا داشته باشد؛ برای استناد، اصلِ سند را ببینید. جمهوری اسلامی ایران معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور دستورالعمل انتخاب و طراحی تحهیزات کنترل ضربه فوچ در تاسیسات آبرسانی شهری نشربه شماره ۵۱۷ معاونت نظارت راهبردی وزارت نیرو دفترنظام فنی اجرایی دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا 1111۳1 333 ۱۳۸۸ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- 0 سر رباست جمهوری معاون برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور سس ۱.۴ تاریخ: اف من بخشنامه به دستگاه‌های اجرایی, مهندسان مشاور و پیمانکاران موضوع: دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تأسیسات آبرسانی شهری به استناد ماده (۲۳) قانون برنامه و بودجه و ماده (۶) آیین‌نامه استانداردهای اجرایی طرح‌های عمرانی مصوب ۱۳۵۲ و در چارچوب نظام فنی و اجرایی کشور (موضوع تصویبنامه شماره ۴۲۳۳۹/ت۸۳۳۴۹۷ مورخ ۱۳۸۵/۴/۲۰ هیأت وزیران)» به پیوست نشریه شماره ۵۱۷ دفتر نظام فنی اجرایی, با عنوان «دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوج در تأسیسات آبرسانی شهری» از نوع گروه سوم ابلاغ می‌شود. دستگاه‌های اجرایی؛ مهندسان مشاورء پیمانکاران و عوامل دیگر می‌توانند از این نشریه به عنوان راهنما استفاده کنند و در صورتی که روش‌هاء دستورالعمل‌ها و راهنمای بهتری در اختیار داشته باشند. رعایت مفاد عوامل یاد شده باید نسخه‌ای از دستورالعمل‌هاء روش‌ها یا راهنماهای جایگزین را به دفتر نظام فنی اجرایی ارسال کنند. 6469 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- اصلاح مدارک فنی کارشناسان برجسته مبادرت به تهیه این نشریه نموده و آن را برای استفاده به جامعه مهندسی کشور عرضه نموده است. با وجود تلاش فراوان» این اثر مصون از ایرادهایی نظیر غلط‌های مف‌مومی, فنی؛ ایهام» ایهام و اشکالات موضوعی نیست. از این‌رو از تسما خواننده گرامی صمیمانه تقاضا دارد در صورت مشاهده ه رگونه ایراد و انسکال فنی مرانب را به صورت زیر گزارس فرمایید: (- تسماره بند و صفحه موضوع مورد نظر را مشخ ص کنید. ۳ ایراد مورد نظر را به صورت خلاصه بیان دارید. ۳- در صورت امکان متن اصلاح شده را برای جایگزینی ارسال نمایید. 5 نضانی خود را برای تماس احتمالی ذکر فرمایید. کارشناسان این دفتر نظرهای دریافتی را به دقت مطالعه نموده و اقدام مقتضی را معمول خواهند داشت. پیشاپیش از همکاری و دقت نظر جنابعالی قدردانی می‌شود. نشسانی برای مکاتبه : تهمران, میدان بهارستان» خیابان صفی علی‌شاه - مرکز تلفن ۳۳۲۷۱ معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهورء دفتر نظام فنی اجرایی :۷۷60 1۹۹۱۱1 1 1 ۱۱ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- آب از محوری‌ترین عوامل توسعه جوامع انسانی است و از دیرباز نقش عمده‌ای در زندگی بشر ایفا نموده است. در طی گذشت سال‌ها با افزایش رشد و پراکندگی جمعیت و گسترش نیازهای کشاورزی» بشر به انتقال آب روی آورد. نحوه‌ی انتقال آب بسته به موقعیت جغرافیایی و محیطی متفاوت بوده است. استفاده از خطوط لوله‌ای انتقال آب» یکی از روش‌های انتقال آب می‌باشد که این روش ضمن کاهش اتلاف آب» انتقال حجم دلخواه آب با شدت مورد نظر را میسر می‌سازد. در طراحی سیستم‌های هیدرولیکی تحت فشار تحلیل جریان‌های ناماندگار بحث بسیار مهمی است. جریان‌های ناماندگار در لوله‌ها به شکل‌های گوناگونی ممکن است رخ دهد که یکی ازاشکال آن. جریان ناماندگار «میرا» می‌باشد. که ضربه قوچ نامیده می‌شود. با توجه به اهمیت مبحث فوق, امور آب وزارت نیرو در قالب طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی آب و آبفاء تهیه نشریه "دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی شهری" را با هماهنگی دفتر نظام فنی اجرایی معاونت نظارت راهبردی رییس جمهور در دستور کار قرار داد و پس از تهیه» آن را برای تایید و ابلاغ به عوامل ذینفع نظام فنی اجرایی کشور به معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور (دفتر نظام فنی اجرایی) ارسال نمود که پس از بررسی, بر اساس ماده ۲۳ قانون برنامه و بودجه و آیین‌نامه استانداردهای اجرایی مصوب هیات محترم وزیران و طبق نظام فنی اجرایی کشور (مصوب شماره ۴۲۳۳۹/ت ۳۳۴۹۷ ه مورخ ۱۳۸۵/۴/۲۰ هیات محترم وزیران) تصویب و ابلاغ گردید. نشریه حاضر به منظور راهنمایی و ایجاد هماهنگی و و حدت نظر در محاسبه و تعیین مشخصات و تجهیزات ضربه قوچ در پمیاز آبرسانی و همچنین رعایت اصول, روش‌ها و فنون اجرایی متناسب با امکانات داخلی و با توجه به استانداردها و دستورالعمل‌های بین‌المللی» تهیه و تدوین گردیده‌است. این نشریه در بر گیرنده روش‌ها و کارهای مربوط به محاسبات پایه و تجهیزات مرتبط با ضریه قوچ در تاسیسات و خطوط پمپاژ انتقال آب و شبکه‌های توزیع آب و توصیه‌های لازم در این ضمینه می‌باشد. بدین وسیله معاونت نظارت راهبردی رییس جمهور از تلاش و جدیت مدیر کل محترم دفتر نظام فنی اجرایی» سرکار خانم مهندس بهناز پورسید و کارشناسان این دفتر و نماینده مجری محترم طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت آب کشور وزارت نیرو» جناب آقای محمد حاج‌رسولیها و متخصصان همکار در امر تهیه و نهایی نمودن این نشریه. تشکر و قدردانی می‌نماید و از ایزد منان توفیق روزافزون آنان را آرزومند می‌باشد. امید است متخصصان و کارشناسان با ابراز نظرات خود درخصوص این نشریه ما را در اصلاحات بعدی یاری فرمایند. معاون نظارت راهبردی زمستان ۱۳۸۸ ً -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- تر کیب اعضای تهیه کننده. کمیته و ناظران تخصصی این دستورلمل در معاونت پژوهشی دانشکده فنی مهندسی گلپایگان- دانشگاه صنعتی شریف با مسئولیت آقای سعید جانی و آقای سید علیرضا میرجعفری تهیه شده است. اسامی افرادی که در تهیه این استاندارد همکاری نموده اند به ترتیب حروف الفبا به شرح زیر آقای مهرداد امین شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس لیسانس مهندسی مکانیک اقای سعید جانی دانشکده فنی مهندسی گلپایگان دکترای مهندسی مکانیک آقای اصغر حیدری دولت آبادی شرکت مهندسی قلیل آب پارس فوق لیسانس مهندسی مکانیک آقای سعید رواقی شرکت صدر آب صنعت لیسانس مهندسی برق آقای سید علیرضا میرجعفری شرکت صدر آب صنعت فوق لیسانس مهندسی مکانیک گروه نظارت که مسئولیت نظارت تخصصی بر تدوین این دستورالعمل را به عهده داشته اند به ترتیب حروف الفبا عبارتندار: آقای ابوالقاسم توتونچی شرکت مهندسین مشاور ایراناب فوق لیسانس راه و ساختمان اقای سید محمود برقعی دانشگاه صنعتی شریف دکترای هیدرولیک خانم مینا زمانی طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت آب کشور- لیسانس مهندسی شیمی وزارت نیرو اعضای کمیته تخصصی آب و فاضلاب طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت آب کشور که بررسی و تایید دستورالعمل حاضر را بعهده داشته اند به ترتیب حروف الفبا عبارتند از: آقای فرخ افرا مهندسین مشاور سختاب فوق لیسانس راه و ساختمان آقای نعمت... الهی پناه شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور فوق لیسانس هیدرولوژی آقای ابوالقاسم توتونچی شرکت مهندسین مشاور ایراناب فوق لیسانس راه و ساختمان اقای علیرضا تولایی کارشناس آزاد فوق لیسانس راه و ساختمان آقای عباس حاج حریری شرکت آب و فاضلاب استان تهران فوق لیسانس مدیریت صنایع خانم مینا زمانی طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت آب کشور- لیسانس مهندسی شیمی وزارت نیرو اقای جلاالدین شایگان دانشگاه صنعتی شریف دکترای مهندسی بیوشیمی آقای علی اکبر هوشمند شرکت تهران میراب لیسانس مهندسی مکانیک شایان ذکر است خانم مهندس سایه ایمانزاده و آقای مهندس حسین عطایی‌فر نیز در تایید نهایی این نشریه شرکت داشته‌اند. همکاران معاونت نظارت راهبردی: آقای علیرضا دولتشاهی دفتر نظام فنی اجرایی لیسانس مهندسی کشاورزی خانم فرزانه آقارمضانعلی دفتر نظام فنی اجرایی فوق لیسانس مهندسی صنایع خانم ساناز سرافراز دفتر نظام فنی اجرایی فوق لیسانس مهندسی منابع آب -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان فصل اول - کلیات ۱-۱- مقدمه ۳-۱- هدف ۳-۱- دامنه کاربرد فصل دوم - تعاریف ۱-۲- کلیات فصل سوم - مبانی نظری و محاسباتی ضربه قوچ ۱-۳- کلیات ۳-۳ تعیین سرعت پخش موج فشار ۳-۳ چگونگی ایجاد ضربه قوچ در خط رانش تلمبه ۴-۳- توجه ویژه به محاسبات ضربه قوچ فصل چهارم - بررسی کلیه عوامل ضربه قوچ در ایستگاه‌های پمپاز ۱- ۴- کلیات ۳-۳ بسته شدن سریع شیرهای قطع و وصل ۳-۴ از کار افتادن ناگهانی تلمبه ۳-۴- پرکردن غیراصولی خط لوله ۵-۴- راه‌اندازی تلمبه‌های توربینی ۶-۴- استفاده از شیرهای یک‌طرفه نامناسب ۷-۴ تاثیر هواء گازهای محلول و جدایی ستون آب در ضربه قوچ ۱-۷-۴- جدایی ستون آب ۸-۳ تغییر قطر و جنس لوله در ضربه قوچ ۹-۴- تاثیر انشعاب در ضربه قوچ ۱۰-۴- تاثیر آهسته بستن شیر بر ضربه قوچ ۱۱-۴- تاثیر فشار تلمبه در ضربه قوچ ۱۲-۴- منحنی مشخصه تلمبه و ضربه قوچ فصل پنجم - ضربه قوچ در خطوط تحت فشار تقلی ۱- ۵- کلیات ۲-۵- عوامل ایجاد ضربه قوچ در خطوط ثقلی ۱۱ ۱۱ ۱۳ ۱۵ ۱۷ ۱۹ ۱۹ ۳۱ ۳۱ ۲۳۲ ۳۳۴ ۳۵ ۳۵ ۲۳۶ ۳۷ ۳۷ ۳۹ ۳۱ ۳۱ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۳-۵- تاثیر پروفیل خط لوله و شیرهای در جریان‌های ثقلی بر میزان ضربه قوچ فصل ششم - روش‌ها و تجهیزات کنترل ضربه قوچ ۱- ۶- کلیات ۲-۶- کنترل ضربه قوچ با تمهیدات اولیه در طراحی ۳-۶- کنترل ضربه قوچ با رعایت اصول حفاظتی ۴-۶ تجهیزات کنترل ضربه قوچ ۵-۶- محل استقرار تجهیزات کاهش فشار ضربه قوچ ۶-۶- شرح تجهیزات کنترلی ضربه قوچ ۱-۶-۶- شیرهای کنترل ۲-۶-۶- لوله‌های کنار گذر ۳-۶-۶- صفحه یا دیسک شکننده ۴-۶-۶- انتخاب تلمبه با اینرسی مناسب ۵-۶-۶- شیرهای هوای دو روزنه ۶-۶-۶- دودکش خط لوله ۷-۶-۶- مخزن تخلیه ۸-۶-۶- مخازن موج‌گیر یا مخزن ضربه‌گیر دو طرفه ۹-۶-۶- مخزن ضربه‌گیر تحت فشار ۱۰-۶-۶- باز و بسته کردن شیرها در خروجی تلمبه ۱- ۷- کلیات ۲-۷- نکات بسیار مهم در ارتباط با مخازن ضربه‌گیر ۳-۷- محل قرارگیری و نصب مخزن ضربه گیر ۴-۷- نحوه قرار دادن مخزن هوا ۵-۷- حجم مخزن ضربه‌گیر ۱-۵-۷- جنس ورق مخزن ضربه‌گیر ۶-۷- فشار و ضخامت خوردگی ۷-۷- کمپرسور هوای فشرده ۸-۷- کنترل سطح مشترک هوا و آب در مخازن ضربه‌گیر ۳۲ ۳۵ ۳۷ ۳۷ ۳۹ ۳۹ ۴۱ ۴۱ ۴۳۲ ۴۳۳ ۴۳۳ ۴۵ ۴۵ ۴۶ ۴۷ ۴۷ ۴۸ ۳۹ [ه۸ ۸8 ا(۸ ا(۸ ا(۸ ۵۵ ۵۵ ۵۵ ۵۶ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۱-۸-۷- استفاده از لوله آبنما ۲-۸-۷ استفاده از سطح‌سنج‌های آب ۳-۸-۷- اندازه گیر سطح آب به روش الکترومغناطیسی ۹-۷- مشخصات لوله‌های ارتباطی مخزن ضربه‌گیر تحت فشار ۱-۹-۷- لوله ارتباطی هوای فشرده ۲-۹-۷- چگونگی ورود و خروج آب مخزن ۳-۹-۷- محاسبه قطر لوله‌های ارتباطی مخزن هوا ۴-۹-۷- اتصالات روی لوله‌های ورودی و خروجی آب ۱۰-۷- محاسبه تخمینی ضخامت‌ها در مخزن تحت فشار ۱۱-۷- انتخاب وسایل کنترل فشار ۱۲-۷- بهره‌گیری از دو یا چند مخزن موازی ۱- ۸- کلیات ۲-۸- مخازن تغذیه ۱-۲-۸- محل قرارگیری و نصب مخازن تغذیه ۲-۲-۸- حجم مخازن تغذیه ۳-۲-۸ نحوه اتصال مخزن تغذیه به خط لوله ۴-۲-۸- مشخصات لوله‌های ارتباطی مخزن تغذیه ۵-۲-۸- معایب مخزن تغذیه ۶-۲-۸- محاسبه حجم مخازن خاص تغذیه ۳-۸- مخازن موج‌گیر ۱-۳-۸- محل قرارگیری و نصب مخازن موج‌گیر ۳-۳-۸ طراحی مخازن موج‌گیر ۳-۳-۸- نحوه اتصال مخزن موچ‌گیر به خط لوله ۴-۳-۸- مشخصات لوله‌های ارتباطی مخزن موج‌گیر فصل نهم - شناخت و بررسی عملکرد شیرهای هوا و ایمنی و تاثیر آن بر ضربه قوچ ۱- ۹- کلیات ۲-۹- شیرهای هوا ۵۷ ۵۷ ۵۸ ۵۹ ۵۹ ۵۹ ۶۱ ۵ ۶۳ ۶۵ ۸( ۶۷ ۶۹ ۶۹ ۶۹ ۷۱ ۷۱ ۷۲ ۷۲ ۷۳ ۷۳ ۷۴ ۷۵ ۷۷ ۷۷ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۱-۳-۹- محل نصب انواع شیرهای هوا ۲-۲-۹- محاسبه تخمینی اندازه شیر هوا ۳-۲-۹- نکاتی درخصوص استفاده از شیرهای هوا در پدیده ضربه قوچ ۳-۹- شیرهای ایمنی ۱-۳-۹- شیرهای ایمنی فشار ۲-۳-۹- شیر اطمینان ۳-۳-۹- شیر اطمینان فشار ۴-۳-۹- نکات مهم در ارتباط با استفاده از شیرهای ایمنی فصل دهم - مکان‌یابی و تمهیدات نصب کنترلی و نکات کاربردی ضربه قوچ ۱-۰- کلیات ۳-۰ تمهیدات لازم در ایستگاه پمپاز ۴-۰- تمهیدات لازم در خارج ایستگاه پمپاز ۵-۰- نکاتی در ارتباط با انتخاب شیرهای و محل نصب آن‌ها با توجه به ضربه قوچ ۶-۰ نکات کاربردی در ضربه قوچ ۲-۶-۰- پیشگیری از تخلیه خط لوله انتقال ۷-۰ جلوگیری از تخلیه هوای مخزن ضربه‌گیر به خط لوله ۱-۷-۰ ضربه قوچ در خطوط جمع آوری آب چاه‌های عمیق فصل یازدهم - نگهداری تجهیزات کنترل ضربه قوچ ۱-۱- کلیات ۳-۱ مخازن ضربه‌گیر روباز و مخزن ضربه‌گیر تحت فشار ۳-۱- شیرآلات ۴-۱- کمپرسور هوای فشرده ۵-۱ بازبینی تجهیزات پس از رخ دادن پدیده ضربه قوچ فصل دوازدهم- اصول استفاده از نرم‌افزارهای محاسبه ضربه قوچ ۱-۲۳- کلیات ۷۸ ۷۹ ۷۹ ۸۱ ۸۱ ۸۱ ۸۲ ۸۲ ۸۳ ۸۵ ۸۷ ۸۷ ۸۷ ۸۸ ۸۹ ۹۱ ۹۲ 1۳ ۹۵ ۹۷ ۹۷ ۹۷ ۹۸ ۹۸ ۹۹ ۱۰۱ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان ۴-۲ موارد کنترلی نرم‌افزار طی محاسبات ۵-۲۳ نتایج خروجی نرم‌افزار پیوست ۱- ضرایب رایج و مورد نیاز در محاسبات ضربه قوچ پیوست ۲- ممان اینرسی برخی از تلمبه‌های رایج در خطوط انتقال آب منابع و مراجع ز ۱۱ ۱۱ ۱۲ ۱.۳ ۱۰*۵ ۱۰۹ ۱۹۱۳ ۱۱۷ -------- صفحهٔ بعد -------- فهرست اشکال عنوان شکل۲-۳- نمایش ساده نوسانات فشاری بعد از خاموش شدن ناگهانی تلمبه شکل ۳-۳- منحنی فشار نسبت به زمان در ضربه قوچ در نقطه شروع خط لوله (ایستگاه پمپاز) شکل ۱-۴- شماتیک ساده ای از یک ایستگاه پمپاژ و خط انتقال شکل۲-۴- کاهش ناگهانی سرعت آب بعد از خروج کامل هوا از شیر و وقوع ضربه قوچ شکل ۴-۴- سرعت انتشار موج فشار در خط لوله برای مقادیر مختلف هوا شکل ۱-۵- نمودار حداقل و حداکثر ارتفاع پیزومتریک ناشی از ضربه قوچ درخط انتقال نقلی شکل ۲-۶- صفحه یا دیسک شکننده و کاربرد آن در ایمنی سامانه انتقال شکل ۳-۶- روش نصب مستقیم چرخ لنگر روی الکتروموتور شکل ۴-۶- دودکش خط لوله شکل ۳-۷- مثال محاسبات ضربه قوچ برای سه حالت حجم اولیه هوا درمخزن هوا شکل ۳-۷- مخزن ضربه‌گیر مجهز به سامانه اندازه‌گیری سطح آب شکل ۴-۷- مخزن ضربه‌گیر مجهز به اندازه‌گیر الکترومغناطیسی سطح آب شکل ۵-۷- نحوه اتصال لوله اصلی و کنار گذر مخزن شکل ۷-۷- شماتیک پروفیل خط و پارامترهای مرتبط شکل ۲-۸- اتصال یک مخزن تغذیه به خط لوله شکل ۳-۸- تراز مخزن تغذیه از تراز مخزن انتهای خط لوله انتقال (مخزن دریافت) بالاتر است شکل ۴-۸- محل مناسب استقرار مخازن موج‌گیر شکل ۵-۸- اتصال مخزن موج‌گیر به خط لوله شکل ۲-۹- شماتیک شیر هوا / خلاء شکل ۳-۹- شیر هوای تک روزنه شکل ۳-۹- شیر هوای دو روزنه شکل ‎-۵-٩‏ مکان‌های مناسب برای نصب انواع شیرهای هوا شکل ‎-۶-٩‏ پیشگیری از خلاءزایی موضعی در خطوط انتقال ثقلی و پمپاز با استفاده از شیر هوا شکل ‎-۷-٩‏ به ترتیب الف- شیر ایمنی فشار ب- شیر اطمینان ج- شیر اطمینان فشار ز ۱۲ ۱۳۴ ۱۵ ۱۹ اه ۳۳ ۳۶ ۳۷ ۳۱ ۴۳۲ ۳۴ ۴۵ ۴۶ ۳۷ ۵۱ ۴ ۵۸ ۵۸ ۶۱ از ۷۱ ۷۲ ۷۳ ۷۴ ۷۸ ۷۸ ۷۸ ۷۸ ۸٩ ۸۱ -------- صفحهٔ بعد -------- عنوان شکل ‎-٩‏ ۸- شیر ثابت نگهدارنده فشار شکل ۱- ۱۰- نمودار میزان بده خروجی مخزن نسبت به زمان شکل ۲-۱۰- پیش‌بینی تونل در مسیر خط لوله برای پیشگیری از خلاءزایی شکل ۳-۱۰-خالی شدن خط لوله انتقال پس از مرا شدن جریان غیردایم شکل ۱-۱۳ به ترتیب از راست به چپ پنجره ورودی اطلاعات خط لوله و تلمبه در نرم‌افزار شکل ۲-۱۲- پنحره ورود اطلاعات مخرن ضربه‌گیر در نرم‌افزار ۷.3.3.5 ۲1۷۱۳۵۲ فهرست جداول عنوان جدول ۱-۶ مقدار فشار ضربه قوچی که در طراحی مقدماتی خطوط لوله رعایت می‌شود. جدول پ.۱-۱- میزان زبری مواد مختلف مورد استفاده در معادله دارسی - ویسباخ جدول پ.۲-۱- مشخصات فیزیکی مواد لوله‌های رایج جدول پ.۳-۱- ضریب هیزن- وپلیامز برای مواد مختلف جدول پ.۴-۱-خواص سیالات رایج جدول پ.۱-۲ ممان اینرسی تلمبه‌های سری ۲1۸ جدول پ.۲-۲- ممان اینرسی تلمبه‌های فشارقوی چندطبقه جدول پ.۳-۲- ممان اینرسی موتورهای دیزل ولو ر صفحه ۸۳ ۸٩۹ ۹۱ زد ۱۰۲ ۱۰۳۴ صفحه را ۸۲ ۱۰۷ ۱۰۷ ۱۰۸ ۱۰۸ ۱۱۱ ۱۱۱ ۱۱۱ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۱ کلیات -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل اول- کلیات ۳ ۱-۱- مقدمه این نشریه به‌عنوان دستورالعملی جهت انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی تدوین گشته و در آن تلاش شده است ضمن معرفی پدیده ضربه قوچ» به بررسی عوامل ایجاد و پارامترهای تاثیرگذار بر آن پرداخته شود و سپس روش‌های مختلف جهت کنترل پدیده ضربه قوچ و چگونگی انتخاب تحهیزات کنترلی جهت استفاده طراحان ارائه شود. بدیهی است با توجه به قطرء بده» طول و پروفیل خطوط لوله انتقال آب. میزان ایجاد ضربه قوچ متفاوت می‌باشد. به بیان دیگرء در جایی این پدیده می‌تواند جزبی و بی‌اثر باشد اما بالعکس, در جایی دیگر با توجه به پارامترهای مختلف تاثیرگذار» ضربه قوچ شدیدی ایجاد نماید که در صورت عدم کنترل مناسب آثار تخریبی شدیدی بر جای می‌گذارد. هم‌چنین با توجه به ضرورت استفاده مهندسان طراح از برنامه‌های رایانه‌ای مختلف جهت تحزیه و تحلیل ضربه قوچ در یک نگاه کلی به بررسی چند نرم‌افزار رایج و پیشرفته در این عرصه نیز پرداخته شده است. ۲-۱- هدف در برخی از سامانه‌های هیدرولیکی تحت فشار نظیر خطوط انتقال آب » شبکه‌های توزیع, سامانه‌های پمپاژز و جریان‌های ثقلی پدیده ضربه قوچ با ایجاد امواج سریعء زودگذر و میرا موجب خطرهای گوناگونی می‌شود. این خطرها همه ساله خسارات زیادی را بر سامانه‌های انتقال آب ورد می‌سازد. البته در برخی پروژه‌ها شدت تخریب به حدی نیست که به یکباره به طور کامل از کار بیفتد.ء اما در همین سامانه‌ها نیز با تکرار این حادثه از کارایی سامانه کاسته می‌شود. امروز روش‌های متعددی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است تا بتوان با بهره‌گیری از برخی تحهیزات خسارت‌های ناشی از ضربه قوچ را به حداقل ممکن رساند.ء بنابراین هدف اصلی از تهیه این دستورالعمل » طراحی و انتخاب بهینه این تجهیزات برای جلوگیری از بروز صدمه به تاسیسات آبرسانی در زمان وقوع پدیده ضربه قوچ می‌باشد. ۳-۱ دامنه کاربرد با توجه به اینکه درکلیه سامانه‌های هیدرولیکی و انتقال سیالات عوامل متعددی وجود دارد که می‌تواند باعث تغییر سرعت ناگهانی سیال و در نتیحه ایحاد ضریه قوچ گردد. ولی در همه این سامانه‌ها احتمال خسارت به تاسیسات وجود دارد و باید تمهیدات حفاظتی فراهم شود. به همین جهت می‌توان گفت کاربرد این نشریه در بررسی عوامل ایجاد ضربه قوچ و آثار آن» همچنین روش‌های کنترلی و چگونگی انتخاب تجهیزات کنترلی مناسب ضربه قوچ در خطوط لوله با جریان ثقلی و سامانه‌های هیدرولیکی تحت فشار مانند خطوط انتقال آب و سامانه‌های پمپاژز می‌باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۲ نعاریف -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- ۱-۳ کلیات ضربه قوچ" که در برخی از متون فارسی از آن به‌عنوان «چکش آبی» یا «ضربه آبی» نیز یاد شده است. در خطوط لوله جریان تحت فشار اتفاق می‌افتد و بر قوانین فشارء تغییرات بده پا سرعت جریان و شرایط مکانی» زمانی حرکت سیال استوار است. در برخی از سامانه‌های هیدرولیکی تحت فشارء مانند خطوط انتقال آب» نفت یا شبکه‌های توزیع و لوله‌های آب بر منتهی به توربین‌هاء تونل‌های آبیء سامانه‌های پمپاز و جریان‌های ثقلی» پدیده ضربه قوچ با ایجاد موج‌های سریع و زودگذر و میرا موجب خطرات گوناگونی می‌شود. گاهی اوقات قدرت تخریبی این موج‌های فشار به‌حدی است که نتایج وخیمی به بار می‌آورد. ترکیدن خطوط لوله در سامانه‌های انتقال و شبکه‌های توزیع» خرابی و شکسته شدن شیرهاء دریچه‌های کنترل و تلمبه‌ها از نمونه‌های بارز تاثیر این پدیده می‌باشد؛ به‌عنوان مثال در یک نمونه از حوادث تخریبی ضربه قوچ یک قطعه از جدار لوله به وزن ۱۲ تن تا فاصله ۵۰ متری پرتاب گردید!! از این‌گونه حوادث که در طرح‌های آبی موجب تخریب می‌شود.ء فراوان مشاهده می‌شود و همه ساله خسارات زیادی را به سامانه‌های جریان تحت فشار تحمیل می‌نماید؛ البته در بعضی از پروژه‌ها شدت تخریب ضربه قوچ به‌حدی نیست که به یک‌باره سامانه انتقال را فلج نماید اما در همین سامانه‌ها نیز با تکرار این حادثه در هنگام بهره‌برداری» موجب می‌شود تا از کارآیی سامانه کاسته شده و در نهایت به خطوط لوله» شیرهای, دریچه‌هاء تلمبه‌هاء توربین‌ها و سازه‌های اطراف سامانه هیدرولیکی و یا تاسیسات مکانیکی مجاور صدمه وارد شود. در زیر بعضی از تعاریف آمده است: - ضربه قوچ این پدیده همان‌طور که گفته شد در اثر تغییر ناگهانی سرعت آب رخ می‌دهد؛ در بین مهندسان ایرانی گاهی به این پدیده ضربه آبی و پا سرج" نیز گفته می‌شود. در ارتباط با کلمه سرج این نکته حایز اهمیت است که طبق تعاریف مندرج در کتاب‌های مرجع طراحی خطوط لوله» به تغییر سرعت ناچیز جریان آب و موج برگشتی ضعیفی که اثر تخریبی چندانی ندارد واژه سرج اطلاق می‌شود؛ به بیان دیگر باید گفت سرج یک ضربه قوچ ضعیف و فاقد اثر تخریبی می‌باشد. با,» دا غی دایم ۲ - جریان دایمی و غعیردایمی اگر مشخصات جریان مانند فشار» سرعتء گذر حجمی, چگالی, در یک نقطه از خط انتقال نسبت به زمان تغییری نداشته باشد جریان را دایمی می‌نامند و چنانچه این مشخصات نسبت به زمان تغییر کند جریان را غیردایمی می‌نامند. - حالت میرا یا جریان میرا" زمانی که شرایط جریان از یک حالت دایمی به یک حالت دایمی دیگر تغییر کند.ء شرایط جریان مابین این دو حالت را حالت میرا | - ۷۷/۵۱2۳ 7 2- 6 3- 5100 ۶ ۵12۷ 16 4- 1۳۵۹۱۵۲ ۹۱۵۱۵ 0۳ 1۳۵۱۹1۵۱۱ ۷۶ -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی سهری - نرخ جریان یا بده! نرخ جریان یک مایع در مقطع معینی عبارت است از مقدار جرمی از مایع که در واحد زمان از این مقطع عبور می‌نماید. ۰ ۲ - جریان نوسانی یا تناوبی اگر شرایط جریان نسبت به زمان تغییر کند و این تغییرات پس از مدت معینی دوباره تکرار شود جریان را نوسانی می‌نامند و مدت ۱ ی ۳ - جدایی ستون مایع اگر فشار در یک مجرای بسته کم‌تر از فشار بخار مایع شود. داخل سیال حفره‌های خالی ناشی از بخار (در مورد آب این حفره‌ها ناشی از هوای حل شده در آن می‌باشد) به‌وجود خواهد آمد و ممکن است ستون سیال دچار جدایی شود. به بیان دیگر ملکول‌های مایع در نقطه‌ای از خط لوله از هم جدا شده و در آن نقطه از خط بین ملکول‌ها فضای خالی به‌وجود می‌آید که در این شرایط به دلیل 60 -| ۷7 00۳101 0۳ 10109 [ 00 -2 5 01 -3 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مبانی نظری و محاسباتی ضربه قوچ )۱ ۱-۳- کلیات پدیده ضربه قوچ از تغییر ناگهانی سرعت جریان آب در خط لوله به‌وجود می‌آید؛ برای مثال بعد از خاموش شدن ناگهانی تلمبه, یک موج کاهنده فشار از طرف تلمبه به طرف انتهای خط لوله با سرعتی معادل سرعت موج در خط لوله به حرکت در می‌آید (حدودا ۰ ممتربرثانیه در لوله فولادی)» این موج فشار با حرکت به انتهای خط لولهء فشار را کاهش می‌دهد و از انتهای مسیر با فشار اولیه سامانه منعکس می‌شود تا به شیر یک‌طرفه تلمبه برسد و پس از برخورد با شیر یک‌طرفه به‌صورت موج فشار مثبت منعکس می‌شود و این سیکل تناوب چندین بار تکرار می‌شود ولی با هر تکرارشدن به علت اصطکاک خط لوله و سایر عوامل کاهنده, مقداری از قدرت یا فشار آن کاسته می‌شود تا به حالت ساکن برسد. در سال ۱۸۹۸ میلادی ژوکوفسکی رابطه‌ای برای محاسبه حداکثر تغییرات فشار ناشی از تغییرات ناگهانی سرعت ارائه کرد.