การป้องกันแรงดันกระแทกในท่อด้วยการออกแบบวาล์วระบายอากาศที่หลากหลาย

สวัสดีและยินดีต้อนรับสู่ Controlling Water พื้นที่สำหรับพูดคุยเกี่ยวกับมิเตอร์น้ำและข้อมูลเชิงลึกที่น่าสนใจเกี่ยวกับอุตสาหกรรมน้ำ ในแต่ละตอน เราจะได้พูดคุยกับผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมที่มีความเชี่ยวชาญในทุกเรื่องเกี่ยวกับวาล์ว มิเตอร์ และความรู้เกี่ยวกับแนวทางปฏิบัติที่ดีที่สุดในอุตสาหกรรมน้ำ วันนี้เราอยู่กับคุณคอลลิน เคิร์กแลนด์ จาก Bermad Water Technologies ซึ่งเป็นหนึ่งในวิศวกรของ BERMAD AU

เขามีประสบการณ์ในอุตสาหกรรมมากกว่า 30 ปี โดยทำงานกับระบบท่อที่อาจเกิดแรงดันกระแทกของน้ำได้ คอลลิน ผมรู้สึกตื่นเต้นมากที่จะได้พูดคุยกับคุณเกี่ยวกับแรงดันกระแทกของน้ำในวันนี้ นี่เป็นคำที่เราได้ยินกันบ่อยมาก และเป็นปัญหาที่พบได้ทั่วไป ซึ่งอาจส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อระบบท่อในหลากหลายสถานการณ์ ดังนั้นจึงน่าตื่นเต้นมากที่เราจะได้พูดคุยเชิงลึกเกี่ยวกับเรื่องนี้ในวันนี้

ก่อนที่เราจะเข้าสู่สถานการณ์ต่าง ๆ และผมเองก็มีประสบการณ์เกี่ยวกับแรงดันกระแทกของน้ำที่อยากเล่าให้คุณฟังด้วย จริง ๆ แล้วแรงดันกระแทกของน้ำคืออะไร? คุณจะอธิบายมันอย่างไร?

ปรากฏการณ์วอเตอร์แฮมเมอร์คือสิ่งที่เกิดขึ้นในท่อส่งน้ำทุกประเภท เมื่อมีการเพิ่มขึ้นของน้ำอย่างรวดเร็ว เกินกว่าที่ควรจะเป็นตามปกติ ซึ่งโดยทั่วไปเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของอัตราการไหลอย่างฉับพลัน หากมีการเปลี่ยนแปลงของอัตราการไหลอย่างรวดเร็ว เช่น มีคนปิดวาล์วอย่างรวดเร็ว เรามักจะเห็นแรงดันเพิ่มขึ้นอย่างเฉียบพลัน ซึ่งแรงดันนี้จะสะท้อนกลับเข้าสู่ระบบ

วอเตอร์แฮมเมอร์นี้สามารถเคลื่อนที่ได้ด้วยความเร็วที่น่าทึ่ง หากท่อส่งน้ำเต็มไปด้วยน้ำ และเป็นท่อเหล็ก ตัวคลื่นแรงดันนี้จะเคลื่อนที่ได้เร็วถึงหนึ่งกิโลเมตรต่อวินาที หรือหนึ่งพันเมตรต่อวินาที

ว้าว

แต่ถ้าเป็นท่อที่ยืดหยุ่นกว่าและมีแรงดันต่ำกว่า เช่น ท่อโพลี ความเร็วของคลื่นแรงดันอาจอยู่ที่ประมาณ 300 ถึง 400 เมตรต่อวินาที แต่ก็ยังถือว่าเป็นคลื่นแรงดันที่เดินทางเร็วมาก เหมือนกับคลื่นที่เกิดขึ้นในระบบท่อเมื่อมีคนปิดวาล์ว แล้ว Water Hammer คืออะไร? ก็คือการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วหรือการเพิ่มขึ้นของแรงดันอย่างฉับพลันเกินกว่าสภาวะการทำงานปกติที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงของการไหลอย่างรวดเร็ว

น่าสนใจมาก ๆ เลย น่าสนใจจริง ๆ แล้วมันยังทำให้เกิดเสียงที่น่าทึ่งด้วย จากการเปลี่ยนแปลงของแรงดันนั้น

