1/קונספט

פטיש מים נקרא גם פטיש מים.במהלך הובלת מים (או נוזלים אחרים), עקב פתיחה או סגירה פתאומית שלשסתום פרפר אפי, שסתומי שער, בדוק נסתרים ושסתומי כדור.עצירות פתאומיות של משאבות מים, פתיחה וסגירה פתאומית של שבבי הדרכה וכו', קצב הזרימה משתנה באופן פתאומי והלחץ משתנה באופן משמעותי.אפקט פטיש המים הוא מונח חי.זה מתייחס לפטיש מים חמור שנגרם מהשפעת זרימת המים על הצינור כאשר משאבת המים מופעלת ונעצרת.כי בתוך צינור המים, הקיר הפנימי של הצינור חלק והמים זורמים בחופשיות.כאשר שסתום פתוח נסגר לפתע או משאבת אספקת המים נעצרת, זרימת המים תיצור לחץ על השסתום וקיר הצינור, בעיקר השסתום או המשאבה.מכיוון שקיר הצינור חלק, תחת פעולת האינרציה של זרימת המים שלאחר מכן, הכוח ההידראולי מגיע במהירות למקסימום ומייצר השפעות הרסניות.זהו "אפקט פטיש המים" בהידראוליקה, כלומר, פטיש מים חיובי.להיפך, כאשר נפתח לפתע שסתום סגור או הפעלת משאבת המים, יתרחש גם פטיש מים, הנקרא פטיש מים שלילי, אך הוא אינו גדול כמו הקודם.פגיעת הלחץ תגרום לדופן הצינור להילחץ ולייצר רעש, ממש כמו פטיש שפוגע בצינור, אז זה נקרא אפקט פטיש המים.

2/סיכונים

הלחץ המיידי שנוצר על ידי פטיש מים יכול להגיע לעשרות ואף מאות פעמים מלחץ הפעולה הרגיל בצנרת.תנודות לחץ גדולות כאלה עלולות לגרום לרטט חזק או לרעש במערכת הצנרת ועלולות לפגוע במפרקי השסתומים.יש לו השפעה מזיקה מאוד על מערכת הצנרת.על מנת למנוע פטיש מים, מערכת הצנרת צריכה להיות מתוכננת בצורה נכונה כדי למנוע את קצב הזרימה גבוה מדי.בדרך כלל, קצב הזרימה המתוכנן של הצינור צריך להיות פחות מ-3 מ' לשנייה, ויש לשלוט על מהירות הפתיחה והסגירה של השסתומים.
מכיוון שהמשאבה מופעלת, נעצרת ושסתומים נפתחים ונסגרים מהר מדי, מהירות המים משתנה באופן קיצוני, במיוחד פטיש המים שנגרם כתוצאה מעצירה פתאומית של המשאבה, מה שעלול לפגוע בצנרת, במשאבות המים ובשסתומים. לגרום למשאבת המים להתהפך ולהפחית את הלחץ של רשת הצינורות.אפקט פטיש המים הוא הרסני ביותר: אם הלחץ גבוה מדי, זה יגרום לקריעת הצינור.להיפך, אם הלחץ נמוך מדי, זה יגרום לקריסת הצינור ולפגוע בשסתומים ובקיבועים.תוך זמן קצר מאוד, קצב זרימת המים עולה מאפס לקצב זרימה מדורג.מכיוון שלנוזלים יש אנרגיה קינטית ומידת דחיסה מסוימת, שינויים עצומים בקצב הזרימה בפרק זמן קצר מאוד יגרמו להשפעות לחץ גבוה ונמוך על הצינור.

3/ליצור

ישנן סיבות רבות לפטיש מים.הגורמים הנפוצים הם כדלקמן:

1. השסתום נפתח או נסגר לפתע;

2. יחידת משאבת המים נעצרת או מתחילה לפתע;

3. צינור בודד מוביל מים למקום גבוה (הפרש הגובה של שטח אספקת המים עולה על 20 מטר);

4 .העילוי הכולל (או לחץ העבודה) של משאבת המים הוא גדול;

5. מהירות זרימת המים בצינור המים גדולה מדי;