ء [۱] و [۷] و |۱۲| و [۱۹] و |۱۵ طبق این رابطه حداکثر تغییر فشار ناشی از ضربه (۱-۳) رو 8 که در آن: 71 حداکثر تغییر ارتفاع ناشی از ضربه قوچ (متر) 2 سرعت انتشار موج فشار در خط لوله (متر برثانیه) می‌باشد. بسته به نوع لوله مورد استفاد» سرعت انتشار موج متفاوت است مثلا در لوله‌های پلاستیکی این سرعت ممکن است بسیار کم‌تر باشد. چنان که این رابطه نشان می‌دهد طول خط لوله» ارتفاع استاتیک و پروفیل طولی خط لوله هیچ تاثیری در به‌وجود آمدن و یا مقدار کاهش و یا افزایش فشار ناشی از ضربه قوچ آب ندارند» ولی این عوامل در تعیین نوع, ابعاد و حجم تجهیزات مقابله با ضربه قوچ تاثیر دارند. به‌طور مثال در یک پروفیل خط لوله یکنواخت و فاقد پستی و بلندی» هر چه طول خط لوله بیش‌تر باشد. ابعاد چرخ لنگر و یا حجم مخزن ضربه‌گیر تحت فشار بزرگ‌تر می‌شود و یا هر چه ارتفاع استاتیک سامانه بیش‌تر باشد ضخامت جداره مخزن ضربه‌گیر تحت فشار و یا ارتفاع دودکش" و یا فشار کار شیرهای اطمینان بیش‌تر می‌شود. ۳-۳- تعیین سرعت پخش موج فشار [۱] و [۳] و[۶]و[۸] و[ ۱۳] و[۱۹] سرعت حرکت موج با توجه به اصل پیوستگی» از طریق معادله زیر به‌دست می‌آید: ۱ (۲-۳) را < 8 5 ۱ که در آن: ۵ چگالی سیال (کیلوگرم بر مترمکعب) 6 500 -۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ۲ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی شهری مدول الاستیسیته حجمی سیال (نیوتن بر مترمربع) مدول الاستیسیته یا ضریب ارتجاعی لوله (نیوتن بر مترمربع) 0 قطر داخلی لوله (متر) 2 سرعت حرکت موج (متر برثانیه) به‌عنوان مثال اگر 1-60 سانتی‌متر و10 > ,) میلی‌متر» جنس لوله فولادی با ضریب ارتجاعی برابر "210 * تآنیوتن بر مترمربع» ضریب ارتجاعی آب برابر 210 < 1 نیوتن بر مترمربع و چگالی آب برابر ۱۰۰۰ کیلوگرم بر مترمکعب باشد سرعت پخش موج به‌صورت مقابل محاسبه می‌شود: | 12/5 سس سای 210*۰00۱ چنانجه لوله صلب و ۳-00 باشد 832*1400 متربرثانیه می‌شود که همان سرعت صوت در محیط سیالی می‌باشد که تا بی‌نهایت ادامه دارد. همان‌طور که در معادله (۱-۲) دیده می‌شود مدول الاستیسیته لوله یا ضریب ارتحاعی (1]) و هم‌چنین نسبت قطر به ضخامت 0 . [2 در سرعت انتشار موج در لوله تاثیر قابل توجهی می‌گذاردء این تاثیر در نمودار شکل (۱-۳) برای مواد مختلف نشان داده شده است. هم‌چنین در جداول پیوست الف این راهنماء مقدار مدول الاستیسیته مواد مختلف لوله‌ها و سیالات ارائه گشته است. سس سس هه 149 مدول [لاستیسیته 682۵ ) با ۹300 . 1200 قولاد ۳۲۰۷ 99 ٍ 0 رز 1 آلومینیم ۶۶/۹ 0 دج 2 30 8 : 199 ۱ 0 0 ۱۱۵ ۹۵۵ 9۵ 8۵۵ 70 اد ص 4۵ 39 2 18 نسبت فَطر به ضخامت جداره لوله -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مبانی نظری و محاسباتی ضربه فوج ۳-۳- چگونگی ایجاد ضربه قوچ در خط رانش تلمبه [۱] پس از توقف ناگهانی موتور تلمبه, ابتدا سرعت تلمبه شروع به کاهش می‌نماید. در این زمان تنها انرژی که سبب ادامه دوران تلمبه می‌شود.ء انرژی جنبشی قسمت‌های چرخنده موتور» تلمبه و مایع در حال حرکت می‌باشد. به علت آنکه این انرژی کم‌تر از انرژی لازم در هنگام کار عادی تلمبه می‌باشد. بده و ارتفاع تلمبه‌زنی هم‌زمان شروع به کاهش می‌نمایندء این کاهش فشار بعد از حدود چند ثانیه در نزدیک تلمبه به کم‌ترین حد خود می‌رسد و امواج منفی فشاری با کم‌تر از فشار کار تلمبه تشکیل می‌شوند. این امواج با سرعت زیاد در طول خط رانش به طرف انتهای آن حرکت می‌کنند. در همین حال سرعت تلمبه به حدی کاهش می‌یابد که دیگر هیچ بده‌ای تولید نمی‌شود. در شکل (۲-۳) تغییرات فشار در یک مدار ساده شامل تلمبه, شیر یک‌طرفه بعد از تلمبه, لوله‌ای به طول .آ و منبع دریافت, به هنگام خاموش شدن ناگهانی تلمبه مورد بررسی قرار گرفته است. خاطر نشان می‌شود که از افت فشار ناشی از اصطکاک در این مدار صرف‌نظر شده است. در طول لوله نیز مایع وارد یا خارج نمی‌شود و فشار استاتیک حاکم بر لوله ,11 می‌باشد. در این وضعیت اگر تلمبه به‌طور ناگهانی متوقف شودء سرعت مایع در زمان کوتاهی به صفر می‌رسد. این تغییر سرعت سیال از ۷۰ (سرعت اولیه مایع در لوله) به صفر بر طبق معادله (۱-۳) موجب کاهش فشار استاتیک از م11 به ( ۸11 - , 11) بعد از تلمبه می‌شود. شکل (۲-۲- ب). موج با کاهش فشار ۰۸7 با سرعت ۵ به طرف منبع دریافت حرکت می‌کند. فشار استاتیک در منبع دریافت برابر رآ و با توجه به ارتفاع آب در منبع ثابت است بنابراین فشار موج برگشتی از منبع به طرف تلمبه برابر با فشار اولیه لوله یعنی م]آ» ولی در جهت مخالف می‌شود.ء شکل‌های (۲-۳- ج» دء ه). در این حالت ۸۵۲1 برابر صفر می‌شود.ء بعد از رسیدن موج برگشت به شیر یک‌طرفه روی تلمبه» چون این شیر بسته است به ناچار سرعت موج برابر صفر می‌شودو به همین جهت فشار به اندازه ]۸ + بالا می رودء شکل (۲-۳- و)» موج فشاری با فشار ۵۸17 + ,۲1 بار دیگر به طرف منبع حرکت می‌نماید. شکل(۲-۲- و). هنگامی که این موج به منبع می‌رسد. به ناچار به علت ارتفاع ثابت آب در منبع بار دیگر فشارش به ,11 خواهد رسید و سپس به طرف تلمبه حرکت خواهد کرد.ء شکل (۲-۲-ح)» این رفت و برگشت موج بار دیگر مطابق شکل‌های (۲-۳ - ب تا ج) تا زمان میرا -------- صفحهٔ بعد -------- ب- تلمبه به سرعت متوقف و پا شیر بسته ۳ 9 ۵۸ د- موج با کاهش فشار به‌صورت یک موج یس زود با افزایش فشار از منبع بر می‌شود. عسج کیک ژر هه روا قاری فا وی بط ۵۲ -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سوم - مبانی نظری و محاسیاتی ضربه فوچ ۵ سکل ۳-۳- منحنی فشار نسبت به زمان در ضربه قوچ در نقطه شروع خط لوله (ایستگاه پمپاز) ۴-۳- توجه ویژه به محاسبات ضربه قوچ اگرچه در محاسبات ضربه قوچ در کلیه مراجع با معادله (۱-۲) مواجه می‌شویم اما باید گفت این معادله یک رابطه کلاسیک جهت محاسبه حداکثر فشار ضربه قوچ بدون در نظر گرفتن عوامل موثر دیگر است. به بیان دیگر در طول خط انتقال معمولا از خط انشعاب گرفته می‌شود و میزان بده خط بعد از انشعاب کاهش یا افزایش می‌یابد. جنس و قطر خط انتقال در طول مسیر تغییر می‌کند. پروفیل خط دارای فراز و نشیب شدیدی می‌شود که امکان ایجاد گسیختگی آب در هنگام ضربه قوچ وجود داردء ممان اینرسی تلمبه میزان ضربه قوچ را کاهش می‌دهد و این عوامل که در معادله (۱-۳) لحاظ نمی‌شود میزان فشار ضربه قوچ را متفاوت می‌سازد. برخی محققان در سال‌های اخیر نمودارهای متعددی برای محاسبات ارائه کرده‌اند که تاکنون هیچ‌کدام کامل نبوده و همه شرایط را پوشش نمی‌دهد.ء در برخی موارد برای بررسی همه عوامل فوق در یک خط انتقال هم‌زمان باید تعداد زیادی معادله و محهول بسته به نوع خط حل شود.ء در این وضعیت تنها راه مطمئن محاسباتی استفاده از رایانه می‌باشد. از این جهت باید گفت محاسبات دقیق ضربه قوچ امروزه باید توسط نرم‌افزارهای رایج این امر (فصل یازدهم) صورت پذیرد تا از دقت مناسبی برخوردار باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۴ بررسی کلیه عوامل ضربه قوج در -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل جهارم - بررس یکلیه عوامل ضربه قوج در ایستگاه‌های پمپاز ۹ ۱-۴- کلیات در طرح‌های آبرسانی؛ بهره‌گیری از ایستگاه پمپاز یکی از رایج‌ترین روش‌ها جهت انتقال آب از یک منطقه به منطقه دیگر می‌باشد. شکل 4۱-۴۱ در این محل که گاهی با نام تلمبه‌خانه نیز شناخته می‌شود براساس بدذه و فشار مورد نیاز آب, تلمبه‌هاً انتخاب و چیده می‌شوند؛ یکی از مهم‌ترین نکات در طراحی» بررسی و مطالعه پیرامون عوامل و چگونگی ایجاد ضربه قوچ در این ایستگاه‌ها ل* مخرّن دردافت شر هوا 8 و ۳ ی رد3 سس مخزن مکش 2 رای توس بلبلب]] : 1 17" شکل ۱-۴- شماتیک ساده ای از یک ایستگاه پمیاز و خط انتقال همان‌طور که در فصل قبل گفته شد. تغییر سرعت باعث ایجاد موج فشار در خطوط لوله می‌شود و این تغییر سرعت در تلمبه‌خانه‌ها به دلایل زیر ممکن است رخ دهد: ۲-۴- بسته شدن سریع شیرهای قطع و وصل [۲] و [۴]و [ ۱۰] و[ ۱۲] این امر در بالا دست شیر باعث شروع ضربه قوچی با فشار مثبت و در پایین دست شیر باعث شروع ضربه قوچی با فشار منفی می‌شودء موج فشار منفی در پایین دست شیر باعث گسیخته شدن ستون آب در خط لوله شده است. به این نوع گسیختگی که اغلب 0 ۳۵۳۱۳۲ - | -------- صفحهٔ بعد -------- .۳ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کننرل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی سهری ۳-۴- از کار افتادن ناگهانی تلمبه [۲] و [۴]و [۱۰] و[۱۲] با از کار افتادن ناگهانی تلمبه‌ها در سامانه پمپاژ و خط لولهء نوعی از گسیخته شدن آب به نام خلاء زایی ممتد! اتفاق می‌افتد, بعد از قطع ناگهانی برق در ایستگاه پمپاژ در فاز اول فشار منفی ایجاد شده و با سرعت صوت در خط لوله به آنتهای مسیر حرکت می‌کند اگر این فشار منفی به‌حدی باشد که در طول خط لوله منحنی کاهش فشارء منحنی پروفیل طولی خط لوله را قطع بکندء در این حالت ستون آب داخل خط لوله به علت تبخیر شدن از هم گسیخته می‌شود و شرایطی را پیش می‌آورد که بسیار حادتر از شرایط عادی است و افزایش فشار ناشی از آن, از مقادیر قابل محاسبه با رابطه ژوکوفسکی بسیار بیش‌تر می‌شود. ۴-۴- پرکردن غیراصولی خط لوله‌[ ۲] و [۴]و [۱۳] در هنگام پرکردن خطوط لوله چون مقاومت کمی در مقابل تلمبه‌وجود دارد مقدار آب دهی تلمبه بسیار زیاد است. در این حالت اگر شیر نیم‌بسته در خط لوله و یا جسم خارجی (به علت تمیز نکردن کامل خط لوله قبل از پرکردن) وجود داشته باشدء به‌طوری‌که در شکل (۲-۴) نشان داده شده است. هوای موجود در لوله با سرعت زیاد از شیر هوا تخلیه می‌شود» این امر باعث افزایش سرعت آب پشت توده هوا می‌شود و به محض اینکه آخرین حباب هوا از شیر هوا تخلیه شد سرعت آب به‌طور ناگهانی کاهش می‌یابد (چون آب نمی‌تواند به سهولت و با سرعت هوا از شیر خارج شود) و این تغییر سرعت ایجاد ضربه قوچ می‌کند. شکل۲-۴- کاهش ناگهانی سرعت آب بعد از خروج کامل هوا از شیر و وقوع ضربه قوچ |- ۳.۷۱۸۵4 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل جهارم - بررس یکلیه عوامل ضربه قوج در ایستگاه‌های پمپاز )۳ ۵-۴- راه‌اندازی تلمبه‌های توربینی [ ۲] و [۴] و [۱۹] زانوی خروجی و در ابتدای خط لوله نصب شده و قبل از آن نیز معمولا یک شیر هوا نصب می‌شود. در این حالت نیز به محض خارج شدن آخرین حباب هوا (مانند حالت قبل) تغییرات سرعت زیادی به‌وجود می‌آید که باعث ایجاد ضربه قوچ می‌شود و اگر در این موارد از شیر هوا استفاده نشود هوای موجود بین تلمبه و شیر یک‌طرفه آن‌قدر فشرده شده تا فشار آن بیش‌تر از فشار استاتیک بعد از شیر یک‌طرفه شود و در این حالت شیر یک‌طرفه با صدا و ضربه بسیاری شدیدی باز و توده هوای بسیار بزرگی به داخل خط لوله فرستاده می‌شود که خود مسایل بسیار زیادی را پیش می‌اورد. در این موارد استفاده از شیرهای کنترل مخصوص تلمبه‌های توربینی به‌جای شیرهای هوا توصیه می‌شود. ۶-۴ استفاده از شیرهای یک‌طرفه نامناسب [۲] و [۴]و [۱۳] و[۱۹] در شیرهای یک‌طرفه‌ای که نمی‌توانند سریعا بسته شوند پدیده‌ای به نام کوبیده شدن دیسک شیر یک‌طرفه به نشیمن آب‌بندی کننده به‌وجود می‌آید که با ضربه و صدای بسیار شدیدی همراه است که اکثرا در دراز مدت باعث شکسته شدن شیر یک‌طرفه و اسیب دیدن سایر تجهیزات و در نهایت تشدید ضربه قوچ می‌شود. باید در نظر گرفت که این پدیده جزء اجتناب‌ناپذیر از ضربه قوچ می‌باشد که با انتخاب نوع صحیح شیر یک‌طرفه می‌توان از آن جلوگیری کرد؛ برای جلوگیری از این پدیده دو راه وجود دارد: - استفاده از شیرهای یک‌طرفه ترمزدار که بسته شدن دیسک شیر یک‌طرفه را آهسته و از کوبیده شدن دیسک شیر جلوگیری می‌کند. این روش در سامانه‌های پمپاژ معمولا قابل استفاده نیست چون آهسته بسته شدن شیر باعث می‌شود که جریان معکوس از تلمبه عبور و تلمبه به‌صورت توربین عمل کند که کار بسیار خطرناکی است و ضمنا عبور جریان معکوس از شیر یک‌طرفه نیروهای بسیار زیادی به سامانه ترمز وارد می‌کند که می‌تواند باعث تخریب ترمز شیر شود. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۳ دسئورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی تسهری - استفاده از شیرهای یک‌طرفه‌ای که سریع بسته می‌شوند. برای بستن سریع شیرهای یک‌طرفه باید نیرویی به غیر از آنچه که جریان آب وارد می‌کند» به دیسک شیر در جهت بسته شدن وارد کرد. در شیرهای یک‌طرفه لولایی و شیرهای یک‌طرفه مدل پروانه‌ای می‌توان با اضافه کردن اهرم و وزنه به محور شیر در خارج از بدنه شیر این کار را انجام داد ولی این کار نیز نمی‌تواند شیرهای یک‌طرفه را به مقدار مورد نیاز سریع ببنددء در این وضعیت می‌توان از شیرهای یک‌طرفه فنردار سوپاپی استفاده کرد که نتایج بسیار بهتری نسبت به انواع قبلی دارندء در این نوع شیرها دریجه مسدود کننده جریان به‌صورت افقی حرکت می‌کند و برخلاف آنواع شیرهای مذکور حرکت لولایی و دورانی ندارده فنر مناسبی هم بر روی سوپاپ تعبیه شده که در سریع‌تر بسته شدن آن نقش به‌سزایی دارد. ۷-۴- تاثیر هواء گازهای محلول و جدایی ستون آب در ضربه قوچ [۲] و [۴]و [۵] و[۱۴] و[ ۱۶] تقریبا درکلیه مایعاتء به‌ویژه آب» حباب‌های هوا یا گاز به‌صورت مولکول‌های آزاد یا محلول مشاهده می‌شود. مولکول‌های هوا با گاز در تماس با سطح جریان آب و درنتیجه وجود آشفتگی جریان جذب آب می‌گردند. هرگاه هوا یا گاز به‌صورت محلول باشد. در هنگام کاهش فشار در سامانه به‌صورت حباب‌های هوای آزاد در می‌آیند؛ این امر موجب ایجاد هسته‌هایی برای خلازایی می‌شود. اندازه این حباب‌ها به عواملی از جمله نیروی موثر بر آن؛ فشار بخار سیال, فشار گاز در مایع و مدت زمانی که سیال در معرض کاهش گاهی اوقات حباب‌های هوا به تدریج بزرگ شده و سپس می ترکند, اگرچه این حادثه در مدت زمانی کم‌تر از چند میلی ثانیه اتفاق می‌افتد اما می‌تواند به تدریج و در طی یک مدت زمان معین مساله‌ساز باشد. نکات زیر در بررسی اثرهای هوا و گازهای محلول در سیال بر ضربه قوچ باید مورد توجه قرار گیرد: - از جمله عوامل کاهش فشار سامانه انتقال آب که موجب آزادشدن حباب‌های هوا می‌شود عبارتند از: باز و بسته شدن ناگهانی شیرهای کنترل جریان» قطع جریان پمپاز و ایجاد موج فشار منفی در محل تلمبه و توربین. - احتمال کاهش فشار در سامانه‌های انتقال آب با فشار کم و به‌ویژه در مواقعی که ممان اینرسی تلمبه کم و یا خط لوله به‌صورت محدب و از خط گرادیان هیدرولیکی بالاتر باشد بسیار است. - سرعت انتشار موج فشار و در نتیجه فشار ضربه قوچ در مایعاتی که حاوی حباب‌های هوا باشندء به مقدار قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یاید. شکل (۳-۴). - ممکن است که حباب‌های هوا یا گاز نه به‌صورت محلول بلکه به‌طور آزاد در مسیر جریان مشاهده شود. سرعت موج فشار در یک محیط الاستیک همراه با حباب‌های هوا یا گاز به‌صورت آزاد از رابطه زیر قابل محاسبه است: (۱-۴) 2 [(۸/۴ +0/81 +6 /۵-۱/]001 در رابطه فوق» 0 جرم مخصوص آبء 16 مدول حجمی آبء 1 قطر لوله. ,1 ضخامت لوله» ۳ مدول الاستیسیته لوله» ۳ فشار مطلق سامانه و ۲ مقدار گاز پا هوای آزاد بر حسب درصد حجمی می باشند که میزان آن بزرگ‌تر از صفر است؛ اگر مقدار حباب هوای آزاد به‌طور نسبی زیاد باشد» سرعت انتشار موج به‌صورت زیر خلاصه خواهد شد؛ [ در رابطه زیر فشار ستون مایع بر حسب متر می‌باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل جچهارم - بررس یکلیه عوامل ضربه قوج در ایستگاه‌های بمپاز ۳۳ ۱ (۲۳۳۴) 2 (۳(/0ع) ۵ 100 0 سوه ن 0 ید 00 / 0و 2 د 0 3 200 0 0 01 02 03 04 0 05 درصد هوا به آب شکل ۴-۴- سرعت انتشار موج فشار در خط لوله برای مقادیر مختلف هوا [ ۲] - تعبیه شیر هوا در مسیر خطوط انتقال موجب کاهش فشار ضربه قوچ می‌شود این امر موجب جلوگیری از تصادم ستون‌های آب در نتیجه وجود هوا یا گاز در خط لوله انتقال می‌باشد. - تجمع هوا در نقاطی که ارتفاع آن‌ها زیاد است» موجب افت‌های موضعی اضافی به دلیل کاهش سطح مقطع لوله می‌شود. از جنبه نظری چنانچه مجموع افت‌های مزبور از تفاوت مقادیر مجموع ارتفاع پمپاز و ارتفاع استاتیکی پمپاز در این نقاط بیش‌تر شودء جریان متوقف خواهد شد. - در جریان‌های غیردایم» حفره هوا به‌صورت یک لایه انفصال عمل نموده و موجب می‌شود که ستون آب در یک طرف حفره پا سلول نسبت به ستون آب در طرف دیگر سرعت بیش‌تری پیدا کند. بنابراین» هوای متراکم شده موجب فشاری می‌شود که می‌تواند باعث تخریب تاسیسات یا قسمتی از خط لوله شود. - با شروع کار یک تلمبه سیال به درون لوله نیمه پر که در بالای سطح آب آن هوا یا گاز قرار داردء وارد می‌شود؛ حال شیر پایین دست جریان به آرامی باز می‌شود. اما ورود جریان آب به داخل لوله نیمه پر موجب ایجاد فشار تا حد خطرناک می‌شود. در این حالت اگر هوا یا گاز بتواند با ورود آب خارج شود» سرعت جریان حداکثر می‌شود و هنگامی که آخرین حباب‌های هوا از شیر هوا و یا از شیر نیمه باز پایین دست خارج گردیدء ستون‌های مایع که بین آن‌ها فاصله هوایی از بین رفته است با هم تماس کامل برقرار نموده که این امر باعث تغییر زیاد سرعت مایع می‌شود. شوک به‌دست‌آمده در جریان مانند این است که ناگهان جریان متوقف شود. - با توجه به اینکه جرم مخصوص مایع چندین برابر هوا یا گاز است. از این رو در احجام مساوی مایع و هواء برای عبور مایع از مجرای کوچکی» چندین برابر انرژی بیش‌تر مورد نیاز است. لذا شیر هوا که عمل تغذیه هوا به داخل محیط سیال را انجام می‌دهد. باید منفذ یا مجرای بسیار کوچکی داشته باشد. (این مبحث در فصل شیرهای و ضربه قوچ به‌طور کامل توضیح داده می‌شود). -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۴ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی شسهری - درحالتی که لوله نیمه پر بوده و شیر بسته در پایین دست جریان وجود دارد» اگر شیر باز شود» ستون آب به موازات تراکم خودء ازدیاد فشار پیدا می‌کند. در چنین وضعیتی» دیگر هوا به‌صورت حفره‌های هوا در نظر گرفته نشده و ترجیح داده می‌شود که به‌جای بخار مایع» هوا در داخل سامانه وجود داشته باشد. فشار هوا می‌تواند پیش از آن که ستون مایع به حالت سکون برسدء مقدار زیادی افزایش یابد. افزایش فشار به واسطه وجود هوای محبوس, به آهستگی صورت می‌گیرد که موجب سرعت زیاد مایع خواهد شد. این حالت از حالتی که هوا از منفذی در پایین دست جریان» از شیر خارج شود کم ۱-۷-۴- جدایی ستون آب [۱] و [۴] و [۵] و [۱۴] و [۱۶] و [۱۷] در مطالب گذشته فرض بر آن بود که فشار سامانه انتقال به فشار بخار سیال در حال حرکت نمی‌رسد ولی ملکول‌ها پا حباب‌های هوا به‌صورت محلول یا آزاد در مایع وجود دارند» حال به بررسی حالتی می‌پردازیم که هنگام وقوع ضربه قوچ, فشار سامانه انتقال در نقطه یا نقاطی از سامانه به‌حدی کم‌تر از فشار بخار سیال رسیده و از این رو مقداری از سیال به‌صورت گاز یا بخار در می‌آید. این حالت راء گسستگی یا جدایی ستون سیال" می‌نامند. این پدیده به‌ویژه هنگامی روی می‌دهد که شرایط مرزی سامانه انتقال موجب کاهش فشار در بالا دست سامانه شود و با تشکیل موج فشار منفی, به طرف پایین دست خط لوله انتقال یابد؛ در این وضعیت» مولکول‌های سیال در آغاز و پایان خط انتقال دارای دو سرعت متفاوت هستند و از این رو در نقاطی از سامانه» این مولکول‌ها تحت تاثیر دو نیروی کششی از طرف پایین دست و بالا دست قرار می‌گیرند. این حادثه منجر به کم شدن فشار شده و در چنین حالتی» چنانچه فشار کل سامانه در این نقاط از فشار بخار سیال کم‌تر و لوله تخریب نشود.ء مقداری از سیال تبخیر شده به‌صورت گاز در آمده و باعث جدایی دو ستون آب می‌شود. در این وضعیت هنگامی که در پریود بعدی موج با فشار بالا به طرف تلمبه حرکت می‌کند شکل (۲-۳- ه) فشار در محل جدایی آب بالا رفته و سبب چگالش ناگهانی بخارها می‌شود. به علت این کاهش حجم ناگهانی دو ستون جدا شده آب به شدت به یکدیگر برخورد می‌کنند که این مساله تولید فشارهای زیادی می‌کند و حتی می‌تواند باعث خسارات جدی به خط لوله, ایستگاه پمپاز و تحهیزات مرتبط شود. در بررسی این پدیده و اثرهای آن بر ضربه قوچ نکات زیر حایز اهمیت می‌باشد: - درمواقعی که تغییرات فشار بسیار شدید باشده احتمال جدایی با گسستگی ستون آب و حبس هوا در سامانه انتقال, بسیار می‌باشد. - اگر جلوگیری از وقوع چنین حادثه‌ای غیرممکن باشدء تحلیل و بررسی کامل و دقیق این پدیده لازم و ضروری خواهد بود تا هرگونه خطر احتمالی را ارزیابی نموده و در صورت لزوم وسایل و تمهیدات لازم جهت پیشگیری از تخریب سامانه طراحی شود. - در تحلیل پدیده جدایی ستون آب» محل یا مقطعی را که فشار آن در حد مساوی یا کم‌تر از فشار بخار آب رسیده باشد. به‌عنوان مرز داخلی سامانه باید در نظر گرفت, به‌طوری که در صورت وجود حفره"ء فشار در مقطع مزبور در حد فشار بخار آب باشد. |- 50067۵1100 0 2-10 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل جهارم - بررس یکلیه عوامل ضربه قوج در ایستگاه‌های پمپاز ۵ - هنگامی‌که توده هوا در بالای سطح آب قرار می‌گیرد حرکت مایع از قوانین حرکت جریان‌های دو فازی در لوله پیروی می‌کند. - هرگاه سرعت بستن یا باز شدن شیر چنان سریع و ناگهانی باشد که امکان عکس‌العمل افت‌های مسیر در ایجاد و برگشت آمواج فشار میسر نشود. احتمال جدایی ستون سیال در محل شیر بسیار محتمل خواهد بود. - از لحظه‌ایجاد جدایی ستون آب به بعده می‌توان جریان سیال را همراه با یک حفره هوا به‌صورت جریان غیرقابل تراکم - در خطوط انتقال طویل زمانی‌که شکستگی در یک خط لوله رخ دهد و یا به‌طور ناگهانی فشار در بالا دست یک خط انتقال طویل کاهش یابد, وقوع فرایند جدایی ستون آب در پایین دست محتمل می‌شود. - قطع جریان تلمبه نیز می‌تواند در مواردی باعث جدایی ستون آب شود. از جمله اگر لوله انتقال در پایین دست تلمبه از شیب تندی بالا رود. ۸-۴- تغییر قطر و جنس لوله در ضربه قوچ [۵] و [۲] با توجه به معادله ژوکوفسکی (۱-۳) با افزایش قطر لوله در میانه یک خط انتقال» سرعت مایع و سرعت حرکت موج کاسته شده و میزان فشار ضربه قوچ کم‌تر می‌شود و به عکس اگر قطر لوله به ناگهان کاهش یابد این سرعت‌ها بیش‌تر شده و فشار ضربه افزایش می‌پاید. اگر در قسمتی از خط انتقال آسیب دیدگی رخ دهد و نیاز به تعویض قسمتی از خط لوله باشد. درصورتی که لوله‌ای با جنس یا قطر خط موجود پیدا نشد.