Water hammer effect ของวาล์วคืออะไร?

เมื่อวาล์วปิดกะทันหัน ความเฉื่อยของการไหลที่มีแรงดันจะสร้างคลื่นกระแทกน้ำซึ่งอาจทำให้วาล์วหรือระบบท่อเสียหายได้ สิ่งนี้เรียกว่า “เอฟเฟกต์ค้อนน้ำ” ในระบบไฮดรอลิกส์หรือค้อนน้ำเชิงบวก ในทางตรงกันข้าม การเปิดวาล์วปิดอย่างกะทันหันอาจทำให้เกิดเอฟเฟกต์ค้อนน้ำหรือที่เรียกว่าค้อนน้ำเชิงลบ ซึ่งมีแรงทำลายล้างบางอย่าง แต่ไม่ใหญ่เท่ากับค้อนน้ำเชิงบวก

ส่วนปิดจะถูกดูดเข้าไปในเบาะอย่างกะทันหันเมื่อวาล์วปิด เรียกว่าเอฟเฟกต์การบล็อกกระบอกสูบ สาเหตุนี้เกิดจากแอคชูเอเตอร์แรงขับต่ำซึ่งมีแรงขับไม่เพียงพอให้อยู่ใกล้เบาะ ทำให้วาล์วปิดกะทันหัน ทำให้เกิดเอฟเฟกต์ค้อนน้ำ ในบางกรณี ลักษณะการไหลที่เปิดอย่างรวดเร็วของวาล์วควบคุมอาจทำให้เกิดผลกระทบจากค้อนน้ำได้เช่นกัน

ผลกระทบของค้อนน้ำส่งผลเสียอย่างมาก: แรงดันสูงเกินไปจะทำให้ท่อและวาล์วแตกหัก และแรงดันต่ำเกินไปจะทำให้ยุบตัว สร้างความเสียหายให้กับวาล์วและฟิกซ์เจอร์ นอกจากนี้ยังส่งเสียงดังมาก แต่ความเสียหายที่แท้จริงต่อวาล์วและท่อเกิดจากความล้มเหลวทางกล เนื่องจากพลังงานจลน์เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วเป็นความดันท่อคงที่ ค้อนน้ำสามารถทะลุท่อหรือทำให้ส่วนรองรับและข้อต่อท่อเสียหายได้ สำหรับวาล์ว ค้อนน้ำอาจทำให้เกิดการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรงผ่านแกนม้วนสาย ซึ่งอาจทำให้แกน ปะเก็น หรือบรรจุภัณฑ์เสียหายได้

เมื่อไฟฟ้าดับและเครื่องหยุดทำงาน พลังงานศักย์ของระบบน้ำของปั๊มน้ำจะเอาชนะแรงเฉื่อยของมอเตอร์และทำให้ระบบหยุดทำงานกะทันหัน ซึ่งจะทำให้เกิดแรงดันกระทบและผลกระทบจากค้อนน้ำด้วย เพื่อกำจัดผลกระทบร้ายแรงจากผลกระทบของค้อนน้ำ จะต้องป้องกันการเปลี่ยนแปลงแรงดันอย่างกะทันหันในระบบ ในท่อจำเป็นต้องเตรียมชุดมาตรการบัฟเฟอร์และอุปกรณ์ต่างๆ เช่น เครื่องกำจัดค้อนน้ำ สถานีปั๊มค้อนน้ำ ปั้มค้อนน้ำตรง

เพื่อป้องกันความผันผวนของแรงดัน ควรปิดวาล์วในอัตราที่เท่ากัน สำหรับ วาล์วควบคุม ที่ต้องควบคุมปริมาณเมื่ออยู่ใกล้กับเบาะนั่ง ควรใช้แอคชูเอเตอร์ที่มีแรงขับเอาต์พุตขนาดใหญ่เพียงพอ เช่น แอคทูเอเตอร์แบบลูกสูบหรือไฮดรอลิก หรือมีรอยบากพิเศษในปลอกเคลื่อนที่ของผู้ปฏิบัติงานที่หมุนด้วยตนเอง เพื่อลดหรือป้องกันกระบอกสูบ เอฟเฟกต์การปิดกั้น การติดตั้งอุปกรณ์ป้องกันไฟกระชากบางประเภทในระบบท่อยังสามารถลดผลกระทบจากค้อนน้ำ เช่น วาล์วระบายแรงดัน หรือถังบัฟเฟอร์ นอกจากนี้ การฉีดก๊าซเข้าสู่ระบบยังช่วยลดความหนาแน่นของของเหลวและให้ความสามารถในการอัดเพื่อรับมือกับความผันผวนกะทันหัน