מניעת הלם מים בתחנות שאיבה במצב של הפסקת חשמל.

שלום וברוכים הבאים ל"Controlling Water" – מרחב בו נדבר על מגופים, מדי מים ותובנות מעניינות על תעשיית המים. בכל פרק מצטרפים אלינו לשיחה אנשי מקצוע מהתעשייה, המתמחים בכל הקשור למגופים, מדי מים וידע מקצועי מיטבי בתחום המים. אנו כאן עם קולין קירקלנד מ-BERMAD Australia, מנהל מוצר שסתומי אוויר באוסטרליה.

עם ניסיון של למעלה מ-30 שנה בתעשייה, קולין מצטרף אלינו היום כדי לדבר על מניעת הלם מים בתחנות שאיבה במצבי כשל חשמל. בעבר דיברנו על שיטות לשליטה בהלם מים במהלך התנעות וכיבוי משאבות רגילים, ועל כמה מהפתרונות היעילים המוצעים.

בפרק של היום נעמיק במה שקורה במקרה של כשל חשמל בתחנת שאיבה, ומהן ההשלכות לכך. קולין, אתה מומחה בתחום הזה. תוכל להרחיב מהו כשל חשמל וכיצד הוא בא לידי ביטוי ומה עשויות להיות ההשלכות?

אז בפרקים הקודמים, שרה, דיברנו על מזעור הלם מים בתחנות השאיבה באמצעות שימוש במגופים ממונעים לפתיחה וסגירה איטית כדי להימנע מכך.

הנושא המרכזי בהפסקת חשמל בתחנת שאיבה הוא שאם נחשוב על תחנות שאיבה טיפוסיות, הן משמשות לאספקת מים, השקיה, כרייה ובניינים – כולן ממלאות תפקיד קריטי. ואם כל ההנדסה מאחורי תחנת השאיבה, הצנרת וכל השאר, חייבת להיות בטוחה ומתאימה למטרה בכל תנאי ההפעלה. וזה כולל הפעלה רגילה של המשאבה, כיבוי רגיל, אבל גם במקרה של כשל חשמל או כיבוי מיידי. התוצאה היא שאם אין בקרה כאשר המשאבה פשוט נעצרת, המים שזרמו במעלה הגבעה או הבניין צברו הרבה אנרגיה. וכשעוצרים בבת אחת, האנרגיה הזו חוזרת במהירות לכיוון תחנת השאיבה ויוצרת הלם מים משמעותי.

אני רוצה לשתף סיפור אמיתי מלפני שנים רבות, כאשר נקראתי להגיע לתחנת שאיבה בניו סאות' ויילס והיה שם הלם מים חמור בתחנה. המפעילים לקחו אותי לתוך מבנה תחנת השאיבה והסבירו לי היכן הבעיה, ושאלו אותי, ואמרו: קולין, לפני שנדגים את הלם המים, אפשר שנזוז רגע הצידה?

ואמרתי, בסדר. אז הם כיבו את המשאבה והתרחש הלם מים משמעותי. זה ירד ויצר הרבה רעש. שאלתי אותם, למה ביקשתם ממני לזוז? והם אמרו, ובכן, בעבר הלם המים היה כל כך חמור שכאשר מגוף האל-חוזר נסגר, אחת הזרועות של המגופים השתחררה ועפה דרך גב הבניין, בדיוק במקום שבו עמדת.

אז זו הייתה סיטואציה אמיתית. זה לא רק עניין של הגנה על הנכס, תחנת השאיבה וכל השאר, אלא שזה היה אירוע נדיר שיכול היה להסתיים בתוצאות קשות מאוד. הייתי מאוד שמח שהוא ביקש ממני לזוז הצידה.

כן, בהחלט.