ء بهتر است از لوله‌ای با یک قطر بزرگ‌تر و همچنین از جنسی که دارای مدول آلاستیسیته کم‌تر از خط انتقال است استفاده نمود.این امر با توجه به شکل (۱-۳) و معادله (۲-۲) باعث کاهش فشار ضربه قوچ در خط می‌شود. ۹-۴- تاثیر انشعاب در ضربه قوچ [۲] و [۵] - در محاسبات ضربه قوچ و علی‌الخصوص در خطوط انتقال آب طراحی شده در ایران و در فواصل متفاوت به منظور آبرسانی به شهرک‌های اطراف, انشعاباتی از خط اصلی انتقال گرفته می‌شود. تاثیر این انشعابات را باید در محاسبات دستی یا نرم‌افزاری مد نظر قرار داد. - درصورتی که قطر خط انتقال تا انتهای مسیر ثابت باشد و از انشعابات در طول مسیر به میزان ‎٩‏ از بده سیال کاسته و به نقطه دیگری انتقال یابده این امر باعث می‌شود تا در ادامه خط اصلی بده جریان کم‌تر و به تبع آن سرعت سیال و فشار ضربه قوچ کاهش یابد. - درصورتی که قطر خط انتقال تا انتهای مسیر ثابت باشد و از انشعابات در طول مسیر به میزان ‎٩‏ به بده سیال افزوده شود این امر باعث می‌شود تا در ادامه خط اصلی بده جریان بیش‌تر و به تبع آن سرعت سیال و فشار ضربه قوچ افزایش یاید. - در مواردی که طول خط و همچنین برداشت انشعاب قابل ملاحظه باشد.ء بررسی ضربه قوچ باید هم برای خط اصلی و هم برای آنشعاب به‌طور مستقل و ترکیبی بررسی شود. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۶ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات ابرسانی سهری ۱۰-۴- تاثیر آهسته بستن شیر بر ضربه قوچ [۲] و [۳] هرگاه زمان بسته شدن یک شیر ( 7) از نیم پریود یا ۵ ثانیه طولانی تر باشدء شکل (۵-۴)» گفته می‌شود شیر به‌صورت آهسته بسته شده است.ء در این حالت ازدیاد فشار از حالت بستن لحضه‌ای (آنی) کم‌تر است. با توجه به اینکه معادله (۱-۳) را برای محاسبه افزایش فشار ناشی از بستن آنی و نه تدریجی شیر می‌توان به‌کار برد» برای محاسبه افزایش فشار در این وضعیتء بستن تدریجی شیر را به تعداد [2 عدد گام‌های لحضه‌ای (آنی) تقسیم می‌کنیم» به نحوی که اگر ۲« به سمت بینهایت برود می‌توان بستن شیر را با یک منحنی نشان داد همانند مثال شکل (۴- ۵- ب) گام‌های مزبور به طریقی انتخاب می‌شوند که در لحظه پایانی هر گام مقدار دقیق بازشدگی شیر نمایش داده شود. با توجه به اینکه در نهایت بسته شدن شیر باعث شده است سرعت حرکت مایع از ,۷ اولیه به صفر برسد می‌توان گفت این تغیبر سرعت نتیجه ۷[ مرتبه کاهش سرعت بوده است. با استفاده از تشابه مثلث‌ها و با توجه به شکل (۵-۴- الف) می‌توان ۸۷ را برای محاسبه در معادله (۱-۳) به‌صورت مقابل به‌دست آورد: ازدیاد فشار حاصل نیز از معادله (۱-۳) به‌صورت مقابل به‌دست می‌آید: (۳-۴) رابطه (۳-۴) که به معادله میشو! معروف است نشان می‌دهد که در حالت بستن تدریحی شیر فلکه, زمان بستن ] روی افزایش فشار تاثیر می‌گذارد و هر چه این زمان بیش‌تر باشدء افزایش فشار کم‌تر می‌شود؛ این نکته در شیرهای آب مصرفی ساختمان نیز که به‌صورت تدریجی و پیچی بسته می‌شوند قابل لمس می‌باشد. شکل ۵-۴- الف - بسته شدن آهسته شیر [۳] | - 0 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل چهارم - بررس یکلیه عوامل ضربه قوج در ایستگاه‌های پمپاز ۳۷ حرکت گام به ,گام سور ما هد رن 3 با ۲ ۳ ۰ ۱ ۱ ۱ 1 گیگ لا : هه ل ۱ ۱ ل ۱ ۱ ه و 25 20 2 هه ۱۵ ۵۵5 ثانیه ۲ ۱ شکل ۵-۴- ب- بسته شدن تدریجی شیر به‌عنوان مثال در ۴ ثانیه رسم شده است [۲] ۱۱-۴- تاثیر فشار تلمبه در ضربه قوچ [۱] و [۳] از نقطه نظر تاثیر فشار تامین شده توسط تلمبه در فرایند ضربه قوچء می‌توان به دو حالت «حدی» اشاره نمود. - در حالت اول» تمام فشار تامین شده توسط تلمبه صرف پمپاژ آب به نقاط مرتفع مانند مخازن می‌شود و درواقع طول لوله پمپاژز کوتاه بوده و لذا کل توان تلمبه برای غلبه بر ارتفاع استاتیکی از مرکز تلمبه تا مخزن یا محل تخلیه جریان اختصاص می‌یابد در این وضعیت مشکل عمده» فشار مثبت زیاد در لوله رانش بعد از قطع تلمبه خواهد بود و اگر افزایش ارتفاع بلافاصله بعد از تلمبه شروع شودء ممکن است فشار منفی موجب جدایی ستون آب در محل نزدیک تلمبه شود. - در حالت دوم پمپاز در یک خط جریان و یا مسیر طولانی صورت می‌گیرد و از این رو بخش عهمده‌ای از توان تلمبه صرف افت انرژی در مسیر خط لوله می‌شود. در این وضعیت فشار یا باری از مخزن پایین دست روی پره‌های تلمبه قرار نمی‌گیرد و با توجه به یک سری امواج فشار کوچک ضربه قوچ, جریان به آرامی ساکن می‌شود. مشکلی که در این‌گونه مواقع اتفاق می‌افتدء فشارهای منفی است که در طول مسیر خط جریان موجب جدایی ستون آب می‌شود. - نکته قابل توجه این است که پدیده ضربه قوچ تاثیر بیش‌تری در سامانه‌های پمپاز با فشار کم نسبت به سامانه‌های با فشار بالا دارد» زیرا در هردو سامانه یاد شده سرعت آب در لوله در یک مرتبه عددی می‌باشد و در عین حال تغییرات فشار بر اثر ضربهء نسبت مستقیم با تغییرات سرعت در لوله دارد.ء در نتیجه در یک سرعت ثابت ازدیاد فشار در هردو سامانه در یک مرتبه عددی قرار می‌گیرد اما جون در سامانه‌های پمپاز کم فشار کلیه تاسیسات مانند لوله‌هاء شیرهای و اتصالات جهت تحمل فشارهای کم طراحی شده‌اندء تاثیر ازدیاد فشار یکسان در سامانه با فشار کم بیش‌تر از سامانه با فشار زیاد می‌باشد. ۱۲-۴ منحنی مشخصه تلمبه و ضربه قوچ [۱] و [۲] فرض کنید تلمبه‌ای در ابتدای یک خط لوله انتقال قرار دارد» با توجه به اینکه هر تلمبه‌ای دارای منحنی مشخصه عملکرد می‌باشد چنانچه بده انتقال پایین آیده فشار خروجی تلمبه با توجه به منحنی آن افزایش می‌یابد و بالعکس. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی سهری مطالعات تجربی نشان می‌دهد در بده بالاتر و فشار خروجی پایین‌تر شدت ضربه قوچ بیش‌تر از بده پایین‌تر و فشار خروجی بالاتر برای یک تلمبه است. چرا که طبق رابطه ۷. ۸-ل0) با توجه به اینکه سطح مقطع لوله ثابت است., با افزایش بده» سرعت نیزر افزایش می‌یابد. اگرچه در حالت دایم این امر چندان مهم نمی‌باشد اما در پدیده ضربه قوچ که تغییرات سرعت نقش مستقیم در میزان و شدت موج فشار ایفا می‌کند (مراجعه شود به روابط فصل دوم)» این امر باعث افزایش شدت ضربه قوچ می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۵ ضربه قوج در خطوط تحت فشار نقلی -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - ضربه قوچ در خطوط تحت فشار تقفلی )۳ ۱-۵- کلیات کننده با تراز پایین‌تر» به‌دلیل وضعیت توپوگرافی مسیر خط لوله, به‌صورت ثقلی و با کمک نیروی جاذبه زمین برقرار می‌شود. به‌عنوان نمونه یکی از موارد بررسی ضربه قوچ در چنین شبکه‌هایی» انتقال آب از مخزن بالادست به سوی مخزن پایین دست با حضور شیر در مسیر می‌باشد که در شکل (۱-۵) نمایش داده شده است. شکل ۱-۵- نمودار حداقل و حداکثر ارتفاع پیزومتریک ناشی از ضربه قوچ درخط انتقال نقلی ۲-۵- عوامل ایجاد ضربه قوچ در خطوط نقلی [۲] و [۵] تغییرات ناگهانی بده و فشار سبب انتشار امواج در طول خط لوله و بروز پدیده ضربه قوچ می‌شود. با توجه به اینکه در خطوط تقلی تراز مخازن تقریبا ثابت است لذا می‌توان نتیجه گیری کرد که عوامل ضربه قوچ در این خطوط به شرح زیر خلاصه می‌شود: الف- بستن ناگهانی شیرهای در مسیر خط لوله انتقال ب- باز کردن ناگهانی شیرهای در مسیر خط لوله انتقال چ- شکستگی ناگهانی خط لوله در طول مسیر د- قطع یا افزایش بار در مصرف کننده‌ها در پایین دست که همراه با کاهش با افزایش بده در خطوط لوله جریان است. نکته قابل توجه در ارتباط با شبکه‌های خطوط انتقال نقلی آن است که در حین پدیده ضربه قوچ جدایی ستون آب کم‌تر حادث می‌شودء چراکه عموما بین مخزن بالادست و گره‌ها یا مخازن پایینی یک خطالقعر وجود دارد که باعث می‌شود خط فشار کمینه" در سامانه ثقلی نزدیک به شیب خط هیدرولیکی در شرایط ماندگار شود؛ البته در محلی که به‌طور ناگهانی زمین به رقوم پایینی سقوط می‌کند احتمال پدیده جدایی ستون آب وجود دارد. | - 100۷/۳ 60 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۳ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی شسهری ۳-۵- تاثیر پروفیل خط لوله و شیرهای در جریان‌های ثقلی بر میزان ضربه قوچ [۲] و [۵] و [۱۲] در حالت کلی» شماتیک حداقل و حداکثر ارتفاع پیزومتریک ناشی از ضربه آب در خط انتقال ثقلی که بر اثر بسته شدن شیر قطع و وصل جریان در آنتهای خط حادث شده, مطابق شکل (۱-۵) می‌باشد. - فشارهای مثبت ناشی از حداکثر اختلاف ارتفاع پیزومتریک جریان میرا را که از اختلاف منحنی حداکثر اختلاف ارتفاع پیزومتریک و تراز پروفیل لوله حاصل می‌شود. می‌توان با انتخاب فشار تحمل لوله و مشخصه کار لوله مناسب. تامین و به‌علاوه درصورتی که از فشار نامی لوله بیش‌تر شود می‌توان با شیرهای اطمینان و سایر تمهیدات ایمنی آن را کنترل نمود. - فشارهای منفی که مبین خلاءزایی و پدیده جدایی ستون آب است را نمی‌توان به سادگی فشارهای مثبت کنترل و مهار کرد؛ بهترین و ایمن‌ترین روش مهار فشارهای منفی آن است که از پیدایش آن پیشگیری شود. - همان‌طور که در شکل (۱-۵) مشاهده می‌شود فشارهای منفی از اختلاف منحنی حداقل ارتفاع پیزومتریک و تراز پروفیل خط لوله حاصل می‌شود. بنابراین اگر در حالت عادی پروفیل خط لوله پایین‌تر از منحنی حداقل ارتفاع پیزومتریک واقع شودء فشارهای منفی و اثرهای مخرب خلاءزایی و جدایی ستون آب در خط لوله انتقال ایجاد نخواهد شد. - در طرح‌های خطوط انتقال ثقلی» هرچه پروفیل مسیر خط لوله حالت تقعر به سمت بالا داشته باشد باعث می‌شود که منحنی حداقل فشار پیزومتریک بالاتر از پروفیل خط لوله قرار گیرد و احتمال ایجاد فشارهای منفی و پدیده‌های مخرب ضربه قوچ کاهش می‌یابد. از طرفی در این حالت میزان فشار مثبت وارد بر خط لوله قابل توجه است و فقط باید فشار نامی خط لوله و شیرهای مناسب طرح انتخاب شود و یا با تجهیزات ضربه‌گیر مناسب کنترل شود. - در پاره‌ای از طرح‌ها که در هنگام ایجاد ضربه قوچ فقط فشارهای مثبت بر خط لوله وارد می‌شود و فشارهای منفی به علت شکل پروفیل خط به‌وجود نمی‌آید. می‌توان از ترکیب جنس دو نوع لوله برای خط انتقال استفاده نمود؛ به‌عنوان نمونه در یک طرح خط انتقال آب ثقلی در ابتدای مسیر خط لوله انتقال که حداکثر فشار پیزومتریک کم‌تر از ‎٩‏ بار بوده از لوله آزبست سیمان کلاس 1 استفاده شد و در بقیه مسیر که حداکثر فشار ۱۴ بار بودء لوله‌های چدن داکتیل با فشار نامی ۶ بار با قطر یکسان به‌کار برده شد و بدین ترتیب نیاز به تجهیزات مقابله با ضربه آب رفع شد. - در خطوط انتقال نقلی پارامتر اصلی و تعیین کننده ضربه قوچء زمان باز و بسته شدن شیرهای (]) می‌باشد. لذا جهت تحلیل معادلات ابتدا باید یک مقدار فرضی اولیه برای (. 1) انتخاب شود سپس معادلات و نتایج خروجی بررسی شود. به این ترتیب حداقل زمان بسته شدن مناسب که طی آن هیچ‌گونه خطر جدی خط لوله و سامانه انتقال را تهدید نکند. به‌عنوان زمان بسته شدن شیر انتخاب می‌شود. - تقریبا در همه انواع شیرها در هنگام بستن» میزان ضربه قوچ ایجاد شده در طی بسته شدن حدود ۸۵ تا ۹۰/ اولیه شیر بسیار ناچیز است و عمده ضربه قوچ که سبب ایحاد خسارت می‌شود در حدود ۱۰-۱۵ درصد بسته شدن قسمت آنتهایی شیر اتفاق می‌افتد. به عبارت دیگر اگر یک شیر قطع و وصل که برروی خط انتقال تهیه شده با سرعت به میزان ۸۵-۹۰ درصد بسته و سپس رها شود تقریبا ضربه قوچ قابل ملاحظه و خطر سازی در سامانه خط انتقال حاصل نمی‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل پنجم - ضربه قوج در خطوط تحت فشار نقلی ۳۳ - در طرح‌هایی که مسیر خط لوله انتقال طولانی بوده و ظرفیت بده جریان قابل ملاحظه باشد جهت کاهش زمان ۰[ می‌توان عملیات بستن شیرها را به‌صورت دو مرحله‌ای انجام داد. به این ترتیب که ۸۵ تا ۹۰ درصد سطح مقطع شیر در ابتدا و با سرعت و در زمان کوتاهی که قابل محاسبه است انجام شود و بستن ۱۰-۱۵ درصد باقی‌مانده در زمان نسبتا طولانی تر انجام گیرد و بدین ترتیب مجموع زمان بسته شدن شیر کاهش می‌یابد؛ به‌عنوان مثال در یک خط لوله انتقال آب ثقلی حداقل زمان بسته شدن شیر پروانه‌ای انتهای مسیر خط به منظور پیشگیری از ضربه قوچ به‌صورت یکنواخت ۰ ] ثانیه محاسبه گردید ولیکن با دو مرحله ای نمودن عملیات بستن همین شیر در مرحله اول ۹۰/-۸۵/ شیر در زمان ۳۰-,ع1 ثانیه و در مرحله دوم ۱۰/-۸۱۵/ بقیه شیر در زمان ۲۰-:-170 ثانیه جمعا در زمان ۵۰- .] ثانیه عملیات بسته شدن شیر بدون هیچ‌گونه پدیده مخرب ضربه قوچ انجام گردید. - شیرهای معمولی با یک زمان بسته شدن مشخص و معین توسط شرکت‌های سازنده تولید می‌شوند و درصورتی که زمان از زمان بسته شدن عادی شیر بیش‌تر باشد لازم است اقدامات زیر به‌عمل آید: با شرکت‌های سازنده شیر مشورت شود.ء گاهی اوقات تولیدکنندگان شیرها می‌توانند با کاهش گام رزوه میله هادی شیر و افزایش تعداد رزوه‌ها زمان باز و بسته شدن شیر را افزایش دهند؛ در مورد شیرهای پروآنه‌ای گیربکس‌دار هم با تغییر تعداد دندانه‌ها و افزایش نسبت دور دسته شیر به پروانه مربوط این زمان افزایش داده می‌شود. نوع شیر در میزان ضربه ایجاد شده تا حدودی موثر است؛ به‌عنوان مثال شیرهای قطع و وصل کشویی نسبت به شیرهای پروانه‌ای با قطر یکسان در زمان کوتاه‌تری باز و بسته می‌شوند. (البته فشار جریان و اصطکاک بین کشویی شیر و شیار هادی آن نیز موثر است) لذا می‌توان با تغییر نوع شیر قطع و وصل از نوع کشویی به پروانه‌ای در بعضی موارد زمان را افزایش داد. یکی از روش‌های قدیمی نصب فشار سنج قبل از شیر است و طوری به بهره‌بردار آموزش داده شود که با توجه به عدد فشارسنج و اینکه فشار حداکثر نباید از مقدار معینی افزایش یابده عملیات بستن شیر را انجام دهد. این روش به‌دلیل خطای نیروی انسانی و احتمال بی توجهی بهره‌بردار توصیه نمی‌شود. استفاده از شیرهای با فرمان برقی (عملگر برقی) یا هیدرولیکی که زمان باز و بسته شدن آن را می‌توان به‌طور دقیق تنظیم و کنترل نمود. در این شیرها با تغییر و کاهش دور عملگرء زمان باز و بسته شدن شیر افزایش می‌یاید. در شیرهای هیدرولیکی پایلوت دار نیز با ایجاد افت فشار موضعی در مسیر فرمان هیدرولیکی به دیافراگم و اجزای شیر می‌توان زمان باز و بسته شدن شیر را تنظیم و کنترل نمود. در شیرهای خاص مانند شیرهای شناور تنظیم جریان" می‌توان با تغییر در اجزای کنترل شیرء زمان باز و بستن را تغییر دادء به‌عنوان نمونه افزایش طول اهرم راهنمای شناور سبب افزایش زمان .] شیر می‌شود. |- ۳1001 001۲۳۵۱ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۶ روش‌ها و تحهیزات کنترل ضربه قو -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تُسنسم - روس‌ها و تجهیزات کننرل ضربه قوج ۳۷ ۱-۶- کلیات در این فصل ابتدا بحثی در باب روش‌هایی که در مراحل اولیه طرح سامانه انتقال باید لحاظ شود تا اسکلت اولیه طرحء مشکلات حاصل از ایحاد ضربه قوچ را تشدید نکند. آرائه می‌شود. سپس به بررسی اصول حفاظتی و در ادامه به معرفی تحجهیزات کنترل فشار ضربه قوچ پرداخته می‌شود. ۲-۶ کنترل ضربه قوچ با تمهیدات اولیه در طراحی [۲] - در جدول ۱-۶ مقدار فشار ضربه قوجچی که در طراحی مقدماتی خطوط لوله باید رعایت شودء براساس استانداردهای مختلف ارائه شده است.ء با مشاهده ارقام یاد شده در جدول ملاحظه می‌شود که به‌طور معمول در حدود ۱۰-۵۰ درصد از فشار کاری سامانه به‌عنوان فشار ناشی از ضربه قوچ در طراحی در نظر گرفته می‌شود. جدول ۱-۶ مقدار فشار ضربه قوچی که در طراحی مقدماتی خطوط لوله رعایت می‌شود.[ ۲] و [۱۷] ۱ ۸۷۷۷۷-301 خطوط لوله سیمانی» (برای آب) ۰ درصد فشار طرح ۲ ارم یه شا ادهش خطوط لوله چدنی نشکن, (برای آب) حداکثر فشار ناشی از ضربه قوچ 0. ۲۱۱50/۸21 ۳ خطوط لوله فولادی, (برای نفت ۰ درصد فشار 4 ۸51/۸5۱/5 خطوط لوله فولادی, (برای نفت) رصد فشار طرح ّ 3-8 ۸51/۸5۱/5 حطوط لوله انتقال گاز ۰ درصد فشار مجازکاری لوله ۵ 3 ۸۷51/3 طرح‌های صنعتی» پالایشگاه و پتروشیمی ۱ ۳۳ درصد بیش از تنش مجاز لوله - استانداردهایی که برای تعیین ضخامت و کیفیت مواد در خطوط لوله به‌کار گرفته می‌شوند.ء باید در حد بالایی باشند. - حتی‌الامکان از مصالح با کیفیت بهتر و بالاتر استفاده شود. برای مثال از بین انواع لوله فولادی» آن فولادی که دارای - سرعت جریان در خطوط لوله تا حد امکان کم در نظر گرفته شود و با به عبارت دیگر قطر لوله انتخابی در حدودی باشد که سرعت نهایی بده طرح از حد معقول تجاوز ننماید. معمولا سرعت‌های اقتصادی در سامانه انتقال آب در حدود۰/۷ تا ۲ متربرثانیه تعیین می‌شود.ء حال آن که در صنایع» سرعت جریان ممکن است به علت نیاز طراحی بیش از این اندازه - در محاسبه ضخامت لوله که براسماس مجموع فشار کاری و درصدی از فشار آن جهت فشار ضربه قوچ و با توجه به تنش تسلیم پا تنش مجاز به دست می‌آید. بهتر است حد بالای ضخامت موجود در بازار انتخاب شود تا حد تحمل فشاری خط لوله جریان افزایش یابد البته این امر تبعا باید با تحلیل فنی- اقتصادی و همه جانبه لحاظ شود. بدیهی است که با توجه به این امرء انتخاب لوله‌های فولادی و چدنی در طرح‌ها موجب می‌شود که کنترل فشار ضربه قوچ در مرحله نهایی طراحی با مشکلات کم‌تری روبرو شود. در لوله‌های آزبست سیمانی و بتنی مساله ارتقای تحمل فشاری» با صیقلی کردن جداره داخلی لوله‌ها و کاهش زبری و افرایش ضخامت جداره لوله توسط سازنده آمکان‌پذیر می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی شهری - چند مرحله‌ای نمودن سامانه انتقال با استقرار ایستگاه‌های پمپاز بین راهی» خود می‌تواند از فشار سامانه و نهایتا فشار ضربه قوچ کاسته و لوله‌های جریان را برای تحمل فشار ضربه قوچ مطمئن‌تر سازد. - در صورت امکان باید از تلمبه‌هایی استفاده کرد که دارای اینرسی زیاد باشند» چه در این صورت توقف چنین تلمبه‌هایی به‌صورت آنی و لحظه‌ای نخواهد بود. تاثیر «آنی» و یا برعکس «تدریجی» بودن تغییرات سرعت در ایجاد فشار ضربه قوچ با توجه به روابط محاسباتی کاملا مشهود می‌باشد. - از شیرهای و ضمایمی استفاده شود که موجب قطع و وصل آنی جریان نشوند. باید توجه داشت که در بعضی از طرح‌های سامانه انتقال, قطع و وصل «آنی» اجتناب‌ناپذیر و از نیازهای طرح می‌باشد که این امر به‌ویژه در صنایع مشاهده شده و - در انتخاب مسیر انتقال باید سعی کرد تا محل استقرار خط لوله از خط شیب هیدرولیکی بالاتر قرار نگیرد. زیرا چنین امری در حالت عادی موجب ایجاد فشار منفی می‌شود که در هنگام بروز موج‌های منفی در مسیر جریان» این وضعیت - در انتخاب مسیر انتقال باید سعی کرد که حتی‌المقدور خطوط لوله از خطالقعرها عبور نکرده و در پاره‌ای از مواقع این امر با انتخاب مسر مناسب و یا ایجاد پل در محل خطالقعرها عملی می‌باشد. در خطوط جریانی که لوله وارد یک خطالقعر شده و سپس افزایش ارتفاع پیدا می‌کند. فشار سامانه در پایین‌ترین تراز استقرار وله به حداکثر خود رسیده و لذا موج فشار ضربه قوچ در این نقطه از مسیر جریان موجب افزایش خطر آنهدام لوله خواهد شد؛ نمونه چنین حالتی در پروژه خط انتقال آب نوشهر به چالوس به وضوح دیده شد که خط لوله چندین بار در محل خطالقعر دچار شکستگی گردید. - انتخاب تاسیسات الکترومکانیکی مناسب از نظر راه‌اندازی» قطع و وصل جریان» آن گونه که موجب تغییرات آنی در سرعت جریان نشود. ۳-۶- کنترل ضربه قوچ با رعایت اصول حفاظتی [۲] و [۵] و [ ۱۳ ]و[ ۱۰] الف - تغذیه سامانه انتقال به هنگام وقوع موج منفی فشار ناشی از ضربه قوچ» و یا کاهش فشار سامانه به سطحی کم‌تر از فشار کاری در هنگام بهره‌برداری از سامانه انتقالء در محل تشکیل موج منفی حالت مکش پیدا شده و درصورتی که سیالی در آن نقطه فراهم باشدء به درون خطوط لوله مکیده می‌شود. درواقع» به علت بروز فشار منفی ناشی از ضربه قوچ, مقداری سیال (و یا سیال دیگری نظیر هوا) می‌تواند به داخل لوله جریان یا تلمبه تزریق شود؛ معمولا در سامانه‌های انتقال آب برای تغذیه لوله جریان از آب استفاده می‌شود. در این گونه مواقع استفاده از هوای آزاد و یا هوای فشرده شده نیز امکان‌پذیر است و در این صورت در نتیجه ایجاد فشار منفی» مقدار لازم از هوای محیط به درون خط لوله انتقال هدایت شده و منجر به کاهش اثرهای موج ضربه قوچ می‌شود. بدیهی است که استفاده از سیالی که باید تغذیه شود به نوع سیال درون لوله نیز بستگی پیدا می‌کند. در پاره‌ای از موارد ورود سیال غیرهمگن به درون خط لوله به دلیل مخاطراتی که بر سامانه حاکم است امکان‌پذیر نمی‌باشد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تُسنسم - روس‌ها و تجهیزات کننرل ضربه قوج ۳۹ ب - تخلیه سیال از سامانه انتقال تخلیه سیال از سامانه انتقال, هنگامی که ضربه قوچ با امواج فشار مثبت همراه است, در کاهش فشار ضربه قوچ سودمند می‌باشد. این امر موجب کاهش تغییرات ممنتوم" می‌شود و از ایجاد موج‌های فشار مثبت شدید جلوگیری می‌کند و فقط ممکن است موچ‌های کوچک فشار مثبت ایجاد کند. در هر حال می‌توان به این ترتیب سامانه خط لوله را در مقابل ضربه قوچ پایدار ساخت. ج - تنظیم زمان توقف و راه‌اندازی سامانه انتقال ایجاد موج‌های مثبت و منفی در زمان بروز ضربه قوچ رابطه معین و نزدیکی با زمان دارد. اگر مقصود ایجاد «تغییرات تدریجی» به‌جای «تغییرات آنی» ممنتوم باشد. این امر با کنترل زمان عملی خواهد بود. برای مثال درصورتی که شیر کنترل در زمان طولانی‌تری بسته شود و یا حرکت پره‌های تلمبه در مدت زمان بیش‌تری پس از قطع نیرو ادامه یابدء به‌جای «امواج فشار آنی» «امواج فشار تدریحی» ایحاد شده و لذا تغییرات آنی جریان به تغییرات تدریحی تبدیل خواهد شد که این خود سبب کاهش شدت امواج فشار خواهد گشت. ی ۰ ۰ ۰ ۰ : ۰ ۰ ۰ ۰ ۰۰ .۰ ۰ . ۲ ی ری در مورد قطع نیروی موتور به تلمبه نیز سعی می‌شود تا با اضافه نمودن ملحقانی نظیر چرخ لنگر » حرکت تلمبه را برای انتقال انرژی به سیال درون لوله تا مدتی ادامه داده و لذا از قطع ناگهانی جریان جلوگیری شود. استفاده از تلمبه‌های با اینرسی زیاد نیز در این‌گونه موارد مثمر ثمر واقع می‌شود. د - تقسیم امواج فشار ضربه قوچ [۲] و [۳] فرض شود که فشار کل ناشی از ضربه قوچ در یک سامانه انتقال «[» متر معادل ارتفاع آبء پا «۳» پاسکال محاسبه شده و قسمت تقسیم نمود.