มันทำได้ ใช่แล้ว มันก็น่ากลัวอยู่เหมือนกัน

ใช่ มันเป็นไปได้จริง ๆ! ฉันจำได้ว่าฉันเคยอาศัยอยู่ในอพาร์ตเมนต์แห่งหนึ่ง และเราเคยเจอปัญหาแรงดันกระแทกในท่อ มันเป็นอาคารเก่ามาก เป็นอาคารที่สวยงามแต่ท่อก็เก่าเช่นกัน แล้วแรงดันกระแทกก็เกิดขึ้น มันรบกวนมาก เกิดขึ้นได้ตลอดทั้งกลางวันและกลางคืน ไม่มีทางคาดเดาได้เลย คุณจะคิดว่าทุกอย่างเงียบสงบแล้ว แต่จู่ ๆ ก็เริ่มได้ยินเสียงเคาะ แล้วก็คิดว่า ไม่เอาน่า อย่าเป็นอีกเลย

ใช่ครับ สถานการณ์แบบนั้นเกิดขึ้นบ่อยมาก ผมยังจำได้เลยว่าลูกชายของผมเคยทำงานกะกลางคืน แล้วเขากลับบ้านมาอาบน้ำตอนกลางคืน พอเขาปิดฝักบัว คุณจะได้ยินเสียงดังปัง ๆ ๆ ทุกคืนเลย รู้ไหมครับ? ดังนั้น ใช่ มันเกิดขึ้นทั้งในบ้านและในสถานการณ์แบบของคุณ อาจจะเป็นเพราะซาร่าหรือใครบางคนเปิดปิดวาล์วอย่างรวดเร็ว เพราะถ้าคุณนึกย้อนกลับไปเมื่อหลายปีก่อน เราไม่เคยมีก๊อกน้ำแบบกดเปิดปิดทันที เวลาจะใช้งานที่อ่างล้างหน้า เราต้องใช้ก๊อกที่ต้องหมุนซึ่งใช้เวลานานกว่าจะปิดได้ สมัยก่อนเราไม่ค่อยเจอปัญหาแรงดันน้ำกระแทกเท่าไหร่ แต่ทุกวันนี้เรามีอุปกรณ์หลายอย่างที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของการไหลอย่างรวดเร็ว นั่นแหละคือสาเหตุที่เกิดขึ้น ดังนั้นในกรณีของคุณ อาจจะเป็นเพราะมีคนเปิดปิดวาล์วบางตัวอย่างรวดเร็ว หรืออาจจะมีอากาศในระบบน้ำร้อนที่ถูกอัดอยู่ก็ได้ มันอาจเกิดได้จากหลายสาเหตุ แต่มันเป็นเรื่องปกติ เกิดขึ้นได้ทุกที่ และมันจะไม่หายไปไหน แต่เราสามารถจัดการและแก้ไขมันได้

ฉันดีใจที่ได้ยินแบบนั้น แล้ววาล์วระบายอากาศในท่อช่วยลดผลกระทบของแรงดันกระแทกในระบบท่อได้อย่างไร?

ใช่ครับ เป็นคำถามที่ดีมาก แม้แต่ถ้าย้อนกลับไปที่คำถามของคุณเกี่ยวกับอาคารชุดของคุณ วิศวกรไฮดรอลิกแทบทุกคนจะพยายามออกแบบระบบให้มีแต่น้ำในท่อเท่านั้น ถ้ามีการจ่ายน้ำ เราไม่ต้องการให้มีอากาศอยู่ในนั้น เพราะถ้ามีอากาศในท่อน้ำ อากาศจะถูกบีบอัดได้ ดังนั้นถ้ามันถูกบีบอัด แล้วเราเปิดวาล์วให้น้ำไหล จากนั้นปิดวาล์วทันที มันจะเกิดแรงกระแทกที่ทำให้ท่อสั่นและเกิดปัญหาต่าง ๆ ตามมา

เช่นเดียวกันกับระบบขนาดใหญ่ในเชิงพาณิชย์ เหมืองแร่ หรือระบบชลประทาน ก็จะเกิดเหตุการณ์แบบเดียวกัน วาล์วระบายอากาศใหม่เข้ามามีบทบาทอย่างไร? วาล์วระบายอากาศถูกออกแบบมาเพื่อระบายอากาศที่ติดค้างอยู่ในท่อโดยอัตโนมัติ ถ้ามีอากาศปะปนอยู่ในระบบ เพื่อให้เหลือแต่น้ำในท่อ ซึ่งจะส่งผลดีอย่างมาก

