روش‎های جلوگیری از ضربه قوچ در دیگ بخار

همانطور که در مقاله علل پدید آورنده ضربه قوچ در دیگ بخار ذکر شد، ۴ عامل اصلی در وقوع این پدیده شامل شوک هیدرولیک، شوک جریان، شوک اختلاف فشار و شوک اختلاف دما می‎باشد. در این مقاله به شرح روش‎های جلوگیری از ضربه قوچ در دیگ بخار تحت تأثیر این عوامل خواهیم پرداخت.

جلوگیری از ضربه قوچ ناشی از شوک هیدرولیکی

آبی که با سرعت بالا همراه با بخار حرکت می‎کند به بروز ضربه سهمگین قوچ می‎انجامد. کاهش ناگهانی فشار بویلر ناشی از  تبدیل مقدار زیادی از بخار به کندانس برابر با افزایش تقاضای بخار از دیگ بخار است. این اتفاق باعث مکیدن آب دیگ بخار به داخل سیستم است. برای رفع این معضل در دیگ بخار دو راهکار اصلی پیش روست:

1. استفاده از شیر وارم آپ
2. نصب دریپ لگ

شیر وارم آپ یا پیش‎گرم

راه حل این مشکل وارد کردن بخار دیگ بخار بطور آهسته وبا کنترل به داخل سیستم است. این کار در دیگ‎خانه‎های کوچک توسط اپراتور و با باز کردن آرام شیر اصلی بویلر صورت می‎گیرد اما در دیگ‎خانه‎های بزرگ اجرای این کار امری مشکل است. زیرا با باز کردن تنها ۱۰ درصد از شیر اصلی تقریباً ۸۰ درصد گذر بخار از آن صورت می‎گیرد و در نتیجه امکان پیش‎گرم کردن سیستم بصورت دستی بسیار مشکل است.

به همین دلیل در دیگ‎خانه‎های بزرگ بزرگ از شیر کنترل با سیستم زمانی بهره می‎گیرند. به این صورت که ابتدا دیگ بخار را روشن کرده و شیر را در حالت بسته نگه می‎دارند تا فشار دیگ بخار به فشار ست شده برسد.

سپس سیستم کنترل شیر کنترل را به آهستگی باز می‎کند و بخار را به آرامی وارد سیستم می‎کند. بدین ترتیب اولاً دیگ بخار با افت شدید فشار روبرو نمی‎شود و ثانیاً میزان کنترل شده ورود بخار به داخل سیستم و در نتیجه تشکیل کندانس ناشی از آن به سادگی توسط دریپ لگ‎ها و تله‎های بخار نصب شده رو خط خارج می‎شود و از بروز ضربه قوچ جلوگیری می‎کند.

لازم به ذکر است که زمان و بخار مورد نیاز از WARM-UP سیستم با هم رابطه مستقیم دارند. چنانچه این زمان را دو برابر کنیم، مثلاً از ۱۰ دقیقه به ۲۰ دقیقه افزایش دهیم، به ۵۰درصد بخار کمتری نیاز است.

دریپ‎لگ

لوله‎ها دارای تبادل حرارتی با محیط اطراف خود هستند و در نتیجه مقداری از بخار داخل لوله به کندانس تبدیل خواهد شد. حال هرچه لوله‎ها دارای عایق با کیفیت‎تری باشند میزان کندانس کمتر خواهد بود.

در لوله‎های بدون عایق بخار هرچه طول لوله بیشتر باشد، میزان اتلاف انرژی بیشتر است. به همین دلیل عایق‎کاری لوله‎ها امری است حیاتی. اما در لوله‎های عایق شده نیز مقداری از بخار به کندانس تبدیل می‎شود که می‎بایست از سیستم خارج گردد.

از همین رو خطوط بخار نباید هیچگونه تابی داشته باشند و باید در جهت حرکت بخار شیب منفی ۱ به ۱۰۰ داشته باشند تا بتوان به کمک نیروی ثقل و توسط دریپ‎لگ آنرا تخلیه نمود.

دریپ‎لگ‎ها را می‎بایست در خطوط مستقیم انتقال بخار هر ۳۰-۵۰ متر و قبل از هرگونه تغییر مسیر ناگهانی خطوط بخار و همچنین انتهای خطوط بخار اجرا نمود. برای جلوگیری از برخورد ضربه قوچ با شیرآلات کنترلی و فشارشکن‎ها که عموماً قیمت بالایی دارند نیز اجرای دریپ‎لگ توصیه می‎شود.