ء آمکان دارد خط لوله بتواند در مقابل فشار جدید که کم‌تر از فشار اولیه می‌باشدء تحمل و مقاومت نماید. باید اصلی باشد اما این انشعاب در زمان رخ دادن پدیده ضربه قوچ کمک می‌کند تا موج فشاری به دو قسمت تقریبا برابر تقسیم شود که مرجع شماره ۲ آورده شده است. که در اینجا به نتیجه این معادلات آشاره شد. ۳-۶- تجهیزات کنترل ضربه قوچ [ ۲] و [۴] و[ ۱۰] و [۱۹] وسایل و تجهیزات مورد استفاده در سامانه‌های انتقال که جهت کنترل یا کاهش فشار ضربه قوچ به‌کار می‌روند» برحسب نوع سامانه انتقال, بزرگی و کوچکی طرح» نوع لوله و سیال, مقدار فشار ناشی از ضربه قوچ, اهمیت پروژه از نظر خسارت وارده احتمالی, نحوه بهره‌برداری و بالاخره هزینه‌های اجرایی سامانه حفاظت متفاوت خواهند بود. ۱۳ 2- ۳] ۷۷۵۵1 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی تسهری انواع وسایل حفاظتی که در ایستگاه‌های پمپاز و مسیر خطوط لوله انتقال جهت کنترل و یا کاهش شدت فشار ضربه قوچ به‌کار می‌روند عبارتند از: - وسایل کنترل فشار ضربه قوچ در ایستگاه‌های پمپاز استفاده از تلمبه‌های با اینرسی زیاد استفاده از چرخ لنگر در ایستگاه‌های پمپاز لوله‌های کنارگذر شیرهای یک طرفه شیرهای ایمنی - وسایل کنترل فشار ضربه قوچ در خطوط لوله شیرهای یک طرفه مخازن موج‌گیر شیرهایی که زمان باز و بسته شدن آن‌ها تنظیم و کنترل می‌شود. بدیمی است که جهت استفاده از وسایل فوق باید به محدودیت کاری, هزینه‌ها و مسایل عدیده دیگری توجه شود که بحث هرکدام از این وسایل به تدریج و به‌طور کامل در مباحث بعدی خواهد آمد. ۵-۶- محل استقرار تجهیزات کاهش فشار ضربه قوچ به‌طور کلی محل‌های مناسب استقرار تجهیزات حفاظتی در ایستگاه پمپاز و خطوط لوله عبارتند از: - درایستگاه پمپاز در محل یا به موازات تلمبه» (لوله کنارگذر). - درابتدای لوله رانش یا در محل اتصال لوله جریان به تلمبه (شیر یک‌طرفه)! - در پایین دست شیر یک‌طرفه و قبل از شیر کنترل, (محفظه فشار). - در شروع شیب تند مسیر انتقال, در شروع تپه‌ها و یا شکست شیب ملایم به تند» (شیر یک‌طرفه). - در بالای تپه‌ها و عوارض بلند ارتفاعی که اختلاف ارتفاع بین پروفیل خط لوله با خط گرادیان هیدرولیکی نسبتا زیاد است, (مخزن تغذیه)! - در محل خطالقعرهاء (شیرهای ایمنی). - در نقاط ارتفاعی که اختلاف ارتفاع مسیر خط لوله یا گرادیان هیدرولیکی کم است» (مخزن موج‌گیر). -------- صفحهٔ بعد -------- فصل سشسم - روس‌ها و تجهیزات کنترل ضربه قوج )۳ ۶-ع۶- شرح تجهیزات کنترلی ضربه قوچ ۱-۶-۶- شیرهای کنترل [ ۲] و [۵] و [۱۰] و (۱۹] از جمله مواردی که موجب ایجاد فشار ضربه قوچ می‌شود.» چگونگی و نحوه باز و بسته شدن شیرهای کنترل جریان است. تغییرات سرعت جریان در هنگام بسته شدن شیرهای مختلف یکسان نیست. در بعضی از شیرها تغییرات سرعت با بسته شدن شیر به‌طور خطی تغییر می‌کند و در بعضی دیگر این تغییرات به‌صورت غیر خطی ظاهر می‌شود. می‌توان زمان بسته شدن شیر فشار را با تنظیم افزایش داد (معمولا این زمان را بیش از یک یا چند برابر زمان رفت و برگشت موج فشار انتخاب می‌کنند) این امر باعث می‌شود تا به‌جای ایجاد فشار ضربه قوچ به‌صورت آنیء امواج فشار ضربه قوچ به‌تدریج به‌وجود آید. اگر شیر کنترل از نوع موتوری باشد. باید این زمان را برای موتور و چرخ‌دنده‌های انتقال نیرو تنظیم نمود» اگر این تغییرات سرعت یا بسته شدن شیر به‌صورت منحنی باشدء دو حالت زیر وجود دارد: - در آغاز بسته شدن شیرء تغییرات بده و سرعت جریان شدید ولی در ادامه کار تغییرات آن چندان زیاد نیست. به بیان دیگر منحنی مشخصه شیر دارای تحدبی به طرف بالا می‌باشد. - بده و سرعت جریان در اواخر حرکت بسته شدن شیر از همه مراحل پیشین بیش‌تر است. به عبارت دیگر منحنی تغییرات سطح باز شیر نسبت به زمان با تقعر به طرف بالا ظاهر می‌شود. - در این‌گونه شیرهاء با توجه به مشخصات شیر و منحنی مشخصه آن» باید در آن بخش از منحنی که تغییرات سرعت - نحوه بسته شدن شیر را باید طوری تنظیم نمود که تغییرات سرعت در واحد زمان (۸1) مساوی باشدء به بیان دیگر سرعت بسته شدن شیر را در این حالت با توجه به شکل منحنی شیر انتخاب می‌کنندء به این ترتیب در ابتدای بسته شدن شیرء سرعت یا زمان برای بسته شدن شیر کوتاه و در اواخر بسته شدن شیرء زمان طولانی خواهیم داشت. - در شیرهای کشویی و یا دروازه‌ای ؛ تغییرات سرعت در محدوده ۵ درصد انتهایی سطح مقطعء از ۹۵ درصد مرحله اول از انواع شیرهای کنترلی از نظر عملکرد به موارد زیر می‌توان اشاره نمود: - شیر به نحوی باز و بسته می‌شود که شدت تغییرات سرعت جریان را در خط لوله جریان کاهش می‌دهد. - عملکرد شیر موجب می‌شود که در فشارهای بالاتر از حد معین و خطرساز, مقداری از سیال سریعا از محل شیر عبور نمایدء از این‌رو موجب کاهش فشار می‌شود. - شیر با باز و بسته شدن خود اجازه ورود هوا را به داخل مسیر جریان می‌دهد و لذا فشار سامانه به سطح فشار بخار مایع افت پیدا می‌کند و از جدایی ستون آب جلوگیری می‌کند. ۵ 00016 -| -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۳ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوج در تاسیسات آبرسانی سهری - شیرهای ایمنی" - شیرهای کاهش فشار" - شیرهای تنظیم فشار - شیرهای یک‌طرفه" نقش شیرها در پدیده ضربه قوچ و جزییات آن‌ها در فصل هشتم به‌طور کامل مورد بررسی قرار خواهد گرفت. ۲-۶-۶ لوله‌های کنار گذر [۲] و [۴] و [۱۰] و (۱۹] هنگامی که تلمبه متوقف می‌شود.ء فشار داخل لوله رانش به اندازه فشار ضربه قوچ کاهش می‌یابد» در این حالت ممکن است که فشار تا حد کم‌تر از ارتفاع مکش پایین بیاید. در این وضعیت به علت کاهش میزان جریان از طرف تلمبه به داخل لوله رانش» شیر یک‌طرفه در لوله اصلی رانش به سرعت بسته می‌شودء در وضعیت جدید.ء اختلاف فشاری در محل اتصال لوله کنارگذر به لوله رانش و در نقطه اتصال لوله کنار گذر به لوله مکش به‌وجود می‌آید که خود موجب باز شدن شیر یک‌طرفه کوچک در مسیر لوله کنار گذر می‌شود و چون فشار در پایین دست تلمبه در محل اتصال لوله کنار گذر و لوله مکش بیش‌تر از فشار در محل اتصال لوله کنارگذر و لوله رانش می‌باشد. مقداری آب از درون لوله مکش از طربق لوله کنارگذر به لوله رانش اصلی هدایت می‌شود. همان‌طور که قبلا نیز اشاره گردید تغذیه سیال موجب کاهش اثرهای فشار ضربه قوچ در حالتی که فشار سامانه در این نقطه پایین افتاده است می‌شود. معمولا از لوله‌های کنارگذر در ایستگاه‌های پمپاژ در کنار تلمبه‌ها استفاده می‌شود. این لوله‌ها همواره با شیرهای یک‌طرفه بر روی لوله کنارگذر در سامانه انتقال جاسازی می‌شود. شکل (۱-۶) یک سامانه ساده لوله‌های کنارگذر را در کنار یک تلمبه نشان می‌دهد. در شرایط عادی ارتفاع تلمبه به مراتب از ارتفاع مکش بیش‌تر است و این اختلاف فشار موجب می‌شود که شیر یک‌طرفه مستقر در لوله اصلی باز بماند و تداوم جریان در حالت بهره‌برداری تلمبه حاصل شود. ۱ ۳ ی - لوله کنار گذر خط لوله مسیر ا تلمیهه _- شکل ۱-۶- نمونه‌ای از لوله کنار گذر در محل تلمبه ۵ 5۵۲۷ -| ۵ ۳6116۴ - ۳۳۵۵۲۵ -2 5۵ ۳۳21۵1106 - ۳۳۵۵۷۳۵ -3 ۵۷۵ 0 0 -4 -------- صفحهٔ بعد -------- قصل سشسم - روشس‌ها و تجهیزات کنترل ضربه قوچ ۳۳ این روش برای کنترل آثار فشار ضربه قوچ در موارد محدودی قابل استفاده می‌باشد. چرا که در بسیاری از مواقع فشار پایین دست شیر یک‌طرفه در لوله رانش کم‌تر از فشار لوله مکش نمی‌شود. گر چه ممکن است فشار ضربه قوج ایجاد شده خطرناک باشد؛ به بیان دیگر این روش فقط در هنگامی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد که ارتفاع پمپاژز به مراتب از فشار ناشی از ضربه قوچ آنی کم‌تر بوده و در ضمن» کاهش فشار اولیه در تمام مسیر خط انتقال قابل تحمل باشد. درصورتی که ارتفاع مکش سامانه پمپاژز نیز نسبتا زیاد باشدء احتمال استفاده مناسب از لوله کنار گذر کم‌تر می‌شودء زیرا در این گونه مواقع به علت ارتفاع مکش زیاد, بلافاصله شکست ستون آب اتفاق اقتاده و از این‌رو جریان سیال از طریق لوله کنار گذر به درون خط لوله رانش منتقل نخواهد شد. ۳-۶-۶ صفحه یا دیسک شکننده [۲] و [۴] گاهی اوقات برای تامین ایمنی لوله در مقابل فشار ضربه قوچ در طرح خطوط لوله جریان از یک صفحه فولادی دیسک مانند که در محل مناسب و توسط انتهای یک انشعاب به لوله وصل شده استفاده می‌کنند. در این‌گونه مواقع سعی می‌شود که صفحه مورد نظر در حد فشار کاری سامانه در حال بهره‌برداری کاملا مقاوم بوده» اما مقاومت این صفحه فولادی از مقاومت نهایی لوله کم‌تر است. به عبارت دیگر در هنگام وقوع ضربه قوچء پیش از آن که این فشار بتواند خط لوله اصلی جریان را تخریب نماید. صفحه فلزی مزبور را می‌شکند و لذا با خروج مقداری آب از سامانه» فشار ضربه قوچ کاهش می‌یابد و خطر تخریب لوله اصلی جریان به‌هیچ‌وجه پیش نخواهد آمد. درواقع این صفحه به‌عنوان یک قطعه فدا شونده در سامانه عمل می‌کند. صفحه فلزی مورد نظر در پایین دست شیر یک‌طرفه به لوله اصلی به‌صورت یک انشعاب. و یا در انتهای سامانه جمع‌کننده» همانند شکل (4۲-۶ وصل می‌شود. مقاومت این فلز در مقابل فشار لوله از مقاومت لوله اصلی در مقابل فشار به مراتب کم‌ترء اما از مجموع فشار کاری سامانه پمپاژ و درصدی از فشار کل ضربه قوچ بیش‌تر است. این صفحه در خارج از ایستگاه پمپاژ و در یک اتاقک یا آدم رو به لوله اصلی وصل می‌شود که در صورت شکست احتمالی آن جریان سیال به درون آدم رو ریخته و از طریق مسیری که تعبیه شده از محل آدم رو یا اتاقک زهکش خارج شود. ۳-۶-۶ انتخاب تلمبه با اینرسی مناسب [۲] و [۴] و [۱۰] و (۱۹] در یک تلمبه سانتریفیوژ با اینرسی چرخشی مناسب,درصورتی که پره‌های تلمبه تا مدت زمانی پس از قطع نیرو به چرخش خود ادامه دهندء در هنگام ایحاد فشار منفی به علت تغذیه لوله رانش با جریان حاصل از چرخش پره‌های تلمبهء در کاهش آثار ضربه قوچ موثر واقع خواهد شد. اگر پارامتر اینرسی یا (, ۸11 /*,۹/8-آ) از ۸۱ بیش‌تر باشدء اینرسی تلمبه در کاهش موج منفی در حدود ۱۰ درصد موثر است. در رابطه فوق» [ پارامتر اینرسی» ۸1 اینرسی تلمبه یا: 1 < 100/01 - ]۱ [0 :۱۷1۵ -| -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۴ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوج در تاسیسات آبرسانی سهری که آ ممان اینرسی جرم در حال چرخش, ۵ سرعت زاویه‌ای» ۷۷ وزن اعضای چرخنده» رها شعاع پره‌هاء ,۷ سرعت چرخشی پره‌ها برحسب دور بر دقیقه (۲010) ۸ حجم آب در لوله جریان و ,آ ارتفاع تلمبه از محل پمپاژ (شامل ارتفاع استاتیکی» افت انرژی و ارتفاع نظیر سرعت) می‌باشد. شکل ۲-۶- صفحه یا دیسک شکننده و کاربرد آن در ایمنی سامانه انتقال یکی از مشکلات مهندسان ایرانی در محاسبه ضربه قوچ عدم دسترسی به عدد ممان اینرسی تلمبه می‌باشد. اگرچه باید این عدد از سازنده درخواست شود اما جهت تسریع و تسهیل این امر در پیوست ب این راهنما به ارائه جداولی از ممان اینرسی برخی تلمبه‌های رایج در ایران پرداخته شده است. برای افزایش پارامتر اینرسی تلمبه پا توربین می‌توان از چرخ لنگر استفاده نمود تا موجب ازدیاد اینرسی این ماشین‌های آبی شود. چرخ لنگری که بر روی موتور محرک نصب می‌شودء با ذخیره انرژی جنبشی,» پس از قطع یا خاموشی نیروی محرک, مانع از کاهش سریع سرعت تلمبه می‌شود و این امر موجب کاهش تغییرات سرعت در واحد زمان خواهد شد که خود اثر مهمی در ایجاد ضربه قوچ به‌صورت تدریجی داشته و از ایجاد موج فشار شدید جلوگیری می‌کند. معمولا کاربرد چرخ لنگر وزین دو اشکال عمده دارد اولا در شروع کارء جریان یا آمپر راه‌اندازی را بی اندازه افزایش می‌دهد و ثانیا محدودیت فضا و مکان را باعث می‌شود. از این‌رو استفاده از این وسیله فقط در تاسیساتی نظیر تلمبه‌های کوچک و حداکثر تا ۲ چرخ لنگرهایی را که ممان اینرسی آن‌ها تا ۲ برابر ممان اینرسی الکترو تلمبه است می‌توان مستقیما و بدون نیاز به یاتاقان‌بندی مجزا بر روی محور الکتروموتور نصب کرد. شکل (۳-۶). برای چرخ لنگرهای بزرگ‌تر باید شاسی مخصوص ساخته شود و برای جلوگیری از اعمال نیروهای غیرمجاز به بلبرینگ‌های محورهای الکترو تلمبه باید چرخ لنگر را یاتاقان‌بندی کرد که این عمل کار چندان پرهزینه و مشکلی نیست و ضمنا اگر مشکل راه‌اندازی چرخ لنگر در موقع راه‌اندازی الکتروموتور نیز وجود داشته باشد با استفاده از کوپلینگ‌های هیدرولیکی یا استارترهای -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تُسنسم - روس‌ها و تجهیزات کننرل ضربه قوج ۳۵ مخصوص می‌توان این مشکل را نیز برطرف کرد. مکانیزم عملکرد کوپلینگ‌های هیدرولیکی طوری است که با استفاده از آن الکتروموتوربه‌راحتی در مدت زمان لازم به‌دور نامی خود می‌رسد ولی چرخ لنگر و تلمبه درزمان بیش‌تر و آهسته آهسته به‌دور نامی شکل ۳-۶- روش نصب مستقیم چرخ لنگر روی الکتروموتور در ایستگاه‌های پمپاز با طول خط بیش‌تر از ۲ کیلومتر نیز که در آن‌ها مشکل ضربه قوچ معمولا با استفاده از مخازن ضربه‌گیر حل می‌شود. استفاده از ترکیب چرخ لنگر و مخزن ضربه‌گیر می‌تواند ابعاد مخازن ضربه‌گیر را کاهش داده و سامانه‌ها را آرزان‌تر بکند. ۵-۶-۶ شیرهای هوای دو روزنه [۲] و [۴] و [۱۱] و [۱۴] این شیرها دارای یک روزنه بزرگ و یک روزنه کوچک هستند. کار روزنه بزرگ این است که با افت فشار در خط لوله» باز شده و هوا را به داخل خط لوله وارد کند و سپس با افزایش فشارء روزنه بزرگ بسته شده و هوای جمع شده در داخل خط لوله از طریق روزنه کوچک از خط لوله خارج می‌شود معمولا تولیدکنندگان شیر هوا این روش را برای جلوگیری از مساله ناشی از آفت فشار بیش از حد در نقاطی از خط لوله که احتمال گسیختگی ستون آب وجود دارد. توصیه می‌کنند (چون با وارد شدن هوای تحت فشار محیط به داخل خط لوله از کاهش فشار در آن مقطع جلوگیری می‌شود). ولی این مساله مشکلات بسیار زیادی در خط لوله‌ایجاد می‌کند چون در شیرهای هوای دو روزنه؛ هوا با حجم زیاد در مدت زمان اندک از روزنه بزرگ وارد خط لوله می‌شود ولی تخلیه آن از طریق روزنه کوچک که مقطع عبور هوا در آن‌ها فقط چند میلی‌متر مربع است زمان طولانی نیاز دارد. در فصل هشتم این نشریه به چگونگی عملکرد شیرآلات در ضربه قوچ به‌طور جامع‌تری پرداخته می‌شود. ۶-۶-۶ دودکش خط لوله [۲] و [۴] و [۱۲] و (۱۹] در زمان از کار افتادن تلمبه این وسیله در فاز فشار منفی» آب را از داخل خود به خط لوله می‌فرستد تا از کاهش فشار جلوگیری کند و در فاز فشار مثبت آب از خط لوله داخل آن می‌شود تا فشار به مقدار غیرمجاز افزایش پیدا نکند. شکل (۴-۶). در سامانه‌های پمپاژ با ارتفاع استاتیک کم دودکش خط لوله" وسیله ای بسیار مناسب با ضریب اطمینان بسیار زیاد برای مقابله با ۱- 51۵0 0 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۶ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی سهری در خطوط لوله پمپازی که رقوم زمین در ابتدای خط لوله ارتفاع زیادی دارد و سپس مسافت طولانی را با ارتفاع کم طی می‌کند استفاده از ترکیب مخزن ضربه‌گیر تحت فشار در ابتدای خط لوله برای حفاظت قسمت‌های با تغییر ارتفاع زیاد و دودکش خط لوله برای حفاظت قسمت‌های با تغییرات ارتفاع کم» می‌تواند ابعاد مخزن ضربه‌گیر تحت فشار را به مقدار قابل توجهی کاهش دهد. دودکش خط لوله یکی از ساده‌ترین و مطمئن‌ترین وسایل مقابله با ضربه قوچ است و از نظر نگهداری نیز می‌توان گفت کم‌ترین مشکل را ایجاد می‌کند و از نظر کارکرد نیز به کوچک‌ترین تغییرات فشار حساس است و بدون هیچ‌گونه تاخیر زمانی وارد عمل می‌شود. برخلاف دیگر سامانه‌های محافظء در این روش به سامانه‌های کنترلی زیادی نیاز نمی‌باشد. چرا که لوله متصل به خط می‌باشد و به راحتی پر می‌شود و حین پدیده ضربه قوچ با توجه به فشار لحظه‌ای پر و خالی می‌شود. دودکش خط می‌تواند دارای قطری کم‌تر و بیش‌تر از خط باشدء اما باید حجم و ارتفاع آب داخل و چگونگی اتصال آن به خط در هنگام ایحاد پدیده ضربه قوچ به دقت مورد مطالعه قرار گیرد. از جمله معایب استفاده از دودکش خطء مشکل یخزدگی در نقاط سردسیر است که عملا استفاده از آن را برای مصارف کشاورزی و خطوط لوله‌ای که در فصل سرما از آن بهره‌برداری نمی‌شود محدود می‌کند. مشکل سرریز کردن آب از دودکش در شرایطی که از یک سو افزایش ارتفاع دودکش خط لوله به مقدار زیاد» اقتصادی نباشد و از سوی دیگر مبانی طراحی بر روی سرریز شدن آب در شرایط فشار مثبت استوار باشدء باید مورد توجه قرار گیرد. دودکش شکل ۴-۶- دودکش خط لوله طرز عمل مخزن تخلیه بدین ترتیب است که هنگام توقف پمپاز (که همراه با موج منفی می‌باشد) مقداری از جریان داخل دستگاه مخزن تخلیه به درون لوله اصلی تزریق می‌شود و لذا از جدایی ستون آب جلوگیری می‌نماید. افتادگی سطح آب در مخزن آبء آماده قبول جریان ورودی است) وارد مخزن می‌شود. شکل (۵-۶) -------- صفحهٔ بعد -------- فصل تُسسم - روس‌ها و تجهیزات کننرل ضربه قوج ۳۷ این وسیله حفاظتی نمی‌تواند به‌طور مطلق از تبخیر آب جلوگیری نماید» گرچه این امر نمی‌تواند صدمه‌ای به سامانه انتقال وارد آورد. اما در بعضی از موارد این حباب‌های محتوی هوا موجب خوردگی لوله جریان می‌شود. در فصل هفتم این نشریه به چگونگی عملکرد این مخازن در ضربه قوچ به‌طور جامع‌تری پرداخته می‌شود. شکل ۵-۶ مخزن تخلیه در کنترل فشار ضربه قوچ در سامانه‌های انتقال ۸-۶-۶- مخازن موج‌گیر یا مخزن ضربه‌گیر دو طرفه [ ۲] و[ ۳] و [۱۳] و (۱۹] این مخازن طوری ساخته می‌شوند که آب در حین پدیده ضربه قوچ هم بتواند از آن‌ها وارد خط لوله شود و هم از خط لوله بتواند داخل مخزن جریان پیدا کند به بیان دیگر همانند مخازن تغذیه‌ای هستند که شیر یک‌طرفه در مسیر خروج آب مخزن وجود ندارد. و آب داخل مخزن ضربه‌گیر یک‌طرفه وارد خط لوله می‌شود تا از افت فشار غیرمجاز جلوگیری کند و در فاز فشار مثبت آب به داخل هروه + ایا پا ۰ هو 3 ۰ ۱ ۰ ۵ : ۰ م۰ ۰.۰ ۸ مخرن وارد می‌سود و مخرن در اینحا بفش کاهش دهنده موج فشار صربه شوج را ایفا می‌نماید؛ عملکرد این مخرن همانند دودکش خط می‌باشد و می‌توان آن را دودکش خطی با حجم بزرگ نامید» قطر دودکش خط عموما حدود قطر خط لوله است اما در اینجا قطر و حجم مخزن بزرگ‌تر و قابل ملاحظه می‌باشد. در فصل هفتم این نشریه به چگونگی عملکرد مخازن روباز در ضربه قوچ به‌طور جامع‌تری پرداخته می‌شود. ۹-۶-۶- مخزن ضربه‌گیر تحت فشار [۲] و [(۳] و [۱۳۲] و ‎]٩[‏ و [۱۹] در میان تجهیزات مقابله با ضربه قوچ مخزن ضربه‌گیر تحت فشار بیش‌ترین امکانات را در مقابل پدیده ضربه قوچ فراهم می‌کند. این وسیله هم در فاز فشار منفی و هم در فاز فشار مثبت عمل می‌کند بدین معنی که هم از گسیختگی ستون آب جلوگیری | - 7 2- ۸۱۲ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی شسهری می‌کند و هم افزایش فشار را جذب می‌کند البته هزینه‌های طراحیء نصب و نگهداری این سامانه در مقابله با سایر سامانه‌ها بسیار زیادتر است و همچنین نیازمند به بهره‌برداران محرب جهت استفاده می‌باشد. این سامانه شامل یک مخزن استء شکل ۶-۶ که تقریبا نصف آن آب و نصف آن هوای فشرده است وقتی فشار کاهش می‌یابد؛ هوا منبسط شده و آب را به داخل خط لوله می‌فرستد و در فاز فشار مثبت آب از داخل خط لوله به مخزن جریان پیدا می‌کند و هوایی را که منبسط شده است مجددا فشرده می‌کند و به این ترتیب هم از کاهش و هم از افزایش غیرمجاز فشار در خط لوله جلوگیری می‌کند. هوای متراکم در بالای مخزن در طول زمان در آب حل و از فشار آن کاسته می‌شود و کمپرسور کوچک نصب شده در این سامانه مقدار هوای حل شده را جبران می‌کند تا نسبت حجم هوا به حجم آب در داخل مخزن ثابت بماند. نسبت هوا به آب در داخل مخزن ضربه‌گیر تحت فشار را صرفا محاسبات مربوط می‌تواند مشخص کند. در فصل ششم این نشریه به چگونگی عملکرد مخازن تحت فشار در ضربه قوچ به‌طور جامع‌تری پرداخته می‌شود. ۱۰-۶-۶- باز و بسته کردن شیرها در خروجی تلمبه [۴] و [۱۰] اصولا تلمبه‌های سانتریفوژ باید در مقابل شیر خروجی بسته استارت زده شوند و پس از رسیدن فشار تلمبه به فشار بده صفر شیر خروجی به آرامی باز شود تا اولا راه‌اندازی تلمبه آسان‌تر صورت گیرد و ثانیا ایجاد ضربه قوچ حداقل شود؛ همچنین در هنگام خاموش کردن تلمبه نیز باید اول شیر خروجی تلمبه به آرامی بسته شده و سپس تلمبه خاموش شود. برای این امر می‌توان از شیرهای قطع و وصل معمولی مانند شیرهای پروانه ای و یا شیرهای کشویی مجهز به محرک الکتریکی با سامانه فرمان مناسب برای باز و بسته کردن به موقع شیر بهره برد و یا از شیرهای کنترل تلمبه که برخی شرکت‌های داخلی نیز آن را تولید می‌کنند استفاده کرد. |- 5۳۷۲ 0۲۴ 40 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۷ ید ۰ 2ه با ۳ ۰ نعبین مشخصات فنی مخازن صضربه گیر -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هفتم - تعیین مضشخصات فنی مخازن ضرب هگیر تحت فشار ۵۱ ۱-۷- کلیات همان‌طور که در فصل قبل اشاره شد مخزن ضربه‌گیر تحت فشار یکی از روش‌های مناسب کنترل ضربه قوچ می‌باشد. این مخازن, در هنگام ایجاد امواج فشار منفی در خط لوله, آب را با فشار به مسیر تزریق می‌کنند و بدین وسیله از تشکیل شدن پدیده جدایی ستون آب جلوگیری می‌کنند و از سوی دیگر در هنگام افزایش فشار ناشی از پدیده ضربه قوچ باعث افت تدریجی و از بین بردن این افزایش فشار می‌شوند. به بیان دیگر عملکرد این مخازن به‌گونه‌ای است که هنگامی که نیروی محرکه تلمبه قطع شود و به تبع آن گذر حجمی جریان کاهش یابد» هوای متراکم داخل مخزن به‌صورت اجباری آب را به داخل خط رانش می‌راند و آثار قطع را کاهش می‌دهد. از سوی دیگر آبی که در خط رانش وجود دارد پس از زمان کوتاهی به‌طور معکوس به‌حالت سکون درآمده و جریان آب برعکس به داخل محفظه هدایت می‌شود در این حالت هوای داخل مخزن متراکم شده و حجم هوا کاهش می‌یابد و این خود باعث از بین رفتن و کاهش اضافه فشار ناشی از ضربه قوچ می‌شود؛ در این فصل به مشخصات مخازن ضربه‌گیر تحت فشار پا مخازن هوا که به اختصار «مخازن ضربه‌گیر» می‌نامیم» می‌پردازیم. شمایی از تجهیزات تلمبه‌خانه در شکل ۱-۶ نشان داده شده است. ورود هوا از کمپرسور شکل ۱-۷- شمایی از تجهیزات تلمبه‌خانه و مخزن ضربه قوچ تحت فشار [۳] ۲-۷- نکات بسیار مهم در ارتباط با مخازن ضربه‌گیر الف - اگرچه مخزن ضربه‌گیر در بسیاری از موارد باعث کاهش و از بین رفتن تاثیرات مخرب ضربه قوچ می‌شود.ء اما این بدان معنی نمی‌باشد که طراح در ابتدا و قبل از بررسی دیگر روش‌های کنترل, به تعبیه و توصیه این مخزن بپردازد. چرا که بررسی چگونگی پروفیل خط و فشار بیشینه و کمینه ناشی از ضربه قوچ می‌تواند منجر به روش‌های کم هزینه و ساده‌تر شود. ب- درصورتی که به هر دلیل و پس از مطالعات و بررسی دقیق تعبیه مخزن ضربه‌گیر الزامی باشد.ء باید محاسبات دقیقی در ارتباط با حجم درست مخزن صورت گیرد و این حجم مخزن در یک پروفیل خط کاملا مشابه در رایانه شبیه‌سازی شود و | - ۸۱۲7 -------- صفحهٔ بعد -------- 2۳ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوج در تاسیسات آبرسانی سهری حالت‌های مختلف توقف و ایجاد ضربه قوچ مورد آزمایش قرار گیرد» مهندسان طراح عموما علاقمند هستند تا حجم مخزن را بزرگ‌تر از آنجه با همه ضرایب اطمینان محاسبه کرده‌اند سفارش دهندکه این امر باعث افزایش هزینه‌های ساخت ونصب مخزن می‌شود. از آب و مابقی را از هوا پر می‌کنند درصورتی که میزان آب یا هوای داخل مخزن ارتباط مستقیمی با چگونگی پدیده ضربه قوچ دارد» چرا که به‌عنوان مثال درجایی که پدیده جدایی ستون آب شدت زیادی دارد و به تبع آن باید آب بیش‌تری به خط تخلیه شودء میزان حجم آب مخزن نیز باید بیش‌تر باشد. د- فشار بیشینه یک خط در پدیده ضربه قوچ نباید معیار طراحی فشار مخزن شود!! مثلا در یکی از پروژه‌های انتقال آب کشورء خطوط لوله‌ای به قطر ۱۶۰۰ میلی‌متر مورد استفاده قرار گرفته است که فشار قابل تحمل نهایی لوله ۱۰ بار می‌باشد.