1/अवधारणा

वाटर हैमर को वाटर हैमर भी कहा जाता है। पानी (या अन्य तरल पदार्थ) के परिवहन के दौरान, अचानक खुलने या बंद होने के कारणएपीआई बटरफ्लाई वाल्व, गेट वाल्व, वाल्वों की जाँच करें औरगेंद वाल्वपानी के पंपों का अचानक बंद होना, गाइड वेन का अचानक खुलना और बंद होना आदि, प्रवाह दर में अचानक परिवर्तन होता है और दबाव में काफी उतार-चढ़ाव होता है। वाटर हैमर प्रभाव एक ज्वलंत शब्द है। यह पानी के पंप को चालू और बंद करने पर पाइपलाइन पर पानी के प्रवाह के प्रभाव के कारण होने वाले गंभीर वाटर हैमर को संदर्भित करता है। क्योंकि पानी के पाइप के अंदर, पाइप की भीतरी दीवार चिकनी होती है और पानी स्वतंत्र रूप से बहता है। जब एक खुला वाल्व अचानक बंद हो जाता है या पानी की आपूर्ति पंप बंद हो जाता है, तो पानी का प्रवाह वाल्व और पाइप की दीवार, मुख्य रूप से वाल्व या पंप पर दबाव उत्पन्न करेगा। क्योंकि पाइप की दीवार चिकनी होती है, बाद के जल प्रवाह की जड़ता की क्रिया के तहत, हाइड्रोलिक बल जल्दी से अधिकतम तक पहुँच जाता है और विनाशकारी प्रभाव पैदा करता है। यह हाइड्रोलिक्स में "वाटर हैमर प्रभाव" है, अर्थात सकारात्मक वाटर हैमर। इसके विपरीत, जब एक बंद वाल्व अचानक खोला जाता है या पानी का पंप शुरू किया जाता है, तो वाटर हैमर भी होगा, जिसे नकारात्मक वाटर हैमर कहा जाता है, लेकिन यह पूर्व जितना बड़ा नहीं होता है। दबाव के प्रभाव से पाइप की दीवार पर दबाव पड़ेगा और शोर उत्पन्न होगा, ठीक वैसे ही जैसे पाइप पर हथौड़ा मारने से होता है, इसलिए इसे जल हथौड़ा प्रभाव कहा जाता है।

2/खतरे

वाटर हैमर द्वारा उत्पन्न तात्कालिक दबाव पाइपलाइन में सामान्य परिचालन दबाव से दर्जनों या सैकड़ों गुना तक पहुँच सकता है। दबाव में इतने बड़े उतार-चढ़ाव से पाइपलाइन प्रणाली में तेज़ कंपन या शोर हो सकता है और वाल्व जोड़ों को नुकसान पहुँच सकता है। इसका पाइपिंग प्रणाली पर बहुत हानिकारक प्रभाव पड़ता है। वाटर हैमर को रोकने के लिए, पाइपलाइन प्रणाली को सही ढंग से डिज़ाइन किया जाना चाहिए ताकि प्रवाह दर बहुत अधिक न हो। आम तौर पर, पाइप की डिज़ाइन की गई प्रवाह दर 3 मीटर/सेकंड से कम होनी चाहिए, और वाल्व के खुलने और बंद होने की गति को नियंत्रित करने की आवश्यकता होती है।
क्योंकि पंप को शुरू किया जाता है, बंद किया जाता है, और वाल्व बहुत जल्दी खोले और बंद किए जाते हैं, पानी की गति में भारी बदलाव होता है, विशेष रूप से पंप के अचानक बंद होने के कारण होने वाला वाटर हैमर, जो पाइपलाइनों, पानी के पंपों और वाल्वों को नुकसान पहुंचा सकता है, और पानी के पंप को उलटने और पाइप नेटवर्क के दबाव को कम करने का कारण बन सकता है। वाटर हैमर प्रभाव बेहद विनाशकारी है: यदि दबाव बहुत अधिक है, तो यह पाइप को फटने का कारण बनेगा। इसके विपरीत, यदि दबाव बहुत कम है, तो यह पाइप को ढहने और वाल्वों और फिक्सिंग को नुकसान पहुंचाएगा। बहुत ही कम समय में, पानी का प्रवाह दर शून्य से रेटेड प्रवाह दर तक बढ़ जाता है। चूंकि तरल पदार्थों में गतिज ऊर्जा और एक निश्चित डिग्री की संपीड़ितता होती है, बहुत कम समय में प्रवाह दर में भारी बदलाव पाइपलाइन पर उच्च और निम्न दबाव के प्रभाव पैदा करेगा।