אז ברצינות, זה יכול להיות די מפחיד אם אתה נמצא בתחנת שאיבה גדולה מאוד וזה קורה, כי יש הרבה רעש שמלווה את זה. צנרת המים ותחנות השאיבה נתונות לעומסי לחץ גבוהים מאוד, אתה יודע, עד כדי כך שהמשאבות זזות מהמקומן, וזה יוצר מאמץ על הצנרת ועל כל הרכיבים. לכן, כשמתכננים מערכת כזו, צריך לקחת בחשבון מה קורה במקרה של הפסקת חשמל.

אם זה אומר שהלחץ הולך להכפיל או לשלש את עצמו, אז אני צריך לדרג את כל הרכיבים והצנרת לרמת בטיחות גבוהה בהרבה. וזה בדרך כלל לא כל כך מעשי. לכן הרבה מהמתכננים והמהנדסים בודקים ואומרים, אוקיי, מה עושים במקרה של כשל חשמל? ומהם הדברים שצריך לעשות כדי לוודא שהמערכת תהיה בטוחה?

אם כך, מהם ההשפעות נטו במקרה של כשל חשמל? אני מניח שזו דאגה עיקרית עבור רוב תחנות השאיבה.

כן, זה נכון. הדבר המרכזי כאן הוא שבמקרה של הפסקת חשמל פתאומית, אנחנו צפויים לראות הלמי מים משמעותיים, הלם מים ורעש. לכל משאבה יש מה שנקרא אינרציה משלה, כלומר כאשר המשאבה נעצרת עקב הפסקת חשמל, היא לא תיעצר מיד. ייתכן שהיא תמשיך להסתובב לפרק זמן קצר, כך שמתקבלת ירידה הדרגתית כלשהי, בהתאם לתכנון המשאבה.

אבל השורה התחתונה היא שנחווה כאן הלם מים, ועלינו לוודא שהתכנון מתאים לייעוד. בדרך כלל, המאמץ שנוצר על כל המערכת הוא ברמה הגבוהה ביותר. לכן, התכנון ההנדסי חייב להתבצע בצורה מדויקת ומקצועית, כדי שנוכל לתכנן היטב את הצעדים הבאים.

כמובן. קולין, מה לדעתך הם חלק מהדברים שמעצב צריך לקחת בחשבון כדי לסייע בצמצום ההשלכות שמתרחשות באירוע נדיר כזה?

זו שאלה ממש טובה, שרה, כי הכול עניין של תכנון. בברמד יש לנו תוכנה ייעודית שבה אפשר להזין הרבה מהמאפיינים של תכנון קווי הצנרת ותחנות השאיבה. אנחנו יכולים למעשה לתכנן זאת על ידי הדמיה של איך ייראו ההשפעות. כך נוכל לראות שאם נעצור את המשאבה אחרי חמש שניות, נצפה לתוצאה מסוימת. אם נעצור אותה אחרי 4, 3, 2 שניות – נראה מה תהיינה התוצאות.

אז ההמלצה הכי טובה שאני יכול לתת לכולם היא לבצע דוחות טובים ולבצע ניתוחים אנליטיים על מה שאתם יודעים שעתיד לקרות. כיום, לרוב התוכנות יש ניסיון של שנים רבות. יש לנו תוכנה מוגבלת שנותנת לנו תמונת מצב מאוד מאוד טובה. חשוב לי להדגיש שמה שאנחנו מספקים ב-BERMAD AU אינו ניתוח הלם מים מלא, אלא תמונת מצב טובה ומדויקת למדי של מה שאנחנו חושבים שנראה. לכן, ההמלצה הטובה ביותר היא להשיג מידע טוב לפני שזה קורה, כדי שנוכל לתכנן את המוצרים הנכונים.

אז זה נשמע שברמד מספקת את זה למשתמשים פוטנציאליים. זה מאוד מסובך?

זה לא מאוד מסובך. יש בעצם סדרה של כ-8-10 שאלות שנשאל אנשים שמעוניינים להשתמש בזה. הדברים שנשאל הם בעיקר על מהירות המשאבה, מהירות המנוע שלהם, חומר הצנרת, האורך שלה ודירוג הלחץ שלה. יש עוד כמה דברים שנשאל, אבל ברגע שנאסוף את המידע הזה, נוכל לראות איך תיראה ההלם הפוטנציאלי.