ء در پدیده ضربه قوچ فشار بیشینه به ۱۵ بار می‌رسدء با بررسی‌های انجام شده و محاسبات دقیق با بهره‌گیری از یک مخزن ضربه‌گیر روباز یک طرفه روی یکی از ارتفاعات مسیر و یک مخزن ۲۷ مترمکعبی هوا در ابتدای مسیر به خوبی پدیده ضربه قوچ کنترل می‌شود و فشار بیشینه در پدیده ضربه قوچ به حدود ۶ بار می‌رسد. در چنین وضعیتی فشار طراحی مخزن باید با توجه رخ می‌دهد معیار قرار گیرد؛ این عمل یک طراحی پرهزینه و بی‌فایده است چرا که اگر قرار باشد فشار ۱۵ بار در خط رخ دهد خطوطی که ۱۰ بار فشار را بیش‌تر تحمل نمی‌کنند در ابتدا آسیب خواهند دیدء به بیان دیگر در طراحی ها باید فشار تحمل ه- بدون محاسبه نسبتا دقیق و مطالعه دقیق پروفیل خطء به‌هیچ‌وجه نمی‌توان حجم مخزن ضربه‌گیر را برای یک پروژه تخمین زد. این نکته بسیار مهمی به‌خصوص برای مهندسانی است که در مناقصات قصد پرهیز از محاسبه را دارند! چراکه ححجم مخزن ارتباط به پارامترهای زیادی از جمله نوع پروفیل» قطرء بده» فشارء شیرهای هوا و ممان اینرسی تلمبه دارد و هرکدام از این پارامترها می‌تواند در کاهش یا افزایش حجم مخزن موثر باشند. و- قطر لوله ورود و خروج جریان از مخزن بسیار با اهمیت است و محاسبات آن بایدکاملا دقیق باشد. ز- در ارتباط با محاسبه حجم مخزن ضربه‌گیر محققان زیادی مطالعه کرده‌اند" و روش‌های بسیار متعددی ارائه شده است اما هیچ‌یک از این روش‌ها تاکنون نتوانسته همه عوامل موثر بر ضربه قوچ را در محاسبه حجم مخزن در نظر بگیرند. از این جهت برخی از این روش‌ها تنها در حالات خاصی حجم درست را ارائه می‌دهند. اما در پروژه‌های رایج در سامانه‌های انتقال هنگام ضربه قوچ وجود دار چرخ لنگر تلمبه میزان ضربه قوچ را کاهش می‌دهد و.. این عوامل فشار ضربه قوچ و به تبع آن ححجم مخزن ضربه‌گیر را متفاوت می‌سازد. در این وضعیت تنها راه مطمئن محاسباتی استفاده از رایانه می‌باشد. از این جهت ۱ در جلد اول کتاب «هیدرولیک کاربردی جریان‌های میرا» نوشته مهندس جلال آشفته ۵ مقاله درباره روش‌های محاسبه حجم مخزن ارائه شده است . -------- صفحهٔ بعد -------- فقصل هفتم - تعیین مسشخصات فنی مخازن ضرب هکیر تحت فشار 2۳ باید گفت محاسبات دقیق حجم مخزن ضربه‌گیر امروزه باید توسط نرم‌افزارهای رایج این امر (فصل یازدهم) همراه با شبیه‌سازی ایستگاه پمپاز و با استفاده از روش سعی و خطا صورت پذیرد تا از دقت مناسبی برخوردار باشد. |۵] ۳-۷- محل قرارگیری و نصب مخزن ضربه‌گیر در خطوط پمپاز تحت فشارء بهترین محل برای استقرار و نصب مخازن ضربه‌گیر هواء ایستگاه پمپاز می‌باشد. در مناطق سردسیر که احتمال بخبندان وجود دارد باید مخزن ضربه‌گیر داخل ساختمان تلمبه‌خانه و یا ساختمان مستقل دیگری در محوطه ایستگاه پمپاژ استقرار داده شود. در مناطق گرمسیر می‌توان مخزن ضربه‌گیر را در بیرون از ساختمان در محوطه ایستگاه پمپاز قرار دارد. در پمپاژ آب از چاه‌های عمیق» الکتروپمپ شناور در داخل چاه نصب می‌گردد ولیکن در سر چاه» شیرها و تجهیزات پیش‌بینی می‌شود. مخزن ضربه گیر هواً در این طرح‌ها نیز باید در این اطاقک سر چاه استقرار داده شود. لوله خروجی مخزن ضربه‌گیر در ایستگاه‌های پمپاز و اطاقک چاه‌های مجهز به الکتروپمپ‌های شناورء باید به جمع‌کننده رانش و پس از تمام شیرها و اتصالات لازم در ایستگاه به کمک یک سه راهی نصب شود. در بعضی از ایستگاه‌های پمپاز به‌دلیل محدودیت جاء مخزن ضربه‌گیر هوا را می‌توان به ابتدای جمع کننده رانش و قبل از اتصال لوله رانش تلمبه‌ها متصل نمود. ۴-۷- نحوه قرار دادن مخزن هوا [ ۲] و [۳] و [۵] و [۱۲] مخازن ضربه‌گیر را که به‌صورت استوانه‌ای با دو عدسی ساخته می‌شوند به سه شکل می‌توان در ایستگاه‌های پمپاز و سایر قسمت‌های طرح قرار داد: - به‌صورت قائم (ایستاده) - به‌صورت مایل - به‌صورت افقی در اصول و با توجه به وضعیت ساختمان» می‌توان مخازن را به هریک از حالت‌های فوق قرار داد. متداول‌ترین و بهترین حالت برای قراردادن مخازن ضربه‌گیر به‌صورت قائْم می‌باشد. از معایب قرارگیری مخازن به‌صورت افقی» افزایش ححجم بلا استفاده آب در مخزن بوده و لذا ححم کل مخزن باید بزرگ‌تر در نظر گرفته شود. در قرار دادن مخازن ضربه‌گیر به شکل مایل, مشکل افزایش حجم بلا استفاده آب تا حدودی مرتفع شده ولیکن مشکلات پایه‌های مخزن و نگهداری و مهار کردن آن وجود دارد. ۵-۷- حجم مخزن ضربه گیر [۲] و [۳] با توجه به بند خ گفته شده در ابتدای این فصل جهت محاسبه حجم مخزن ضربه‌گیر» بهترین روش بهره‌گیری از نرم‌افزارهای محاسباتی رایانه‌ای (فصل ۱۳) و روش سعی و خطا به شرح زیر می‌باشد: -------- صفحهٔ بعد -------- 2۴ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی شهری ابتدا یک حجم اولیه برای هوا ( ,م۷ ) و حجم اولیه برای آب ( ,م۷ ) در شرایط جریان دایم درنظر گرفته می‌شود و با توجه به حجم اولیه, محاسبات ضربه قوچ تحلیل می‌شود. به بیان دیگر پس از انجام محاسبات» نمودار حداقل و حداکثر ارتفاع پیزومتریک ناشی از ضربه قوچ به همراه پروفیل مسیر خط لوله ترسیم شده و وضعیت فشارهای مثبت و منفی کنترل می‌گردد. به‌عنوان مثال در خط انتقال شکل (۲-۷) پس از شبیه‌سازی رایانه‌ای و بهره‌گیری از روش سعی و خطا نتایج محاسبات به‌صورت گرافیکی برای ۳ حجم اولیه ترسیم شده است. تحلیل نتایج نشان می‌دهد افزایش حجم اولیه هوا و به تبع آن حجم کل مخزن» از یک سو سبب کاهش فشارهای مثبت می‌شود و از سوی دیگر باعث کاهش احتمال فشارهای منفی و خلاءزایی می‌شود. به عبارت دیگرء منحنی فشارهای مثبت به خط لوله نزدیک‌تر و میزان فشارهای مثبت کاهش می‌یابد و منحنی فشارهای منفی از خط لوله فاصله می‌گیرد و احتمال پدیده خلاءزایی کم می‌شود. (شکل ۲-۷) ۸ حاکتر ارتفاع پیزومتریک ناشی از ضزبه قوع 2 حاقل ارتفاع پیزومتریک ناشی از ضزبه قوچ شکل ۲-۷- مثال محاسبات ضربه قوچ برای سه حالت حجم اولیه هوا درمخزن هوا انتخاب می‌شود؛ در مثال شکل (۲-۷) بهترین حجم اولیه هوا ۲ مترمکعب می‌باشد که در آن فشارهای منفی و خلاءزایی در طول خط لوله ایجاد نمی‌شود و فشارهای مثبت نیز کاهش یافته است. از محاسبات انجام شده بر مبنای حجم بهینه اولیه هواء تغییرات حجم هواء فشار هوا و بده آب خروجی از مخزن بر حسب زمان استخراج می‌شود؛ افزایش حجم هوا به‌علاوه حجم اولیه هواء میزان حجم مفید مخزن را مشخص می‌کند که برای ایمنی بیش‌تر باید حجم اطمینانی به آن افزوده شود. -/.. + ۸۲7 + ۷! (2117 ۷ [۵ا1]0 1۷ حداکثر افزایش حجم هوای مخزن در حین ضربه قوچ می‌باشد که از محاسبات رایانه‌ای استخراج می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فقصل هفنم - نتعیین متشسخصات فمی مخازن ضرب هکیر تحت فشار 2۵ ۱ حجم بلا استفاده آب در مخزن می‌باشد که برای اطمینان از عدم ورود هوا به خط لوله و خالی نشدن مخزن ضربه‌گیر در نظر گرفته می‌شود. حجم بلا استفاده آب در مخزن ضربه‌گیر باید درحدود۱۰ درصد ححجم مخزن لحاظ شود. تعیین آبعاد, قطر استوانه و عدسی و ارتفاع مخزن ضربه‌گیر در این مقطع باید انتخاب شود. بدیهی است در مکان‌های سربسته و از قبل ساخته شده ابعاد مخزن ضربه‌گیر با توجه به ابعاد و ارتفاع اطاقک و ساختمان محل استقرار آن تعیین می‌شود. از طرفی مقایسه اقتصادی هزینه‌های تمام شده مخزن ضربه‌گیر نیز می‌تواند در تعیین ابعاد آن نقش ایفا نماید؛ در هر حال طراح باید به خاطر داشته باشد؛ برای یک مخزن ضربه‌گیر با حجم و فشار کار ثابت هرچه ارتفاع مخزن کاهش داده شود.ء قطر استوانه و عدسی افزایش می‌یابد و با افزایش قطرء ضخامت آن نیز افزایش خواهد یافت. ۱-۵-۷- جنس ورق مخزن ضربه گیر [۲۲] و [۲۳] برای ساخت مخازن ضربه‌گیر باید قبل از طراحی سازه‌ای مخزن» جنس ورق انتخاب شود. براساس تجربه در کشور ما از دو ورق برای ساخت مخازن ضربه‌گیر به شرح زیر استفاده می‌شود: - برای فشارهای کم (بار 10 > ۳) معمولا مخازن ضربه‌گیر را از فولاد معمولی 51-37 انتخاب می‌کنند. - برای فشارهای بیش‌تر (بار ۳۵۲ 10 <۳) متداول‌ترین جنس ورق مخزن ضربه‌گیرء ورق فولادی52- 51 است. ۶-۷- فشار و ضخامت خوردگی [۲۲] و[۲۳] فشار کار مخزن ضربه‌گیر که مبنای محاسبه ضخامت ورق قرار می‌گیرد معادل حداکثر فشار ناشی از ضربه قوچ بر مخزن می‌باشد. فشار آزمایش مخزن ضربه‌گیر باید ۱/۳ برابر فشار کار" در نظر گرفته شود. در طراحی سازه‌ای مخزن ضربه‌گیر باید برای پیش‌بینی خوردگی در طی زمان» ضخامت ورق ۳ میلی‌متر بیش‌تر از ضخامت طراحی به‌عنوان اطمینان لحاظ شود. برای بازدید و عملیات رنگ و پوشش داخل مخازن دارای قطر بالاتر از ۱/۵ مترء باید آدم روبازدید با حداقل قطر۵۰۰ میلی‌متر و برای تمیز کردن داخل مخازن دارای قطر کم‌تر از ۱/۵ مترء باید دم روبازدید با حداقل قطر۴۰۰ بر روی آن تعبیه و با فلنج کور ۷-۷- کمپرسور هوای فشرده [۳] و ‎]٩[‏ و [۱۲] کمپرسور هوای فشرده وظیفه تامین هوای لازم در مخزن ضربه‌گیر هوا در شرایط ماندگار (,ن: ۷۵) را بر عده‌دارد. در شروع شود و حجم اولیه هوا را تامین نماید. در طول مدت بهره‌برداری نیز به دو دلیل حل شدن هوای محبوس مخزن در آب و نشت‌های ۱ بر اساس ویرایش جدید ( پس از سال ۱۹۹۹) استاندارد ۷111 ‎٩567101‏ ۸5۸ -------- صفحهٔ بعد -------- 2۶ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی سهری احتمالی هوا به بیرون» نیاز به راه‌اندازی کمپرسور هوا و تنظیم حجم اولیه هوا وجود دارد؛ بنابراین حجم هوایی که توسط کمپرسور باید تأمین شود همان حجم هوای مخزن ضربه‌گیر در شرایط جریان دایم است. فشار خروجی کمپرسور هوا(ع۳) باید طوری انتخاب شودکه هوا به آسانی داخل مخزن ضربه‌گیر تزریق شود. بنابراین در محل استقرار مخزن ضربه‌گیر میزان فشار که معادل فشار جریان دایم است محاسبه شده و فشار خروجی کمپرسور حدود ۳ تا ۵ بار بیش از فشار جریان دایم در نظرگرفته می‌شود. برای انتخاب ظرفیت کمپرسور بهترین پیشنهاد» مشاوره با فروشنده کمپرسور و اعلام شرایط پروژه می‌باشد. با این حال جهت محاسبه باید زمان پر شدن حجم هوای مخزن را در نظر گرفت. برای مخازن کوچک (حدود ۲ مترمکعب و کم‌تر) زمان کارکرد کمپرسور و پر شدن حجم اولیه هوا حدود ۱۵-۳۰ دقیقه مناسب است.ء در مخازن ضربه‌گیر بزرگ برای جلوگیری از زیاد شدن ظرفیت کمپرسور می‌توان مدت زمان پر شدن هوای مخزن را حدود ۲ نا ۴ ساعت انتخاب نمود و انتخاب زمان بیش از ۴ ساعت برای بر کردن حجم هوای مخزن مناسب نیست. جهت محاسبه ظرفیت درست کمپرسور نکته ظریف و قابل توجهی وجود دارد؛ وقتی به‌عنوان مثال گفته می‌شود یک کمپرسور به ظرفیت ۱۰۰ لیتر بر دقیقه و فشار ۱۴ بار می‌باشد یعنی این کمپرسور ۱۰۰ لیتر هوای موجود در اتمسفر را گرفته. فشرده می‌کند (حجم کاهش می‌یاید) و به فشار ۱۴ بار می‌رساند. پاسخ این پرسش که حجم چه میزان کاهش می‌یابده متغیر تاثیرگذار در تعیین به‌عتوان نمونه در شکل (۲-۷) فرض کنیم ارتفاع تلمبه‌زنی تلمبه‌ها ۱۰۰ متر و مخزن ضربه‌گیر هوا در محل ایستگاه پمپاز و هم‌تراز با الکترو پمپ‌ها نصب شده می‌خواهیم بده کمپرسور هوا را به‌گونه‌ای محاسبه نماییم که حجم لازم هوا که ۲۰۰۰ لیتر است در مدت ۲۵ دقیقه پر شودء برای این منظور به شکل زیر محاسبه می‌نماییم: فشار خروجی کمپرسور (ع0))- 07۳ << ۵۲ 30۳5(۳) + 0۵ (100/10) < ۲۳ 2 < ۷ ظرفیت نهایی کمپرسور (ع0)) < 0 »5 سس < .0 اما با توجه به اینکه نتیجه حاصله فوق» بده خروجی کمپرسور در فشار ۱۴ بار می‌باشد. برای اینکه بدانیم این کمپرسور در فشار (۳+1) ۴ 0 > و0 0 (80*)14+1- و0 ۸-۷- کنترل سطح مشترک هوا و آب در مخازن ضربه گیر [۳] و [۵] و ‎]٩[ هوای فشرده تأمین شده توسط کمپرسور هوا در حالت جریان دایم به دو روش زیر به مخزن هدایت می‌شود: (]۳.۸۰) 0011۷۵۳۱۵ ۵1۳ ۱-۳۳۵۵ -------- صفحهٔ بعد -------- الف - تزریق هوا از کمپرسور به مخزن ضربه‌گیر هوا: در این حالت لوله خروجی کمپرسور پس از اتصال شیر ایمنی» شیر یک‌طرفه و شیر قطع و وصل کروی! مستقیما به قسمت فوقانی مخزن ضربه‌گیر متصل می‌شود. هنگام نیاز به تامین هوای فشرده در مخزن ضربه‌گیر و تنظیم سطح آب» کمپرسور روشن شده و این سطح تنظیم می‌شود. ب - استفاده از مخزن ذخیره هوای فشرده: در این صورت هوای فشرده توسط کمپرسور تاأمین و در مخزن ذخیره مربوط نگهداری می‌شود. پر شدن این مخزن به‌صورت اتوماتیک و به کمک یک سوییچ فشار نصب شده روی مخزن ذخیره انجام خروجی مخزن ذخیره پس از نصب شیر یک‌طرفه و شیر قطع و وصل کروی و در صورت ضرورت شیر برقی سولنوئیدی به قسمت فوقانی مخزن ضربه‌گیر وصل می‌شود. در صورت نیاز به تزریق هوا به مخزن ضربه‌گیر و تنظیم سطح آبء شیر قطع و وصل کروی و با شیر برقی سولنوئیدی رابط بین مخزن ذخیره هوا و مخزن ضربه‌گیر باز شده و هوای لازم برای مخزن ضربه‌گیر تامین می‌شود. برای کنترل سطح آب (یا حجم اولیه هوا) در مخزن ضربه‌گیر چند روش به شرح زیر مورد استفاده قرار می‌گیرد: ۱-۸-۷ استفاده از لوله آبنما در این صورت یک لوله آبنما با قطر حدود ۱الی ۱/۲ اینچ درنظر گرفته می‌شود و به‌صورت قائم روی مخزن ضربه‌گیر نصب می‌شود. بنابراین سطح آب بر روی این لوله آبنما توسط بهره‌بردار قابل رویت می‌باشد. به کمک علایم مشخص سطح آب معادل حجم اولیه هوا (:: ۷0) و رواداری " مجاز آن بر روی آبنما حک می‌شود تا بهره‌بردار در حین کار» سطح آب را در این محدوده کنترل کرده و محفوظ نگه دارد؛ نکته قابل توجه این است که این لوله سربسته و کاملا آب بند می‌باشد و وظیفه تخلیه و سرریز مخزن را عده‌دار نمی‌باشد و این امر بر عهده شیرهای اطمینان و تخلیه می‌باشد. در صورت استفاده از لوله آبنماء امکان استفاده از سامانه‌های راه‌اندازی و تنظیم سطح آب اتوماتیک در اتاق کنترل مهیا نمی‌باشد؛ در ایستگاه‌های پمپاژ که اختلاف ارتفاع دینامیکی و اختلاف ارتفاع استانیکی قابل توجه نباشد و احتمال خالی شدن هوای محبوس مخزن ضربه‌گیر هوا وجود نداشته باشد.ء می‌توان از این روش برای کنترل و تنظیم حجم اولیه هوای مخزن ضربه‌گیر استفاده نمود. ۲-۸-۷ استفاده از سطح‌سنج‌های آب با توجه به اهمیت کنترل سطح آب و هوا در مخزن» برای کنترل مستمر حداقل در ۴ نقطه باید سطح‌سنج نصب شود؛ که با فرمان خودکارء تنظیم سطح آب مخزن ضربه‌گیر را انجام می‌دهند. شکل (۳-۷). همیشه در شروع فرمان تزریق هوا برای تنظیم حجم اولیه هوا و تنظیم سطح آب باید از شرایط هیدرولیکی جریان اطمینان دایم داشت. چون در حالت جریان غیردایم و پدیده ضربه قوج براساس نوع جریان» سطح آب و حجم هوا در مخزن تغییر می‌نماید؛ در این حالت باید از تنظیم اتوماتیک سطح آب و حجم هوا خودداری شود. در حالت جریان دایم و ماندگارء اگر سطح‌سنج بالایی آب را حس کندء نشانگر آن است که حجم اولیه هوا در مخزن کم است و به‌طور خودکار عملیات تزریق هو صورت می‌گیرد. تا هنگامی که سطح‌سنج پایینی خشک شود باید هو در مخزن وارد شود. به منظور 6 |۲۵ -| 2 -------- صفحهٔ بعد -------- 2۸ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی شهری اطمینان از عملکرد این دو سطح‌سنج درمواقع اضطراری که احتمال دارد سطح‌سنج‌های مذکور عمل نکنندء دو عدد سطح‌سنج دیگر در ترازهای بالا و پایین دو سطح‌سنج اولیه پیش‌بینی می‌شودکه در صورت رسیدن سطح آب به آن‌هاء علاوه بر اخطار و هشدارء ۷ ۲ حد فوقانی اضطراری سطح آب ]. ۹ ات۱ ۱ ۳ 9 شکل ۳-۷- مخزن ضربه‌گیر مجهز به سامانه اندازه گیری سطح آب ۳-۸-۷- اندازهگیر سطح آب به روش الکترومغناطیسی در این روش بر روی مخزن یک اندازه‌گیر الکترومغناطیسی نصب می‌شود. این اندازه‌گیر از یک میله قائم تشکیل شده و شناوری که روی این میله می‌لغزد بر روی سطح آب قرار می‌گیرد. داخل شناور آهن‌ربا پیش‌بینی شده و با حرکت روی میله قائم که بوبین‌های الکتریکی داخل آن قرار گرفته الا می‌شود. به این ترتیب سطح آب به‌صورت یک جریان خفیف در خروجی اندازه‌گیر قابل ملاحظه می‌باشد.شکل (۴-۷) که ۹6 شکل ۴-۷- مخزن ضربه‌گیر مجهز به اندازه‌گیر الکترومغناطیسی سطح آب -------- صفحهٔ بعد -------- فقصل هفنم - نتعیین مشخصات فنی مخازرن ضرب هگیر تحت فشار 25 ۹-۷- مشخصات لوله‌های ار تباطی مخزن ضربه‌گیر تحت فشار [۳] و ‎]٩[‏ و [۱۳] و [۱۳] ۱-۹-۷ لوله ار تباطی هوای فشرده همان‌طور که اشاره شد تامین حجم اولیه هوای مخزن ضربه‌گیر توسط کمپرسور انجام می‌شود. لوله ارتباطی که هوای فشرده را از کمپرسور یا مخزن ذخیره کمپرسور به مخزن ضربه‌گیر هدایت می‌کند باید از جنس فولادی و ترجیحا با پوشش گالوانیزه باشد. در مسیر انتقال هوا به مخزن ضربه‌گیر باید شیر ایمنی» شیر یک‌طرفه» شیر قطع و وصل کروی و در صورت نیاز شیر برقی سولنوئیدی قرار گیرد و در ادامه لوله ارتباطی به قسمت فوقانی مخزن ضربه‌گیر متصل شود. ظرفیت جریان هوا که در قسمت قبل توضیح داده شد تابع حجم اولیه هوای مخزن ضربه‌گیر می‌باشد. برای محاسبه قطر لوله و شیرهای ارتباطی وسایل تامین هوای فشرده تا مخزن ضربه‌گیرء باید محاسبات بر مبنای حداکثر سرعت جریان هوا معادل ۱۵ متربرثانیه انجام گیرد؛ درهرصورت قطر این لوله نباید کم‌تر از ۰/۵ اینچ در نظر گرفته شود. برای مثال برای کمپرسوری با ظرفیت ۰ لیتر بر دقیقه قطر لوله اتصالی به شکل زیر محاسبه می‌شود: ظرفیت کمپرسور: (000:) ۰ 0-100 3 ۳اه در 7 ۳ دل ج و12 + لب ‎٩‏ 0 دلج درا ۱۱۱ که ۲۷ 4 در بعضی طرح‌ها به‌جای استفاده از جنس فولاد گالوانیزه از شیلنگ‌های فشار قوی قابل انعطاف برای لوله ارتباطی هوا استفاده می‌شود که به‌دلیل آویزان ماندن این شیلنگ‌ها در ارتفاع مخزن, استفاده از آن توصیه نمی‌شود. ۲-۹-۷- چگونگی ورود و خروج آب مخزن ارتباط مخزن ضربه‌گیر به خط لوله انتقال آب از کف مخزن انجام می‌شود؛ ممکن است در هنگام خروج آب از مخزن گردابه‌ای از سیال ایجاد شود که این امر باعث ایجاد اختلال درهنگام خروج سربع سیال شود. جهت جلوگیری از این امر بهتر است در محل ورود آب به داخل لوله از گردابه‌گیر استفاده شود این گردابه‌گیرها عموما به شکل «+» ساخته شده و در قسمت پایینی مخزن نصب می‌شود؛ در هنگام ساخت مخزن ضربه‌گیرء لوله ارتباطی تخلیه آب به همراه یک فلنج با فشار کاری مناسب» بر روی آن پیش‌بینی می‌شودء برای اتصال مخزن ضربه‌گیر به خط لوله انتقال دو روش وجود دارد: الف- اتصال مخزن ضربه‌گیر با کنار گذر به منظور سریع‌تر میرا کردن جریان گذرا در خط لوله انتقال در هنگام ضربه قوچ, معمولا از یک شیر یک‌طرفه بر روی لوله ارتباطی اصلی مخزن ضربه‌گیر به خط لوله استفاده شده و به موازات آن یک کنار گذر با قطر کوچک‌تر و مجهز به اوریفیس پیش‌بینی می‌شود در شکل (۵-۷) نحوه اتصال مذکور نشان داده شده است. -------- صفحهٔ بعد -------- ۶ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوج در تاسیسات آبرسانی سهری دراین‌صورت در هنگام ایجاد فشار منفی جریان آب از طریق لوله ارتباطی اصلی با قطر بزرگ‌تر به خط لوله جریان می‌یاید و در هنگام ایحاد فشار مثبت که جهت جریان آب از خط لوله به سمت مخزن ضربه‌گیر هوا عوض می‌شود. شیر یک‌طرفه مسدود شده و آب از کنار گذر مجهز به اوریفیس جریان می‌یابد. این مسیر دارای افت فشار بیش‌تری نسبت به مسیر اصلی جریان بوده و این افت فشار در سریع میرا شدن امواج ضربه قوچ نقش موثری دارد. ب- اتصال مخزن ضربه‌گیر بدون کنارگذر [۳]و [ ۵او[ ۱۳] در ایستگاه‌های پمپاژز کوچک و مخازن ضربه‌گیر با احجام حدود ۲ مترمکعب و کم‌تر معمولا کنارگذر خروجی مخزن ضربه‌گیر را حذف نموده و در دهانه اتصال لوله خروجی مخزن حالت اوریفیس را مطابق شکل (۶-۷) در نظر می‌گیرند. در پروژه‌هایی که فشار هیدرولیکی کم‌تر از ۱۰ بار بوده و سریع میرا شدن جریان ضربه قوچ نقش تعیین‌کننده‌ای ندارد معمول" اوریفیس و افت فشار موضعی مذکور نیز در مخزن در نظر گرفته نمی‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- قصل هفتم - تعیین مشخصات فنی مخازن ضرب هگیر تحت فشار ۶ ۹- کمپرسور ۲- شیر یک‌طرفه ۲-شیر روشن و خاموش ورودی هوا ۴- شیر اطمینان ۵- سطح‌سنج اضطراری فوقانی ۶- سطح‌سنج باز کردن شیر هوا ۷- سطح‌سنج بستن شیر هوا ۸- سطح‌سنج اضطراری تحتانی ۹- نازل تخلیه ۰- شیر یک‌طرفه ۱۱ - شیشه رویت ۱۲ - تخلیه ۱۳- شیر ایمنی ۳-۹-۷- محاسبه قطر لوله‌های ار تباطی مخزن هوا [ ۲] و [۵] و [۱۳] و [۱۵] همان‌طور که در بخش ابتدایی این فصل گفته شد یکی از نکات مهم در محاسبات مخزن ضربه‌گیر قطر لوله‌های ورودی و خروجی از مخزن می‌باشد» این محاسبات و مطالعات چنان پراهمیت است که در صورت هرگونه ساده انگاری می‌تواند نقش و اثر مخزن ضربه‌گیر را کاهش دهد و یا به‌طور کامل از بین ببرد. بسیاری از طراحان در این بخش از محاسبات از روش‌های تخمینی یا تجربی بهره می‌گیرند که بعضا با اشتباهات فاحشی همراه می‌باشد. اگرچه امروزه ویرایش‌های جدیدی از نرم‌افزارهای محاسبه ضربه قوچ ارائه شده است که قطر لوله کنار گذر اصلی را به‌طور دقیق بررسی کرده و ارائه می‌دهد (مانند نرم‌افزار 3.3.5 ۲1۷1۳۵0) اما پس از بررسی‌های انجام شده براساس مقاله‌ای که از دکتر استفنسون در سال ۲۰۰۲ انتشار یافتء معادله نسبتا دقیقی در ارتباط با محاسبه قطر ورودی و خروجی ارائه شد که به شرح زیر می‌باشد. این معادله در زیر ارائه می‌شود. اگرچه بررسی نتایج این معادله و نتایج خروجی از نرم‌افزارها تواما به طراحان توصیه می‌شود. الف - محاسبه قطر لوله خروجی از مخزن ضربه‌گیر تحت فشار و 21۴ 8 ۰ سرعت جریان آب در لوله در حالت دایم بر حسب متر بر ثانیه -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوج در تاسیسات آبرسانی سهری 8 شتاب ثقلی براساس متر بر مجذور ثانیه ۰ ارتفاع استاتیکی رانش بر حسب متر (شکل ۷-/) 0 قطر لوله اصلی خط انتقال بر حسب میلی‌متر حداقل قطر لوله خروجی از مخزن ضربه‌گیر تحت فشار بر حسب میلی‌متر مطالعات و محاسبات مشابه نشان می‌دهد میزان 12 عموما بین ۰/۲۵ تا ۰/۵ برابر قطر لوله اصلی انتقال می‌شود. محقق مشهور ضربه قوچ به نام پارماکیان پیشنهاد می‌کند قطر لوله کنار گذر به‌گونه‌ای انتخاب شود که افت فشار آن ۲/۵ برابر افت فشار لوله خروجی مخزن باشد؛ محقق دیگری به نام استفنسون پیشنهاد می‌کند قطر لوله کنار گذر مخزن نباید کم‌تر از ۰/۱ قطر خط اصلی انتقال باشد هم‌چنین وی معادله زیر را برای محاسبه قطر لوله در کنار گذر ارائه داده است: 25 ۲۷ 1 مر ۳۹۲( ه) م0 < زز] 8 2 که در این معادله :10 حداقل قطر لوله کنار گذر بر حسب میلی‌متر و ...11 میزان فشار بیشینه قابل قبول در حین پدیده ضربه قوچ برحسب متر می‌باشد. نکته قابل تامل آن است که پس از محاسبات مربوط به قطر لوله کنار گذر و قطر لوله اصلی باید با توجه به میزان بده عبوری از هر لوله در هنگام پدیده ضربه قوچ حد سرعت عبور جریان از لوله‌ها بررسی شود. (در صورت ترسیم نمودار سرعت نسبت به زمان )۲-۷( جریان خروجی» متوسط سرعت در لوله اصلی نباید از ۱۰ متربرثانیه و در لوله فرعی نباید از ۱۵ متربرثانیه بیش‌تر شود.) شکل ۷-۷- شماتیک پروفیل خط و پارامترهای مر تبط ۴-۹-۷ اتصالات روی لوله‌های ورودی و خروجی آب [ ۲] و [۵] و [۱۳] و [۱۵] بر روی لوله ارتباطی اصلی یک شیر یک‌طرفه (در صورت پیش‌بینی کنار گذر) و یک عدد شیر قطع و وصل جریان با همان قطر باید پیش‌بینی شود. شیر یک‌طرفه مناسب برای این منظور شیرهای سوپاپی فنردار می‌باشد که سرعت بسته شدن آن‌ها در مقایسه با سایر شیرهای یک‌طرفه بیش‌تر است. 1[ 00۳ 200۷6 1۵0 0۵1۵8 عاهاد جلهعاد 11۵ -۱ -------- صفحهٔ بعد -------- فقصل هفنم - نتعیین متشسشخصات فمی مخازن ضریهکیر تحت فشار ۶۳ بر روی لوله کنارگذر یک اوریفیس پیش‌بینی می‌شود. میزان افت این اوریفیس در زمان بهره‌برداری براساس حداکثر فشار مثبتی که در هنگام پدیده ضربه قوچ اتفاق می‌افتد تنظیم می‌شود.