3/उत्पन्न

वाटर हैमर के कई कारण हो सकते हैं। सामान्य कारक इस प्रकार हैं:

1. वाल्व अचानक खुल या बंद हो जाता है;

2. जल पंप इकाई अचानक बंद या शुरू हो जाती है;

3. एक एकल पाइप पानी को ऊंचे स्थान पर पहुंचाता है (जल आपूर्ति क्षेत्र की ऊंचाई का अंतर 20 मीटर से अधिक है);

4. जल पंप का कुल लिफ्ट (या कार्य दबाव) बड़ा है;

5. पानी की पाइपलाइन में पानी का प्रवाह वेग बहुत बड़ा है;

6. पानी की पाइपलाइन बहुत लंबी है और भूभाग बहुत बदल गया है।
7. जल आपूर्ति पाइपलाइन परियोजनाओं में अनियमित निर्माण एक छिपा हुआ खतरा है
(1) उदाहरण के लिए, टीज़, कोहनी, रेड्यूसर और अन्य जोड़ों के लिए सीमेंट थ्रस्ट पियर्स का उत्पादन आवश्यकताओं को पूरा नहीं करता है।
"दफन कठोर पॉलीविनाइल क्लोराइड जल आपूर्ति पाइपलाइन इंजीनियरिंग के लिए तकनीकी विनियम" के अनुसार, पाइपलाइन को हिलने से रोकने के लिए टीज़, कोहनी, रिड्यूसर और अन्य पाइपों के जोड़ों पर सीमेंट थ्रस्ट पियर्स लगाए जाने चाहिए जिनका व्यास ≥110 मिमी हो। "कंक्रीट थ्रस्ट पियर्स" C15 ग्रेड से कम नहीं होना चाहिए, और इसे साइट पर ही खोदी गई मूल मिट्टी की नींव और खाई के ढलान पर डाला जाना चाहिए। कुछ निर्माण दल थ्रस्ट पियर्स की भूमिका पर पर्याप्त ध्यान नहीं देते हैं। वे थ्रस्ट पियर्स के रूप में कार्य करने के लिए पाइपलाइन के बगल में एक लकड़ी का खंभा या लोहे का कांटा लगा देते हैं। कभी-कभी सीमेंट पियर का आयतन बहुत छोटा होता है या मूल मिट्टी पर नहीं डाला जाता है
(2) स्वचालित निकास वाल्व स्थापित नहीं है या स्थापना की स्थिति अनुचित है।
हाइड्रोलिक्स के सिद्धांत के अनुसार, पहाड़ी क्षेत्रों या बड़ी ढलानों वाली पहाड़ियों में पाइपलाइनों के ऊँचे बिंदुओं पर स्वचालित निकास वाल्व डिज़ाइन और स्थापित किए जाने चाहिए। यहाँ तक कि छोटे ढलान वाले मैदानी क्षेत्रों में भी, खाइयाँ खोदते समय पाइपलाइनों को कृत्रिम रूप से डिज़ाइन किया जाना चाहिए। उतार-चढ़ाव, चक्रीय रूप से ऊपर-नीचे होना, ढलान 1/500 से कम न हो, और प्रत्येक किलोमीटर के सबसे ऊँचे बिंदु पर 1-2 निकास वाल्व डिज़ाइन किए जाने चाहिए।
क्योंकि पाइपलाइन में जल परिवहन की प्रक्रिया के दौरान, पाइपलाइन में मौजूद गैस बाहर निकलकर पाइपलाइन के उभरे हुए हिस्सों में जमा हो जाएगी, यहाँ तक कि हवा का अवरोध भी पैदा कर देगी। जब पाइपलाइन में पानी के प्रवाह की दर में उतार-चढ़ाव होता है, तो उभरे हुए हिस्सों में बनी हवा की जेबें लगातार संकुचित और फैलती रहेंगी, और गैस के संपीड़न के बाद उत्पन्न दबाव, पानी के संपीड़न के बाद उत्पन्न दबाव से दर्जनों या सैकड़ों गुना ज़्यादा होगा (सार्वजनिक विवरण: पंप बटलर)। इस समय, छिपे हुए खतरों वाले पाइपलाइन के इस हिस्से से निम्नलिखित स्थितियाँ उत्पन्न हो सकती हैं:
• पाइप के ऊपर से पानी गुजरने के बाद, टपकता पानी नीचे की ओर गायब हो जाता है। ऐसा इसलिए होता है क्योंकि पाइप में मौजूद एयर बैग पानी के बहाव को रोक देता है, जिससे पानी का स्तंभ अलग हो जाता है।
• पाइपलाइन में संपीड़ित गैस अधिकतम सीमा तक संपीड़ित हो जाती है और तेजी से फैलती है, जिससे पाइपलाइन टूट जाती है।
• जब किसी उच्च जल स्रोत से पानी गुरुत्वाकर्षण प्रवाह द्वारा एक निश्चित गति से नीचे की ओर प्रवाहित होता है, तो अपस्ट्रीम वाल्व को तुरंत बंद करने के बाद, ऊँचाई के अंतर और प्रवाह दर की जड़ता के कारण, अपस्ट्रीम पाइप में पानी का स्तंभ तुरंत नहीं रुकता। यह अभी भी एक निश्चित गति से गति करता रहता है। गति नीचे की ओर प्रवाहित होती है। इस समय, पाइपलाइन में एक निर्वात बन जाता है क्योंकि हवा समय पर पुनःपूर्ति नहीं हो पाती, जिससे नकारात्मक दबाव के कारण पाइपलाइन सिकुड़ जाती है और क्षतिग्रस्त हो जाती है।
(3) खाई और बैकफ़िल मिट्टी नियमों को पूरा नहीं करती है।
पहाड़ी इलाकों में अक्सर कच्ची खाइयाँ देखने को मिलती हैं, मुख्यतः क्योंकि कुछ जगहों पर पत्थर बहुत ज़्यादा होते हैं। खाइयाँ हाथ से खोदी जाती हैं या विस्फोटकों से उड़ाई जाती हैं। खाई का तल बहुत ही उबड़-खाबड़ होता है और उसमें नुकीले पत्थर उभरे होते हैं। ऐसी स्थिति में, संबंधित नियमों के अनुसार, खाई के तल पर मौजूद पत्थरों को हटाकर 15 सेंटीमीटर से ज़्यादा रेत बिछाई जानी चाहिए, उसके बाद ही पाइपलाइन बिछाई जानी चाहिए। हालाँकि, निर्माण श्रमिकों ने लापरवाही बरती और बिना रेत बिछाए या प्रतीकात्मक रूप से थोड़ी रेत बिछाकर सीधे रेत बिछा दी। पत्थरों पर पाइपलाइन बिछाई जाती है। जब बैकफ़िल पूरा हो जाता है और पानी चालू हो जाता है, तो पाइपलाइन के भार, ऊर्ध्वाधर मिट्टी के दबाव, पाइपलाइन पर वाहनों के भार और गुरुत्वाकर्षण के कारण, पाइपलाइन के तल पर एक या कई नुकीले उभरे हुए पत्थरों का सहारा मिलता है। अत्यधिक तनाव के कारण, इस बिंदु पर पाइपलाइन के क्षतिग्रस्त होने और एक सीधी रेखा में दरार पड़ने की बहुत संभावना होती है। इसे ही लोग अक्सर "स्कोरिंग प्रभाव" कहते हैं।