ובאמת יש מגוון רחב של אפשרויות שונות שנוכל להשתמש בהן כדי לנסות ולהפחית את זה. לכן חשוב לקבל את המידע הנכון. אנחנו יודעים אילו שאלות נכונות לשאול, וזה הדבר החשוב.

בואו ניקח הפסקה קצרה. אם יש לכם שאלות שתרצו לקבל עליהן תשובה במהלך הפודקאסט, אתם מוזמנים ליצור איתנו קשר דרך האתר שלנו https://www.bermad.com.au או לשלוח לנו מייל לכתובת info.au@bermad.com, וקולין ידאג לענות עליהן. עכשיו, נחזור לתוכנית.

אז נניח שקיבלת את דוח ההלם. אילו פתרונות אפשר להציע כדי להפחית את השפעות הלם המים?

אז מה שאנחנו עושים הוא בעצם לנתח את התוצאות בשלב הראשון. קיימות פתרונות שיכולים לנוע בין מאוד זולים לתשתיות יקרות מאוד כדי להתמודד עם זה. יש בערך שלושה עד ארבעה פתרונות עיקריים שאנחנו יכולים להציע. הראשון הוא, כשאנחנו מסתכלים על דוח ההלם הזה, מה שאנחנו מחפשים זה להבין כמה מהר גל ההלם החוזר יחזור לתחנת השאיבה ובאיזה מסגרת זמן זה יקרה.

אנחנו גם בודקים בצורה ברורה מאוד מה יהיה הלחץ בתחנת השאיבה. במקרים רבים, אם יש לנו תחנת שאיבה שלא מייצרת הרבה לחץ והיא נמצאת בשטח יחסית מישורי, אנחנו יכולים לראות הפרדת עמוד מים, והפרדת עמוד מים היא כאשר המשאבה נעצרת, אנחנו רואים את הלחץ בקו הראשי יורד ללחץ אטמוספרי.

אז אם היה לנו שסתום אוויר בנקודה הזו, זה המקום שבו שסתום האוויר יאפשר כניסה של כמויות גדולות של אוויר אל תוך הצנרת. ואז כאשר עמוד המים חוזר לתחנת השאיבה, האוויר ישתחרר. אם יש לנו הפרדת עמוד מים ואנחנו רואים זאת בדוח, הדרך הפשוטה, הקלה והיעילה ביותר להתמודד עם זה היא באמצעות מה שנקרא שסתום אוויר ללא הלם. דיברנו על אלה בפרקים קודמים בשימוש על קווי הצנרת, אך ניתן להשתמש בהם גם בתחנת השאיבה. ומה ששסתום האוויר ללא הלם עושה, בפשטות ובקלות וללא שימוש באנרגיה או חשמל, הוא שכאשר המשאבה נעצרת והלחץ יורד לאפס, כמויות גדולות של אוויר נשאבות אל תוך הצנרת. כך שיש לנו עכשיו בועת אוויר גדולה בתוך הצינור. וכאשר עמוד המים חוזר לכיוון תחנת השאיבה, בועת האוויר הזו רוצה כעת להשתחרר במהירות.

שסתום אוויר ללא הלם משחרר אותה בקצב איטי ומבוקר מאוד, כך שאנחנו בעצם מנצלים את האוויר שנשאב אל תוך הצינור כדי לצאת ממנו באיטיות רבה. כך הם בעצם משתחררים בקצב איטי ומבוקר. זה יעיל מאוד, והוכח במגוון רחב של יישומים לאורך שנים רבות. וחשוב מכך, ניתן לדגם זאת בתוכנה ובכלים נוספים כדי לוודא שזה יתאים למטרה ויהיה בטוח.

לכן, שסתומי אוויר ללא הלם הם אפשרות טובה מאוד רק אם יש הפרדת עמוד מים.