ء بدیهمی است که هرچه میزان افت فشار آوریفیس بیش‌تر باشدء فشارمثبت ۰ خَ سس ۰ 9 ۰ ۰ ۱ ۰ مه ها مه ۰ ضربه‌گیر تنظیم می‌شود. در صورت استفاده از شیر ویفری به‌جای اوریفیس پس از تنظیم افت فشار موضعی و درصد بسته بودن شیرء» دستگیره شیر از روی آن جدا می‌شود تا افت فشار مذکور همواره ثابت باشد. ۱۰-۷ محاسبه تخمینی ضخامت‌ها در مخزن تحت فشار ۲۲] و9 [ ۲۳۲] الف - بدنه ۲ ۹ باداشتن شعاع مخزن و فشار کاری می‌توان ضخامت بدنه را تعیین کرد: ۳ (۳-۷) لسع ] ۲۳ - .0.0015 که در آن ,1 ضخامت بدنه (میلی‌متر). 1 شعاع داخلی (میلی‌متر)»۳ حداکثر فشار داخلی مجاز (کیلوپاسکال)» 5 حداکثر تنش مجاز (نیوتن بر میلی‌متر مربع)» ۲ج میزان خوردگی مجاز برحسب میلی‌متر (که معمولا برابر ۳ میلی‌متر است) و زث] ضریب کارایی - بدنه‌های استوانه‌ای به دو نوع جدار نازرک و جدار ضخیم تقسیم می‌شوند و روابط طراحی برای این دو نوع متفاوت است. اگر فشار کاری از ۰/۳۸۵ برابر 5.۳ بیش‌تر باشد و یا پس از استفاده از روابط مخازن جدار نازک. مقدار ضخامت از نصف شعاع داخلی بیش‌تر شود » مخزن جدار ضخیم به حساب می‌آید. برای محاسبه ضخامت دیواره این مخازن از رابطه زیر بهره گرفته می‌شود: +5۳۰ (۴-۷) ۳+ -(ست لماع ) ۳ - ,5.۳ ب- عدسی‌ها عدسی‌های قرم داده شده به یکی از شکل‌های زیر مورد استفاده قرار می‌گیرند و با همین اسامی در صنعت نامیده می‌شوند: بیضوی " : ۵ ۶ ۷ سره : سا ی ۰ نیم کروی » کروی » مخروطی ؛ برای این عدسی‌ها با دانستن شعاع خارجی تنها باید ضخامت را محاسبه نمود. (با وجود اینکه در این عدسی‌ها چندین آندازه وجود دارد. این اندازه‌ها به یکدیگر وابسته می‌باشند و تنها کافی است یکی از آن‌ها را محاسبه نمود.) در ضمن در 06 ۷۷/۵12۴ -۱ 11 -2 ۳- این عدد از استاندارد 8 50011010 ۸5۸/۳ بدست می آید. [۳۱[۱[0۹۵1۵ -4 [ 10۳1۵۱۲۵۵ -5 ها 1101 -6 [0۵1۵:) -7 -------- صفحهٔ بعد -------- 2 دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوج در تاسیسات آبرسانی سهری بین آنواع ذکر شده» عدسی‌های نیم کروی بیش‌ترین کاربرد را دارند. روابط هرکدام از این انواع متفاوت می‌باشد که در زیر به برخی از آن‌ها برای فشار داخلی اشاره می‌شود: ی عدسی کروی: را اهز اما (0) (۵-۷) کل ی ۳0 - .0.0025 ۸ 1 لیم ما اهاموم۱۱۱ع (8۵) (۷-ع) لس ۳0 - .0.0025 2 می‌نمایند.) عدسی مخروطی: زد اهه‌اممت (0) ۲۳.1 (۸-۷) سس هی ] (630. - (.0)0.0015 205 ی مضا0 پرانهزتمجمه (ض) اد( (۹-۷) ب اطلل ی (0(. 2) -]/۳)۸ + .0.0025 -------- صفحهٔ بعد -------- فقصل هفنم - نتعیین مشسشخصات فمی مخازن ضرب هکیر تحت فشار ۶۵ (که در این رابطه ضریب ]۸ از رابطه روبرو به‌دست می‌آید: رقا- ای ۱۱-۷- انتخاب وسایل کنترل فشار [۳] و [۴] و [۱۳] اجزای کنترل کننده فشار از نظر عملکرد بر دو نوع هستند: یک نوع از آن پس از آنکه شرایط اضطراری از بین رفت و فشار به حد عادی بازگشتء مجددا بسته شده و می‌توان به همان صورت از آن‌ها استفاده نمود ولی نوع دیگر پس از یکبار عملکرد دیگر به‌صورت خودکار بسته نمی‌شود و باید آن‌ها را به‌صورت دستی به حالت اولیه برگرداند و یا (به دلیل نحوه عملکردشان) دیگر قابل استفاده محدد نمی‌باشند و باید تعویض گردند. از دیدگاه دیگر می‌توان این اجزا را به شیرهای اطمینان (دارای انواع فنردار و بدون در مورد شیرهای اطمینان دانستن دو نکته ضروری است: شیر برای تخلیه مواد دیگر استفاده شود.ء باید به کمک روابط آرائه شده‌این ظرفیت را اصلاح نمود. - تنظیم فشار این وسایل بر روی مخزن است. به این معنی که با توجه به بالاترین فشار کاری مخزن, معین می‌شود که این کنترل کننده‌ها در چه فشاری باید عمل نمایند" که در اینجا به ذکر چند نکته در این باره اکتفا می‌شود. برای نمونه در حالت عادی این وسایل باید از بالا رفتن فشار بیش از ۸۱۰ ویا ۲ متر ستون آب» هرکدام که بزرگ‌تر است.ء از فشار بیشینه محاز کار کرد", جلوگیری نمایند. در حالتی که بیش از یک شیر فشارشکن استفاده شود این حدود به ۱۶ و یا ۲/۸ متر ستون آب؛ هرکدام که بزرگ‌تر است. افزایش می‌یابد. در ضمن در مواقعی که بیش از یک شیر بر روی مخزن نصب می‌شود. لازم نیست که همگی در یک فشار عمل نمایند بلکه با ملاحظاتی این شیرها به ترتیب و با یک اختلاف فشار عمل می‌نمایند. باید توجه داشت که روش ساخت مخزن تاثیری در این بخش از طراحیء یعنی محاسبات و انتخاب این وسایل حفاظتی ندارد. ۱۳-۷- بهره‌گیری از دو یا چند مخزن موازی در برخی موارد مطالعات و بررسی‌های رایانه‌ای نشان می‌دهد برای حفظ تاسیسات از آثار مخرب ضربه قوچ و از بین بردن نوسانات موج خاص از این ضربه به مخزن ضربه‌گیر با حجم زیاد نیاز است. مثلا ۱۰۰ مترمکعب. در این موارد بهتر است به‌جای بهره‌گیری از یک مخزن ۱۰۰ مترمکعبی که طبعا حجیم بوده و جابجایی آن مشکل است و در صورت بروز مشکل اثرهای ضربه قوچ غیرقابل مهار و مخرب می‌شود. از ۲ مخزن ۵۰ مترمکعبی به موازات هم بهره برد تا خطرات ناشی از عدم عملکرد مخزن کاسته شود و از سوی دیگر جابجایی و نصب آن ساده‌تر شود. اگرچه در مراجع مختلف عددی برای حداکثر ظرفیت مخزن ضربه‌گیر ارائه نشده ۱- این مطلب به تفصیل در 00-134[] آمده است. 2-۳ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۸ مشخصات فنی مخازن ضربه گیر روداز -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هشتم - تعیین مضشخصات فنی مخازن ضرب هگیر روباز ۸۹ ۱-۸- کلیات مخازن ضربه‌گیر روباز به دو دسته اصلی تقسیم می‌شوند که عبارتند از: الف- مخازن تغذیه" (یک‌طرفه) و ب- مخازن موج‌گیر" (دو طرفه) که در این فصل به چگونگی طراحی و انتخاب آن‌ها ۳-۸- مخازن تغذیه [۳۲] و [۱۳] و [۱۹] و [۱۰] یکی دیگر از تجهیزات مقابله با ضربه قوچ که با توجه به توپوگرافی مسیر خط لوله انتقال و موقعیت مخازن و ایستگاه پمپاژ در برخی از طرح‌های آبرسانی قابل استفاده استء» مخازن تغذیه می‌باشد. سطح آب در این مخازن در تماس با اتمسفر قراردارد و لذا فشار سیال معادل فشار اتمسفر می‌باشد.در این مخازن خط گرادیان هیدرولیکی که بیانگر فشار دینامیکی سیال داخل لوله انتقال است در بالاتر از سطح آب مخزن قراردارد. هم‌چنین در هنگام پدیده ضربه قوچ جریان آب در هنگامی که ارتفاع پیزومتریک به پایین‌تر از مخزن می‌رسد. از مخزن تغذیه وارد خط لوله انتقال می‌شود و از وقوع پدیده خلاء زایی پیشگیری می‌نماید. به عبارت دیگر هیچ‌گاه در طی وقوع پدیده ضربه قوچء جریان آب از خط لوله به مخزن تغذیه برقرار نمی‌شود و لذا این مخازن تنها جهت مقابله با ایجاد فشارهای منفی کاربرد دارد و در شرایطی که فشارهای مثبت غیرقابل تحمل در خط لوله پدید می‌آید این مخازن کارایی لازم جهت استهلاک فشارهای مثبت را ندارند. ۱-۲-۸ محل قرارگیری و نصب مخازن تغذیه [۲] و [۱۳] و (۱۹] و[۱۰] در طرح‌های آبرسانی که با توجه به پروفیل خط انتقال, فشارهای منفی در ایستگاه پمپاز حاصل می‌شود و همچنین سطح آب در مخزن مکش از محور تلمبه‌ها به‌طور قابل ملاحظه‌ای بالاتر قرار دارد. می‌توان از مخزن مکش به‌وسیله لوله ارتباطی (کنارگذر) به‌عنوان مخزن تغذیه استفاده کرد؛ با این توضیح می‌توان گفت یکی از محل‌های قرارگیری مخزن تغذیه در محل ایستگاه پمپاز محل مناسب و رایج دیگر برای قرار دادن مخازن تغذیه نقاط مرتفع مسیر خط لوله است که در آن‌ها فشار زودتر از بخش‌های دیگر مسیر کاهش می‌یابد. در شکل (۱-۸) محل‌هایی در مسیر خط لوله را نشان می‌دهد که استفاده از مخازن تغذیه مناسب ا ‏ 260 ال 0۲ 0) ۳۳۵۵ ۱-06۵۵ - ۹۲۳ 0۵۲ 1۵06 ۹۵۳۵۵ ۳۵۵ 2-1۷0 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۰ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوج در تاسیسات آبرسانی شسهری مخزن دریافت وی 7 , ۰ ِ / 8 1 ن ی نج و 1 1 ۲-۲-۸- حجم مخازن تغذبه ۲۲ و9 [۱۳] 9 ۱۹1] 9 ۰ ۱ پس از انتخاب محل مناسب جهت استقرار مخزن تغذیه» محاسبه حجم آن انجام می‌شودء آنچه مسلم است در هنگام پدیده ضربه قوچ وقتی که فشار درون خط لوله کاهش یابد به‌طوری که در نقطه استقرار مخزن تغذیه, فشار کم‌تر از اتمسفر شود.ء آب از مخزن تغذیه وارد خط لوله می‌شود. میزان حجم آبی که در طول پدیده ضربه قوچ تا میرا شدن کامل از مخزن تغذیه وارد خط لوله می‌شود. معادل حجم مفید مخزن ۷ َ ۸ ۳ ۷ حداکثر میزان تغییرات آب مخزن در حین ضربه قوچ می‌باشد که از محاسبات رایانه‌ای استخراج می‌شود. ۷۱ حجم اطمینان یا حجم بلااستفاده آب در مخزن تغذیه می‌باشد که برای حصول اطمینان از عدم ورود هوا به خط لوله و خالی شدن مخزن در نظر گرفته می‌شود؛ تعیین ابعاد مخزن تغذیه با توجه به حجم کل محاسبه شده صورت می پذیرد.ء با توجه به اینکه مخازن تغذیه عموما احجام قابل ملاحظه‌ای دارندء لذا ساخت این مخازن به‌صورت بتنی توصیه می‌شود. آنچه مسلم است هرچه ارتفاع مخزن بیش‌تر باشد و سطح آب در مخزن بالاتر از تراز لوله واقع شود جریان آب از مخزن تغذیه به درون خط لوله زودتر اتفاق می‌افتد بنابراین در طرح‌هایی که امکان استقرار مخزن تغذیه در تراز بالاتر از خط لوله میسر باشد میزان ضربه قوچ حاصل شده بهتر کنترل می‌شود. ۳-۲-۸ نحوه اتصال مخزن تغذیه به خط لوله [۲] و [۱۲] و (۱۹] و [۱۰] با توجه به نحوه عملکرد مخازن تغذیه به منظور پیشگیری از سرریز شدن مخزن تغذیه در شرایط دایم در مسیر اتصال به خط لوله انتقال از شیر یک‌طرفه استفاده می‌شود» جهت تعمیرات احتمالی پیش‌بینی یک عدد شیر قطع و وصل جریان نیز ضروری به نظر می‌رسد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هشتم - تعیین مشخصات فنی مخازن ضرب هگیر روباز 4 به منظور پر کردن مخزن تغذیه از یک لوله کنار گذر مستقل به همراه شیر شناور خودکار استفاده می‌شود. در شرایط جریان دایم به‌دلیل فشار داخل لوله, جریان آب از طریق این خط کنارگذر به مخزن تغذیه صورت می‌گیرد و با پر شدن مخزن تغذیه, شیر شناور به‌طور اتوماتیک جریان را قطع می‌نماید. در شکل (۲-۸) شیرهای و نحوه اتصال مخزن تغذیه به خط لوله نشان داده شده است: ۱- شیر یک‌طرفه 2 2 ۵- لوله آبنما جهت نمایش سطح آب مخزن ی 8 شکل ۳-۸- اتصال یک مخزن تغذیه به خط لوله ۴-۲-۸- مشخصات لوله‌های ار تباطی مخزن تغذیه [۲] و [۱۳] و (۱۹] و [۱۰] همان‌طور که گفته شدء در هنگام ایجاد موج منفی» جریان آب از مخزن تغذیه به خط لوله وارد می‌شود. قطر لوله و شیرهای اصلی ارتباطی مخزن تغذیه به خط لوله بر مبنای بده جریان لحظه‌ای خروجی مخزن که از محاسبات ضربه قوچ استخراج می‌شود. به‌دست می‌آید. درهرصورت سرعت جریان آب در لوله اصلی ارتباطی نباید از حدود ۳ متربرثانیه بیش‌تر شود. شیر یک‌طرفه مورد استفاده از نوع سوپاپی فنر دار و شیر قطع و وصل جریان برای قطر تا ۲۰۰ میلی‌متر از نوع کشویی و برای قطرهای بیش از ۲۰۰ میلی‌متر از نوع پروانه‌ای انتخاب می‌شود. قطر لوله کنار گذر جهت پرکردن مخزن تغذیه حدود نصف قطر لوله اصلی ارتباطی در نظر گرفته می‌شود و حداکثر سرعت جریان در لوله کنارگذر جهت پر نگه داشتن مخزن ضربه‌گیر نباید از ۶ متربرثانیه تجاوز نماید. ۵-۲-۸ معایب مخزن تغذیه [۲] و [۳] و [۵] یکی از معایب مخزن تغذیه آن است که عمدتا این مخازن در قله‌های مسیر خط لوله انتقال و با فاصله قابل ملاحظه‌ای از ایستگاه پمپاژ احداث می‌گردند و پیش‌بینی تمهیدات حفاظتی و نگهبانی مستقل برای آن‌ها ضروری استء بدین ترتیب برای هر یک از این مخازن می‌باید محوطه حفاظت شده‌ای تعبیه و ساختمان نگهبانی» بهره‌بردار» امکانات برق مناسب در نظر گرفته شود. حصول اطمینان از پر بودن مخزن تغذیه در شرایط دایم ضروری است و باید سطح آب مخزن به کمک لوله آبنمای مناسب در دید بهره‌بردار قرار داشته باشد و درصورتی که سامانه آبرسانی محهز به تجهیزات کنترل از راه دور است. تراز این مخزن باید کنترل شود. همچنین در مناطق سردسیر کشور برای جلوگیری از یخ زدن آب داخل مخزن باید مخازن در مکان‌های سرپوشیده نصب شود درغیراین‌صورت باید سامانه‌های گرمایشی و همچنین عایق کاری بدنه مخزن مورد توجه قرار گیرد. -------- صفحهٔ بعد -------- پر دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی سهری ۶-۲-۸ محاسبه حجم مخازن خاص تغذیه در شرایط خاصی که امکان تخلیه کامل مخزن تغذیه در شرایط قطع جریان وجود دارد, بدیهی است که هر حجمی برای مخزن تغذیه لحاظ شود پس از میرا شدن ضربه قوچ به‌طور کامل به خط لوله تخلیه می‌شود. به‌عنوان نمونه در شکل (۳-۸) تراز مخزن تغذیه از تراز مخزن انتهای خط لوله انتقال (منبع دریافت) بالاتر است. براساس محاسبات انجام شده با پیش‌بینی همین مخزن تغذیه, ضربه قوچ و پدیده‌های مخرب آن کنترل شده است. در این‌گونه موارد حجم مفید و لازم برای مخزن معادل حجم آب تخلیه شده از ابتدای شروع ضربه قوچ تا پایان زمان میرا شدن !1 (رجوع شود به شکل ۱-۱۰) می‌باشد. ۳۱ ل ْ, رها 1 4" شکل ۳-۸- تراز مخزن تغذیه از تراز مخزن انتهای خط لوله انتقال (مخزن دریافت) بالاتر است ۳-۸- مخازن موج‌گیر [۲] و [ ۱۲] و [۱۹] و [۴] و [۳] مخازن موج‌گیر مشابه مخازن تغذیه می‌باشد با این تفاوت که علاوه بر امکان ورود جریان آب از مخزن به سمت خط لوله, شرایط ورود جریان آب از خط لوله به مخزن نیز فراهم می‌شود. سطح آب در این مخازن مشابه مخازن تغذیه در تماس با اتمسفر بوده و لذا فشار سیال معادل فشار اتمسفر می‌باشد. رقوم استقرار و قرارگیری این مخازن منطبق بر خط گرادیان هیدرولیکی است و لذا باید در محاسبات هیدرولیکی و ضربه قوچ در شرایط مختلف کاری» بررسی و دقت‌های لازم انجام پذیرد. در هنگام ایجاد پدیده ضربه قوچ به محض کاهش یا افزایش فشار خط لوله, خط گرادیان هیدرولیکی حرکت می‌نماید که به تبع آن جریان آب در مخزن موج‌گیر به حرکت در می‌آید. درصورتی که فشار موج مثبت در خطوط لوله انتشار یابده آب از خط لوله به طرف مخزن جریان می‌یابد و بالعکس در صورت انتشار امواج منفی» آب از مخزن موج‌گیر به خط لوله هدایت می‌شود. بدین ترتیب ملاحظه می‌شود که مخازن موج‌گیر هم برای مقابله با فشارهای منفی و هم فشار مثبت کارایی دارد. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل هشتم - تعبین مضشخصات فنی مخازن ضرب هگیر روباز ۳ ۱-۳-۸- محل قرارگیری و نصب مخازن موج‌گیر [ ۲] و [۱۳] و (۱۹] و [۴] و (۳] مخازن موج‌گیر تنها در نقاطی از خط لوله قابل استفاده می‌باشد که بتوان با ارتفاع مناسب و قابل قبول سطح مخزن را هم سطح خط گرادیان هیدرولیکی اختیار کرد. در شکل (۴-۸) محل‌های مناسب جهت استقرار مخازن موج گیر نشان داده شده است. ی آمخزن موج گیر : 9 : 6 : 8 : س فا 5 9 2 1 1 ی سر ۱ مخزن موج گیر : 2 2 4 1 ۲-۳-۸ طراحی مخازن موج گیر [ ۲] و [۱۳] و [۱۹] و [۴] و [۳] در مخازن موج‌گیر رقوم قرارگیری مخزن بسیار حایز آهمیت است.» به منظور پیشگیری از سرریز شدن مخزن موج‌گیر لازم است محاسبات برای شرایط مختلف صورت پذیرد. ارتفاع مخزن موج‌گیر از محاسبات ضربه قوچ استخراج می‌شود و لازم است پس از انتخاب سطح مقطع مخزن» کنترل مجدد شود. سطح مقطع مخزن موج‌گیر به روش سعی و خطا و به شرح زیر انتخاب می‌شود: - ابتدا یک سطح مقطع برای مخزن موج‌گیر اختیار می‌شود. - براساس سطح مقطع انتخابی, محاسبات ضربه قوچ تحلیل می‌شود. - پس از انجام محاسبات ضربه قوچء نمودار حداقل و حداکثر ارتفاع پیزومتریک ناشی از ضربه قوچ به همراه پروفیل مسیر خط لوله ترسیم می‌شود و وضعیت فشارهای مثبت و منفی و تغییرات تراز سطح آب در مخزن موج‌گیر کنترل می‌شود. -------- صفحهٔ بعد -------- ۳/۴ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوج در تاسیسات آبرسانی سهری - بررسی نشان می‌دهد افزایش سطح مقطع مخزن سبب کاهش فشارهای مثبت و منفی و نیز کاهش ارتفاع مخزن موج‌گیر می‌شود؛ به عبارت دیگر منحنی‌های مثبت به خط لوله نزدیک‌تر و میزان فشارهای مثبت کاهش می‌یاید و - با توجه به سطح مقطع‌های مختلف و نتایج محاسبات و ارتفاع محاسبه شده مخزن موج‌گیرء ابعاد مخزن دقیق می‌شود. - برای اطمینان, ارتفاع مخزن موج‌گیر از حداکثر تراز سطح محاسبه شده از معادلات ضربه قوچ به میزان ۱ متر بیش‌تر اختیار می‌شود تا احتمال سرریز شدن مخزن موج‌گیر کاهش یابد. توجه شود که پس از میرا شدن جریان ضربه قوچ و در سایر شرایط کنترلی باید تراز آب در مخزن موج‌گیر بررسی شود. ۳-۳-۸ نحوه اتصال مخزن موج‌گیر به خط لوله [۲] و [ ۱۳] و [۱۹] و [۴] و [۳] با توجه به عملکرد مخازن موج‌گیرء در مسیر اتصال مخزن به خط لوله تمهیدات خاصی نیاز نیست و فقط جهت مواقع اضطراری و انجام سرویس‌های دوره‌ای» در مسیر لوله ارتباطی مخزن موج‌گیر می‌باید شیر قطع و وصل نصب شود. شکل (۵-۸) نحوه اتصال مخزن موج‌گیر به خط لوله انتقال را نشان می‌دهد. از ر ۲ ۴۳ 4 / / ۱- شیر قطع و وصل جریان رز ۳- لوله آبنما سطح آب مخزن ص شکل ۵-۸- اتصال مخزن موج‌گیر به خط لوله قطر لوله و شیرهای ارتباطی مخزن موج‌گیر به خط لوله انتقال بر مبنای بده لحظه‌ای که از محاسبات ضربه قوچ استخراج می‌شود. به‌دست می‌آید. براین اساس قطر لوله و شیرهای باید طوری اختیار شود که سرعت جریان آب در لوله ارتباطی از حدود ۳ نوع شیر قطع و وصل پیشنهادی بر روی لوله ارتباطی برای اقطار کم‌تر از ۲۰۰ میلی‌متر از نوع قطع و وصل کشویی و برای یس --- ۰ ۰ یس ۰ ۲ . ۳ اقطار بیش‌تر از ۲۰۰ میلی‌متر از نوع قطع و وصل پروانه‌ای توصیه می‌شود. فشار کار شیرهای, لوله و اتصالات مسیر ارتباطی مخزن موج‌گیر و خط لوله براساس حداکثر فشار خط لوله انتقال در نظر گرفته می‌شود. 026-6 -| 6 511۲11۷ -2 -------- صفحهٔ بعد -------- ٩ ‏فصل سنا < ۰ه خت و بررسی عملکرد شیرهای هوا و ایمنی و تاثیر آن بر ضربه قوچ -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل نهم - سناخت و بررسی عملکرد ُسیرهای هوا ‏ وایمنی و تاثی رآن بر ضربه قوچ ۳۷ -۱-۹٩‏ کلیات یکی از راه‌های کم هزینه جهت کاهش اثرهای مخرب ضربه قوچ بهره‌گیری مناسب از شیرهای هو و آیمنی در طول خط انتقال می‌باشد. این راهکار گاهی در برابر دیگر گزینه‌های حفاظت ضربه قوچ مورد کم توجهی قرار می‌گیرد. در این فصل تلاش می‌شود ضمن معرفی کلی این شیرها به الزامات طراحی و بهره‌برداری آن‌ها جهت حفاظت سامانه پرداخته شود. ۲-۹- شیرهای هوا [۱۶] و [۱۷] و [۱۸] الف- هنگام شروع به کار سامانه انتقال که لوله‌ها پر از هوا بوده و باید از هوا تخلیه شودء که در این وضعیت حجم هوا زیاد است و عموما در نقاط مرتفع مسیر جمع می‌شود. ب- هوای محلول در آب که ۲ درصد از آن را تشکیل داده و در طول عملکرد سامانه و در اثر افزایش دما و یا کاهش استمرار دارد. ج- ورود هوا از طریق تحهیزات منصل به خط انتقال از جمله تلمبه‌هاء شیرها و اتصالات در شرایطی که به هر دلیل در ۰.۰ ۰ ۰ 27 م. ۰ ۰ یا ۳ ۰ ۴ - با توجه به کاربرد به‌طور معمول از ۳ نوع شیر هو بهره گرفته می‌شود که عبارتند از: شیر تخلیه هوا» شیر هوا / خلاء . شده باشدء تخلیه شود؛ این شیر تنها اجازه خروج هوا آن هم در حجم کم را می‌دهد و برای وضعیت شروع به‌کار - شیر هوا / خلاء برای تخلیه حجم زیاد هوا از خط لوله به‌ویژه در هنگام شروع به کار سامانه و تخلیه هوای داخل خط مورد استفاده قرار می‌گیرد. همجنین این شیر در هنگامی‌ که در اثر پدیده ضربه قوچ در خط خلاء ایحاد می‌گردد جمت جلوگیری از پدیده جدایی ستون آبء باز شده و اجازه ورود هوا در حجم زیاد به خط را می‌دهد. شکل (۲-۹) این نکته قابل توجه می‌باشد که این شیر در طول عملکرد معمولی " سامانه انتقال بسته می‌باشد و اجازه تخلیه هوای آزاد شده از آب را نمی‌دهد و همان گونه که در بند قبلی اشاره شد در این موارد می‌باید از شیر تخلیه هوا بهره گرفت. | - ۸۱۳۴ 5 2- ۳۵۱۱۲ 8 3- ۸۲ ۳۵1026 60 4- ۸:۲ / ۷0۳3 6 5- ۸۲ 00120111011 6 6- 3107۵] 3 -------- صفحهٔ بعد -------- ۳۸ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کننرل ضربه قوج در تاسیسات آبرسانی سهری شکل ۱-۹- شماتیک شیر تخلیه هوا شکل ۲-۹- شماتیک شیر هوا / خلاء - شیر ترکیبی هوا هر دو قابلیت شیرهای قبلی را دارا می‌باشد به بیان دیگر هم اجازه تخلیه هوای محبوس در خط لوله در هنگام راه‌اندازی اولیه و نیز هوای آزاد شده از جریان آب در طول زمان بهره‌برداری به فضای جو بیرون و هم اجازه ورود به هوای لازم برای خط لوله در هنگامی که فشار داخل خط لوله کاهش یافته و کم‌تر از فشار جو می‌شود را می‌دهد. - در این شیرها تا اندازه ۸۰ میلی‌متر یک روزنه جهت ورود هوا وجود دارد اما در اندازه‌های بزرگ‌ترء شیر دارای دو روزنه می‌باشد که یکی جهت ورود و دیگر جهت خروج هوا می‌باشد. شکل (۳-۹) و (۳-۹). - در شیرهای هوای دو روزنه ورود هوای اتمسفر به خط لوله از طریق روزنه بزرگ انجام می‌شود و تخلیه مجدد آن هنگامی که فشار داخل لوله از فشار اتمسفر بیش‌تر شود از روزنه کوچک صورت می‌گیرد. 3 7 2 شکل ۳-۹- شیر هوای تک روزنه شکل ‎-۴۳-٩‏ شیر هوای دو روزنه با توجه به توضیحات فوق و کاربرد هر نوع از شیرهای هواء مکان‌های مناسب برای نصب هر نوع شیر در طول خط به شرح زیر - نقاط مرتفع مسیر: حتما شیر هوا نصب شود؛ شیرهای ترکیبی هوا - در طول خط انتقال افقی: شیر تخلیه یا شیر ترکیبی در فاصله هر ۳۸۰ تا ۷۶۰ متر از طول خط -------- صفحهٔ بعد -------- فصل نهم - سناخت و بررسی عملکرد ُسیرهای هوا و ایمنی و تاتی رآن بر ضربه قوچ ۳۹ - خط شیب‌دار به سمت پایین (نزولی): شیر ترکیبی هوا در فاصله هر ۳۸۰ تا ۷۶۰ متر از طول خط - خط شیب‌دار به سمت بالا (صعودی): شیر هوا/ خلا در فاصله هر ۳۸۰ تا ۷۶۰ متر از طول خط - در نقطه کاهش شیب یک مسیر شیب‌دار به سمت بالا: شیر هوا/ خلاء - در نقطه افزایش شیب یک مسیر شیب‌دار به سمت پایین: شیر هوا/ خلاء مغزن توافت رن رک 14 صعودی ن شیر تغلیه هوا سس شیر هوا/ خلاهء جهت جریان 9) شیر ترکیبی هوا شکل ۵-۹- مکان‌های مناسب برای نصب انواع شیرهای هوا [۱۷] ۲-۲-۹ محاسبه تخمینی اندازه شیر هوا [۱۱] و [۱۶] با توجه به حساسیت عملکرد صحبیح شیر هوا در خطء در محاسبات هیدرولیکی باید به دقت اندازه شیر محاسبه و تعیین شود.