นั่นเป็นเพียงแง่มุมหนึ่ง อีกแง่มุมหนึ่งคือ คุณสามารถใช้วาล์วระบายอากาศเพื่อป้องกันแรงกระแทกในท่อ (water hammer) ได้ เช่น ถ้าผมเติมน้ำเข้าท่อเร็วเกินไป อาจเกิดแรงกระแทกในท่อได้ ถ้าผมติดตั้งวาล์วป้องกันแรงกระแทก (anti-slammer valve) ผมจะสามารถควบคุมอัตราการเติมน้ำให้เหมาะสมและป้องกันแรงกระแทกได้

ดังนั้น วาล์วระบายอากาศสามารถนำไปใช้ในหลากหลายรูปแบบในระบบน้ำทุกประเภท เพื่อให้แน่ใจว่าเราจะลดปัญหาแรงกระแทกในท่อให้ได้มากที่สุด

เดี๋ยวผมจะถามคุณเกี่ยวกับระบบป้องกันการกระแทกในอีกสักครู่ แต่ก่อนหน้านั้น คุณพูดถึงเรื่องสุญญากาศที่มีอากาศอยู่ในท่อส่งน้ำ อยากทราบว่าการทำลายสุญญากาศนั้นมีปัญหาอะไรหรือไม่?

ใช่ครับ ดังนั้นโดยหลักการแล้ว อย่างที่ผมได้กล่าวไปก่อนหน้านี้ เราไม่ต้องการให้มีอากาศอยู่ในท่อส่งน้ำ แต่ในบางเงื่อนไข ถ้าจะยกตัวอย่างการใช้งานพื้นฐานที่สุด ลองนึกภาพว่าเรามีปั๊มน้ำอยู่ที่จุดต่ำสุดซึ่งสูบน้ำขึ้นไปบนเนินเขา และเมื่อเนินเขาลาดลงอีกฝั่ง น้ำก็จะไหลลงไปยังถังเก็บน้ำ หากเราปิดปั๊มน้ำ น้ำที่กำลังไหลขึ้นไปยังยอดเนินจะหยุดนิ่ง แต่ส่วนน้ำที่อยู่บนยอดเนินจะไหลลงไปยังถังเก็บน้ำ ในขณะนั้นจะเกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่า column separation ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่แรงดันในท่อลดต่ำกว่าความดันบรรยากาศและอากาศจะถูกดูดเข้าไปในท่อ

เมื่ออากาศถูกดูดเข้าไป และคอลัมน์น้ำกลับมารวมตัวกันอีกครั้ง หากอากาศถูกปล่อยออกเร็วเกินไป จะเกิดแรงกระแทกของน้ำหรือ water hammer นี่คือปัญหาของ column separation ดังนั้นเราสามารถติดตั้งวาล์วระบายอากาศที่สามารถให้อากาศเข้าได้อย่างรวดเร็ว แต่ปล่อยอากาศออกอย่างช้า ๆ ในอัตราที่ควบคุมได้เพื่อป้องกันการเกิด water hammer และนี่เองคือสิ่งที่คุณพูดถึงก่อนหน้านี้ว่าวาล์ว anti-slam มีหน้าที่นี้

อืม น่าสนใจมาก ฟังดูเหมือนว่า วาล์วระบายอากาศเองก็สามารถทำให้เกิดแรงดันกระแทกในระบบน้ำได้ในบางกรณี

ผมรู้สึกเสียใจมากที่ต้องพูดแบบนี้… ดังนั้น ใช่ พวกเขาทำได้ ใช่ครับ

ปัจจุบันมีซอฟต์แวร์สำหรับการจำลองอยู่มากมาย ซึ่งวิศวกรใช้ในการออกแบบระบบท่อและวิเคราะห์ปัญหา water hammer และพวกเขาสามารถจำลองสถานการณ์ที่เกิดการแยกตัวของคอลัมน์น้ำได้จริง ๆ การมีวาล์วที่ออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการแยกตัวของคอลัมน์น้ำ เช่น Fox RFP ซึ่งเราเรียกว่าวาล์วป้องกันการเติมน้ำอย่างรวดเร็วหรือวาล์วอากาศแบบป้องกันการกระแทก (anti-slam type air valve) อย่างที่ผมบอก คือให้ให้อากาศเข้าได้อย่างรวดเร็วแต่ควบคุมอัตราการปล่อยอากาศออก และเรารู้ว่าวิธีนี้ได้ผล และทุกวันนี้เรามีข้อมูลมากขึ้นเกี่ยวกับวิธีการใช้วาล์วเหล่านี้ ถ้าคุณมีเกณฑ์ที่ถูกต้อง ใส่ข้อมูลลงในซอฟต์แวร์จำลอง คุณจะเห็นผลลัพธ์ที่ดีมาก ๆ