تله بخار مناسب برای تخلیه کندانس دریپ‎لگ‎ها برای فشارهای پایین تله‎بخار فلوتری و سطلی معکوس و برای فشارهای بالا ترمودینامیکی توصیه می‎گردد. ضریب اطمینان (SAFTY FACTOR) در انتخاب دریپ لگ معادل ۲ برابر است. تله‎بخار سایز ۱/۲ اینچ برای نصب در دریپ‎لگ‎ها مناسب است.

همانطور که پیش‎تر گفتیم جمع‎آوری کندانس در داخل دریپ لگ بصورت ثقلی صورت می‎گیرد بنابراین سایز زنی صحیح ابعاد آن بسیار مهم است. در انتهای تمام دریپ‎لگ‎ها باید شیر تخلیه نصب گردد که حداقل ۶ اینچ پایین‎تر از خط تله‎بخار قرار گیرد. برای عملکرد صحیح سپریتورها نیز باید در خروجی زیر سپریتور دریپ‎لگ اجرا گردد.

حال چنانچه برای انتقال بخار مجبور به لوله‌‎کشی با شیب مثبت بودیم چطور؟ در این حالت باید قطر لوله را بزرگ‎تر از قطر لوله با شیب منفی در نظر گرفت تا سرعت حرکت بخار در آن کاهش پیدا کند. همچنین شیب را نباید کمتر از ۲/۵ به ۱۰۰ در نظر گرفت و فواصل اجرای دریپ‎لگ‎ها به ازای هر ۱۵ متر خواهد بود.

جلوگیری از ضربه قوچ ناشی از شوک جریان

راه حل مناسب جهت جلوگیری و یا کاهش اینگونه ضربات چکش ناشی از شوک جریان، انتخاب سایز دقیق و مناسب شیرآلات کنترلی دما-فشار می‎باشد. شیر کنترلی با سایز تقریباً بزرگ را در نظر بگیرید که در هنگام باز و بسته شدن خود، حجم قابل ملاحظه‎ای از بخار را در سرعت و فشار بالا وارد خط می‎کند.

بنابراین انتخاب دقیق سایز مناسب اینگونه شیرآلات جهت کاهش باز و بسته شدن آنها و کاهش تغییرات در میزان جریان بخار ورودی، امری ضروری است. بر طبق استاندارد، شرایط صحیح کارکرد اینگونه شیرآلات بصورت نیمه باز بوده و فقط در زمان‎های لازم و با توجه به میزان مصرف، اندکی از حالت اولیه خود تغییر وضعیت (اندکی باز یا بسته) می‎دهند.

باید توجه داشت که نصب تله بخار با ظرفیت و سایز مناسب در ورودی سیستم قبل از شیر کنترل بخار و در خروجی مصرف‎کننده‎ها نیز جهت تخلیه کامل و به موقع کندانس تشکیلی، لازم‎الاجرا است.

جلوگیری از ضربه قوچ ناشی از شوک اختلاف فشار

همانطور که می‎دانید در شرایط دو فازی در داخل سیستم‎ها، کندانس به دلیل داشتن جرم حجمی بالاتر در سطح زیرین لوله حرکت کرده و بخار در فضای خالی بالای آن جریان دارد. بنابراین یکی از مهمترین مسائل  در طراحی سیستم‎ها، انتخاب سایز مناسب و دقیق لوله‎های برگشت کندانس با در نظر گرفتن فضایی مناسب جهت جلوگیری از بروز ضربه چکش ناشی از اختلاف فشار می‎باشد.

لازم به ذکر است تا زمانی که ارتفاع ستون‎های کندانس در حال حرکت به سطح بالایی لوله نرسد، مسیر لازم جهت عبور بخار فلاش فراهم می‎باشد و پدیده ضربه قوچ به وقوع نمی‎پیوندد.

به محض اینکه ستون‎های آب تشکیلی در اثر افزایش میزان کندانس، سطح بالایی لوله را لمس کند، در این صورت مسیر گذر بخار فلاش بسته شده و بخار فلاش برای حرکت بر پشت ستون‎های آب فشار وارد کرده و آنها را با شتاب به سمت جلو رانده و باعث بروز ضربه قوچ می‎شود.

بنابراین انتخاب سایزهای بالاتر برای لوله‎های برگشت کندانس ارجح می‎باشد. علاوه بر آن، عدم اختلاط کندانس لوله‎هایی با اختلاف فشار زیاد نسبت به یکدیگر، در کاهش این پدیده بسیار مؤثر است.