वाटर हैमर क्या है और इसे कैसे ठीक किया जा सकता है?

वाटर हैमर क्या है?

अचानक बिजली गुल होने या वाल्व के बहुत तेज़ी से बंद होने पर, पानी के दबाव के जड़त्व के कारण, पानी के प्रवाह की एक तीव्र तरंग उत्पन्न होती है, जो हथौड़े की चोट जैसी लगती है, इसलिए इसे वाटर हैमर कहा जाता है। पानी के प्रवाह की इन तीव्र तरंगों से उत्पन्न बल, कभी-कभी इतना अधिक होता है कि वाल्व और पंप क्षतिग्रस्त हो सकते हैं।

जब कोई खुला वाल्व अचानक बंद किया जाता है, तो पानी वाल्व और पाइप की दीवार के विरुद्ध बहता है, जिससे दबाव बनता है। पाइप की चिकनी दीवार के कारण, जड़त्व के बल से पानी का प्रवाह तेजी से अधिकतम गति तक पहुँच जाता है और क्षति उत्पन्न करता है। द्रव यांत्रिकी में इसे "जल हथौड़ा प्रभाव" कहते हैं, यानी धनात्मक जल हथौड़ा। जल आपूर्ति पाइपलाइनों के निर्माण में इस कारक को ध्यान में रखना आवश्यक है।

इसके विपरीत, बंद वाल्व को अचानक खोलने पर भी जल हथौड़ा उत्पन्न होता है, जिसे नकारात्मक जल हथौड़ा कहा जाता है। इसमें भी कुछ हद तक विनाशकारी शक्ति होती है, लेकिन यह पहले वाले जितना बड़ा नहीं होता। जब विद्युत जल पंप इकाई अचानक बिजली खो देती है या चालू होती है, तो इससे भी दबाव का झटका और जल हथौड़ा प्रभाव उत्पन्न होता है। इस दबाव की झटका तरंग पाइपलाइन के साथ फैलती है, जिससे पाइपलाइन में स्थानीय दबाव अधिक हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप पाइपलाइन फट सकती है और उपकरण क्षतिग्रस्त हो सकते हैं। इसलिए, जल हथौड़ा प्रभाव से सुरक्षा जल आपूर्ति इंजीनियरिंग में प्रमुख तकनीकों में से एक बन गई है।
वाटर हैमर की स्थितियाँ

1. वाल्व अचानक खुलता या बंद होता है;

2. पानी पंप इकाई अचानक बंद हो जाती है या चालू हो जाती है;

3. ऊंचे स्थानों पर एकल-पाइप द्वारा जल वितरण (जल आपूर्ति भूभाग की ऊंचाई का अंतर 20 मीटर से अधिक है);

4. पंप का कुल हेड (या कार्यकारी दबाव) अधिक है;

5. जल पाइपलाइन में पानी का वेग बहुत अधिक है;

6. पानी की पाइपलाइन बहुत लंबी है और भूभाग में बहुत अधिक परिवर्तन है।

वाटर हैमर के खतरे

वाटर हैमर के कारण दबाव में वृद्धि पाइपलाइन के सामान्य कार्यशील दबाव से कई गुना या दर्जनों गुना तक भी पहुंच सकती है। दबाव में इस तरह के बड़े उतार-चढ़ाव से पाइपलाइन प्रणाली को मुख्य रूप से निम्नलिखित प्रकार से नुकसान होता है:

1. पाइपलाइन में तीव्र कंपन उत्पन्न होना और पाइपलाइन के जोड़ का टूट जाना;

2. वाल्व क्षतिग्रस्त हो गया है, और गंभीर दबाव इतना अधिक है कि पाइप फट सकता है, और जल आपूर्ति नेटवर्क का दबाव कम हो गया है;

3. इसके विपरीत, यदि दबाव बहुत कम है, तो पाइप ढह जाएगा, और वाल्व और फिक्सिंग पार्ट्स क्षतिग्रस्त हो जाएंगे;

4. पानी के पंप को उल्टा चलाने, पंप कक्ष में उपकरण या पाइपलाइन को नुकसान पहुंचाने, पंप कक्ष को गंभीर रूप से जलमग्न करने, व्यक्तिगत हताहतों और अन्य बड़ी दुर्घटनाओं का कारण बनने और उत्पादन और जीवन को प्रभावित करने का कारण बन सकता है।

जल हथौड़े को समाप्त करने या कम करने के लिए सुरक्षात्मक उपाय

वाटर हैमर से बचाव के कई उपाय हैं, लेकिन वाटर हैमर के संभावित कारणों के अनुसार अलग-अलग उपाय करने की आवश्यकता होती है।

