การติดตั้งระบบท่อส่งน้ำใหม่ในหนึ่งในเมืองที่เก่าแก่ที่สุดของโลก

พื้นหลัง ความต้องการใช้น้ำในเมืองหลวงที่เติบโตขึ้น

การจัดหาน้ำให้กับอนาคตของเยรูซาเล็ม

เยรูซาเล็มเป็นเมืองหลวงของอิสราเอล ตั้งอยู่ใจกลางประเทศ เมืองนี้มีมรดกทางประวัติศาสตร์และวัฒนธรรมที่โดดเด่น และยังมีความสำคัญทางศาสนาและจิตวิญญาณสำหรับผู้คนจากสามศาสนา ได้แก่ ยิว คริสต์ และอิสลาม ด้วยเหตุนี้และอีกหลายเหตุผล เยรูซาเล็มจึงดึงดูดนักท่องเที่ยวจากทั่วโลก

นอกจากจำนวนนักท่องเที่ยวที่มากแล้ว เยรูซาเล็มยังมีประชากรมากกว่า 900,000 คน และในปี 1994 การใช้น้ำดื่มต่อปีอยู่ที่ประมาณ 60 ล้านลูกบาศก์เมตร หรือ 2,120 ลูกบาศก์ฟุต เพื่อรองรับความต้องการในอนาคตของประชากรที่เติบโตอย่างรวดเร็ว รวมถึงรับมือกับความท้าทายจากโครงสร้างพื้นฐานที่เสื่อมสภาพ Mekorot (บริษัทน้ำแห่งชาติของอิสราเอล) จึงตัดสินใจดำเนินการติดตั้งระบบท่อส่งน้ำใหม่ โดยมีเป้าหมายเพื่อส่งน้ำจากอควาดักต์แห่งชาติและบ่อน้ำลึกใกล้ชายฝั่งไปยังเยรูซาเล็ม

การขนส่งน้ำหลายพันลูกบาศก์เมตรต่อวันจากชายฝั่งขึ้นสู่ภูเขาในเยรูซาเล็มเป็นความท้าทายทางวิศวกรรมอย่างยิ่ง

ความท้าทาย ความเร็วสูงและความเสี่ยงจากแรงดันกระแทก

การปกป้องท่อส่งน้ำบนภูเขา

เยรูซาเล็มมีภูมิประเทศเป็นภูเขาที่ระดับความสูงแตกต่างกันระหว่าง +570 ถึง +850 เมตร หรือ +1,870 ถึง +2,788 ฟุตเหนือระดับน้ำทะเล การขนส่งน้ำหลายพันลูกบาศก์เมตรต่อวันจากชายฝั่งขึ้นสู่ภูเขาในเยรูซาเล็มจึงเป็นความท้าทายทางวิศวกรรมอย่างยิ่ง ระบบที่นำเสนอประกอบด้วยสถานีสูบน้ำและอ่างเก็บน้ำ 4 ขั้นตอน รวมความยาวทั้งสิ้น 42 กม. หรือ 26 ไมล์ สำหรับช่วงท่อที่ชันที่สุด ใช้ท่อเหล็กขนาด 1,200 มม. หรือ 48” PN40; 580 psi เชื่อมต่อสถานีสูบน้ำ Heller ที่ระดับ +387 เมตร หรือ +1,270 ฟุต ไปยังอ่างเก็บน้ำที่ระดับ +622 เมตร หรือ 2,040 ฟุต สถานีสูบน้ำ Heller มีปั๊มน้ำ 6 ตัว แต่ละตัวจ่ายน้ำได้ 2,200 ลบ.ม./ชม. หรือ 9,686 GPM

ทั้งหมดนี้สามารถรองรับอัตราการไหลตามแบบรวม 10,600 ลบ.ม.3/ชม. หรือ 46,670 GPM คำนวณง่าย ๆ จะได้ความเร็วสูงเกือบ 3 ม./วินาที หรือ 9.8 ฟุต/วินาที

อย่างไรก็ตาม ความเร็วสูงนี้และข้อเท็จจริงที่ว่าปั๊มต้องเพิ่มแรงดันถึง 26 บาร์ หรือ 377 psi ทำให้เกิดความเสี่ยงอย่างมากต่อแรงดันกระแทกที่รุนแรง

