ปรากฏการณ์ค้อนน้ำ (Water Hammer) ในระบบกรองอุตสาหกรรมคืออะไร? สาเหตุ ความเสี่ยง และวิธีที่ระบบกรอง VITHY ป้องกันได้

คำอธิบายเมตา:ปรากฏการณ์ค้อนน้ำสามารถสร้างความเสียหายให้กับท่อและวาล์วในระบบกรองของแข็ง-ของเหลวในอุตสาหกรรม เรียนรู้เกี่ยวกับสาเหตุที่ทำให้เกิดค้อนน้ำระหว่างการล้างย้อนกลับ ผลกระทบต่ออุปกรณ์กรอง และวิธีที่ VITHY Filtration ช่วยแก้ไขปัญหานี้ตัวกรองแบบขูดทำความสะอาดตัวเอง VASและVSRF ตัวกรองแบบล้างย้อนกลับอัตโนมัติลดความเสี่ยงนี้ลง

1. ปรากฏการณ์ค้อนน้ำคืออะไร? ค้อนน้ำมีความหมายอย่างไรในการกรองของแข็งและของเหลวในอุตสาหกรรม?

ค้อนน้ำ หรือที่รู้จักกันในชื่อ แรงกระแทกไฮดรอลิก คือ การเพิ่มขึ้นของแรงดันที่เกิดขึ้นเมื่อความเร็วของของเหลวเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหัน [1] ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้สองวิธีทั่วไป:

• การไหลของเลือดหยุดชะงักกะทันหัน:เมื่อวาล์วปิดอย่างรวดเร็ว ของเหลวที่เคลื่อนที่จะถูกบังคับให้หยุด และพลังงานจลน์ของมันจะถูกแปลงเป็นคลื่นแรงดันสูงที่เดินทางกลับผ่านท่อ [2] นี่คือรูปแบบคลาสสิกของค้อนน้ำ

• การเร่งความเร็วของการไหลอย่างฉับพลัน:เมื่อวาล์วเปิดอย่างรวดเร็ว ของเหลวที่อยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ช้าจะถูกเร่งความเร็วขึ้นอย่างกะทันหัน เนื่องจากของเหลวมีแรงเฉื่อยและความดันต้นทางสูงอยู่แล้ว การเร่งความเร็วอย่างรวดเร็วนี้จึงสามารถสร้างแรงดันพุ่งสูงขึ้นอย่างมาก โดยเฉพาะในท่อระบายหรือท่อส่ง [4]

ในกระบวนการกรองของแข็งและของเหลวในระดับอุตสาหกรรม ปรากฏการณ์ค้อนน้ำมักเกิดขึ้นในช่วง...ขั้นตอนการระบายหรือล้างย้อนกลับเมื่อวาล์วระบายน้ำหรือวาล์วล้างย้อนเปิดออกอย่างกะทันหัน ของเหลวที่มีแรงดันจะพุ่งเข้าไปในท่อระบายน้ำเกือบจะในทันที ยิ่งวาล์วเปิดเร็วเท่าไหร่ การไหลที่พุ่งขึ้นอย่างรวดเร็วในช่วงเริ่มต้นและแรงดันที่เกิดขึ้นก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ในตัวกรองแบบหลายองค์ประกอบ ผลกระทบนี้จะรุนแรงกว่า เนื่องจากกระแสการไหลอาจกระจุกตัวอยู่ในท่อสาขาเดียวหรือเพียงไม่กี่สาขาเท่านั้น

ดังนั้น ในตัวกรองแบบล้างย้อนกลับอัตโนมัติ แรงดันน้ำกระแทกมักไม่ได้เกิดจากการปิดวาล์ว แต่เกิดจากสาเหตุอื่นการเปิดวาล์วระบายน้ำอย่างรวดเร็วเพื่อปล่อยของเหลวที่มีแรงดันปริมาณมาก ตามสถาบันไฮดรอลิก [1] Engineering ToolBox [2] และเอกสารทางเทคนิคของเครนหมายเลข 410 [4] ทั้งการหยุดการไหลอย่างกะทันหันและการเร่งการไหลอย่างกะทันหันสามารถทำให้เกิดแรงดันกระชากที่สร้างความเสียหายในระบบท่ออุตสาหกรรมได้

2. ปรากฏการณ์ค้อนน้ำมีอันตรายอะไรบ้าง? และมีความเสี่ยงอะไรบ้างในกระบวนการกรองทางอุตสาหกรรม?