6. צינור המים ארוך מדי והשטח משתנה מאוד.
7. בנייה לא סדירה מהווה סכנה נסתרת בפרויקטים של צנרת אספקת מים
(1) לדוגמה, ייצור מזחי דחף מלט עבור טיז, מרפקים, מפחיתים ומפרקים אחרים אינו עומד בדרישות.
על פי "התקנות הטכניות להנדסת צינורות אספקת מים קשיחים של פוליוויניל כלוריד", יש להתקין רציפי דחף מלט במפרקים כגון טיז, מרפקים, מפחיתים וצינורות אחרים בקוטר של ≥110 מ"מ כדי למנוע את תנועת הצינור."מזחי דחף בטון" זה לא צריך להיות נמוך מדרגת C15, ויש ליצוק אותו במקום על יסוד האדמה המקורית שנחפרה ועל מדרון התעלה."חלק ממסיבות הבנייה אינן נותנות תשומת לב מספקת לתפקידם של מזחי דחף.הם מסמרים יתד עץ או תוקעים חוד ברזל ליד הצינור כדי לשמש כמזח דחף.לפעמים נפח מזח המלט קטן מדי או לא נשפך על האדמה המקורית.מצד שני, מזחי דחף מסוימים אינם חזקים מספיק.כתוצאה מכך, במהלך פעולת הצינור, רציפי הדחף אינם יכולים לתפקד ולהיות חסרי תועלת, מה שגורם לאביזרי צנרת כגון טיז ומרפקים להתיישר ולהיפגע.‏
(2) שסתום הפליטה האוטומטי אינו מותקן או שמיקום ההתקנה אינו סביר.
על פי עקרון ההידראוליקה, יש לתכנן ולהתקין שסתומי פליטה אוטומטיים בנקודות הגבוהות של צינורות באזורים הרריים או גבעות עם גליות גדולות.גם באזורים מישוריים עם שטח גלי קטן, יש לתכנן את הצינורות באופן מלאכותי בעת חפירת תעלות.יש עליות וירידות, עולים או יורדים בצורה מחזורית, השיפוע אינו פחות מ-1/500, ומתוכננים 1-2 שסתומי פליטה בנקודה הגבוהה ביותר של כל קילומטר.‏
מכיוון שבמהלך תהליך הובלת המים בצנרת, הגז בצנרת יברח ויצטבר בחלקים המוגבהים של הצינור, ואף יווצר חסימת אוויר.כאשר קצב זרימת המים בצנרת משתנה, כיסי האוויר הנוצרים בחלקים המוגבהים ימשיכו להידחס ולהתרחב, והגז יהיה הלחץ הנוצר לאחר הדחיסה גדול עשרות ואף מאות מונים מהלחץ שנוצר לאחר מים נדחסים (חשבון ציבורי: Pump Butler).בשלב זה, קטע צינור זה עם סכנות נסתרות עלול להוביל למצבים הבאים:
• לאחר מעבר מים במעלה הצינור, מים מטפטפים נעלמים במורד הזרם.הסיבה לכך היא שכרית האוויר בצינור חוסמת את זרימת המים, וגורמת להפרדת עמודי המים.‏
• הגז הדחוס בצנרת נדחס למקסימום ומתרחב במהירות, מה שגורם לקריעת הצינור.‏
• כאשר מים ממקור מים גבוה מובלים במורד הזרם במהירות מסוימת על ידי זרימת כוח הכבידה, לאחר סגירה מהירה של השסתום במעלה הזרם, עקב האינרציה של הפרש הגבהים וקצב הזרימה, עמודת המים בצינור במעלה הזרם לא נעצרת מיד. .הוא עדיין נע במהירות מסוימת.המהירות זורמת במורד הזרם.בזמן זה נוצר ואקום בצנרת מכיוון שלא ניתן לחדש את האוויר בזמן, מה שגורם לצינור להתרוקן מהלחץ השלילי ולהיפגע.
(3) אדמת התעלה ואדמת המילוי אינם עומדים בתקנות.
תעלות לא מוסמכות נראות לעתים קרובות באזורים הרריים, בעיקר בגלל שיש הרבה אבנים באזורים מסוימים.התעלות נחפרות ידנית או מפוצצות בחומרי נפץ.תחתית התעלה היא מאוד לא אחידה ויש בה אבנים חדות בולטות.כאשר נתקלים בכך, במקרה זה, על פי התקנות הרלוונטיות, יש להסיר את האבנים בתחתית התעלה ולסלול יותר מ-15 ס"מ של חול לפני הנחת הצינור.עם זאת, פועלי הבניין היו חסרי אחריות או חתכו פינות והניחו ישירות את החול ללא ריצוף חול או ריצוף סמלי חול.הצינור מונח על האבנים.לאחר השלמת המילוי והכניסה לפעולה המים, עקב משקל הצינור עצמו, לחץ האדמה האנכי, עומס הרכב על הצינור והעלייה בכוח הכבידה, הוא נתמך על ידי אבן חדה או חדה. בתחתית הצינור., ריכוז מתח מוגזם, סביר מאוד שהצינור ייפגע בנקודה זו ויסדק לאורך קו ישר בנקודה זו.זה מה שאנשים מכנים לעתים קרובות "אפקט הניקוד".‏