จากชื่อเสียงและประสบการณ์ของเราในการออกแบบ ผลิต และจัดหาผลิตภัณฑ์เด่นสำหรับระบบน้ำ Mekorot จึงหันมาปรึกษา BERMAD เพื่อขอคำแนะนำเกี่ยวกับโซลูชันป้องกันแรงดันกระแทกแบบครบวงจร เพื่อให้ได้คำตอบที่ถูกต้อง วิศวกรของ BERMAD ได้ทำการวิเคราะห์แรงดันกระแทกโดยใช้ซอฟต์แวร์การไหลแบบทรานเซียนต์ขั้นสูง

ผลการจำลองชี้ชัดว่า หากไม่มีการป้องกัน และในกรณีที่ปั๊มทั้งหมดหยุดทำงานพร้อมกัน แรงดันอาจสูงถึง 46 บาร์ หรือ 667 psi ซึ่งสูงกว่าค่าแรงดันสูงสุดที่ระบบจะรับได้มาก

กราฟที่ 1: แรงดันโดยไม่มีการป้องกัน – แรงดันสูงขึ้นถึง 46 บาร์ ซึ่งเป็นความเสี่ยงต่อระบบ

ทางออก สร้างความมั่นใจในระบบไหลเวียนน้ำที่เชื่อถือได้

การผสานวาล์วป้องกันแรงดันกระแทก

วาล์วป้องกันแรงดันกระแทก BERMAD 835-M DN250 / 10” จำนวนสี่ชุดBERMAD 835-M DN250 / 10” Surge Anticipating Valves. วาล์วแบบรูเต็ม PN40 ขับเคลื่อนด้วยลูกสูบนี้จะเปิดทันทีเมื่อเกิดแรงดันตกจากการหยุดปั๊มน้ำกะทันหัน วาล์วที่เปิดไว้ล่วงหน้าจะช่วยสลายคลื่นแรงดันสูงที่ย้อนกลับมาและขจัดแรงดันกระแทก

วาล์ว 835-M ถูกติดตั้งแบบขนานเพื่อเพิ่มความสามารถในการระบายและลดภาระการปล่อยน้ำ จึงเป็นโซลูชันป้องกันแรงดันกระแทกที่มีความซ้ำซ้อนอย่างสมบูรณ์ วิศวกรของ BERMAD ได้ทำการวิเคราะห์แรงดันกระแทกเพิ่มเติม พบว่าแรงดันสูงสุดที่ใช้วาล์ว 835-M จะอยู่ที่ 30 บาร์ หรือ 435 psi ซึ่งเป็นไปตามข้อกำหนดสูงสุดของลูกค้า

กราฟที่ 2: แรงดันพร้อมระบบป้องกัน – แรงดันสูงสุดเพียง 30 บาร์

The following video depicts real in-field measurements of water hammer while all pumps trip simultaneously, where the 835-M valves completely eliminate the potential for unsafe pressure rises. These results prove the validity of the analysis initially performed by BERMAD.

ผลลัพธ์

ในปี 1994 ได้มีการติดตั้งและใช้งานวาล์ว BERMAD 835-M D250 / 10” จำนวน 4 ตัว นับตั้งแต่นั้นเป็นเวลา 25 ปี วาล์วเหล่านี้ได้มอบโซลูชันที่เชื่อถือได้และมีคุณภาพสูง และ Mekorot ยังได้ดำเนินโครงการขนาดใหญ่เชิงกลยุทธ์เพิ่มเติมโดยใช้ผลิตภัณฑ์ของ BERMAD อีกด้วย

จากกรณีศึกษานี้พิสูจน์ให้เห็นว่า วาล์ว BERMAD Surge Anticipating รับประกันการแก้ปัญหาแรงดันกระแทกที่มีประสิทธิภาพสูงและไว้วางใจได้ยาวนาน แม้ในระบบแรงดันสูงและสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย ผู้เชี่ยวชาญด้านแรงดันกระแทกของเรามีบริการวิเคราะห์ขั้นสูงสำหรับโครงการหลากหลายประเภท รวมถึงการประเมินแรงสั่นสะเทือนของแรงดันในระบบอย่างแม่นยำภายใต้สถานการณ์ทรานเซียนต์ต่าง ๆ ซึ่งหมายความว่ารายงานแรงดันกระแทกของเราจะมีข้อเสนอแนะที่อ้างอิงจากแบบจำลองไฮดรอลิกที่ได้รับการตรวจสอบและทดสอบอย่างดี สามารถนำไปใช้เพื่อแก้ปัญหาได้อย่างยั่งยืนและเชื่อถือได้