נכון, אז אם אין הפרדת עמודה אך הלחץ נשאר חיובי, האם קיימת חלופה אחרת?

כן, אז שסתומי אוויר ללא הלם במיקום כזה לא ישפיעו כלל. מה שנחווה בתנאים האלה הוא שכאשר המשאבה נעצרת, בדיוק כפי שאמרת, הלחץ ירד, אך הוא עדיין יישאר במצב חיובי. אבל מה שנראה הוא שכאשר עמודת המים חוזרת לכיוון תחנת המשאבות ודוחסת את כל האנרגיה הזו, נראה שם עליית לחץ חדה ומהירה.

מנקודת המבט שלנו, יש שלוש פתרונות עיקריים שאנו יכולים להציע. אחד מהם נקרא פורק לחץ מהיר פעולה. לדוגמה, אם היה לנו קו צינור קצר מאוד, באורך של 800 מטר בלבד, והיינו חווים את גל החזרה הזה חוזר אלינו תוך 0.8 שניות; אז יש לנו פורקי לחץ מהירי פעולה שיפרקו מיד את האנרגיה הזו כאשר היא עולה מעל התנאי הרגיל.

עבורנו, זהו פורק לחץ ישיר VRCA, שהוא פשוט, יעיל מאוד ופועל היטב בתנאים כאלה. אם מדובר היה בקו צינור ארוך יותר והיינו חווים אולי גל חזרה שחוזר תוך 3, 4, 5 שניות; ייתכן שנשתמש במגוף מקדם הלם. זו טכנולוגיה שיש לנו בברמד כבר שנים רבות. היא מוכחת ויעילה מאוד, ובעצם מה שהיא עושה זה לצפות את הגל החוזר, כמגוף מקדם הלם. כלומר, הוא נפתח כאשר אנו מזהים גל לחץ נמוך, ואז כאשר גל החזרה חוזר, האנרגיה הזו מתפזרת דרך פורק הלחץ, ואז המגוף נסגר לאט.

זה נקרא מגוף מקדם הלם, ויש דרכים רבות לקנפג אותו, אך הוא מאוד בטוח. הוא בעצם כמו פיוז הידראולי בצינור, שמוודא שנצפה את הגל החוזר, נשחרר אותו, ונסגור לאט ובקצב מבוקר כדי לוודא שלא נוצר גל משני. זהו מאפיין מוכח מאוד להתמודדות עם הבעיה הזו.

הדרך השלישית יכולה להיות פשוט כאשר אנו חווים עליית לחץ קלה, והיא תחזור לאט מאוד כי ייתכן שהצינור עשוי PVC או פוליאתילן, כך שהגל יחזור לתחנת המשאבות תוך 60-70 שניות. ואז יש לנו אפשרות להתקין פורק לחץ סטנדרטי, שבעבורנו ייפתח ככל שצריך כדי להיפטר מהאנרגיה הזו ויסגר לאט ובעדינות כדי להחליש את ההלם.

אז מבחינתנו, יש 3-4 פתרונות עיקריים שהם יחסית לא יקרים. אנו יודעים שהם עובדים בפועל וניתן לדגם אותם ולהכניסם לתוכנה כדי לצפות את ההשפעות של אופן פעולתם. וכמובן, הכול תלוי בניסיון ובידע כיצד לתכנן אותם ולהתקין אותם גם כן.

אלו כמה פתרונות מוכחים מאוד לבעיית הלם מים שבהחלט השתמשנו בהם.

בהחלט. אז אם אני מבין נכון, המגוף ההידראולי שעליו דיברת אינו מחובר לחשמל, וגם אין לו גיבוי סוללה. האם זה נכון?

בהחלט. אחד הדברים המרכזיים שחשובים כאן, שרה, הוא שאנחנו מניחים שהייתה פגיעת ברק, הפסקת חשמל ואין חשמל. אנחנו רוצים פתרון הידראולי שיפעל במיוחד בתנאים האלה.

