วอเตอร์แฮมเมอร์ คืออะไร และการป้องกัน

วอเตอร์แฮมเมอร์ (Water Hammer) เป็นปรากฎการณ์ที่ความดันในท่อมีการเปลี่ยนแปลง อย่างรุนแรงและฉับพลัน โดยมีความดันเพิ่มขึ้นและลดลง จากความดันเดิมในลักษณะเป็นคลื่นขึ้นลงสลับกันไป เป็นอนุกรม

สาเหตุสำคัญที่ทำให้เกิดวอเตอร์แฮมเมอร์ คือการเปลี่ยนแปลงความเร็วของการในท่ออย่างกะทันหัน เช่น ปิดประตูน้ำ (Gate Valve) อย่างกระทันหัน เมื่อมีการเปลี่ยนแปลงความเร็วในลักษณะดังกล่าว โมเมนตัมของของเหลว (โมเมนตัม = ปริมาณการเคลื่อนที่ของวัตถุ) จะถูกเปลี่ยนไปกลายเป็นแรงกระแทกบนประตูน้ำ (Gate Valve) และผนังของท่อ แรงกระแทกที่เกิดขึ้น

 

ถ้าหากมากเกินกว่าความสามารถของท่อจะรับไว้ได้ก็จะทำให้ท่อระเบิด หรือทำให้ระบบท่อและอุปกรณ์เสียหายอย่างรุนแรงขึ้นได้ ระดับความเสียหายเนื่องจากวอเตอร์แฮมเมอร์ ขึ้นอยู่กับความแข็งแรงและความยืดหยุ่นของท่อ ความเร็วของการไหล อัตราการเปลี่ยนแปลงความเร็วการไหล ลักษณะการยึดท่อให้อยู่กับที่ และระบบป้องกันวอเตอร์แฮมเมอร์ที่ติดตั้งไว้

 

สามารถทำได้โดยการลดความเร็วของเครื่องยนต์ลง จนอัตราการไหลน้อยมากแล้วจึงดับเครื่องยนต์ ในกรณีที่ต้นกำลังเป็นมอเตอร์มีการหมุนรอบคงที่ ก็ให้ใช้วิธีปิดประตูจ่ายน้ำลงทีละน้อย เช่นเดียวกัน

แต่การหยุดเดินเครื่องอย่างกระทันหัน หรือสาเหตุมาจาก กระแสไฟฟ้าขัดข้อง เป็นต้น ทำให้เกิดโอกาส วอเตอร์แฮมเมอร์ (Water Hammer) ได้ง่าย จึงควรมีอุปกรณ์ป้องกันช่วย

 

5 อุปกรณ์ป้องกันวอเตอร์แฮมเมอร์ (Water Hammer)

1. Pressure Relief Valve วาล์วชนิดนี้ทำหน้าที่ จำกัดความดันระบบ หรือป้องกันอันตรายจากความดันในระบบที่สูงเกินไปให้มีค่าตามกำหนด คือ เมื่อความดันในท่อสูงกว่าที่กำหนดไว้ มันจะเปิดกว้างออกและระบายน้ำทิ้งเพื่อลดความดันลดลง ซึ่งการระบายน้ำทิ้งจะมีผลช่วยให้ลดความดันในท่อลง เหมาะสำหรับท่อที่มีขนาดไม่โตมาก
2. Air Chamber เป็นอุปกรณ์ช่วยลดแรงกระแทกที่เกิดจากน้ำภายในท่อ (water hammer) มีลักษณะเป็นตัวถังบรรจุอากาศเข้ากับหลังท่อส่งน้ำ ทำหน้าที่ลดความรุนแรงเมื่อความดันเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลัน อากาศในถังซึ่งยืดหดตัวได้ดีกว่าน้ำ ก็จะทำหน้าที่ผ่อนคลายความรุนแรงลงเมื่อมีความดันเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลัน
3. Air Inlet-Relief Valve วาล์วชนิดนี้ทำหน้าที่ เปิดให้อากาศไหลเข้ามาในท่อโดยอัตโนมัติ เมื่อความดันในท่อต่ำกว่าความดันของบรรยากาศ ซึ่งจะเป็นการป้องกันมิให้ท่อแบนลง อุปกรณ์ดังกล่าวนี้ยังใช้สำหรับ ระบายอากาศจากท่อด้วย โดยการติดตั้งไว้หลังท่อ บริเวณที่อยู่สูงกว่า แนวท่อส่วนอื่น อากาศที่ติดมากับน้ำ ก็จะไหลเข้าไปในอุปกรณ์นี้และ ทำให้ลูกลอยลดระดับลง วาล์วเปิดและอากาศก็จะถูกระบายออกไป การที่จำเป็นต้องระบายอากาศในท่อออกไปก็เพราะว่า ถ้าความเร็วของการไหลไม่มากพอ โพรงอากาศในท่อจะเป็นสิ่งกีดขวาง การไหลในช่วงดังกล่าวมีลักษณะเป็นการไหล ในทางน้ำเปิดแทนที่จะเป็นการไหลเต็มท่อ
4. Surge Suppressor เป็นอุปกรณ์คล้ายกับ Air Chamber แต่จากที่เคยใช้อากาศเป็นตัวผ่อนคลายแรงดัน ก็เปลี่ยนไปใช้สปริงแทน อุปกรณ์ชนิดนี้ใช้กับท่อขนาดเล็ก เช่น ท่อน้ำใช้ในบ้าน
5. Surge Tank เป็นถังช่วยลดความดันที่เพิ่มขึ้น จากวอเตอร์แฮมเมอร์ (Water Hammer) ในระบบขนาดใหญ่ซึ่งมีทั้ง เปิดด้านบนของถัง และแบบปิด สำหรับแบบเปิดนั้น ความสูงต้องมากพอที่จะไม่ให้น้ำไหลล้นออกมาได้ ส่วนในแบบปิดจะมีลักษณะคล้ายกับ Air Chamber แต่มีท่อขนาดเดียวกันกับท่อส่งน้ำเป็นตัวจ่าย น้ำเข้าถังอีกทีหนึ่ง การลดความรุนแรงของความดันจะถูกควบคุมโดยการไหลของน้ำเข้าไปใน Surge Tank และการยืดหดตัวของอากาศในถัง