The water hammer effect is a hydraulic phenomenon where a sudden change in the flow velocity of a liquid in a closed pip

التعريف الأساسي والتصنيف
جوهر تأثير مطرقة المياه هو تجليات ثبات السوائلعندما تتغير سرعة تدفق المياه في الأنابيب فجأة بسبب أسباب مثل فتح أو إغلاق الصمامات بسرعة، أو بدء مفاجئ أو وقف المضخات، موجات الصدمة الضغط سوف تنتشر ذهابا وإيابا داخل خط الأنابيب بسرعة الصوت، تماما مثل الماء ضرب مرارا وتكرارا جدار الأنابيب بمطرقة.لذلك، ويشار إليها أيضاً باسم "إضراب المياه".

مطرقة المياه الإيجابية: عندما يتم إغلاق صمام مفتوح فجأة ، فإن ثباتا تدفق المياه يؤثر على الصمام وجدار الأنابيب ، مما يؤدي إلى تلف الضغط العالي ،الذي هو النوع الأكثر شيوعًا و مدمرة.
مطرقة المياه السلبية: عندما يتم فتح صمام مغلق فجأة أو تشغيل مضخة فجأة ، يحدث تقلب ضغط منخفض ، مع قوة مدمرة أقل من مطرقة المياه الإيجابية. في الحالات الشديدة,يمكن أن يسبب انهيار خط الأنابيب
مطرقة المياه لتخفيف تدفق الكسر: بعد حدوث كسر في خط الأنابيب ، فإن أعمدة المياه في الطرفين ترتد بسرعة وتندمج ، مما يولد على الفور ضغطًا مرتفعًا للغاية.هذا النوع الأكثر خطورة بين ثلاثة أنواع من مطرقة المياه.
المخاطر الرئيسية
يمكن أن يصل ذروة الضغط الفورية التي تولدها مطرقة المياه إلى 10 أضعاف أو حتى عدة أضعاف ضغط التشغيل العادي للأنابيب ، مما يسبب تلفًا شديدًا لنظام السائل بأكمله:

الأضرار المادية للأنابيب: شقوق لحام، تخفيف المفاصل، انكسار أو انهيار مباشر للأنابيب، وتشوه وتحريك الدعامات.
أضرار لا رجعة فيها للمعدات: فشل أغطية الصمامات، فشل مبكر في محامل المضخات، خلل في عمل مقاييس الضغط وأدوات القياس الأخرى، وفي الحالات الشديدة، عكس المضخة،فيضان منزل المضخة.
حوادث السلامة والإنتاج الثانوية: تسبب تسرب المواد، وقطع الإنتاج، وفي بعض السيناريوهات تسبب في تفكك الغطاء الداخلي لتجهيزات الأنابيب، وجودة المياه غير الطبيعية،وتجلب مخاطر تلوث البيئة.
تدابير حماية الهندسة
بالنسبة لأنظمة الري و سيناريوهات تطبيق صمامات الضغط العالي الخاصة التي تهتم بها ، يمكن أن تغطي أنظمة حماية مطرقة المياه المستخدمة عادة جميع أبعاد التشغيل ،المعدات، والتصميم:

مستوى التشغيل: تشغيل الصمامات باستخدام إيقاع "بطيء سريع بطيء" للعمل المتدرج، مما يزيد من وقت إغلاق الصمام إلى أكثر من 3 ثوان.إيقاف المضخة عن طريق إغلاق صمام الإخراج إلى 15٪ - 30٪ حالة نصف مغلقة قبل إيقاف الجهاز لتجنب التغيرات المفاجئة في سرعة التدفق.
مستوى المعدات: تثبيت صمامات احتواء بطيئة الإغلاق، ومزقات مطرقة المياه، ومحافظات هيدروليكية في العقد الرئيسية لخط الأنابيب، والتي يمكن أن تمتص 60٪ أو أكثر من تقلبات الضغط.اختيار صمامات خاصة مع تصميم مطرقة مضادة للمياه لسيناريوهات مقاومة للتآكل عالية الضغط من 42 MPa أو أكثر في ظروف الضغط العالي.
مستوى تصميم النظام: الحد من الانحناءات الزاوية المستقيمة 90 درجة، مع إعطاء الأولوية للانحناءات ذات القطر الكبير، وتجنب مقاطع الأنابيب المستقيمة الطويلة.تثبيت صمامات العادم التلقائية في النقاط العالية من خط الأنابيب لتفريغ الهواء على الفور داخل خط الأنابيب وتجنب تأثير مطرقة المياه المكثف بسبب التجويف.
سيناريوهات تطبيق خاصة
تأثير مطرقة المياه ليس ضارًا فقط. في الهندسة ، يمكن أيضًا استخدام مبدأه بشكل إيجابي. تطبيق نموذجي هو " مضخة مطرقة المياه"الذي لا يتطلب إمدادات الطاقة الخارجية ويمكنه رفع الماء من موقع أقل إلى موقع أعلى فقط من خلال ضغط مطرقة المياه الناتج عن الانخفاض الطبيعي، مما يجعلها مناسبة للغاية لأنظمة الري على نطاق صغير في المناطق الجبلية دون إمدادات كهربائية.