עכשיו, בצנרת מאוד מורכבת, לפעמים אנחנו באמת שמים גיבוי סוללה ונוסיף גם סולנואיד על המגוף. אנחנו עושים זאת אם אנחנו יודעים שנראה גלי משנה חוזרים, כי לפעמים בצנרת מאוד מורכבת, החיפוש הזה אינו פתרון מהיר ופשוט, אלא יכול להיות די מסובך. אבל באופן כללי, אנחנו לא דורשים שום גיבוי חשמל. לכן, מבחינתנו, זה בדרך כלל פתרון הידראולי בלבד.

נהדר. קולין, נראה שמגוף צופה הלם הוא תכנון גמיש ויעיל שיכול להפחית את השפעת הלם המים בכל מצב של תחנת שאיבה. האם הטכנולוגיה הזו מוכחת ואמינה עבור מהנדסים ומתכננים לשקול?

בהחלט שרה. הטכנולוגיה הזו קיימת כבר הרבה זמן. במשך שנים רבות עבדתי על מגופי צופה הלם ומגופי פורק לחץ. והדבר החשוב ביותר כאן הוא שזה לא רק לפתוח קטלוג ולהציע מוצר. זה להבין מה באמת אומר דוח ההלם. ואם באמת מבינים את היקף ותזמון ההחזרים של גלי ההלם לעבר תחנת השאיבה, ושואלים את השאלות הנכונות מההתחלה, ויש לך את כל הכלים, אפשר באמת לתכנן איך המגוף יותקן ואיך הוא יפזר את המים, כי בהרבה מקרים אפשר להיפטר מהמים האלה. אבל אם לא נפטרים מהם מספיק מהר, אז זה לא מגיב מספיק מהר, ומקבלים עליית לחץ.

אני עדיין יכול לחזור למקרה שבו היה לנו מגוף צופה הלם והמים זרמו החוצה דרך המגוף שלנו בצינור פליטה גדול, כ-50 מטר מתחת אל הנהר. וכשהמגוף בעצם נסגר, לאחר שהגל חלף, יצרנו ואקום כל כך גדול בצינור במורד הזרם עד שהוא קרס. אפשר להתגבר על זה בקלות על ידי התקנת שובר ואקום וביצוע תכנונים שונים כדי להבטיח שהמערכת תהיה בטוחה. הנקודה שלי היא שניסיון הוא הכל.

יש לנו כל כך הרבה ניסיון בזה, ולעשות את זה טוב. ההבדל עם ברמד הוא שלא רק שנעצב ונספק את המוצר הנכון למטרה, אלא גם נעזור למתכנן לוודא שההתקנה נכונה, לשים את מגופי הניתוק המתאימים, את הצנרת, את בלוקי הדחיסה וכל מה שצריך כדי להבטיח שכשהמערכת תפעל – היא תפעל באמינות. כי התוצאה הסופית היא שאם טועים, משהו יישבר.

אנחנו לומדים מהטעויות שלנו, ואני לא אומר שלא טעינו בעבר, אבל אנחנו בהחלט משתדלים לא לטעות פעמיים.

חשיבה טובה. זו חשיבה טובה. ובכן, בהחלט נשמע שלך ולצוות ברמד יש שפע של ניסיון בהתמודדות עם הלם מים בתחנות שאיבה, קולין, במיוחד במצב של כשל חשמל. זה היה מאוד מלמד. תודה רבה ששוחחת איתי. אני מצפה לשיחה הבאה.

למידע נוסף על תעשיית המים, כולל מוצרים, טיפים, התקנות, הפעלה וטכניקות תחזוקה, בקרו בכתובת https://www.bermad.com.au והירשמו לניוזלטר התעשייתי שלנו. תצטרפו ליותר מ-3000 אנשי מקצוע מהתחום ותלמדו מצוות המומחים המנוסה של ברמד.

תודה שהאזנתם לפרק הזה של "שולטים במים". לפרקים נוספים, משאבים ומדריכים, בקרו ב-https://www.bermad.com.au עוד היום.