4/उपाय

वाटर हैमर के लिए कई सुरक्षात्मक उपाय हैं, लेकिन वाटर हैमर के संभावित कारणों के अनुसार अलग-अलग उपाय किए जाने की आवश्यकता है।
1. पानी की पाइपलाइनों की प्रवाह दर कम करने से वाटर हैमर का दबाव कुछ हद तक कम हो सकता है, लेकिन इससे पानी की पाइपलाइनों का व्यास बढ़ जाएगा और परियोजना निवेश में वृद्धि होगी। पानी की पाइपलाइन बिछाते समय, पानी की पाइपलाइन की लंबाई कम करने के लिए उभारों या ढलान में भारी बदलाव से बचने पर विचार किया जाना चाहिए। पाइपलाइन जितनी लंबी होगी, पंप बंद होने पर वाटर हैमर का मान उतना ही अधिक होगा। एक पंपिंग स्टेशन से दो पंपिंग स्टेशनों तक, दोनों पंपिंग स्टेशनों को जोड़ने के लिए एक जल चूषण कुएँ का उपयोग किया जाता है।
पंप बंद होने पर वाटर हैमर

तथाकथित पंप-स्टॉप वाटर हैमर, अचानक बिजली गुल होने या अन्य कारणों से वाल्व खुलने और बंद होने पर वाटर पंप और प्रेशर पाइप में प्रवाह वेग में अचानक परिवर्तन के कारण होने वाली हाइड्रोलिक शॉक घटना को संदर्भित करता है। उदाहरण के लिए, बिजली व्यवस्था या विद्युत उपकरण की विफलता, वाटर पंप इकाई की कभी-कभार विफलता, आदि के कारण केन्द्रापसारक पंप वाल्व खुल सकता है और बंद हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप पंप बंद होने पर वाटर हैमर होता है। पंप बंद होने पर वाटर हैमर का आकार मुख्य रूप से पंप रूम के ज्यामितीय हेड से संबंधित होता है। ज्यामितीय हेड जितना ऊँचा होगा, पंप बंद होने पर वाटर हैमर का मान उतना ही अधिक होगा। इसलिए, वास्तविक स्थानीय परिस्थितियों के आधार पर एक उचित पंप हेड का चयन किया जाना चाहिए।

पंप बंद होने पर वाटर हैमर का अधिकतम दबाव सामान्य कार्य दबाव के 200% या उससे भी अधिक तक पहुँच सकता है, जिससे पाइपलाइनें और उपकरण नष्ट हो सकते हैं। सामान्य दुर्घटनाओं के कारण "जल रिसाव" और पानी की आपूर्ति बाधित हो सकती है; गंभीर दुर्घटनाओं के कारण पंप कक्ष में पानी भर सकता है, उपकरण क्षतिग्रस्त हो सकते हैं, और सुविधाएँ क्षतिग्रस्त हो सकती हैं, यहाँ तक कि व्यक्तिगत चोट या मृत्यु भी हो सकती है।

किसी दुर्घटना के कारण पंप बंद होने के बाद, चेक वाल्व के पीछे के पाइप के पानी से भर जाने तक प्रतीक्षा करें और फिर पंप चालू करें। पंप चालू करते समय पानी के पंप के आउटलेट वाल्व को पूरी तरह से न खोलें, अन्यथा पानी का बड़ा झटका लग सकता है। कई पंपिंग स्टेशनों पर अक्सर ऐसी ही परिस्थितियों में बड़ी वाटर हैमर दुर्घटनाएँ होती हैं।