ค้อนน้ำไม่ใช่แค่ปัญหาเสียงดังเท่านั้น แต่ยังอาจก่อให้เกิดความเสียหายร้ายแรงต่อระบบกรองอุตสาหกรรมและอุปกรณ์โดยรอบได้อีกด้วย [3]

อันตรายที่พบได้ทั่วไป ได้แก่:

• ความเสียหายของท่อและข้อต่อ
  แรงดันที่พุ่งสูงขึ้นอย่างกะทันหันอาจทำให้ท่อแตก หน้าแปลนร้าว หรือข้อต่อหลวมได้ ในระบบกรอง ท่อระบายมีความเสี่ยงเป็นพิเศษเนื่องจากมักจะต้องจัดการกับสารละลายข้นหรือของเหลวสกปรกที่มีความเร็วสูง [4]

• วาล์วเสีย
  วาล์วที่เปิดหรือปิดเร็ว เช่น วาล์วบอลลมหรือวาล์วโซลินอยด์ อาจเสียหายจากแรงกระแทกของน้ำซ้ำๆ ที่นั่ง ซีล และแอคชูเอเตอร์อาจสึกหรอเร็ว [2]

• การสั่นสะเทือนและแรงเค้นเชิงกล
  การสั่นสะเทือนที่รุนแรงอาจทำให้สลักเกลียวหลวม การเชื่อมต่ออุปกรณ์เสียหาย และอาจทำให้เกิดความล้าของโครงสร้างเมื่อเวลาผ่านไป [4]

• ความเสียหายของปั๊มและไส้กรอง
  แรงดันกระชากสามารถส่งผ่านย้อนกลับและส่งผลกระทบต่อตัวเรือนกรอง ไส้กรอง และปั๊มต้นทาง ซึ่งมีความเสี่ยงเป็นพิเศษในตัวกรองแบบหลายตลับหรือหลายท่อที่มีการไหลเข้มข้น [1]

ในกระบวนการกรองของแข็งและของเหลวในระดับอุตสาหกรรม สถานการณ์ที่เกิดปรากฏการณ์ค้อนน้ำบ่อยที่สุด มักเกิดขึ้นระหว่างการล้างย้อนกลับอัตโนมัติเมื่อทำการล้างย้อนกลับไส้กรองเพียงหนึ่งหรือสองชิ้นในแต่ละครั้ง กระแสน้ำที่ไหลออกมาจะมีความเข้มข้น หากวาล์วระบายน้ำเปิดอย่างรวดเร็ว การไหลของของเหลวที่พุ่งออกมาอย่างฉับพลันจะสร้างคลื่นแรงดันสูง วิศวกรของ VITHY Filtration สังเกตเห็นสิ่งนี้ในไส้กรองแบบล้างย้อนกลับทั่วไปบางรุ่น: ในขณะที่วาล์วระบายน้ำเปิด การไหลจะมีปริมาณมาก แรงดันสูง และการสั่นสะเทือนรุนแรงมากพอที่จะทำให้ท่อระบายน้ำเสียหายได้ในระยะยาว

ในทางตรงกันข้าม ตัวกรองแบบขูดทำความสะอาดตัวเองที่ออกแบบมาอย่างดี มีโอกาสน้อยที่จะทำให้เกิดปรากฏการณ์ค้อนน้ำ ในตัวกรองแบบขูด ทางเดินน้ำทิ้งมีความต้านทานต่ำ และปริมาณน้ำที่ไหลออกค่อนข้างน้อย ส่งผลให้การเปลี่ยนแปลงความดันค่อยเป็นค่อยไป และระดับการสั่นสะเทือนต่ำกว่ามาก สิ่งนี้ได้รับการยืนยันจากประสบการณ์ภาคสนามแล้ว: ลูกค้าที่ใช้ผลิตภัณฑ์ของ VITHY Filtrationตัวกรองแบบขูดทำความสะอาดตัวเอง VASยังไม่พบรายงานปัญหาแรงดันน้ำกระแทก

