برطبق تعريف به ضربه موج فشار قوي پديد آمده ناشي از انرژي جنبشي سيال در حال حركت (كندانس) در اصطلاح ضربه قوچ يا ضربه چكش(water hammer) گفته مي شود.آگاهي هرچه بيشتر از طبيعت وشدت ضربه چكش آب در سيستم هاي بخار وكندانس به ما اين اجازه را ميدهد كه از بروز خطرات احتمالي و وقوع خسارتهاي مالي وجاني توسط اين نيروي مخرب جلوگيري كنيم.بنابراين لحاظ كردن اين پديده در ملاحظات اوليه طراحي يك سيستم بخار جهت اطمينان از عملكردهاي مطلوب سيستم ، افزايش ايمني ، كاهش هزينه ها وكاهش زمان توقف سيستم و.... ، امري ضروري است تجربه نشان داده است كه وقوع اين پديده در بدترين حالات خود علاوه بر تخريب بسيار گسترده در سيستم ، موجب مجروح شدن پرسنل نگهدار ويا حتي فوت آنها گرديده است. متاسفانه حدود82% از سيستمهاي بخار وكندانس در حال حاضر با انواع مختلفي از ضربه چكش دست وپنجه نرم ميكنند.بسياري به اشتباه معتقدند كه ضربه چكش آب ، جزء طبيعت يك سيستم بخار وكندانس بوده وبروز آن در اينگونه سيستمها امري اجتناب پذير است در حاليكه بروز اين پديده امري غيرطبيعي وكاملا نامعقول است وهيچگاه در سيستمهايي كه بدرستي وبا در نظر گرفتن استانداردها طراحي شده اند.رخ نخواهد داد.اين پديده مي تواند در خطوط بخار وخطوط كندانس به طور مجزا رخ دهد ولي شدت اثر آن عموما در سيستمهاي 2 فازي كه در آنها بخار وكندانس همزمان با يكديگر حضور دارند ، مخرب تر مي باشد. -اثرات ناشي از ضربه چكش آب همانطور كه گفته شد ، اثرات مخرب ناشي از اين پديده را نمي توان دست كم گرفت.تشكيل كندانس در يك سيستم بخار به دلايل مختلفي از قبيل تبادل حرارتي بخار با سطح لوله ها در هنگام خاموشي سيستم وعدم تخليه صحيح وبموقع كندانس توليدي روي مي دهد.ايجاد جريان فشار قوي از آب در داخل لوله ها وبرخورد ناگهاني آن با جداره هاي داخلي سيستم باعث اعمال ضربه ونيروي بسيار شديد(ضربه چكش )و صدمه به المانها ، اتصالات وشيرآلات بكاررفته در طول مسير مي شود.از اثرات مخرب ناشي از وقوع ضربه چكش مي توان به موارد ذيل اشاره نمود: 1- ايجاد ترك بر روي بدنه شيرآلات ، تله هاي بخار وتخريب اجزاي داخلي آنها از قبيل سيت وپلاگ ، شناور ، كپسولهاي ترموستاتيكي و...؛ 2- اعمال تنشهاي سنگين وكاهش دقت عملكرد تجهيزات ابزار دقيق مانند مانومتر ، ترمومتر ، فلومتر وسنسورها؛ 3- ايجاد شكست وترك در اتصالات بكار رفته نظير زانو ،سه راه ، درپوش ، فلنجها ؛ 4- اعمال فشار شديد بر ساپورتها وتكيه گاه هاي بكار رفته در سيستم لوله كشي وتخريب آنها ؛ 5- ايجاد شكستگي و ترك در محلهاي جوش ونشت بخار ؛ 6- اعمال فشار وتخريب دستگاه هاي بكار رفته در موتورخانه ازقبيل شكستن لوله هاي درون مبدلهاي حرارتي يا منابع كويلي ؛ 7- كاهش ايمني جهت پرسنل نگهدار. وقوع ضربه چكش آب عموما با سروصداي زيادي كه در داخل سيستم بوجود مي آورد ، قابل تشخيص است و در صورت هوشيار بودن پرسنل نگهدار وانجام اقدامات لازم ، مي توان از شدت بروزآن و در نتيجه تخريبات احتمالي در يك سيستم جلوگيري كرد بايد توجه داشت كه در برخي موارد ضربه هاي چكش با شدت بيشتر و در ابعاد بزرگتر را هشدار مي دهد.اين مسئله بسيار حائز اهميت است زيرا در چنين مواردي اپراتور ميتواند با تجربه كافي وابزارهاي موجود از بروز حادثه وخطرات احتمالي جلوگيري كند.