4/אמצעים

ישנם אמצעי הגנה רבים עבור פטיש מים, אך יש לנקוט אמצעים שונים בהתאם לגורמים האפשריים לפטיש מים.
1. הפחתת קצב הזרימה של צינורות המים יכולה להפחית את לחץ פטיש המים במידה מסוימת, אך היא תגדיל את קוטר צינורות המים ותגדיל את ההשקעה בפרויקט.בעת פריסת צינורות מים, יש לשקול הימנעות מגיבושים או שינויים דרסטיים בשיפוע כדי לצמצם את אורך צינור המים.ככל שהצינור ארוך יותר, ערך פטיש המים גדול יותר כאשר המשאבה מופסקת.מתחנת שאיבה אחת לשתי תחנות שאיבה משמשת באר שאיבת מים לחיבור שתי תחנות השאיבה.
פטיש מים כאשר המשאבה מופסקת

מה שנקרא פטיש מים עצור משאבה מתייחס לתופעת ההלם ההידראולי הנגרמת משינויים פתאומיים במהירות הזרימה במשאבת המים ובצינורות הלחץ כאשר השסתום נפתח ועצור עקב הפסקת חשמל פתאומית או מסיבות אחרות.לדוגמה, כשל במערכת החשמל או בציוד החשמלי, תקלה מדי פעם ביחידת משאבת המים וכו' עלולים לגרום למשאבה הצנטריפוגלית לפתוח את השסתום ולעצור, וכתוצאה מכך לפטיש מים כאשר המשאבה נעצרת.גודל פטיש המים בעת הפסקת המשאבה קשור בעיקר לראש הגיאומטרי של חדר המשאבות.ככל שהראש הגיאומטרי גבוה יותר, ערך פטיש המים גדול יותר כאשר המשאבה מופסקת.לכן, יש לבחור ראש משאבה סביר בהתבסס על התנאים המקומיים בפועל.

הלחץ המרבי של פטיש מים כאשר משאבה מופסקת יכול להגיע ל-200% מלחץ העבודה הרגיל, או אפילו גבוה יותר, מה שעלול להרוס צינורות וציוד.תאונות כלליות גורמות ל"נזילת מים" ולהפסקת מים;תאונות חמורות גורמות להצפת חדר המשאבות, לציוד להינזק ולפגיעה במתקנים.נזק או אפילו לגרום לפציעה או מוות.

לאחר עצירת המשאבה עקב תאונה, המתן עד שהצינור מאחורי שסתום הסימון יתמלא במים לפני הפעלת המשאבה.אל תפתח עד הסוף את שסתום יציאת משאבת המים בעת הפעלת המשאבה, אחרת תתרחש פגיעת מים גדולה.תאונות גדולות של פטיש מים בתחנות שאיבה רבות מתרחשות לעתים קרובות בנסיבות כאלה.

2. הגדר מכשיר ביטול פטיש מים
(1) שימוש בטכנולוגיית בקרת מתח קבוע
מערכת בקרה אוטומטית PLC משמשת לשליטה במשאבה עם מהירות תדר משתנה ולשליטה אוטומטית בפעולה של כל מערכת חדר משאבות אספקת המים.מכיוון שהלחץ של רשת צינורות אספקת המים ממשיך להשתנות עם שינויים בתנאי העבודה, לחץ נמוך או לחץ יתר מתרחשים לעתים קרובות במהלך פעולת המערכת, מה שעלול לגרום בקלות לפטיש מים, מה שמוביל לנזק לצנרת ולציוד.מערכת בקרה אוטומטית PLC משמשת לשליטה על רשת הצינורות.איתור לחץ, בקרת משוב של התנעה ועצירה של משאבת המים והתאמת מהירות, בקרת זרימה, וכך לשמור על הלחץ ברמה מסוימת.ניתן להגדיר את לחץ אספקת המים של המשאבה על ידי שליטה במיקרו-מחשב כדי לשמור על אספקת מים בלחץ קבוע ולמנוע תנודות לחץ מוגזמות.ההסתברות לפטיש מים מופחתת.
(2) התקן את מסיר פטיש מים
מכשיר זה מונע בעיקר פטיש מים כאשר המשאבה מופסקת.הוא מותקן בדרך כלל ליד צינור היציאה של משאבת המים.הוא משתמש בלחץ של הצינור עצמו ככוח למימוש פעולה אוטומטית בלחץ נמוך.כלומר, כאשר הלחץ בצינור נמוך מערך ההגנה שנקבע, פתח הניקוז ייפתח אוטומטית לניקוז מים.הקלת לחץ משמשת לאיזון הלחץ של צינורות מקומיים ומניעת השפעת פטיש מים על ציוד וצינורות.בדרך כלל ניתן לחלק את המסלקים לשני סוגים: מכניים והידראוליים.מחסלים מכניים משוחזרים באופן ידני לאחר פעולה, בעוד שמבטלים הידראוליים ניתנים לאיפוס אוטומטי.
(3) התקן שסתום סגירה איטי על צינור יציאת משאבת המים בקוטר גדול

