Apa itu Water Hammer?
Water hammer terjadi ketika ada pemadaman listrik tiba-tiba atau ketika katup ditutup terlalu cepat. Akibat inersia aliran air bertekanan, gelombang kejut aliran air dihasilkan, seperti palu yang memukul, sehingga disebut water hammer. Gaya yang dihasilkan oleh gelombang kejut aliran air yang bolak-balik, terkadang sangat besar, dapat merusak katup dan pompa.
Ketika katup yang terbuka tiba-tiba ditutup, air mengalir melawan katup dan dinding pipa, menciptakan tekanan. Karena dinding pipa yang halus, aliran air selanjutnya dengan cepat mencapai maksimum di bawah pengaruh inersia dan menyebabkan kerusakan. Ini adalah "efek palu air" dalam mekanika fluida, yaitu palu air positif. Faktor ini harus dipertimbangkan dalam konstruksi jaringan pipa penyediaan air.
Sebaliknya, setelah katup tertutup dibuka tiba-tiba, hal itu juga akan menghasilkan water hammer, yang disebut water hammer negatif. Water hammer negatif ini juga memiliki daya rusak tertentu, tetapi tidak sebesar water hammer yang pertama. Ketika unit pompa air listrik tiba-tiba kehilangan daya atau mulai beroperasi, hal itu juga akan menyebabkan guncangan tekanan dan efek water hammer. Gelombang kejut tekanan ini merambat sepanjang pipa, yang dapat dengan mudah menyebabkan tekanan berlebih lokal pada pipa, mengakibatkan pecahnya pipa dan kerusakan peralatan. Oleh karena itu, perlindungan terhadap efek water hammer telah menjadi salah satu teknologi kunci dalam teknik penyediaan air.
Kondisi terjadinya water hammer
1. Katup tiba-tiba terbuka atau tertutup;
2. Unit pompa air tiba-tiba berhenti atau mulai beroperasi;
3. Penyaluran air melalui pipa tunggal ke tempat-tempat tinggi (perbedaan ketinggian medan pasokan air melebihi 20 meter);
4. Head total (atau tekanan kerja) pompa besar;
5. Kecepatan aliran air di dalam pipa air terlalu tinggi;
6. Pipa air terlalu panjang dan medannya sangat berubah-ubah.
Bahaya water hammer
Peningkatan tekanan yang disebabkan oleh water hammer dapat mencapai beberapa kali atau bahkan puluhan kali lipat tekanan kerja normal pipa. Fluktuasi tekanan yang besar tersebut menyebabkan kerusakan pada sistem perpipaan terutama sebagai berikut:
1. Menyebabkan getaran kuat pada pipa dan terlepasnya sambungan pipa;
2. Katup rusak, dan tekanan yang terlalu tinggi dapat menyebabkan pipa pecah, sehingga tekanan jaringan pasokan air berkurang;
3. Sebaliknya, jika tekanannya terlalu rendah, pipa akan runtuh, dan katup serta bagian pengikatnya akan rusak;
4. Menyebabkan pompa air berbalik arah, merusak peralatan atau pipa di ruang pompa, menyebabkan ruang pompa terendam air secara serius, menyebabkan korban jiwa dan kecelakaan besar lainnya, serta memengaruhi produksi dan keselamatan jiwa.
Langkah-langkah perlindungan untuk menghilangkan atau mengurangi efek water hammer.
Terdapat banyak tindakan pencegahan terhadap water hammer, tetapi tindakan yang berbeda perlu diambil sesuai dengan kemungkinan penyebab water hammer.
1. Mengurangi laju aliran pipa air dapat mengurangi tekanan water hammer sampai batas tertentu, tetapi akan meningkatkan diameter pipa air dan meningkatkan investasi proyek. Saat memasang pipa air, perlu dipertimbangkan untuk menghindari gundukan atau perubahan kemiringan yang drastis. Besarnya water hammer saat pompa berhenti terutama berkaitan dengan head geometris ruang pompa. Semakin tinggi head geometris, semakin besar water hammer saat pompa berhenti. Oleh karena itu, head pompa yang wajar harus dipilih sesuai dengan kondisi lokal yang sebenarnya. Setelah menghentikan pompa karena kecelakaan, tunggu hingga pipa di belakang katup periksa terisi air sebelum menghidupkan pompa. Jangan membuka katup keluar pompa air sepenuhnya saat menghidupkan pompa, jika tidak akan terjadi benturan air yang besar. Sebagian besar kecelakaan water hammer besar di banyak stasiun pompa terjadi dalam keadaan seperti itu.
2. Pasang alat penghilang water hammer
(1) Menggunakan teknologi kontrol tekanan konstan:
Karena tekanan jaringan pipa pasokan air berubah terus-menerus seiring perubahan kondisi kerja, tekanan rendah atau tekanan berlebih sering terjadi selama pengoperasian sistem, yang rentan terhadap water hammer, sehingga menyebabkan kerusakan pada pipa dan peralatan. Sistem kontrol otomatis diadopsi untuk mengontrol tekanan jaringan pipa. Deteksi, kontrol umpan balik untuk memulai, menghentikan, dan menyesuaikan kecepatan pompa air, mengontrol aliran, dan kemudian mempertahankan tekanan pada tingkat tertentu. Tekanan pasokan air pompa dapat diatur dengan mengontrol mikrokomputer untuk mempertahankan pasokan air bertekanan konstan dan menghindari fluktuasi tekanan yang berlebihan. Peluang terjadinya water hammer berkurang.