1. पानी की पाइपलाइन की प्रवाह दर कम करने से वाटर हैमर का दबाव कुछ हद तक कम हो सकता है, लेकिन इससे पाइपलाइन का व्यास बढ़ जाएगा और परियोजना का निवेश भी बढ़ जाएगा। पानी की पाइपलाइन बिछाते समय, ऊबड़-खाबड़ या ढलान में अचानक बदलाव से बचने का ध्यान रखना चाहिए। पंप बंद होने पर वाटर हैमर का आकार मुख्य रूप से पंप कक्ष के ज्यामितीय शीर्ष से संबंधित होता है। ज्यामितीय शीर्ष जितना अधिक होगा, पंप बंद होने पर वाटर हैमर उतना ही अधिक होगा। इसलिए, स्थानीय परिस्थितियों के अनुसार उचित पंप शीर्ष का चयन किया जाना चाहिए। दुर्घटना में पंप बंद करने के बाद, पंप चालू करने से पहले चेक वाल्व के पीछे की पाइपलाइन के पानी से भर जाने तक प्रतीक्षा करें। पंप चालू करते समय पानी के पंप के आउटलेट वाल्व को पूरी तरह से न खोलें, अन्यथा पानी का तेज झटका लगेगा। कई पंपिंग स्टेशनों में होने वाली अधिकांश बड़ी वाटर हैमर दुर्घटनाएँ इसी तरह की परिस्थितियों में होती हैं।

2. वाटर हैमर निवारण उपकरण स्थापित करें

(1) निरंतर दबाव नियंत्रण प्रौद्योगिकी का उपयोग करना:
कार्य परिस्थितियों में परिवर्तन के साथ जल आपूर्ति पाइप नेटवर्क का दबाव लगातार बदलता रहता है, जिसके कारण सिस्टम के संचालन के दौरान अक्सर कम दबाव या अधिक दबाव की स्थिति उत्पन्न होती है। इससे वाटर हैमर की समस्या हो सकती है, जिसके परिणामस्वरूप पाइप और उपकरणों को नुकसान पहुंच सकता है। पाइप नेटवर्क के दबाव को नियंत्रित करने के लिए स्वचालित नियंत्रण प्रणाली का उपयोग किया जाता है। यह प्रणाली पानी के पंप के चालू, बंद और गति समायोजन का पता लगाकर और फीडबैक नियंत्रण करके प्रवाह को नियंत्रित करती है, और फिर दबाव को एक निश्चित स्तर पर बनाए रखती है। पंप के जल आपूर्ति दबाव को माइक्रो कंप्यूटर द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, जिससे निरंतर दबाव वाली जल आपूर्ति सुनिश्चित होती है और अत्यधिक दबाव में उतार-चढ़ाव से बचा जा सकता है। वाटर हैमर की संभावना कम हो जाती है।

(2) वाटर 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 का उपयोग करके कम दबाव पर स्वचालित रूप से काम करता है, यानी जब पाइप में दबाव निर्धारित सुरक्षा मान से कम हो जाता है, तो ड्रेन स्वचालित रूप से खुल जाता है और पानी बाहर निकाल देता है। यह स्थानीय पाइपलाइनों के दबाव को संतुलित करता है और उपकरण और पाइपलाइनों पर वाटर हैमर के प्रभाव को रोकता है। आमतौर पर, वाटर हैमर को रोकने वाले उपकरणों को दो प्रकारों में बांटा जा सकता है: यांत्रिक और हाइड्रोलिक।

3) बड़े व्यास वाले जल पंप के आउटलेट पाइप पर एक स्लो-क्लोजिंग चेक वाल्व स्थापित करें।

पंप बंद होने पर यह वाटर हैमर की समस्या को प्रभावी ढंग से खत्म कर सकता है, लेकिन वाल्व चालू होने पर पानी का कुछ बैकफ्लो होने के कारण, सक्शन वेल में ओवरफ्लो पाइप होना आवश्यक है। स्लो-क्लोजिंग चेक वाल्व दो प्रकार के होते हैं: हैमर टाइप और एनर्जी स्टोरेज टाइप। इस प्रकार के वाल्व को आवश्यकतानुसार एक निश्चित सीमा के भीतर बंद किया जा सकता है। आमतौर पर, बिजली गुल होने के 3 से 7 सेकंड के भीतर वाल्व का 70% से 80% हिस्सा बंद हो जाता है, और शेष 20% से 30% हिस्से के बंद होने का समय वाटर पंप और पाइपलाइन की स्थिति के अनुसार समायोजित किया जाता है, जो आमतौर पर 10 से 30 सेकंड के बीच होता है। यह ध्यान देने योग्य है कि पाइपलाइन में उभार होने पर वाटर हैमर की समस्या को दूर करने के लिए स्लो-क्लोजिंग चेक वाल्व बहुत प्रभावी होता है।