ดังนั้นมันปลอดภัยและพิสูจน์ได้ในปัจจุบัน เมื่อ 15-20 ปีก่อน แทบไม่มีใครรู้จักเรื่องนี้เลย แต่ทุกวันนี้ เมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้าไป ทุกอย่างก็พัฒนาไปด้วย มันเป็นวิธีที่ดีมากในการใช้ผลิตภัณฑ์เพื่อลดปัญหา water hammer และวาล์วระบายอากาศในระบบทั้งหมดถือเป็นชิ้นส่วนเล็ก ๆ เท่านั้น โดยปกติจะเป็นสัดส่วนที่เล็กมากของต้นทุนเครือข่ายทั้งหมด แต่สามารถให้ประสิทธิภาพที่สูงมาก บางคนอาจคิดว่ามันไม่แพงพอ แต่ถ้าคุณใส่ข้อมูลลงในซอฟต์แวร์และดูผลลัพธ์ ก็พิสูจน์ได้แล้ว

น่าสนใจมาก ซอฟต์แวร์นี้ดูเหมือนจะช่วยลดความเสี่ยงและลดความซับซ้อนบางอย่างที่อาจเกิดขึ้นจากแรงดันกระแทกในระบบน้ำ และยังช่วยให้คุณเข้าใจสถานการณ์ของคุณได้ดีขึ้นด้วยการเห็นการจำลองสถานการณ์จริง

คุณกำลังเห็นมันแบบเรียลไทม์ ซาร่า

ดังนั้น สิ่งที่คุณเห็นก็คือ เราจะปิดปั๊มในอีกห้าวินาทีข้างหน้า จากนั้นปิดในอีกสิบวินาที แล้วลองปิดในอีกยี่สิบวินาทีและดูว่าคลื่นแรงดันทำงานอย่างไรจริง ๆ มาดูกันว่าชิ้นส่วนต่าง ๆ ทำงานอย่างไรในสถานการณ์นั้น และใช่ มันช่วยลดหรือขจัดความเสี่ยง ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญ เพราะมันจำลองสถานการณ์ที่คาดว่าจะเกิดขึ้น ตราบใดที่คุณใส่ข้อมูลที่ถูกต้องลงไป และนั่นคือสิ่งที่ Bermad เชี่ยวชาญมาก คือการช่วยเหลือผู้ใช้ผลิตภัณฑ์เหล่านั้นให้แน่ใจว่ามีการจำลองแบบถูกต้อง เพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้อง

มีคุณค่ามาก

ใช่

ขอให้เราพักสั้น ๆ สักครู่ก่อนจะกลับมาพูดคุยกันต่อเกี่ยวกับการลดแรงดันกระแทกในระบบติดตั้งที่ซับซ้อนซึ่งมีภูมิประเทศแตกต่างกัน

คุณกำลังฟังรายการ Controlling Water พอดแคสต์ของ Bermad แหล่งข้อมูลหลักของคุณสำหรับทุกเรื่องเกี่ยวกับเทคโนโลยีน้ำ วาล์ว และมิเตอร์ หากต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์หรือหัวข้อที่พูดถึงในตอนนี้ รวมถึงแหล่งข้อมูลและบทความมากมายที่ออกแบบมาเพื่อสนับสนุนคุณในฐานะมืออาชีพด้านน้ำ สามารถเยี่ยมชมได้ที่ https://www.bermad.com.au

ตอนนี้กลับเข้าสู่รายการกันต่อ

ผมตระหนักว่าเราได้พูดถึงซอฟต์แวร์สำหรับการจำลองบางตัวไว้ในตอนอื่นเกี่ยวกับแรงดันกระแทก และเราจะเพิ่มรายละเอียดเหล่านั้นไว้ในบันทึกรายการของตอนนี้ด้วย ซึ่งน่าตื่นเต้นมาก

เยี่ยม!