זה יכול למעשה לחסל את פטיש המים כאשר המשאבה מופסקת, אך מכיוון שכמות מסוימת של מים תזרום חזרה כאשראפי 609שסתום מופעל, באר יניקת המים חייב להיות צינור הצפת.ישנם שני סוגים של שסתומי סגירה איטית: סוג פטיש וסוג אגירת אנרגיה.סוג זה של שסתום יכול להתאים את זמן סגירת השסתום בטווח מסוים לפי הצורך (מוזמן לעקוב: משאבת באטלר).בדרך כלל, השסתום נסגר בין 70% ל-80% תוך 3 עד 7 שניות לאחר הפסקת חשמל.זמן הסגירה הנותרים של 20% עד 30% מותאם בהתאם לתנאי משאבת המים והצינור, בדרך כלל בטווח של 10 עד 30 שניות.ראוי לציין שכאשר יש גבשושית בצנרת ומתרחשת פטיש מים, תפקידו של שסתום הסגירה האיטי מוגבל מאוד.
(4) הקמת מגדל ויסות לחץ חד כיווני
הוא בנוי בסמוך לתחנת השאיבה או במיקום מתאים בצנרת, וגובה מגדל הנחשולים החד-כיווני נמוך מלחץ הצינור שם.כאשר הלחץ בצנרת נמוך ממפלס המים במגדל, מגדל ויסות הלחץ ממלא מים לצנרת כדי למנוע מעמוד המים להישבר ולגשר על פטיש המים.עם זאת, השפעתו הפחתת הלחץ על פטיש מים מלבד פטיש מים עצור משאבה, כגון פטיש מים סגירת שסתומים, מוגבלת.בנוסף, הביצועים של השסתום החד-כיווני המשמש במגדל ויסות הלחץ החד-כיווני חייבים להיות אמינים לחלוטין.ברגע שהשסתום נכשל, זה עלול לגרום לפטיש מים גדול.
(5) הגדר צינור עוקף (שסתום) בתחנת המשאבה
כאשר מערכת המשאבה פועלת כרגיל, שסתום הסימון סגור מכיוון שלחץ המים בצד הלחץ של המשאבה גבוה מלחץ המים בצד היניקה.כאשר הפסקת החשמל בשוגג עוצרת את המשאבה לפתע, הלחץ ביציאה של תחנת משאבת המים יורד בחדות, בעוד הלחץ בצד היניקה עולה בחדות.תחת לחץ דיפרנציאלי זה, המים החולפים בלחץ גבוה בצינור הראשי של יניקת המים דוחפים לפתוח את לוחית שסתום הסימון וזורמים למים החולפים בלחץ נמוך בצינור הראשי של מי הלחץ, מה שגורם ללחץ המים הנמוך שם לעלות;מצד שני, משאבת המים. גם עליית הלחץ בפטיש המים בצד היניקה מופחתת.בדרך זו, עליית פטיש המים וירידת הלחץ משני צידי תחנת משאבת המים נשלטים, ובכך למעשה מפחיתים ומונעים מפגעי פטיש מים.
(6) הגדר שסתום סימון רב-שלבי
בצינור מים ארוך, הוסף אחד או יותרבדוק שסתומים, חלקו את צינור המים למספר חלקים, והתקינו שסתום סימון על כל חלק.כאשר המים בצינור המים זורמים חזרה במהלך פטיש המים, כל שסתום סימון נסגר בזה אחר זה כדי לחלק את זרימת השטיפה האחורית למספר חלקים.מכיוון שהראש ההידרוסטטי בכל קטע של צינור המים (או קטע זרימת השטיפה) קטן למדי, קצב זרימת המים מופחת.חיזוק האמר.ניתן להשתמש באמצעי הגנה זה ביעילות במצבים שבהם הפרש גובה אספקת המים הגיאומטרי גדול;אבל זה לא יכול לבטל את האפשרות של הפרדת עמודת מים.החיסרון הגדול ביותר שלו הוא: צריכת חשמל מוגברת של משאבת המים בזמן פעולה רגילה ועלויות אספקת מים מוגדלות.