3. วิธีหลีกเลี่ยงปรากฏการณ์ค้อนน้ำ (Water Hammer) ในการใช้งานระบบกรองน้ำในโรงงานอุตสาหกรรมประจำวัน?

มีวิธีปฏิบัติหลายวิธีในการลดหรือหลีกเลี่ยงปรากฏการณ์ค้อนน้ำในระบบกรอง วิธีเหล่านี้หลายวิธีมีต้นทุนต่ำและสามารถนำไปใช้ในระบบที่มีอยู่แล้วได้ [4]

(1) ลดความเร็วการทำงานของวาล์ว

ใช้แอคทูเอเตอร์แบบนิวแมติกหรือไฟฟ้าที่มีการควบคุมความเร็ว การเพิ่มวาล์วควบคุมแหล่งจ่ายอากาศให้กับวาล์วโซลินอยด์สามารถทำให้วาล์วเปิดและปิดช้าลง ลดแรงดันกระชาก อย่างไรก็ตาม วิธีนี้อาจทำให้การใช้น้ำเพิ่มขึ้นในระหว่างรอบการล้างย้อนกลับเนื่องจากวาล์วเปิดนานขึ้น [5]

(2) ยึดท่อระบายน้ำให้แน่น

ท่อระบายน้ำควรได้รับการรองรับและยึดอย่างมั่นคงเพื่อดูดซับแรงสั่นสะเทือน ท่อที่ไม่ได้รับการยึดจะมีแนวโน้มที่จะสั่นอย่างรุนแรงมากขึ้นเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงความดันอย่างกะทันหัน [4]

(3) ติดตั้งวาล์วควบคุมการไหลแบบแมนนวล

วาล์วแบบแมนนวลอย่างง่ายที่ติดตั้งบนท่อระบายน้ำสามารถปิดได้บางส่วน (เช่น เปิด 50%) เพื่อจำกัดการไหลของการระบายและลดแรงดันกระชาก โดยการจำกัดอัตราการไหลสูงสุด วาล์วควบคุมการไหลจะป้องกันไม่ให้ของเหลวเร่งตัวเร็วเกินไป แม้ว่าวาล์วระบายน้ำจะเปิดเร็วก็ตาม นี่เป็นวิธีแก้ปัญหาที่ใช้งานได้จริงสำหรับตัวกรองที่มีอยู่ แต่ควรตรวจสอบเป็นประจำเพื่อให้แน่ใจว่าตำแหน่งของวาล์วไม่ได้เปลี่ยนแปลง [5]

(4) เลือกใช้วาล์วที่เหมาะสม

เลือกวาล์วที่มีเวลาปิดที่เหมาะสมสำหรับระบบ หลีกเลี่ยงวาล์วขนาดใหญ่เกินไปที่เปิดหรือปิดเร็วกว่าที่จำเป็น ในระบบอัตโนมัติ ให้เลือกแอคชูเอเตอร์ที่มีความเร็วปรับได้ [1]

(5) พิจารณาการออกแบบตัวกรอง

วิธีแก้ปัญหาระยะยาวที่ดีที่สุดคือการเลือกตัวกรองที่มีเส้นทางการไหลและการออกแบบการระบายน้ำที่ช่วยหลีกเลี่ยงปรากฏการณ์ค้อนน้ำโดยธรรมชาติ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับโครงการใหม่หรือเมื่อเปลี่ยนอุปกรณ์เก่า [3]

VITHY Filtration_VSRF ตัวกรองแบบล้างย้อนกลับอัตโนมัติ_1

4. ระบบกรองน้ำ VITHY ป้องกันปรากฏการณ์น้ำกระแทกได้อย่างไร ด้วยการออกแบบและการกำหนดค่าที่เหมาะสมที่สุด