بخش دوم:
-علل بروز ضربه چكش در سيستم هاي بخار در اسناد ومدارك جمع آوري شده توسط كارشناسان ، سهم ضربه چكش در خرابي زودرس وعملكرد نامطلوب سيستم هاي بخار در موتورخانه هاي تازه تاسيس ، در حدود57% درصد مي باشد.بنابراين آگاهي از علل وچگونگي بوقوع پيوستن اين پديده واعمال تمهيدات لازم جهت جلوگيري از وقوع يا كاهش شدت ضربه ، امري حياتي است. برطبق تحقيقات عواملي كه باعث وقوع ضربه چكش آب در سيستمهاي بخار وكندانس مي شوند عبارتند از: 1)شوك هيدروليكي: شوك هيدروليكي در يك سيستم بخار را مي توان به آساني با مثال شير آب در منزل شرح داد.هنگاميكه شيرآب منزل را باز ميكنيم ، جرم يكنواختي از آب (در حدود200Lb ) از نقطه ورودي به منزل تا محل خروجي آن (شيرآب )با سرعتي معادل 10 ft/s در داخل لوله ها جريان پيدا مي كند.بستن ناگهاني شيرآب ، نيروي بازدارنده در برابر جريان آبي به جرم 200Lb و سرعت 10 ft/s اعمال ميكند و در مقابل نيروي بزرگي از جانب سيال در حال حركت در فشاري معادل 300 psi بر پشت شير وارد شده وكل سيستم لوله كشي را مرتعش ميكند. ضربه وارده بر پشت شير با صدايي بلند وقابل تشخيص به گوش مي رسد.اين صدا تقريبا مشابه صداي كوبيدن ضربه پتك بر روي تكه اي از فولاد مي باشد.بهمين دليل به اينگونه ضربات در سيستم به اصطلاح ضربه چكش (قوچ) گفته ميشود.از راه هاي كاهش شدت ضربه ناشي از شوك هيدروليكي ، بازوبسته كردن آرام شيرهاي قطع و وصل سيستم مي باشد.شوك هيدروليكي در ابعاد بزرگتر وبويژه در موتورخانه هاي صنعتي بخار وكندانس ، در دو حالت به بروز پديده ضربه چكش مي انجامد.حالت اول در خطوط مكش ودهش پمپهاي كندانس سيستم و در زمان روشن وخاموش شدن ناگهاني آنها است.باز وبسته شدن ناگهاني آنها است.باز وبسته شدن ناگهاني مسير كندانس به سمت بويلرها توسط پمپ ، شوك هيدروليكي بزرگي را بر كندانس در حال حركت وارد نموده و در مقابل عكس العمل آن ، ضربه چكش سنگيني از جانب كندانس بر پمپ شيرآلات واتصالات اطراف آن مي باشد.يكي از موثرترين روشها براي كاهش صدمه بر پمپ وشيرآلات ومحدود كردن ضربه چكش وارده ، استفاده از شيرهاي يكطرفه علاوه بر ممانعت از بازگشت آب بويلر به تانك كندانس كه ناشي از اختلاف فشار ميان آن دو مي باشد ، در هنگام اعمال شوك هيدروليكي ، جريان مغشوش كندانس را در يك جهت محدود كرده واز اعمال نيروي ضربه چكش بر المانهاي اطراف جلوگيري مي كند.حالت دوم معمولا در زمان راه اندازي سيستم(start Up) و در لوله هاي اصلي بخار روي مي دهد.در اين شرايط بدليل خاموشي طولاني مدت سيستم ، لوله هاي اصلي بخار مملو از كندانس بوده و در صورت باز كردن ناگهاني شيراصلي بخار در هنگام راه اندازي مجدد سيستم ، بخار با سرعت وفشار بسيار بالا وارد اين خطوط شده وحجمي از كندانس موجود را با شتاب زياد به طرف شيرآلات وتجهيزات نصب شده در مسير حمل ميكند.