ยอดเยี่ยม

ผมอยากจะยกตัวอย่างสถานการณ์ให้คุณฟังนะครับ โคลิน สมมติว่าการออกแบบท่อของคุณมีความซับซ้อนมาก หรืออยู่ในพื้นที่ที่มีภูมิประเทศลาดชัน คุณคิดว่ามีวิธีแก้ไขอะไรบ้างที่จะช่วยลดปัญหาแรงดันกระแทกของน้ำในสถานการณ์แบบนี้?

ถูกต้อง ดังนั้นอาจมีวิธีแก้ไขที่หลากหลายมากมาย ซาราห์ ในพื้นที่ที่มีภูมิประเทศลาดชัน มักจะมีสิ่งที่เราเรียกว่า “แรงดันสถิต” สูง กล่าวคือ เมื่อปั๊มน้ำไม่ได้ทำงาน เรายังมีแรงดันในท่อที่สูงมากอยู่ แต่เมื่อปั๊มเริ่มทำงาน เราจะเพิ่มแรงดันนั้นเพื่อให้น้ำไหลได้ ดังนั้น วิธีแก้ไขบางอย่างที่เป็นไปได้ ขึ้นอยู่กับผลลัพธ์ที่ได้ อาจเป็นสิ่งที่เราเรียกว่า “ถังกันกระแทก” หรือ “ถังกันกระแทกทางเดียว” ซึ่งเป็นถังขนาดใหญ่ที่มีขนาดเฉพาะ ภายในจะมีถุงลมหรือแรงดันอากาศ เพื่อช่วยดูดซับคลื่นแรงดันย้อนกลับ และยังช่วยป้องกันไม่ให้อากาศเข้าสู่ระบบท่อด้วย ถังเหล่านี้จะเติมช่องว่างหากเกิดการแยกตัวของคอลัมน์น้ำ เป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าดีมาก มีประสิทธิภาพสูง แต่มีราคาสูงและมีขนาดใหญ่ เหมาะกับการใช้งาน แต่ในบางกรณีก็อาจไม่เหมาะสมในทางปฏิบัติ

ตัวอย่างเช่น หากเราอยู่ในเมืองใหญ่และมีสถานีสูบน้ำขนาดใหญ่ แล้วต้องติดตั้งถังขนาด 20,000 ลิตรสองถังไว้ข้างถนน ก็อาจไม่เหมาะสมในทางปฏิบัติ แล้วทางเลือกอื่น ๆ มีอะไรบ้าง? อาจเป็นวาล์วระบายแรงดัน กล่าวคือ วาล์วระบายแรงดันที่ทำงานได้อย่างรวดเร็วมาก สามารถลดแรงดันกระแทกได้ทันที หรืออาจเป็นวาล์วระบายอากาศที่ช่วยให้อากาศเข้าและควบคุมการระบายอากาศออก หรืออาจมีอุปกรณ์ที่ติดตั้งกับปั๊มเพื่อควบคุมไม่ให้ปั๊มหยุดทำงานเร็วเกินไป ซึ่งเรียกว่า “การควบคุมปั๊ม” กล่าวคือ เมื่อปั๊มเริ่มทำงาน เราจะเปิดวาล์วอย่างช้า ๆ ทีละน้อย เพื่อให้น้ำไหลเข้าสู่ระบบอย่างค่อยเป็นค่อยไป และเมื่อจะปิดปั๊ม ก่อนที่ปั๊มจะหยุดทำงาน เราจะค่อย ๆ ปิดวาล์วอย่างช้า ๆ ทีละน้อย แล้วจึงปิดปั๊มเมื่ออัตราการไหลเกือบเป็นศูนย์ ดังนั้นจึงมีวิธีแก้ไขมากมายสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน คุณภาพน้ำที่แตกต่างกัน กลุ่มตลาดที่แตกต่างกัน เพื่อให้ได้ราคาที่เหมาะสม วิธีแก้ไขที่เหมาะสมและเป็นไปได้ในทางปฏิบัติสำหรับปัญหาที่อาจเกิดขึ้น

น่าสนใจ แล้วถ้าอย่างนั้น ลองเปลี่ยนมุมมองของสถานการณ์นี้กันดูบ้าง

แน่นอน

สมมติว่าคุณมีภูมิประเทศที่ราบเรียบ จะมีแนวทางแก้ไขใดที่เหมาะสมบ้าง?