ء این امر با توجه به پروفیل خط و معادلات مربوط به شیر و کتب مرتبط۱ مورد محاسبه قرار می‌گیرد؛ در اینجا یک روش تقریبی تنها جهت برآورد اولیه مهندسان طراح ارائه می‌شود. در این روش قطر شیر هوا باید حداقل ۲۵ میلی‌متر (۱ اینچ) به ازای هر ۰/۳ متر (۱ فوت) قطر لوله باشدء به‌عنوان مثال برای یک لوله به قطر ۱/۲ مترء قطر شیر هوا حداقل باید ۱۰۰ میلی‌متر باشد. ۳-۲-۹- نکاتی درخصوص استفاده از شیرهای هوا در پدیده ضربه قوچ [ ۲] و [۱۱] و [۱۴] و [۱۶] و [۱۷] - از انواع شیرهای هوا معرفی شده فوق درخطوط انتقال آب» شیرهای هوای ترکیبی دو روزنه از بهترین نوع آن‌ها می‌باشد که علاوه بر قابلیت ورود و خروج مجزای هوا در صورت أسیب دیدن یک روزنه شیر تا زمان تعمیر آن» شیر با یک روزنه باقیمانده حداقل به نیمی از وظایف محوله عمل می‌نماید. - نکته قابل توجه آن است که در هنگام ایجاد فشار منفی» هوای جو به مقدار زیاد از روزنه بزرگ وارد خط لوله می‌شود و پس از تکرار سیکل جریان نوسانی ضربه قوچ و ایجاد فشارهای مثبت این حجم هوای محبوس باید به تدریج و از طریق روزنه کوچک که مقطع عبور هوا در آن خیلی کوچک‌تر از روزنه بزرگ ورودی هوا به خط لوله است تخلیه شود چراکه خروجی سریع هوا از سامانه می‌تواند باعث برخورد سریع ستون‌های آب گردد که خود ایجاد موج فشار می‌نماید. از این جهت خروج هوای وارد شده به سامانه و رسیدن سامانه به شرایط پایدار اولیه زمان بر می‌باشد و این امر را می‌توان از تبعات منفی شیرهای هوا نام برد. ۵0 ۵۵۵ ۵۵ |۷۵ -۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۰ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی - سرعت انتشار آمواج در خطوط انتقال حدود ۱۰۰۰ متربرثانیه است. بنابراین وقتی آمواج منفی در طول خط لوله منتشر می محض رسیدن به محل نصب شیرهای تخلیه هوا سبب کاهش فشار درون خط لوله می‌گردد و در صورتی که این فشار فشار جو شود از طریق روزنه بزرگ شیر تخلیه هواء هوای محیط به خط لوله هدایت می‌شود. فرآیند ورود هوا به خط لول کاهش فشار داخل لولهء باز شدن روزنه بزرگ و مکش هوای جو به درون لوله از طریق شیر تخلیه هوای دو روزنه : زمان خاصی را به خود اختصاص می‌دهد. بدیهی است که با توجه به سرعت انتشار موج قبل از اینکه تزریق هو به در به‌طور کامل انجام شودء موج با سرعت از آن محل عبور کرده و به نقاط بعدی خط لوله انتشار می‌یاید. - بدین ترتیب ملاحظه می‌شود که در خطوط انتقال ثقلی و پمپاز که در طول خط لوله بر آثر ضربه قوچ فشارهای ایجاد می‌شود. شیرهای تخلیه هوای دو روزنه نمی‌تواند به تنهایی کارگشا باشد و برای مقابله با ایجاد فشارهای : جدایی ستون آب کارایی لازم را نداشته و توصیه نمی‌شود. فقط در خطوط انتقال آب ثقلی و پمپاز که به‌دلیل پر توپوگرافی مسیر خط لوله قله‌های کوتاهی در طول مسیر وجود داشته باشد و در هنگام ایجاد پدیده ضربه قوچ و امواج منفی در آن قله‌ها فشارهای منفی ناچیز و در حدود کم‌تر از ۱۰ متر ستون آب ایجاد شودء می‌توان با ن پیش‌بینی شیر تخلیه هوای دو روزنه با قطر مناسب در خط الراس آن قله‌هاء از ایجاد خلاءزایی موضعی و جدایی آب احتمالی و آثار مخرب آن پیشگیری نمود. شکل (۶-۹) پروفیل خط لوله انتقال آب ثقلی و پمپاز را که در آن به شیر تخلیه هوای دو روزنه از خلاءزایی موضعی بیشگیری شده نشان می‌دهد. شکل ۶-۹- پیشگیری از خلاءزایی موضعی در خطوط انتقال ثقلی و پمپاز با استفاده از شیر هوا -------- صفحهٔ بعد -------- فصل نهم - سناخت و بررسی عملکرد ُسیرهای هوا و ایمنی و تاثی رآن بر ضربه قوج ۸۱ ۳-۹- شیرهای ایمنی ‏ [۲] و [۱۱] و [۱۴] و [۱۶] و [۱۷] و [۲۰] برای مقابله با پدیده ضربه قوچ یکی از راهکارهای مقرون به صرفه و مفید استفاده از شیرهای ایمنی است. این شبرها همانند سوپاپ اطمینانی می‌باشند که به محض افزایش ناگهانی فشار ازحد معمول آن در سامانه» شیر باز شده و با خروج سریع سیال» فشار را رایچ‌ترین این شیرها اشاره می‌شود: شکل ‎)۷-٩( ۱ از اد 3 ام ۳ بل 12 م سا مبیییغ |۱۱ 1 سره ۲ ْ ۵ و ٍ یک شکل ۷-۹- به ترتیب الف- شیر ایمنی فشار ب- شیر اطمینان پ- شیر اطمینان فشار ۱-۳-۹ شیرهای ایمنی فشار [۲] و [۱۱] و [۱۴] و [۱۶] و [۱۷] و [۲۰] شیری که به‌طور خودکار و با توجه به میزان فشار استاتیک بالادست شیر باز شده و باعث کاهش فشار سامانه تا نقطه فشار تنظیمی روی شیر می‌شود. این شیر عموما در سامانه‌های حاوی مایعات به‌کار برده می‌شود. ۲-۳-۹- شیر اطمینان " [۲] و [۱۱] و [۱۴] و [۱۶] و [۱۷] و[۲۰] شیری که به‌طور خودکار و با توجه به فشار بالادست آن سریعا و به‌طور کامل باز شده و باعث کاهش فشار می‌گردد. این شیر عموما در سامانه‌های حاوی بخار یا گاز به‌کار برده می‌شود. ۷۵۷۵ ۲۵11۲ -| ۲- در استاندارد 512 ]۸۳ توضیحات بسیار کاملی ارائه شده است. 6 ع[[ع۲ ۳۲۳۵۵۷۲۵ -3 6 50۱۷ -4 -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۳ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوج در تاسیسات آبرسانی سهری ۳-۳-۹- شیر اطمینان فشار" [۲] و [۱۱] و [۱۴] و [۱۶] و [۱۷] و [۲۰] این نوع شیر خاصیت هر دو شیر فوق‌الذکر را داشته و هم در سامانه‌های گازی و هم در سامانه‌های حاوی مایعات به‌کار برده می‌شوند. ۴-۳-۹- نکات مهم در ار تباط با استفاده از شیرهای ایمنی [۳] و [۱۱] و [۱۴] و [۱۶] و [۱۷] و [۳۰] در خطوط انتقال مایعات عموما از شیرهای ایمنی فشار استفاده می‌شود. درصورتی که هنگام بررسی ضربه قوچ در خط انتقال مشکل خلاء رخ ندهدء یکی از راهکارهایی که در ابتدا جهت کاهش آثار ضربه قوچ حتما باید مورد بررسی قرار گیرد. استفاده از شیرهای ایمنی فشار است؛ این امر باید با توجه به فشار قابل تحمل خط شود نقطه فشار تنظیمی باید به‌گونه‌ای باشد که در هنگام عملکرد معمول سامانهء تخلیه مایع صورت نگیرد. برای انتخاب نقطه تنظیم فشار" شیر جدول (۱-۹) باید رعایت شود. جدول ۱-۹- تنظیم شیر کاهش فشار کاملا باز می‌شسود. در آن باز می‌شود. ۰ مر فشار طراحی ۰ ۸ فشار طراحی " از یک شیر استفاده شده است ۰ مر فشار طراحی در یک شیر ۸/۱۰۰ فشار طراحی و در مابقی شیرها ۱۰۵ , فشار طراحی | از چند شیر استفاده شده است بین بده خروجی از شیر در هر زمان و بیشینه بده خروجی از شیر هنگامی که شیر کاملا باز است رابطه زیر برقرار است: 8 0 ما 0 0 ۳ در رابطه فوق 0 بده خروجی در زمانی است که شیر تا حدی باز شده وی,, بیشینه بده خروجی در هنگام باز شدن کامل )۱-۹( مقدار زمانی که شیر به‌طور کامل باز می‌باشد به فشار و مشخصات طراحی سازنده شیر بستگی دارد اما به‌طور تقریبی این زمان از ۳۹( ۰100 بر( 0 ۹۵60 ۰ 25 ا ۹ 0 ات زمان باز شدن کامل |- ۳۳۹۵۷۳۵ ۵۵۲1۷ 6 2- 501 0010 6 3- 12۵1820 6 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل نهم - تسناخت و بررسی عملکرد ُسیرهای هوا و ایمی و تاثی رآن بر ضربه قوج ۸۳ در رابطه فوق 16 ضریب ثابت می‌باشد و برای شیرهایی که سریع باز می‌شوند ۰/۴ و برای شیرهایی که آهسته باز می‌شوند ۰/۹ در نظر گرفته می‌شود و این عدد با توجه به اطلاعات سازنده نهایی می‌شود اما عموما در محاسبات فرض باز شدن سریع لحاظ می‌شود» ,10 قطر شیر بر حسب میلی‌متر و ,یمه فشاری است که در آن شیر به‌طور کامل باز می‌شود بر حسب متر می‌باشد. (۳-۹) ۱ ۹ اس < ,0 0.23 1113 ۴-۹- شیر نگهدارنده فشار" [۴] یکی دیگر از شیرهای کاربردی در حفاظت خط در برابر ضربه قوچ شیرهای نگهدارنده فشار می‌باشد. از آنجایی که این شیرها عموما در گروه شیرهای ایمنی دسته بندی می‌شوند در همین فصل اشاره‌ای به جزییات آن می‌شود. این شیرها برای ثابت نگداشتن فشار در بالادست شیر به‌کار می‌روند و همچنین در تقاطع لوله‌ها و انشعابات مسیر در جهتی که دارای مقاومت کم‌تر است و مصرف بیش‌تری نسبت به مسیر دیگر دارد برای جلوگیری از فرار آب به کار برده می‌شوند. کار کرد این شیرها در شکل ‎)۸-٩(‏ نشان داده شده است؛ فشار ورودی ,۳» فشار خروجی «] و فشار داخل محفظه پیستون و سیلندر ۲۷ عملکرد متقابل دارند. با کاهش فشار ,۳ به کم‌تر از مقدار فشار تنظیمی» فشار زیر دیافراگم شیر پیلوت کاهش می‌یابد و در نتیجه نیروی فنر شیر پیلوت. مقطع عبور آب خود را کاهش می‌دهد. با این کاهش, فشار ,۳ افزایش یافته و درنتیجه پیستون شیر اصلی به طرف پایین حرکت می‌کند و مقطع عبور آب را کاهش می‌دهد. این کار تا زمان تثبیت فشار 8 در فشار تنظیمی ادامه پیدا خواهد کرد. با این عمل فشار در تقاطع خط لوله به مقداری افزایش می‌یابد تا آب بتواند در خط لوله‌ای که مقاومت بیش‌تری دارد نیز جریان یابد. اجزای شیر: ۱- شیر پیلوت ۲-شیر یک‌ضرب مدار فرمان ورودی ۳- صافی ۴- مانومتر ۵- اوریفیس ۶-شیر سوزنی ۷-درپوش هواگیری ۸- شیر یک‌ضرب فرمان خروجی شکل ‎-٩‏ ۸- شیر ثابت نگهدارنده فشار | - ۳۳۵۵۵۳۵ ۵1۵116 06 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۱۰ مکان یابی و تمهیدات نصب کنترلی و نکلت کاربردی ضربه فوج -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دهم - مکان‌یابی و تمهیدات نصب کننرلی و نکات کاربردی ضربه قوچ ۸۷ ۱-۰ کلیات از جمله عوامل مهم در حفاظت سامانه انتقال در برابر پدیده ضربه قوچ پس از مطالعه و محاسبه آن و انتخاب تجهیزات مناسب کنترلی» مکان مناسب جهت نصب تجهیزات می‌باشد؛ این امر به حدی مهم است که گاهی انتخاب مکان نا مناسب جهت نصب تحهیزات می‌تواند اثر حفاظتی آن را از بین برده و درحالی که خط انتقال به نظر محافظت شده می‌رسد. اما درواقع آسیب‌پذیر می‌باشد. در فصول قبل در کنار معرفی برخی تجهیزات کنترلی؛ توضیح کوتاهی در ارتباط با مکان‌های نصب آن‌ها داده شد که در این فصل به جمع‌بندی و نهایی‌سازی مطالب پرداخته می‌شود. ۲-۰- نکاتی که قبل از انتخاب مکان مناسب باید لحاظ کرد [۲] و [۵] و [۸] - پروفیل خط انتقال به دقت مطالعه شود. - توپوگرافی مسیر خط لوله مورد مطالعه قرار گیرد و نقاط پست و مرتفع مسیر مشخص شود. - کلیه انشعاباتی که در طول مسیر گرفته می‌شود» مشخص شود. - مکان‌هایی که امکان نصب تجهیزات کنترلی ضربه قوچ وجود دارد مشخص شود خاطر نشان می‌شود گاهی در محاسبات اولیه مکانی برای نصب تجهیزات کنترلی حین طراحی در نظر گرفته می‌شود. اما در حین اجرا به دلیل وجود مشکلاتی» تجهیزات در آن محل نصب نمی‌شود و به مکان دیگری منتقل می‌شود» از این جهت باید حین طراحی از هر جهت مکان پیش‌بینی شده برای نصب تجهیزات مورد مطالعه و امکان سنجی قرار گیرد. - اطلاعات مرتبط با سرعت باده ضریب زلزله و شرایط آب و هوایی منطقه در طی چند سال جمع‌آوری شود. - مکان‌هایی از پروفیل خط لوله که با رودخانه یا خیابان در طول مسیر برخورد دارد مشخص شود. - با کمک نرم‌افزارهای رایانه‌ای مرتبط (رجوع شود به فصل ۱۳) پروفیل خط با دقت شبیه‌سازی شود. - مکان شیرهایی که به دلیل محاسبات هیدرولیکی در مسیر تعبیه شده است روی پروفیل مشخص شود. ۳-۰- تمهیدات لازم در ایستگاه پمپاز [ ۲] و [۵] و [۸] دربیش‌تر مواقع بهترین نقطه جهت نصب تجهیزات کنترلی ضربه قوچ داخل یا مجاورایستگاه پمپاز می‌باشدء دلایل این امر عبارتند از: - هزینه اولیه نصب تجهیزات در ایستگاه به مراتب کم‌تر است. - اصلی‌ترین بخش مسیر انتقال آب از دیدگاه بهره‌برداری عموما تجهیزات مستقر در ایستگاه پمپاژ و به‌خصوص تلمبه‌ها می‌باشنده که حفاظت آن‌ها در برابر خسارات ناشی از ضربه قوچ به مراتب در اولویت بالاتری نسبت به سایر تجهیزات خط قرار دارد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۸۸ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی تسهری - با توجه به نصب تجهیزات حفاظتی ضربه قوچ در ایستگاه» نیاز به سامانه‌های کنترل از راه دور این تجهیزات و هزینه‌های مرتبط با آن تا حد زیادی کاهش می‌یاید. - به‌طور معمول ابتدای مسیر فشار مایع از دیگر نقاط مسیر بیش‌تر می‌باشد که به تبع آن افزایش فشار ناشی از ضربه قوج - در صورت استفاده از مخزن ضربه‌گیر تحت فشار در ایستگاه پمپاز فضای لازم برای نصب مخزن و کمپرسور باید دیده شود. - فضای لازم و تجهیزات مناسب مانند جرثقیل جهت تعمیرات احتمالی کمپرسور و یا مخزن باید دیده شود. - درصورتی‌که لازم است مخزن در فضای سرپوشیده نصب شود.ء باید قبل از ساخت و نهایی‌سازی مخزن ارتفاع طراحی شده برای مخزن و پایه آن و ارتفاع سقف و همچنین ابعاد درب فضای سرپوشیده نصب مورد بررسی قرار گیرد. - لوله آبنمای مخزن باید به‌گونه‌ای نصب شود که امکان بررسی ساده و روزانه توسط بهره‌بردار وجود داشته باشد. - روی مخزن ضربه‌گیر باید شیر اطمینان نصب شود. - برای بازدید و عملیات رنگ و پوشش داخل مخازن دارای قطر بالاتر از ۱/۵ مترء باید دم روبازدید با حداقل قطر۵۰۰ میلی‌متر و برای تمیز کردن داخل مخازن دارای قطر کم‌تر از ۱/۵ مترء باید آدم روبازدید با حداقل قطر۴۰۰ میلی‌متر بر روی آن تعبیه و با فلنج کور مسدود شود. - انشعاب آب لازم برای پرکردن مخزن در نظر گرفته شود. - انشعاب برق لازم برای کمپرسور هوا در نظر گرفته شود. ۴-۰ تمهیدات لازم در خارج ایستگاه پمپاژ [۲] و [۵] و [۸] - درصورتی که مخزن در فاصله‌ای دورتر از ایستگاه قرار گیرد سامانه‌های کنترل از راه دور برای بررسی مستمر سطح آب و هوا در داخل مخزن نصب شود. - درصورتی که مخزن خارج از ایستگاه و در مکان مرتفعی نصب شود و منطقه دارای شرایط سرد زمستانی باشدء تمهیدات لازم برای جلوگیری از یخ زدن آب مخزن دیده شود. - در صورت استفاده از دودکش خط در مسیر تمهیدات لازم درخصوص نصب و استحکام بخشیدن به آن دیده شود. - در مورد مخزن تغذیه یک‌طرفه که خارج از ایستگاه و در نقطه مرتفعی از مسیر نصب می‌شود. توجه شود در شرایط خاصی امکان تخلیه کامل مخزن در هنگام قطع جریان وجود دارد (این حالت به‌خصوص در زمانی که محل نصب مخزن به نسبت دیگر نقاط مسیر در ارتفاع نسبی بالاتری قرار دارد رخ می‌دهد)» بدیهی است که هر ححمی برای مخزن تغذیه لحاظ شود پس از میرا شدن ضربه قوچ, این حجم به تدریج به خط لوله تخلیه می‌شود؛ به‌عنوان نمونه در شکل (۳-۱۰) 6 51۵۵ - | -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دهم - مکان‌یابی و تمهیدات نصب کننرلی و نکات کاربردی ضربه قوج ‎۸٩ تراز مخزن تغذیه از تراز مخزن انتهای خط لوله انتقال (منبع دریافت) بالاتر است. براساس محاسبات انجام شده با پیش‌بینی همین مخزن تغذیه» ضربه قوچ و پدیده‌های مخرب آن کنترل شده است. ولیکن پس از میرا شدن و توقف جریان» به‌دلیل اینکه تراز مخزن تغدیه از تراز مخزن دریافت بالاتر است. حرکت ثقلی و یکنواخت جریان از مخزن تغذیه به سمت مخزن دریافت برقرار می‌شود و پس از تخلیه کامل مخزن تغدیه, خط لوله نیز تا هم تراز شدن با منبع دریافت خالی می‌شود و هوا می‌گیرد. برای محاسبه حجم لازم برای مخزن تغذیه در این شرایط پس از تحلیل معادلات و حل مشکل ضربه قوچ منحنی تغییرات (بده خروجی از مخزن تَعذیه) برحسب زمان ترسیم می‌شود» شکل (۱-۱۰)» در این وضعیت حجم مفید و لازم برای مخزن معادل حجم آب تخلیه شده از ابتدای شروع ضربه قوچ تا پایان زمان میرا شدن (*1) یعنی زمانی که از آن به بعد میزان بده خروجی مخزن (1۰) به صفر میل می‌کند می‌باشد. شکل ۱-۱۰- نمودار میزان بده خروجی مخزن نسبت به زمان لازم به توضیح است که جهت پیشگیری از تخلیه خط لوله و مخزن تغذیه در این طرح‌ها باید با کمک شیرآلات کنترل خودکار پس از زمان 1 تمهیدات لازم جهت بستن خط لوله انتقال فراهم گردد. ۵-۰- نکاتی در ارتباط با انتخاب شیرهای و محل نصب آن‌ها با توجه به ضربه قوچ [۲] و [۵] و [۸] و [۱۳] و [۱۹] شیرهای مورد استفاده در خطوط انتقال ثقلی‌که عملکرد و باز و بستن آن‌ها سبب پدیده ضربه‌قوچ می‌شود به شرح‌زیر خلاصه می‌شود: شیرهای قطع و وصل کشوبی: این شیرهای برای قطع و وصل جریان در مسیر خط لوله نصب می‌شود. حداکثر قطر این شیرهای معمولا از ۲۰۰ میلی‌متر تجاوز نمی‌کند. - شیرهای قطع و وصل پروانه‌ای: این شیرهای نیز برای قطع و وصل جریان به‌کار می‌رود ولیکن مجهز به گیربکس بوده و برای قطرهای ۲۰۰ و ۲۵۰ میلی‌متر به بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۹ دستورالعمل اننخاب و طراحی نجهیزات کننرل ضربه قوج در تاسیسات آبرسانی سهری - شیرهای فشار شکن: این شیرها برای کاهش فشار در مسیر خط لوله انتقال استفاده می‌شود. در این شیرآلات امکان تنظیم زمان قطع و وصل بر روی آن‌ها وجود دارد. - شیرهای کنترل سطح آب مخازن: این شیرالات نیز مجهز به دیافراگم بوده و از سطح آب مخزن مرتبط فرمان می‌گیرد. - شیرهای سوزنی: این شیرآلات نیز می‌تواند عملیات فشارشکنی و کاهش فشار و نیز تنظیم جریان را انجام دهد. - شیرهای کروی : شیرآلات علاوه بر اینکه نقش قطع و وصل جریان را خواهد داشت» می‌تواند تنظیم و کنترل بده انتقال را انجام دهد. در سه محل در خطوط انتقال ثقلی امکان نصب شیرآلات وجود داردء به‌دلیل اینکه شرایط مرزی تعریف شده در این سه مکان متفاوت می‌باشد. لذا در صورت ضرورت باید به‌طور جداگانه این شرایط بررسی و تحلیل شود. این سه محل به شرح زیر می‌باشد: الف- در ابتدای خطوط ثقلی بلافاصله پس از مخزن شروع ب- در طول مسیر خطوط ثقلی ج- در آنتهای خطوط ثقلی قبل از مخزن آنتها - شیرهای قطع و وصل کشویی» پروانه‌ای و کروی قابل نصب در هر سه مکان فوق می‌باشند. - شیرهای فشارشکن عمدتا در میانه یا آنتهای خطوط نقلی نصب می‌شوند. - شیرهای کنترل سطح آب مخازن و شیرهای سوزنی نیز عمدتا در انتهای خطوط ثقلی یا پمپاژ قرار می‌گیرند. - در مورد انتخاب و مکان نصب شیرهای هوا در مسیرء بخش ‎۱-۲-۹٩‏ این راهنما مورد مطالعه قرار گیرد. ۶-۰- نکات کاربردی در ضربه قوچ ۱-۶-۰ پیش‌بینی تونل با ترانشه عمیق در مسیر خط لوله گاهی اوقات در مسیر خط لوله انتقال به منظور پیشگیری از خلاءزایی و جدایی ستون آب پروفیل خط لوله در بخش‌هایی از مسیر مطابق پروفیل زمین به‌طور طبیعی اجرا نمی‌شود. در این موارد خلاقیت یک مهندس طراح در کنار محاسبات و مطالعات لازم می‌تواند بسیاری از هزینه‌ها و مشکلات جانبی را کاهش دهد. به‌عنوان مثال در یک طرح آبرسانی کشور با احداث یک تونل به طول تقریبی ۳۵۰ متر و قطر دهانه ۲/۴۰ متر بدون تمهیدات ایمنی دیگر از ایجاد فشارهای منفی و پدیده خلاءزایی پیشگیری گردیده است» در شکل (۲-۱۰) پروفیل مسیر خط لوله و نمودار حداقل و حداکثر ارتفاع پیزومتریک ناشی از ضربه قوچ ملاحظه می‌شود. همان‌طور که در این شکل نشان داده شده با احداث این تونل» خط لوله به پایین‌تر از منحنی حداقل ارتفاع پیزومتریک منتقل شده و بروز پدیده‌های خلاءزایی و جدایی ستون آب (بدون استفاده از تجهیزات ایمنی) در روی نقطه بلندی از مسیر منتفی شده است. |-0[0 6 0 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دهم - مکان‌یابی و تمهیدات نصب کنترلی و نکات کاربردی ضربه قوج ۹ شکل ۲-۱۰- پیش‌بینی تونل در مسیر خط لوله برای پیشگیری از خلاءزایی ۲-۶-۰ پیشگیری از تخلیه خط لوله انتقال با توجه به اینکه پس از وقوع ضربه قوچ شرایط هیدرولیکی جریان تغییر یافته است لذا پس از میرا شدن جریان غیردایم باید کنترل شود که شرایط استاتیک جدید جریان در سامانه آبرسانی چگونه می‌باشد؛ آنچه مسلم است در خطوط انتقال ثقلی و پمپاژ به ترتیب پس از بستن شیرها یا قطع و خاموش کردن تلمبه‌هاء هنگامی که جریان غیردایم کاملا میرا شد باید بده جریان به صفر نزدیک شود. به‌عنوان مثال در یک طرح آبرسانی مانند آنجه در شکل (۳-۱۰) نشان داده شده جهت پیشگیری از پدیده‌های مخرب ضربه قوچ از یک مخزن ضربه‌گیر" در محل ایستگاه پمپاز و یک مخزن تغذیه یک‌طرفه در کیلومتر ۱۰ استفاده شده استء احجام مخزن ضربه‌گیر و تغذیه طوری محاسبه و طراحی شده که در زمان قطع ناگهانی برق و خاموشی هم‌زمان الکتروپمپ‌های ایستگاه پمپاز به به‌دلیل اینکه تراز مخزن تغذیه از تراز مخزن انتهای مسیر واقع در کیلومتر ۱۰ بالاتر است بنابراین پس از میرا شدن جریان غیردایم» حجم مرده مخزن تغذیه و بخش‌های از خط لوله انتقال منتهی به آن به سمت مخزن انتهای مسیر واقع در کیلومتر ۰جریان می‌یابد و خالی از آب می‌شود؛ بدین ترتیب راه‌اندازی مجدد خط لوله انتقال و هواگیری خط هر بار پس از خاموشی ایستگاه پمپاژ لازم می‌شود که این امر در سامانه آبرسانی اختلال ایجاد می‌نماید. |۱- ۸۱۳ -------- صفحهٔ بعد -------- ۳ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات ابرسانی سهری شکل ۳-۱۰- خالی شدن خط لوله انتقال پس از میرا شدن جریان غیردایم برای جلوگیری از خالی شدن خط لوله انتقال آب پیرامون محل استقرار مخزن تغذیه در کیلومتر ۱۰دو راه حل به شرح زیر - راه حل اول پیش‌بینی یک دستگاه شیر نگهدارنده فشار" مناسب در کیلومتر۴۰ و در خطالقعر خط انتقال می‌باشد. شکل (۴-۱۰) این شیر هیدرولیکی طوری طراحی شده که وقتی فشار در خط انتقال در محل نصب شیر به حدود ۱۰ بار کاهش می‌یابد. به‌طور خودکار شیر مذکور بسته می‌شود؛ بدین ترتیب پس از اینکه آثار مخرب و ضربه قوچ کنترل گردید. شیر مذکور در کیلومتر ۴۰ جریان را مسدود کرده و مانع از خالی شدن خط لوله می‌شود؛ جهت توضیحات بیش‌تر در مورد این شیر به بخش ۴-۹ رجوع نمایید. - راه حل دوم پیش‌بینی شیر قطع و وصل اتوماتیک سولنوئیدی است که در آنتهای خط لوله انتقال (کیلومتر ۱۰۰) تعبیه می‌شود و به محض قطع برق و یا خاموش شدن الکتروپمپ‌های ایستگاه پمپازء فرمان بسته شدن این شیر با یک تاخیر زمانی طی مدت حدود ۱۰ دقیقه از طریق سامانه کنترل تله متری از ایستگاه پمپاز به محل مخزن آنتهایی مخابره می‌شود و به این ترتیب از تخلیه بی‌مورد مخزن و خط لوله در کیلومتر ۱۰ و اطراف آن پیشگیری می‌شود. ۷-۰- جلوگیری از تخلیه هوای مخزن ضربه‌گیر به خط لوله در خطوط انتقال پمپاژ که تقریبا اختلاف ارتفاع استاتیکی بین ابتدا و انتهای خط انتقال ناچیز و یا کم می‌باشدء در صورت ضرورت استفاده از مخازن ضربه‌گیر» پس از میرا شدن جریان غیردایم» مخزن ضربه‌گیر کاملا تخلیه شده و هوای محبوس در آن وارد خط |- ۳۳۵۵۵۳۵ ٩۹16۱[ ۶2 6 -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دهم - مکان‌یابی و تمهیدات نصب کنترلی و نکات کاربردی ضربه قوج ۳ - برای راه‌اندازی مجدد سامانه انتقال آب باید هوای وارد شده به خط لوله از طریق شیرهای هوا به بیرون تخلیه شود که در هر بار توقف الکتروپمپ‌ها و راه‌اندازی مجدد این عمل باید تکرار شود. این موضوع سبب اختلال در سامانه آبرسانی می‌شود. - تخلیه هوای محبوس مخزن ضربه‌گیر به خط لوله سبب می‌شود از حجم هوای اولیه لازم در مخزن کاسته شده و در هر بار توقف و راه‌اندازی مجدد ایستگاه پمپازه کمپرسورهای هوا وارد مدار شده و مجددا میزان حجم هوای اولیه مخزن را برای پیشگیری از خالی شدن مخازن ضربه‌گیر توصیه می‌شود در انتهای مسیر خط لوله انتقال در محل اتصال به مخزن ذخیره زمینی یک شیر قطع و وصل اتوماتیک سولنوئیدی پیش‌بینی شود که به محض قطع برق و خاموشی الکتروپمپ فرمان بسته شدن این شیر با یک تاخیر زمانی حساب شده (پس از محاسبات و مطالعات ضربه قوچ) از طریق سامانه کنترل رابط بین تلمبه و مخزن ذخیره زمینی مخابره شود و به این ترتیب از تخلیه هوای محبوس مخزن جلوگیری می‌شود. ۱-۷-۰ ضربه قوچ در خطوط جمع آوری آب چاه‌های عمیق برای جمع‌آوری آب چاه‌های عمیق و انتقال آن به مخازن ذخیره و سرویس معمولا از شبکه جمع‌آوری استفاده می‌شود. به این ترتیب که آب از طریق شبکه شاخه‌ای جمع‌آوری و سرانجام از طریق جمع‌کننده‌های اصلی که به‌صورت خط انتقال است به مخازن هدایت می‌شودء شبکه جمع‌آوری آب چاه‌ها به دو صورت امکان‌پذیر است: الف- شبکه شاخه‌ای و اتصال تک تک چاه‌ها به جمع کننده اصلی در این روش یک جمع‌کننده اصلی انتقال در خط المرکزین موقعیت چاه‌ها پیش‌بینی می‌شود. سپس