هنگاميكه كندانس در حال حركت قبل از رسيدن به حالت سكون بطور ناگهاني توسط مانعي در مسير(شيرآلات بسته ، زانو ، سه راهي و...)متوقف شود ، شوك هيدروليكي بر آن وارد شده كه عكس العمل آن بر شير آلات مخرب و سهمگين است.راه حل كاهش اينگونه ضربات ، تخليه حتي المقدور كندانس در زمان خاموشي وبهره برداري مجدد از سيستم است.باز كردن شير اصلي بخار به آهستگي وبا صرف زمان مورد نياز(با توجه به شرايط)نيز مي تواند اثربخش باشد.با توجه به اين مطلب كه درصد كمي از ضربه هاي چكش در سيستمهاي چكش در سيستمهاي بخار ناشي از شوكهاي هيدروليكي است ، ولي با اين حال آثار ونتايج ناشي از آن (شكل2) خطرناكترين ومخربترين نوع ضربه چكش را به مامعرفي مي كند.

2) شوك جريان: شوكي را كه بعلت بازوبسته شدن شيرآلات كنترل جهت تامين ميزان جريان بخار مورد نياز مصرف كنننده ها ، برسيستم اعمال مي شود شوك جريان مي نامند.اين نوع شوك معمولا در خطوط توزيع بخار و در حد فاصل ميان شيرآلات ومصرف كننده ها رخ مي دهد.در اين حالت ، كاهش ميزان مصرف كننده منجر به بسته شدن تقريبي شيرهاي كنترلي دما-فشارشده وبخار محبوس شده در اين فاصله(شيركنترلي تا مصرف كننده)در اثر تبادل حرارت با محيط اطراف به كندانس تبديل مي شود.در هنگام شروع مجدد كار دستگاه ها ونياز آنها به بخار ، باباز شدن شيركنترل ، بخار با سرعت وفشار بالا وارد لوله شده وكندانس جمع شده را با شدت به سمت دستگاه ها وتجهيزات مصرف كننده مي راند.حاصل اين عمل ، برخورد شديد ستوني از آب با شتاب زياد با قطعات داخلي تجهيزات ومصرف كننده ها (بروز پديده ضربه چكش ) مي باشد.به طور مثال تركيدگي لوله ها ويا در برخي موارد ايجاد شكستگي وترك بر روي بدنه (پوسته) مبدلهاي حرارتي ناشي از اين نوع ضربه چكش است.راه حل مناسب جهت جلوگيري ويا كاهش اينگونه ضربات چكش ناشي از شوك جريان ، انتخاب سايز دقيق ومنا سب شيرآلات كنترلي دما-فشار مي باشد.شيركنترلي با سايز تقريبا بزرگ (3) را در نظر بگيريد كه در هنگام باز وبسته شدن خود ، حجم قابل ملاحظه اي از بخار را در سرعت وفشار بالا وارد خط مي كند.بنابراين انتخاب دقيق سايز مناسب اينگونه شيرآلات جهت كاهش باز وبسته شدن آنها وكاهش تغييرات در ميزان جريان بخار ورودي ، امري ضروري است .بر طبق استاندارد ، شرايط صحيح كاركرداينگونه شير آلات بصورت نيمه باز بوده وفقط در زمانهاي لازم وبا توجه به ميزان مصرف ، اندكي از حالت اوليه خود تغيير وضعيت (اندكي بازيا بسته)مي دهند.بايد توجه داشت كه نصب تله بخار با ظرفيت وسايز مناسب در ورودي سيستم قبل از شير كنترل بخار و در خروجي مصرف كننده ها نيز جهت تخليه كامل وبموقع كندانس تشكيلي ، لازم الاجراست.
منبع :پورتال مشهد بویلر