2. जल हथौड़ा उन्मूलन उपकरण स्थापित करें
(1) निरंतर वोल्टेज नियंत्रण प्रौद्योगिकी का उपयोग करना
एक पीएलसी स्वचालित नियंत्रण प्रणाली का उपयोग परिवर्तनीय आवृत्ति गति वाले पंप को नियंत्रित करने और पूरे जल आपूर्ति पंप रूम सिस्टम के संचालन को स्वचालित रूप से नियंत्रित करने के लिए किया जाता है। चूंकि जल आपूर्ति पाइपलाइन नेटवर्क का दबाव कामकाजी परिस्थितियों में बदलाव के साथ बदलता रहता है, इसलिए सिस्टम संचालन के दौरान अक्सर कम दबाव या अधिक दबाव होता है, जो आसानी से जल हथौड़ा का कारण बन सकता है, जिससे पाइपलाइनों और उपकरणों को नुकसान होता है। पाइप नेटवर्क को नियंत्रित करने के लिए एक पीएलसी स्वचालित नियंत्रण प्रणाली का उपयोग किया जाता है। दबाव का पता लगाना, जल पंप के शुरू और बंद होने का फीडबैक नियंत्रण और गति समायोजन, प्रवाह का नियंत्रण, और इस प्रकार दबाव को एक निश्चित स्तर पर बनाए रखना। निरंतर दबाव वाली जल आपूर्ति बनाए रखने और अत्यधिक दबाव में उतार-चढ़ाव से बचने के लिए पंप के जल आपूर्ति दबाव को माइक्रो कंप्यूटर को नियंत्रित करके सेट किया जा सकता है
(2) वॉटर हैमर एलिमिनेटर स्थापित करें
यह उपकरण मुख्य रूप से पंप बंद होने पर वाटर हैमर को रोकता है। इसे आमतौर पर वाटर पंप के आउटलेट पाइप के पास लगाया जाता है। यह पाइप के दबाव को ही शक्ति के रूप में उपयोग करके कम दबाव वाली स्वचालित क्रिया को साकार करता है। अर्थात्, जब पाइप में दबाव निर्धारित सुरक्षा मान से कम होता है, तो ड्रेन पोर्ट स्वचालित रूप से पानी निकालने के लिए खुल जाता है। प्रेशर रिलीफ का उपयोग स्थानीय पाइपलाइनों के दबाव को संतुलित करने और उपकरणों और पाइपलाइनों पर वाटर हैमर के प्रभाव को रोकने के लिए किया जाता है। एलिमिनेटर को आम तौर पर दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है: यांत्रिक और हाइड्रोलिक। यांत्रिक एलिमिनेटर को क्रिया के बाद मैन्युअल रूप से बहाल किया जाता है, जबकि हाइड्रोलिक एलिमिनेटर को स्वचालित रूप से रीसेट किया जा सकता है।
(3) बड़े व्यास वाले पानी पंप आउटलेट पाइप पर धीमी गति से बंद होने वाला चेक वाल्व स्थापित करें