(4) एकतरफा सर्ज टावर स्थापित करें

इसे पंपिंग स्टेशन के पास या पाइपलाइन के उपयुक्त स्थान पर बनाया जाता है, और एकतरफा सर्ज टावर की ऊंचाई वहां पाइपलाइन के दबाव से कम होती है। जब पाइपलाइन में दबाव टावर में पानी के स्तर से कम होता है, तो सर्ज टावर पाइपलाइन में पानी की आपूर्ति करता है ताकि पानी के स्तंभ के टूटने से बचा जा सके और वाटर हैमर से बचाव हो सके। हालांकि, पंप बंद होने के कारण होने वाले वाटर हैमर, जैसे कि वाल्व बंद होने के कारण होने वाले वाटर हैमर, पर इसका दबाव कम करने का प्रभाव सीमित होता है। इसके अलावा, एकतरफा सर्ज टावर में उपयोग किए जाने वाले एकतरफा वाल्व का प्रदर्शन पूरी तरह से विश्वसनीय होना चाहिए। वाल्व के खराब होने पर गंभीर दुर्घटनाएं हो सकती हैं।

(5) पंपिंग स्टेशन में एक बाईपास पाइप (वाल्व) स्थापित करें

जब पंप प्रणाली सामान्य रूप से चल रही होती है, तो चेक वाल्व बंद रहता है क्योंकि पंप के प्रेशर वाटर साइड पर पानी का दबाव सक्शन साइड की तुलना में अधिक होता है। जब बिजली गुल होने से पंप अचानक बंद हो जाता है, तो पंपिंग स्टेशन के आउटलेट पर दबाव तेजी से गिर जाता है, जबकि सक्शन साइड पर दबाव तेजी से बढ़ जाता है। इस दबाव अंतर के कारण, सक्शन मुख्य पाइप में क्षणिक उच्च दबाव वाला पानी, क्षणिक निम्न दबाव वाले पानी से टकराकर चेक वाल्व प्लेट को धकेल देता है और प्रेशर वाटर मुख्य पाइप में प्रवाहित होने लगता है, जिससे वहां का निम्न दबाव बढ़ जाता है; दूसरी ओर, सक्शन साइड पर वाटर हैमर बूस्ट भी कम हो जाता है। इस तरह, पंपिंग स्टेशन के दोनों ओर वाटर हैमर के उतार-चढ़ाव को नियंत्रित किया जाता है, जिससे वाटर हैमर के खतरों को प्रभावी ढंग से कम किया जा सकता है और रोका जा सकता है।
(6) बहु-चरण चेक वाल्व सेट करें

लंबी जल पाइपलाइन में, एक या अधिक चेक वाल्व लगाएं, पाइपलाइन को कई खंडों में विभाजित करें और प्रत्येक खंड पर एक चेक वाल्व लगाएं। वाटर हैमर प्रक्रिया के दौरान जब पाइप में पानी वापस बहने लगता है, तो चेक वाल्व एक-एक करके बंद हो जाते हैं, जिससे बैकफ्लश प्रवाह कई खंडों में विभाजित हो जाता है। चूंकि पाइप के प्रत्येक खंड (या बैकफ्लश प्रवाह खंड) में हाइड्रोस्टैटिक हेड काफी कम होता है, इसलिए पानी का प्रवाह कम हो जाता है। हैमर बूस्ट। यह सुरक्षात्मक उपाय उन स्थितियों में प्रभावी ढंग से उपयोग किया जा सकता है जहां ज्यामितीय जल आपूर्ति ऊंचाई का अंतर अधिक होता है; लेकिन यह जल स्तंभ पृथक्करण की संभावना को पूरी तरह से समाप्त नहीं कर सकता है। इसका सबसे बड़ा नुकसान यह है कि सामान्य संचालन के दौरान जल पंप की बिजली खपत बढ़ जाती है और जल आपूर्ति की लागत भी बढ़ जाती है।

(7) पाइपलाइन पर जल हथौड़े के प्रभाव को कम करने के लिए पाइपलाइन के उच्चतम बिंदु पर स्वचालित निकास और वायु आपूर्ति उपकरण स्थापित किए जाते हैं।