تک تک چاه‌ها به‌صورت شاخه‌های مستقل به این جمع‌کننده متصل می‌شود؛ در این وضعیت در هنگام قطع ناگهانی برق و خاموش شدن هم‌زمان الکتروپمپ‌های شناور امواج از طریق چاه‌ها به سمت جمع‌کننده و در نهایت مخزن ذخیره انتشار می‌یابد. به‌دلیل اینکه سطح آب چاه‌ها در عمق‌های پایین قرار دارد عمدتا در محل چاه‌ها و خط لوله منتهی به آن فشارهای منفی پدید می‌آید. محاسبات ضربه قوچ در این نوع طرح‌ها نشان می‌دهد که پیش‌بینی مخازن ضربه‌گیر در برخی از چاه‌هاء تاثیر قابل ملاحظه‌ای بر روی فشارهای منفی ایحاد شده در چاه‌های مجاور ندارد. تقریبا اگر طول شاخه لوله رابط چاه‌ها تا جمع‌کننده اصلی قابل توجه باشدء در عمده چاه‌ها باید مخزن ضربه‌گیر مستقل پیش‌بینی شود که این امر باعث بالا رفتن هزینه‌های کنترل ضربه قوچ می‌گردد. ب- جمع آوری آب چاه‌ها با دو یا چند جمع کننده مستقل و انتقال توسط جمع‌کننده اصلی در این روش برای هر چند حلقه چاه که در یک مسیر مستقل قرار دارند یک جمع‌کننده پیش‌بینی می‌شود و سپس جمع‌کننده‌های جمع کننده آب چاه‌ها به خط انتقال اصلی متصل شده و آب چاه‌ها را به مخزن ذخیره هدایت می‌نماید. در این وضعیت در هنگام قطع ناگهانی برق و خاموش شدن هم‌زمان الکتروپمپ‌های شناور امواج از هر یک از چاه‌ها به جمع‌کننده انتقال متصل به آن هدایت شده و به سمت خط لوله انتقال و مخزن ذخیره منتشر می‌شوند؛ در این حالت استفاده از چند مخزن ضربه‌گیر محدود در برخی از چاه‌ها که از محاسبات ضربه قوچ قابل استخراج است می‌تواند پدیده خلاءزایی و ایجاد فشارهای منفی را کنترل و مهار کرد. -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۱۱ نگهداری تحهیزات کنترل ضربه فوج -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل یازدهم - نگهداری تجهیزات کننرل ضربه قوج ۹1۷ ۱-۱- کلیات اگرچه محاسبات و مطالعات دقیق ضربه قوچ در رفع خطرات این پدیده بسیار پراهمیت است. اما همانند هر سامانه ارزشمند دیگری» در صورت عدم نگهداری و تعمیرات دوره‌ای صحیحء» تحهیزات پس از مدت کوتاهی کارایی مورد نظر را از دست داده و از سرویس خارج می‌شوند؛ توجه به این نکته باعث حساسیت نقش بهره‌بردار در بازدیدهای دوره‌ای می‌شود؛ اگرچه دستورالعمل نگهداری تجهیزات کنترل ضربه قوچ در هر سامانه آبرسانی باید متناسب با آن تنظیم شود اما در اینجا به‌طور کلی مواردی جهت نگهداری توصیه می‌گردد. ۳-۱- مخازن ضربه‌گیر روباز و مخزن ضربه‌گیر تحت فشار - سطح آب مخزن به‌طور روزانه باید بررسی شود. - در مخزن ضربه‌گیر تحت فشار میزان هوای داخل مخزن روزانه بررسی شود. - صحت عملکرد سطح‌سنج‌های متصل به مخزن هر هفته یک‌بار مورد بررسی قرار گیرد. - در مخزن ضربه‌گیر تحت فشار صحت عملکرد شیر اطمینان ماهانه بررسی شود. - لوله‌های متصل به مخزن از نظر عدم گرفتگی به‌طور ماهانه مورد بررسی قرار گیرد. درصورتی که از سامانه گرمایش روی دیواره‌های مخزن استفاده شده است. قبل از فر رسیدن دوره سرما صحت عملکرد آن باید مورد بررسی قرار گیرد. - در صورت بروز باد شدید» باران شدید یا زلزله در منطقه, پس از رفع حادثه کلیه موارد فوق و همچنین پی مخزن باید مورد بررسی قرار گیرد. ۳-۱- شیرآلات - هرماه باید کلیه شیرهای مسیر به‌خصوص شیرهای هوا بازدید شوند. - مشخص کردن شیرهای مهم و موثر در کاهش اثر ضربه قوچ بر روی پروفیل خط و نصب نقشه آن در اتاق بهره‌بردار. - شیرهای متصله به مخازن اهمیت بالایی دارد که باید به‌طور مستمر مورد بازدید قرار گیرند. - سامانه‌های کنترلی و برقی شیرها و ارتباط آن با اتاق کنترل باید به‌طور مستمر مورد بررسی قرار گیرد. -------- صفحهٔ بعد -------- ۹۸ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی تسهری ۳۴-۱ کمپرسور هوای فشرده - هر هفته یک‌بار باید صحت عملکرد کمپرسور و سامانه‌های کنترلی آن مورد بررسی قرار گیرد. - از کمپرسورهای روغنی در سامانه‌های آب غیرشرب و فاضلاب بهره گرفته می‌شود و در صورت استفاده در سامانه‌های آب آشامیدنی باید در خروجی کمپرسور از فیلتر استفاده کرد تا ذرات روغن موجود وارد آب آشامیدنی نشود یا می‌توان از انواع روغن‌های روان کننده‌ای که منشاء گیاهی دارند استفاده کرد. - پایه‌هایی که کمپرسور روی آن نصب شده است باید ضد ارتعاش باشد. - برای کم کردن تعداد دفعات خاموش و روشن شدن کمپرسور توصیه می‌شود خود کمپرسور نیز مجهز به یک مخزن ذخیره هوای کوچک و مجزا باشد. ۵-۱ بازبینی تجهیزات پس از رخ دادن پدیده ضربه قوچ - فشارهای ثبت شده در حین ضربه قوچ در اتاق کنترل باید مورد بررسی قرار گیرد و میزان افزایش فشار آن با توجه به - در صورت استفاده از مخزن ضربه‌گیر باید فشار قابل تحمل توسط مخزن با افزایش فشار ناشی از ضربه قوچ مورد بررسی قرار گیرد. - همه شیرهای مسیر به‌خصوص شیرهای هوا پس از پدیده ضربه قوچ در زمان کوتاهی باید مورد بازدید قرار گیرند. - همه مخازن مرتبط با ضربه قوچ در مسیر و ایستگاه پمپاژ باید مورد بازرسی مجدد قرار گرفته و سطح آب و هوا در مخازن تحت فشار مورد بازرسی قرار گیرد. - مسیر خط لوله جهت عدم ایجاد ترک یا نشت آب تا جای ممکن مورد بازرسی قرار گیرد. - درصورتی که از مسیر خط لوله انشعاباتی گرفته شده است» پس از ضربه قوچ محل اتصالات باید از نظر نشت آب مورد - راه‌اندازی مجدد خط نباید پیش از انجام بازرسی‌های فوق‌الذ کر و در صورت نیاز تعمیرات لازم» صورت پذیرد. - در هر بار رخداد پدیده ضربه قوچ باید میزان افزایش فشارء زمان میرا شدن جریان غیردایم» فشار مخزن تحت فشارء علت ایجاد این پدیده, میزان بده و فشار و دمای مایع خط هنگام پدیده ضربه قوچ همچنین آثار تخریبی آن در صورت بروز به همراه تاریخ و روز اتفاق در دفتری ثبت شود. -------- صفحهٔ بعد -------- فصل ۱۳ اصول استفاده از نرم‌افزارهای محاسبه ضربه قوج -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوا زدهم- اصول استفاده از نرمافزارهای محاسبه ضربه قوجچ )۱۰ ۱-۳ کلیات یکی از راهکارهای مناسب برای محاسبه ضربه قوچ در یک سامانه انتقال مایع و بررسی آثار آن استفاده از نرم‌افزارهای رایج و مرتبط می‌باشدء این امر با توجه به اینکه معادلات حاکم بر پدیده ضربه قوچ پیچیده و وابسته به زمان بوده و شرایط خاص هر پروفیل خط می‌تواند آن را مشکل‌تر سازدء باعث اهمیت بیش‌تر و روز افزون‌تر استفاده از نرم‌افزارهای محاسباتی می‌شود. این راهنما تاکید دارد طراحان برای محاسبات ضربه قوچ از نرم‌افزارهای معتبر و شناخته شده استفاده نمایند منوط به اینکه مهندس طراح آشنایی با معادلات حاکم داشته و بر نرم‌افزار تسلط کامل داشته باشد و اصول زیر را به دقت رعایت نماید: ۲-۳۲۳ انتخاب و استفاده از نرم‌افزار جهت استفاده مناسب و9 نتایج قابل اعتماد حاصل از نرم‌افزار باید موارد زیر مورد توجه قرار گیرد: - در حداقل ۳ پروژه اجرا شده مشابه در داخل و خارج کشور مورد استفاده قرار گرفته باشد. - آخرین ویرایش نرم‌افزار استفاده شود و یا ویرایش نرم‌افزار حداکثر مربوط به ۵ سال پیش از آغاز پروژه باشد. - تا جای ممکن نتایج محاسبات نرم‌افزار با نتایج محاسبات نرم‌افزار مشابه مقایسه شود.ء نباید تفاوت زیادی در نتایج وجود - در نرم‌افزار توانایی شبیه‌سازی کلیه تجهیزات سامانه انتقال از جمله شیرهای» تلمبه‌هاء خط لوله و مخازن وجود داشته - در نرم‌افزار امکان شبیه‌سازی و استفاده از کلیه گزینه‌های حفاظتی ضربه قوچ وجود داشته باشد. ۳-۳- حداقل اطلاعات اولیه ورودی در نرم‌افزار اطلاعات ورودی به نرم‌افزار جهت محاسبه و تحلیل باید حداقل شامل موارد زیر باشد و پس از محاسبات به همراه نتایج» این اطلاعات اولیه نیز باید ارائه شود؛ در شکل (۱-۱۲) نمونه‌ای از پنحره‌های ورود اطلاعات در نرم‌افزار ارائه شده است. - مشخصات جنس لوله» ضریب زبری و ضریب ارتجاعی لوله - سرعت حرکت موج در لوله با توجه به جنس - بده خروجی از تلمبه - تعداد و نوع تلمبه‌ها ۱- نرم افزارهایی مانند: ۳1۹[ ۳10۷۷/۸۸۹ ,5 ا[]1۱1۳ ]۸۲ ,11۸۲ ۱]۷] ,۳1۳۳۲۷۳1 ‎۸٩1,‏ ,۲1۸۱/1۱/۳۹ -------- صفحهٔ بعد -------- وم دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کننرل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی تسهری 7 - دور تلمبه - مشخصات مایع (چگالی, فشار بخارء دما) - ارتفاع از سطح دریا - عنوان پروژه و تاریخ انجام محاسبه - مشخصات و چگونگی اتصال انتهای مسیر اوررع اج ۷۷ مهم :۳ | و5 60 م۳ - سس من جوز 0۳) مها مور۲ ها (ااوده! مج ادنانب] 2۱06 ۵۳۳۵ ۲ 2 ۵ا جم:۴ ۱ 0۳۵۳0 ۳۳ 5 ۰ ع#له ۲ یی ۳۵ 53 موب‌ای /ا ریشنه هت 8 ۴ زرم هد ی مس 1152 128 4۰0۱:۱۵۳۵ 3 ۱۹۳۹۴ ا3 ۳۹ 1 151 1۳ 3 ۱۳۳۹ مشاه 1۳55 32 (۳|۳ 5۱0۵۵۳ ا 0 وم ۲هم. دلد0 مس - 0۳ 6۳ (۳) 206130۴ 11 3/1 هه اد ۵06۳ ۵هاد 68 ۱ تمه 9 ۳ علفا5 ۱۵ 08۸۷۷] 34] ۱۵۳918 ۸م:۳ ۱ 55] (] ۲۱۲۵۵ 3عاد ۴8 ۱ دماح 4و ۱( #ووم؟5 م۴ دهاد 8 چا داه0 ۳۵۵ 7 ۳0 6۳۵ ۸۱۵۵ 8 (۳۳۵] )ها :0 ۱ لته د ۱ 44| را با 07۲ 5 ( 19۳۳2 ۱۳۲۲۱۱۵ 01 ۵۳۳۵۳۵۸ ۲۷ ِ 0 150] + ما1۳ ۷/8 ۱ 27 معادان ما۲ ۱ ۲۴۱۳۵2 ۱ و عههناداد 1 1 8 ۳ م۳ ۸۵۵ ۲۲ 2000/0 (۳۹) برامنا‌هاع امس پر ۳ 8 « جمو:۴ 6۵۱ ۲ ۱ دموس۳ ان ۵ا۲ را سا [(۲۳/۶] ت1عهم5 عبو لها ا‌ماه5 7 334] (060) 50664 م۲ ۱۳۸۵۱ |[ دزد ااههاه5 0 [ هام هو ول ۴ ,اادهت معا فده ۲۷ 6بهد 0۵۵۷۷ 5 م۱۳ ۳۳۶ ۱ 5 ۳ 06 جوا لهها عوبطم ۷ا اناس۲ | ۳« مام ۴۸04 عم ۸۵ ۲۰ تن ها ۳۳ [) (۳۵۳۲۵0 ۱۳۵ توملم(] ۲۱۳۳ ۱ ۱ عم اا۸ ۳۲ داش ۲۰ مور ۲ ۱ ۱ ی لها نات مهمم الا ۸۱۵۹۶۹۴7۲ ۲ | نو ارب ام ماه 0 ۵۳ ۳۵۵ ۳۳ لش سر ی ۳ ۶ وتان 5 40] ۲۹۳ 74 و شکل ۱-۱۲- به ترتیب از راست به چپ پنجره ورودی اطلاعات خط لوله و تلمبه در نرم‌افزار ۴-۲ موارد کنترلی نرم‌افزار طی محاسبات - جهت بررسی نوسانات فشار در خط لوله باید حداقل تا( 401/۵ -۱) ثانیه که معادل زمان لازم برای۲۰ بار رفت و برگشت موج در سراسر خط پس از توقف تلمبه‌ها می‌باشد. مورد تحلیل قرار گیرد؛ در این رابطه .1 طول لوله انتقال بر - نرم‌افزارهای رایج عموما حل معادلات را به روش تحلیل عددی و به‌صورت تفاضل محدود انجام می‌دهند که این امر مستلزم گره‌بندی خط لوله می‌باشدء مقاطع خط لوله باید به‌گونه‌ای در نرم‌افزار مورد بررسی و گره‌بندی قرار گیرد که در -------- صفحهٔ بعد -------- فصل دوازدهم- اصول استفاده از نرم‌افزارهای محاسبه ضربه قوچ ۱.۳ حین محاسبات بیشینه تغییرات سرعت مو" در یک گره در هر بار تکرار" نسبت به تکرار قبلی از ۱۰ در صد تجاوز ننماید و در صورت تجاوز از این درصد باید میزان گره‌بندی در خط لوله افزایش یابد تا این تغییرات به کم‌تر از ۱۰ درصد و در حدود ۵ درصد برسد. - محاسبات به‌گونه‌ای باشد که تغییرات فشار در نقاط کلیدی و حساس از مسیر و به‌خصوص در خروجی ایستگاه پمپاژ باید مورد بررسی قرار گیرد. - درصورتی که در طول مسیر جنس خط لوله و یا قطر آن یا ضخامت لوله تغییر یابده این امر باید در شبیه‌سازی لحاظ شود. - سرعت موج عامل بسیار مهمی در محاسبه ضربه قوچ است از این جهت سرعت محاسبه شده توسط نرم‌افزار با توجه به جنس لوله باید به‌صورت دستی و با استفاده از معادله (۱-۳) مورد بازبینی قرار گیرد. - جهت صحت شبیه‌سازی باید درحالتی که سامانه در حالت کارکرد معمول می‌باشد و ضربه قوچ ایجاد نمی‌شود.ء فشار محاسبه شده خروجی نرم‌افزار در نقاط مختلف خط و به‌خصوص در آنتهای مسیرء با فشار محاسبه شده توسط محاسبات هیدرولیکی خط برابر باشد. ۵-۳ نتایج خروجی نرم‌افزار - نتایج محاسبات ضربه قوچ در نقاط مختلف پروفیل خط باید هم به‌صورت نمودار و هم به‌صورت عددی نسبت به زمان ارائه شود. - در صورت استفاده از مخازن روباز در سامانه انتقال, باید میزان بده و سرعت مایع خروجی از مخزن به‌صورت نمودار و عددی نسبت به زمان ارائه شود تا بتوان بررسی کرد آیا قطر و میزان آب مخزن کافی است یا خیر؟ - در صورت استفاده از شیر هوا و شیرهای ایمنی فشار باید نتایج عددی بده ورودی و خروجی سیال نسبت به زمان ارائه شود. - در صورت استفاده از مخازن تحت فشار باید فشار» سطح آب وهمچنین حجم هوای بیشینه و کمینه در حین پدیده ضربه قوچ در انتهای محاسبات و پس از میرا شدن جریان ارائه شود. - دو نمودار تغییرات فشار در نقطه خروجی ایستگاه و نمودار بیشینه و کمینه فشار روی تمامی نقاط پروفیل خط نسبت به زمان حین پدیده ضربه قوچ باید ارائه شود. - درصورتی‌که در ایستگاه پمپاز از چند تلمبه استفاده شده است. باید نتایج خروجی تاثیراز کار افتادن همه تلمبه‌ها و همچنین از کار افتادن تنها یک تلمبه نیز ارائه شود. - نتایج شبیه‌سازی برای حالتی که تلمبه‌ها همگی کار می‌کنند و جریان دایم می‌باشد و تجهیزات حفاظتی ضربه قوچ هم لحاظ شده است. باید ارائه شود. 6 ل 0عع0د ۷۵۷۵ ۱۷1۵1۵۳ - | 0 --2 -------- صفحهٔ بعد -------- ۴ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی شسهری - درصورتی که از مخزن ضربه‌گیر جهت محافظت استفاده شده است. نتایج نهایی حجم مخزن» میزان کمینه و بیشینه هوا و آب و فشار در آن باید ارائه شود. - قطر لوله‌های ورودی و خروجی مخازن به‌خصوص مخزن ضربه‌گیر باید به دقت توسط نرم‌افزار مورد تحلیل واقع شود و نتایج به‌صورت عددی ارائه گردد. خاطر نشان می‌شود در این ارتباط برخی از نرم‌افزارها دچار ضعف می‌باشند و برخی تنها امکان استفاده از شیر اریفیس دار را به طراح در شبیه‌سازی می‌دهند» درصورتی که عموما در کشور از دو لوله با قطرهای مختلف جهت ورود و خروج آب استفاده می‌شود. اگرچه این مشکل در ویرایش جدید نرم‌افزارها رفع گردیده است اما در صورت استفاده از نرم‌افزارهایی که چنین قابلیتی را ندارنده طراح باید با محاسبات دستی و بهره‌گیری از معادلات و کتب مختلف از جمله معادلاات (۱-۷) و (۷ -۲) این قطرها را که نقش بسیار مهمی در عملکرد مخزن ضربه‌گیر دارند محاسبه نمایند. شکل (۱۲- ۲). - در نرم‌افزارها قابلیتی وجود دارد که نوسانات فشار نسبت به زمان را در طول پدیده ضربه قوچ به‌صورت انیمیشن نمایش می‌دهد. از این جهت باید در زمان ارائه نتایج سعی شود این انیمیشن نیز ارائه شود. - در انتخاب سامانه حفاظتی در نرم‌افزار» باید کلیه گزینه‌های مناسب مورد بررسی و شبیه‌سازی قرار گیرد و نتایج آن ارائه شود به‌خصوص نتایج استفاده از شیرهای ایمنی فشار و شیرهای هوا زمانی که در ضربه قوچ تنها با مشکل افزایش فشار 0 ساوا۳مت) هاگ ۳۵۶۳۵۳۵ - : اه ] ۵ ۲۱۵۵۴ ۱ ما۷۱ ۱ هماع ۷۵اه ۷۷ 000 اعت که ۵ ۲۳۵۶۵۲ اداوودا ۲۷ معا ۲ ۸۳ ۳۸۱ 1 ۲۳ ۱۳۳ مطام‌ددا) فش جاادا۳ا ۲ حاحوی۴ دادح انش یات کات تفت ساسننی هاوون [ا -م 1 لاس00 ناس 0 130 (۷) 0017 بعاع 0۱۵ وامژه ۲ ۲۳ ۵ ۰ج ها همم 200] [) [۱۳ ۵۵۷ ۵:۵۳ امن [۲ 1] داوطم ول نم لدعنع۱۵ اه ۲۱۵ ۳۳2 ددتا ۵6) غلا غاصه و۳ 127 [3) ۱۷۵۱۳۳۴ اعهحاصهدحت اذاه ] : 387 [۳3) ان۸ اه وبسا ۷۷ 30] را ها مس ده راب۹ 1۳575 [0] اب | 5۱01 اه /۷ ۱05 (2] کنا ۷ آن اهبش 0332 (0] اهبها ۱/۵ 5۵] اها7۵ آه (7] وط ۷۷ رم مه ۲ بان /۱ [۳اس۲ ا۸دا5 صاذانت‌اه) ۳2] [[) ۲۱۱] معوطاممددان ان 8۵:۴ 0۵۳۵ نش عمر ۲ عااهابه دا -۲ شکل ۲-۱۲ - پنجره ورود اطلاعات مخزن ضربه‌گیر در نرم‌افزار ۷.3.3.5 ۲1۷1۳۵ -------- صفحهٔ بعد -------- ببوست ۱ ضرایب رایج و مورد نیاز در محاسبلت ضربه قوج -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- ب رایخ و مورد نیاز در محاسبات ضربه فقوچ جدول پ.۱-۱- میزان زبری مواد مختلف مورد استفاده در معادله دارسی - ویسباخ [۱۰] و [۱۳] و [۱۹ ۲:0۵ ۷1210۳121 ۶ )11(( 0.004 (۷۷) [۵ع۱د [۳۵1۵ 00 خحعاححی5 0000016 0.0048 (0ع00۵1 [2۵۵) آع۸عاد [۲۵۵ ۲00۳ 0.00015 0.045 (۷۷ع) [ععاد ۲00۲۵۵ 23 - 0.003 9.0 - 0.9 | (ببعن) آععاد ۲1۷۵۵۵ ۲۵۹11۲۵۲ )۷۷( 026 0.0005 116 0 2.591 0۱.005 00006 018 (۹۱۱۵۵۸ ۲۵۳۹۰ آععادی) ۲00۵۵ ۲0۵6 ‏ع۲۵)‎ ۷٩1016: ۲۵۳ ۹ ۵۳۵( 0.00 0.002 0.00004 012 (۷ع) 1۳۵ 02۹1 ۸۵۵1160 0.00033 [0.001-0.0 اع 0 دمای‌داد۸ 00005 00005 0.15 001۷۵7170 000005 هه 0.0015 ۳ 0.00005 0.0015 ۳۵۵ 0.00005 002 ری اه جدول پ.۲-۱- مشخصات فیزیکی مواد لوله‌های رایج [۱۰] و [۱۳] و [۱۹] ۹۳۵۱:۵۲۹٩ ۸100|۶۵ ۰ 8‏ : 0 ۲۹۵195015 308۹3/005 [۱۷1210712 0.30 207 432 52۵ 7 ۵ 0.25 0 0۵ 90 5 ۵ 1.88۵ 0 :)۲ ۱300101100 1101 3: 359 172 28 28 سک که جک وک 0۱.45 3.3 0.09 ۳۷/۲ سا وا سک -------- صفحهٔ بعد -------- ۸ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی شهری جدول پ.۳-۱- ضریب هیزن- ویلیامز" برای مواد مختلف [ ۱۰] و [۱۳] و [۱۹] ۲۳1۲۵ 1 150 (۷) [عع)5 100 ماگ ددع دهد 200 ۷۵1000 ۲۵۹1-110 )16۷۷( 130 ۲۵۶1-1۲۵۵ 10 ۷۲. 00 1۱10 ۲۵۶1-1۲۵۵ 30 ۷۲. 0 70-90 280 211 000160 6-81-10 ۱00 60021۷۵1760 0 ۱20 ۳۵ ۱50 1 (7 5 ۷ 0۳۵۷ ۱ ۷۹۹۷ )2/5( | ۷1۵۵1۹ )۳/( | 3۳۵۹۹۳۵ )0(( 25 )2.5 (0 )۱5656 ۱.000 (39*7) 4۲ 21 ۷۷/۵۵۲ 021 )5 1.344)10(5 ۱.001 (50*۳) 10*۹۴ 21 ۱۷۷/۵۲۵۲ 10.09 )215 1.004)10(6 ا ۱.000 (685) 20*۲ ۵1 ۱۷۷۵۲0۲ 72 )2.15 5.160)10(7 ا 0.988 (54.0*)130*۳ ۵1 ۱۷۷/۵۱۲ 999 ت60 1500)10(6 ۱ 0.790 (ط20۹0)68۳ ۵1 ۸10001 ۳۸۷۱ )2.34 )۱.00 1.030 07 07020 )1۱.3 (5.550)10 0710 (38۳)100۳ اه ع0110دد0 006111615 دد6 ۳۵2 ۳1۵70-1111۵ -۱ -------- صفحهٔ بعد -------- ممان اینرسی برخی از تلمبه‌های رایج در خطوط انتقال آب [۴] -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست ۲- ممان اینرسی برخی از تلمبه‌های رایج در خطوط انتقا لآب [۴] )۱ جدول پ.۱-۲- ممان اینرسی تلمبه‌های سری 171/۸ 9 و۱77 71 / ۱ | 7-1۱۲۸70۱7 ی 0.89580 250-0 14400 100-0 10 250-3 044/20 125-3 ۱۳12 250-0 0390 125-0 ۱۳80 250-0 025090 150-40 1380 300-5 0.58290 180 15040 | 034/80 200-3 ۱ 3.02880 150-0 1/80 200-0 جدول پ.۲-۲- ممان اینرسی تلمبه‌های فشارقوی چندطبقه در رد1 0 0 0 اس 007 1 1 20فا 7دف فلز 937 فقل مه زا ۵71۵6 2830فقلز 01362 6ففل ‏ 3 0930 37#3#فهل م0فتتمقل ص06مفل ‏ 4۹ 116600 دد1046 ی 2217 ویب که تست بآ 08835 92645 01112 ب 6 سا سس با 03072ز ‏ آ128فب 7 آ ‏ 10 0 ن 5 0 ۳0 ی ابا 103924 1649هز ی 9 نت با شش با شش با لفق 10 شش اش از شش بل ۵1994 11 لب اساسا 0لففه ی 12 31 743206 را شش اش را تست جدول پ.۳-۲- ممان اینرسی موتورهای دیزل ولو ( 72 ۸) 1۵۲۸1۵ ۴ ۴۵۲۳۱۵۲۴ ۲395 7۷ ۴۹5 ۱۷۹1۹ سس شش گگقی ‏ ۳701006 باق ۳01216 تس شش گگق ۶ 101006 سس یی ی ی اکاتقی 10120 شش کش بل ۷۴ ۲1121 90قق لب ۲0121۱6 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- یم ست ۳ ار مها -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- پیوست ۳- فهرست نمادها ۱۵ پ. ۱-۲- ذمرست نمادها یا متغیرهای استفاده شده سرعت انتشار موج فشار در خط لوله 8 حجم داخل لوله ۸ خوردگی مجاز قطر خارجی لوله 1 قطر داخلی لوله : قطر لوله اصلی خط انتقال 5 قطر لوله خروجی از مخزن ضربه‌گیر ها قطر لوله کنار گذر 0 قطر شیر 5 مدول الاستیسیته یا ضریب ارتجاعی لوله 8 ضریب اتصالات ۳ فشار ستون مایع بر حسب متر ی ارتفاع استاتیکی رانش بر حسب ۲۲ 8 ممان اینرسی جرم در حال چرخش ضریب تراکم‌پذیری سیال ! طول لوله : تعداد عدد گام‌های لحظه‌ای (آنی) ۳ سرعت چرخشی پره‌ها در تلمبه ۷ مقدار گاز یا هوای آزاد بر حسب درصد حجمی 5۱ فشار ۳ بده سیال 0 شعاع پره‌ها در تلمبه ۳ شعاع دا شعاع داخلی ۲ -------- صفحهٔ بعد -------- ۱۶ دستورالعمل انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات آبرسانی تسهری زمان پریود زمانی 1 ضخامت جداره 1 حجم اولیه هوا در مخزن ۷ حجم اولیه آب در مخزن ۷۳ حجم بلا استفاده آب در مخزن ۷ سرعت اولیه ۷0 حجم کل مخزن ضربه‌گیر ۷ وزن مخصوص سیال ۷ سرعت زاویه‌ای 0 جرم مخصوص مایع ۳ زمان بسته شدن یک شیر 7 حداکثر تغییر ارتفاع ناشی از ضربه قوچ ۸17 تغییرات سرعت آب ۸ میزان تعییرات حجم آب مخزن ۸۷ -------- صفحهٔ بعد -------- منابع و مراجع ۱۱۷ منابع و مراجع ۲- نحمایی . م» «ضربه قوچ»» انتشارات دانشگاه علم و صنعت., ۰.۱۳۷۲ اد تربیت. ف‌ «هیدرولیک ایستگاه‌های پمپاز»» امور آب وزارت یرو ۱۳۳۵ ۴- وکیلی تهامی. ع» «ضربه قوچ آب و سامانه‌های حفاظتی»» شرکت مکانیک آبء» ۱۳۸۲. ۵- آشفته.ج» «هیدرولیک کابردی جریان‌های میراء ضربه قوچ»» انتشارات کبری» ۰۱۳۶۹ ۶- «ضوابط طراحی هیدرولیکی ایستگاه‌های پمپاز» طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی وزارت نیرو نشریه شماره ۲۰۷- الف» ۳/۸۳ ۷ منزوی. م.ت» «آبرسانی شهری» انتشارات دانشگاه تهران» چاپ یازدهم» ۰۱۳۸۱ ۸- روحانی. اء «انتقال مایعات و طراحی خطوط لوله مایع» انتشارات بنیاد رضوی,» ۰.۱۳۷۲ ۹- کارآمد.اء «سامانه هیدرونیوماتیک روشی برای مقابله ضربه آبی» نشریه تلمبه» زمستان ۰۱۳۸۴ ۰ ,۳۵ 270 ,611611210 ۳1- 83116/0۲1 ,00 ۲100 1 ماک م۳" ,0۵۹۵۵ -10 ۰ .۳۵ ۲۵ک 12 |۳۵ [۵ ۳۳۵/۹100 ابا ,۵۵0 11300 5016010 ۹۷۵۱۷۵" ۸2۵006۰ بط( ۳.5 -1 1 ۰ ,[[[۲1 073۷۷ 16 300 11300 ماع وگ 1150 ۷/۵۵۲" ,1.۱/۵ -۱2 و 1۳۵1۵10 ۲1367 ۷۷۵1۵۲ ۵۳ کاعکی ۷ ۸۲ اه 1120 ۵۲ علوب0 عامهگ ,۳.۸۹0۳۵ ماک 0 -۱3 ۰ ما ۸۵۵2۷5 ۳۵1661۵8 ۲10۳0116 01۲ 70۵ ,165] عطزمس ۳ ۳8۰ .1۳۵90 بل .۵۳۹۳۵ ۵۵۲ ۵۵۲ ۵۵ ۷۵۳ ۳:۵۵ وه کع نا ۷ جزش۸ ۵۲ ما۳" کف ماگ1 -۱4 ,101-106 ,(123)2 ۰ ۷۵۳ ۲10۷ ,10۷6۲ فک واه 20 ۳۵۵۲ ۷۷۵۵۲ ۵۵۵۰ 1.۳۵۳ -15 8 م۸ ۷۵1۷6 ۷31۷08۷۵-۵16 ۸۲ ۵۲ 8 72اک5 200 م10 م۸ معط ۳۳۵۹۲ -۱6 ۰ ,۲0۵۵۲۵110 1111010 عک 0عیع1 1۵۳ علوبی ۸ م۳ امعاک ۱/۱۱ ۸۱۷۷/۷۷/۸۵ ب 120 ممکک۸ ۷/۵۵۹5 ۷۷۵160 م۸ ۱7-۲ ۰ .۳۵ 3۳۵ 4 ,۱/1۲0 ,۸۱۷۷/۷۷/۸ ,0۳۳10۷۷/۰ ,ق3832 ۷۵1۷۵ ۸۵:۲ 1۵ ۵ 16 ۳۵۵۶ ۵ ۳۸۵۲ ۳.0.۵۵0۰ -۱8۵ ۰ ۳۵ 3۳0 ,۲111 0۲30 ۱0 800 ۲13۵00 ۳۵" مق اکک .0 کل (۵۹5 7.۵۳ -19] ,512 3۵ ,0006 |[.۸.۳ -20 ۰ ,013/10100۳6 11۷۹۷ ,دبای امک و۸ ۳۳۵۱۹ +ع ص۲1 ۷۷/۵۳ ,۵۳۵۶ 5 .8۵. 8۵ -[2 ۰ ۳۵ 1270 ,ا[[1] 013۷ ۱0 با00ا ۲1300 ۷:۵ عس۹ ۰۳ موی ۲۳.۵ -22 .۳ 270 ,۳۵۳53108۰ [۵ ۳۳۵/1510 ابا ,|۱12۵ 19120 اعکی ۷ م۰۳ ,10.055 -23 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- دفترنظام فنی اجرایی معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهورء با گذشت بیش از سی سال فعالیت دستورالعمل, مشخصات فنی عمومی و مقاله» به صورت تألیف و ترجمه., تهیه و ابلاغ کرده است. نشریه پیوست در راستای موارد یاد شده تهیه شده تا در راه نیل به توسعه و گسترش علوم در کشور و بمبود فعالیت‌های ۶۳ لقابل دستیابی می‌باشد. دفترنظام فنی اجرایی -------- صفحهٔ بعد -------- کم ۳۵۱۲ 15۱20016 ۷۵ ۳۳:12 1۹۵۲ ۹5۳۳۵121 ۳1216 220 53 11010 ماع 0۳] (71م)1 11۹1711 ۷۷210۳ 0۲ 9[2ع(1 7 ۳۳۶ زا 5ع110زمو ۲ زا ۳0. 7 ۷( ]0۲ ۹/1۵1۹ 5067۷15100 51۳۵1216 ۱۵۲ م1 او 01116 1660162 200 ۳۵16۲1۵8 اه ۲۲۵۲ 0 ۳۳۱۱۵۵ [6۵ 160001 اه ۲۵۲۵۲ 7 0 ۷۷۵۱۲ 1۵۳۲ 0011671۵8 3 1 2010 -------- صفحهٔ بعد -------- -------- صفحهٔ بعد -------- این ۰ به این نشریه به عنوان دستورالعملی برای انتخاب و طراحی تجهیزات کنترل ضربه قوچ در تاسیسات ضمن معرفی پدیده ضربه قوچ» به‌بررسی عوامل ایجاد و پارامترهای تاثیرگذار بر آن پرداخته شود و سپس روش‌های مختلف جهت کنترل پدیده ضربه استفاده طراحان ارائه گردد.