यह पंप बंद होने पर वाटर हैमर को प्रभावी ढंग से समाप्त कर सकता है, लेकिन क्योंकि पंप बंद होने पर एक निश्चित मात्रा में पानी वापस बह जाएगा।एपीआई 609वाल्व सक्रिय होने पर, पानी के चूषण कुएँ में एक अतिप्रवाह पाइप होना चाहिए। धीमी गति से बंद होने वाले चेक वाल्व दो प्रकार के होते हैं: हथौड़ा प्रकार और ऊर्जा भंडारण प्रकार। इस प्रकार का वाल्व आवश्यकतानुसार एक निश्चित सीमा के भीतर वाल्व बंद होने के समय को समायोजित कर सकता है (अनुसरण करने के लिए आपका स्वागत है: पंप बटलर)। आम तौर पर, बिजली गुल होने के बाद वाल्व 3 से 7 सेकंड के भीतर 70% से 80% तक बंद हो जाता है। शेष 20% से 30% बंद होने का समय पानी के पंप और पाइपलाइन की स्थिति के अनुसार समायोजित किया जाता है, आम तौर पर 10 से 30 सेकंड की सीमा में। यह ध्यान देने योग्य है कि जब पाइपलाइन में कोई उभार होता है और पानी का हथौड़ा होता है, तो धीमी गति से बंद होने वाले चेक वाल्व की भूमिका बहुत सीमित होती है।
(4) एकतरफा दबाव विनियमन टावर स्थापित करें
इसे पंपिंग स्टेशन के पास या पाइपलाइन पर किसी उपयुक्त स्थान पर बनाया जाता है, और वन-वे सर्ज टावर की ऊँचाई पाइपलाइन के दबाव से कम होती है। जब पाइपलाइन में दबाव टावर के जल स्तर से कम होता है, तो दबाव नियंत्रण टावर पाइपलाइन में पानी की पूर्ति करता है ताकि जल स्तंभ टूटने से बचा जा सके और वाटर हैमर को पाट सके। हालाँकि, पंप-स्टॉप वाटर हैमर के अलावा, जैसे वाल्व-क्लोजिंग वाटर हैमर, वाटर हैमर पर इसके दबाव कम करने वाले प्रभाव सीमित होते हैं। इसके अलावा, वन-वे प्रेशर रेगुलेटिंग टावर में प्रयुक्त वन-वे वाल्व का प्रदर्शन पूरी तरह विश्वसनीय होना चाहिए। एक बार वाल्व खराब हो जाने पर, यह एक बड़े वाटर हैमर का कारण बन सकता है।
(5) पंप स्टेशन में बाईपास पाइप (वाल्व) स्थापित करें
जब पंप प्रणाली सामान्य रूप से काम कर रही होती है, तो चेक वाल्व बंद होता है क्योंकि पंप के दबाव वाले हिस्से पर पानी का दबाव चूषण पक्ष पर पानी के दबाव से अधिक होता है। जब आकस्मिक बिजली आउटेज अचानक पंप को बंद कर देता है, तो पानी पंप स्टेशन के आउटलेट पर दबाव तेजी से गिर जाता है, जबकि चूषण पक्ष पर दबाव तेजी से बढ़ जाता है। इस अंतर दबाव के तहत, पानी चूषण मुख्य पाइप में क्षणिक उच्च दबाव वाला पानी चेक वाल्व वाल्व प्लेट को खोलता है और दबाव वाले पानी के मुख्य पाइप में क्षणिक कम दबाव वाले पानी में बहता है, जिससे वहां कम पानी का दबाव बढ़ जाता है; दूसरी ओर, पानी पंप चूषण पक्ष पर पानी हथौड़ा दबाव वृद्धि भी कम हो जाती है। इस तरह, पानी पंप स्टेशन के दोनों तरफ पानी हथौड़ा वृद्धि और दबाव ड्रॉप नियंत्रित होते हैं, जिससे पानी हथौड़ा खतरों को प्रभावी ढंग से कम किया जाता है और रोका जाता है।
(6) एक बहु-चरणीय चेक वाल्व स्थापित करें
एक लंबी पानी की पाइपलाइन में, एक या अधिक जोड़ेंजांच कपाट, पानी की पाइपलाइन को कई खंडों में विभाजित करें, और प्रत्येक खंड पर एक चेक वाल्व स्थापित करें। जब पानी के पाइप में पानी वाटर हैमर के दौरान वापस बहता है, तो बैकफ्लश प्रवाह को कई खंडों में विभाजित करने के लिए प्रत्येक चेक वाल्व को एक के बाद एक बंद कर दिया जाता है। क्योंकि पानी के पाइप (या बैकफ्लश प्रवाह खंड) के प्रत्येक खंड में हाइड्रोस्टेटिक हेड काफी छोटा होता है, इसलिए पानी का प्रवाह कम हो जाता है। हैमर बूस्ट। यह सुरक्षात्मक उपाय उन स्थितियों में प्रभावी रूप से उपयोग किया जा सकता है जहां ज्यामितीय जल आपूर्ति ऊंचाई का अंतर बड़ा है; लेकिन यह पानी के स्तंभ पृथक्करण की संभावना को समाप्त नहीं कर सकता है। इसका सबसे बड़ा नुकसान है: सामान्य संचालन के दौरान पानी पंप की बढ़ी हुई बिजली की खपत और पानी की आपूर्ति की लागत में वृद्धि।