ที่ VITHY Filtration การป้องกันแรงดันน้ำกระแทกไม่ใช่เรื่องที่นึกถึงทีหลัง แต่เป็นส่วนหนึ่งของการออกแบบตัวกรองและโครงสร้างระบบ เรามีตัวกรองแบบทำความสะอาดตัวเองอัตโนมัติให้เลือกสองประเภทหลัก โดยแต่ละประเภทมีวิธีการที่แตกต่างกันในการป้องกันแรงกระแทกทางไฮดรอลิก

ตัวกรองแบบขูดทำความสะอาดตัวเอง VAS

ตัวกรองซีรีส์ VAS ใช้กลไกการขูดเพื่อกำจัดสิ่งสกปรกออกจากตาข่ายกรอง อัตราการไหลของน้ำทิ้งมีน้อย และทางระบายน้ำมีความต้านทานต่ำ เนื่องจากตัวกรองทำงานด้วยความแตกต่างของแรงดันต่ำในระหว่างการทำความสะอาด และกลไกการขูดไม่พึ่งพาการไหลย้อนกลับอย่างฉับพลัน จึงช่วยหลีกเลี่ยงปรากฏการณ์ค้อนน้ำได้โดยธรรมชาติ จากประสบการณ์ภาคสนามของเรา ลูกค้าที่ใช้ตัวกรอง VAS ไม่เคยรายงานปัญหาค้อนน้ำ แม้หลังจากใช้งานเป็นเวลานาน

VITHY Filtration_VAS ตัวกรองแบบขูดทำความสะอาดตัวเอง

VSRF ตัวกรองแบบล้างย้อนกลับอัตโนมัติ

ซีรีส์ VSRF ได้รับการออกแบบมาสำหรับการใช้งานที่ต้องการการล้างย้อนกลับอัตโนมัติของไส้กรองแต่ละชิ้น ในระบบกรองแบบล้างย้อนกลับทั่วไป เมื่อล้างย้อนกลับเพียงหนึ่งหรือสองชิ้นในแต่ละครั้ง การไหลจะกระจุกตัว และการเปิดวาล์วระบายน้ำอาจทำให้เกิดแรงดันกระชากอย่างรุนแรง บริษัท VITHY Filtration ได้แก้ไขปัญหานี้ด้วยสองวิธี:

(1) การควบคุมความเร็วลมบนวาล์วระบายน้ำ
วาล์วควบคุมแหล่งจ่ายอากาศถูกติดตั้งไว้ที่วาล์วโซลินอยด์ วาล์วนี้สามารถลดความเร็วในการเปิดและปิดของวาล์วได้ ซึ่งจะช่วยลดแรงดันกระชากและการสั่นสะเทือนระหว่างการล้างย้อนกลับได้อย่างมาก เราขอแนะนำให้ตรวจสอบน็อตของวาล์วควบคุมเป็นระยะเพื่อให้แน่ใจว่ายังคงขันแน่นอยู่ เมื่อเวลาผ่านไป การสั่นสะเทือนอาจทำให้น็อตหลวม ซึ่งอาจลดประสิทธิภาพการลดแรงสั่นสะเทือนและทำให้เกิดปรากฏการณ์ค้อนน้ำขึ้นอีกครั้ง

(2) คำแนะนำเกี่ยวกับท่อระบายน้ำ
หากไม่ต้องการลดความเร็วของวาล์วเนื่องจากจะทำให้สิ้นเปลืองน้ำในการล้างย้อนกลับมากขึ้น เราขอแนะนำมาตรการเพิ่มเติมอีกสองอย่างดังนี้:

• ยึดและรองรับท่อระบายน้ำให้แน่นเพื่อดูดซับแรงสั่นสะเทือน
• ติดตั้งวาล์วควบคุมด้วยมือไว้ด้านล่าง และเปิดวาล์วไว้เพียงครึ่งเดียวในระหว่างการล้างย้อนกลับ วิธีนี้จะจำกัดอัตราการไหลสูงสุดและป้องกันไม่ให้ของเหลวไหลเร็วขึ้นเกินไป โดยไม่เพิ่มปริมาณการใช้น้ำโดยรวม