(2) Pasang alat penghilang water hammer
Peralatan ini terutama mencegah water hammer (tekanan balik air) ketika pompa berhenti. Umumnya dipasang di dekat pipa keluar pompa air. Alat ini menggunakan tekanan pipa itu sendiri sebagai tenaga untuk mewujudkan aksi otomatis tekanan rendah, yaitu, ketika tekanan di dalam pipa lebih rendah dari nilai perlindungan yang ditetapkan, saluran pembuangan akan otomatis terbuka dan membuang air. Pelepasan tekanan ini menyeimbangkan tekanan pipa lokal dan mencegah dampak water hammer pada peralatan dan pipa. Secara umum, eliminator dapat dibagi menjadi dua jenis: mekanis dan hidrolik.
3) Pasang katup periksa penutup lambat pada pipa keluaran pompa air berkaliber besar.
Katup ini dapat secara efektif menghilangkan water hammer (tekanan balik air) ketika pompa berhenti, tetapi karena ada sejumlah aliran balik air ketika katup diaktifkan, sumur hisap harus memiliki pipa luapan. Ada dua jenis katup periksa penutup lambat: tipe hammer dan tipe penyimpanan energi. Jenis katup ini dapat menyesuaikan waktu penutupan katup dalam rentang tertentu sesuai kebutuhan. Umumnya, 70% hingga 80% katup tertutup dalam waktu 3 hingga 7 detik setelah pemadaman listrik, dan waktu penutupan 20% hingga 30% sisanya disesuaikan sesuai dengan kondisi pompa air dan pipa, umumnya dalam rentang 10 hingga 30 detik. Perlu dicatat bahwa katup periksa penutup lambat sangat efektif ketika ada tonjolan di pipa untuk menjembatani water hammer.
(4) Memasang menara gelombang satu arah
Menara penampung satu arah dibangun di dekat stasiun pompa atau di lokasi yang sesuai pada jalur pipa, dan ketinggiannya lebih rendah daripada tekanan pipa di sana. Ketika tekanan di dalam pipa lebih rendah daripada permukaan air di menara, menara penampung akan memasok air ke pipa untuk mencegah kolom air pecah dan menghindari water hammer. Namun, efek penurunan tekanannya pada water hammer selain water hammer akibat penghentian pompa, seperti water hammer akibat penutupan katup, terbatas. Selain itu, kinerja katup satu arah yang digunakan di menara penampung satu arah harus benar-benar andal. Jika katup gagal, hal itu dapat menyebabkan kecelakaan besar.
(5) Pasang pipa bypass (katup) di stasiun pompa
Ketika sistem pompa beroperasi normal, katup searah tertutup karena tekanan air di sisi air bertekanan pompa lebih tinggi daripada tekanan air di sisi hisap. Ketika pemadaman listrik tiba-tiba menghentikan pompa, tekanan di saluran keluar stasiun pemompaan turun tajam, sementara tekanan di sisi hisap naik tajam. Di bawah tekanan diferensial ini, air bertekanan tinggi sementara di pipa utama hisap air adalah air bertekanan rendah sementara yang mendorong pelat katup searah dan mengalir ke pipa utama air bertekanan, dan meningkatkan tekanan air rendah di sana; di sisi lain, dorongan water hammer pompa air di sisi hisap juga berkurang. Dengan cara ini, naik turunnya water hammer di kedua sisi stasiun pemompaan dikendalikan, sehingga secara efektif mengurangi dan mencegah bahaya water hammer.
(6) Pasang katup periksa multi-tahap
Pada pipa air yang lebih panjang, tambahkan satu atau lebih katup searah, bagi pipa air menjadi beberapa bagian, dan pasang katup searah pada setiap bagian. Ketika air di dalam pipa air mengalir balik selama proses water hammer, katup searah akan tertutup satu per satu untuk membagi aliran balik menjadi beberapa bagian. Karena tekanan hidrostatik di setiap bagian pipa air (atau bagian aliran balik) cukup kecil, aliran air akan berkurang. Peningkatan Tekanan Air (Hammer Boost). Tindakan perlindungan ini dapat digunakan secara efektif dalam situasi di mana perbedaan ketinggian pasokan air secara geometris besar; tetapi tidak dapat menghilangkan kemungkinan pemisahan kolom air. Kerugian terbesarnya adalah: konsumsi daya pompa air meningkat selama operasi normal, dan biaya pasokan air meningkat.
(7) Perangkat pembuangan dan pasokan udara otomatis dipasang di titik tertinggi pipa untuk mengurangi dampak water hammer pada pipa.
Waktu posting: 23 November 2022