ด้วยการผสมผสานการออกแบบเส้นทางการไหลที่รอบคอบ การควบคุมการทำงานของวาล์ว และคำแนะนำในการติดตั้งที่ใช้งานได้จริง VITHY Filtration ช่วยให้ลูกค้าหลีกเลี่ยงผลกระทบที่ร้ายแรงจากปรากฏการณ์ค้อนน้ำ (water hammer) ในขณะที่ยังคงรักษาประสิทธิภาพการแยกของแข็งออกจากของเหลวได้อย่างน่าเชื่อถือ

VITHY Filtration_VSRF ไส้กรองแบบล้างย้อนอัตโนมัติ_2

เอกสารอ้างอิง

[1] สถาบันไฮดรอลิก (ไม่มีวันที่). ค้อนน้ำ. สืบค้นเมื่อจาก https://www.pumps.org – แหล่งข้อมูลทางเทคนิคเกี่ยวกับแรงดันกระชากของปั๊มและระบบท่อ

[2] Engineering ToolBox. (ไม่มีวันที่). ค้อนน้ำ. สืบค้นเมื่อจาก https://www.engineeringtoolbox.com – เอกสารอ้างอิงทางวิศวกรรมทั่วไปเกี่ยวกับแรงกระแทกไฮดรอลิก

[3] สมาคมงานประปาอเมริกัน (2017). ท่อเหล็ก: คู่มือการออกแบบและการติดตั้ง (คู่มือ M11). AWWA.

[4] Crane Co. (2011). การไหลของของเหลวผ่านวาล์ว ข้อต่อ และท่อ (เอกสารทางเทคนิคหมายเลข 410). Crane Co.

[5] สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมแห่งสหรัฐอเมริกา (ไม่มีวันที่ระบุ) ปรากฏการณ์ค้อนน้ำ คำแนะนำทางเทคนิคเกี่ยวกับระบบจ่ายน้ำดื่ม สืบค้นจาก https://www.epa.gov

เกี่ยวกับ VITHY Filtration

บริษัท VITHY Filtration ก่อตั้งขึ้นในปี 2013 ดำเนินงานโรงงานผลิตสองแห่งตั้งอยู่ในเซี่ยงไฮ้และเจียงซี ประเทศจีน เราภูมิใจที่ได้รับใบรับรองระดับชาติหลายรายการ รวมถึงใบรับรองวิสาหกิจไฮเทคของเซี่ยงไฮ้ ใบรับรอง SME ที่มีความเชี่ยวชาญและทันสมัย ​​ใบรับรอง CE และ ISO พร้อมด้วยสิทธิบัตรระดับชาติกว่า 30 รายการ ผลิตภัณฑ์หลักของเราได้แก่ ไส้กรองแบบทำความสะอาดตัวเอง ไส้กรองแบบล้างย้อน ไส้กรองแบบแท่ง ไส้กรองแบบใบไม้ ไส้กรองแบบถุง ไส้กรองแบบตะกร้า ไส้กรองแบบตลับ และไส้กรองแบบต่างๆ โซลูชันของเราถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ปิโตรเคมี เคมีภัณฑ์ชั้นดี อาหารและเครื่องดื่ม ยา การบำบัดน้ำ เยื่อและกระดาษ การผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม อิเล็กทรอนิกส์ และอื่นๆ อีกมากมาย

ติดต่อ: เมโลดี้ ผู้จัดการฝ่ายการค้าระหว่างประเทศ

มือถือ/WhatsApp/WeChat: +86 15821373166

Email: export02@vithyfilter.com

เว็บไซต์: www.vithyfiltration.com

YouTube: https://www.youtube.com/@ShanghaiVITHYFilterSystemCoLtd

TikTok: https://www.tiktok.com/@vithy_industrial_filter