ใช่ครับ ดังนั้นมีสองสถานการณ์ที่แตกต่างกันมาก ลองยกตัวอย่างในทางปฏิบัติ เช่น ฟาร์มแห่งหนึ่งในพื้นที่ชนบทที่ค่อนข้างราบเรียบ ซึ่งมีเครือข่ายท่อที่ยาวมากส่งน้ำไปยังหัวสปริงเกลอร์ เมื่อคุณไม่มีแรงดันสถิตมากนัก หรือแรงดันที่ยังคงอยู่เมื่อปั๊มน้ำปิดอยู่ คุณจะมีโอกาสสูงมากที่จะเกิดการแยกตัวของคอลัมน์น้ำ นั่นคือเมื่อแรงดันในท่อลดลงต่ำกว่าศูนย์ อากาศจะถูกดูดเข้าไปในปริมาณมาก และเมื่ออากาศเข้าไปในท่อแล้ว อากาศเหล่านั้นสามารถยุบตัวได้และก่อให้เกิดแรงกระแทกของน้ำ (water hammer) ดังนั้นเราจำเป็นต้องมีผลิตภัณฑ์ที่สามารถลดปัญหานี้และระบายอากาศออกได้ในอัตราที่ควบคุมได้

แม้ว่าสิ่งต่าง ๆ เช่นถังแรงดัน (surge vessel) จะเหมาะสมที่สุดในสถานการณ์นี้ แต่ขนาดของถังอาจใหญ่และมีราคาสูงมากสำหรับเกษตรกรผู้ปลูกพืชชลประทาน จึงไม่ใช่ทางเลือกที่เหมาะสมในทางปฏิบัติ

ขวา

แต่ถ้าเป็นหน่วยงานประปา พวกเขาอาจตัดสินใจว่า ไม่ เรามีที่ดิน มีพื้นที่เพียงพอ เราอาจเลือกทำแบบนั้นก็ได้ ดังนั้นมันขึ้นอยู่กับความเหมาะสมของแต่ละการติดตั้ง ไม่ได้หมายความว่าแบบใดแบบหนึ่งดีกว่าอีกแบบ แต่เป็นเรื่องของการเลือกสิ่งที่เหมาะสมกับงานนั้นๆ

แน่นอน แน่นอน แล้วมีตัวเลือกที่ราคาประหยัดหรือไม่?

ใช่

มีสิ่งนั้นอยู่จริงหรือ?

แน่นอนครับ วาล์วระบายอากาศถือเป็นตัวอย่างคลาสสิกของเรื่องนี้เลย เพราะวาล์วระบายอากาศในระบบท่อที่ยาวห้ากิโลเมตร อาจเป็นการลงทุนเพียง 5,000 ดอลลาร์ในโครงสร้างพื้นฐานที่มีมูลค่าถึง 10 ล้านดอลลาร์ แต่ประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์นี้ในการทำงานจริงและควบคุมการระบายอากาศนั้นยอดเยี่ยมมาก และได้รับการพิสูจน์แล้วว่าสามารถจำลองและมองเห็นได้จริง ทุกวันนี้เทคโนโลยีที่พัฒนาขึ้นเพื่อแสดงให้เห็นว่าผลิตภัณฑ์เหล่านี้ทำงานได้ดีและมีประสิทธิภาพนั้นได้รับการพิสูจน์แล้วเช่นกัน เราจึงภูมิใจมากที่ได้มีส่วนร่วมกับผลิตภัณฑ์ประเภทนี้ แต่ไม่ใช่แค่การมีผลิตภัณฑ์เท่านั้น สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่าคุณนำไปใช้ในงานที่เหมาะสม ติดตั้งในตำแหน่งที่ถูกต้อง และสามารถจำลองการทำงานได้อย่างถูกต้อง รวมถึงสามารถทำงานได้ตามวัตถุประสงค์ที่ออกแบบไว้

แน่นอนค่ะ ดูเหมือนว่าการพิจารณาและทำความเข้าใจปัจจัยทั้งหมดที่เกี่ยวข้องนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการหาทางออกที่เหมาะสม ดังนั้นฉันอยากจะพูดถึงวาล์วป้องกันการกระแทก (anti-slam valves)

วาล์วอากาศแบบต่าง ๆ ภายในวาล์วป้องกันการกระแทกที่ช่วยป้องกันแรงกระแทกของน้ำ (water hammer) มีรูปแบบใดบ้าง?

แน่นอน ในออสเตรเลีย ซาราห์ จะมีหมวดย่อยที่อธิบายถึงหน้าที่ต่าง ๆ อย่างละเอียด และโดยทั่วไปจะมีรูปแบบการออกแบบหลักอยู่ประมาณสี่หรือห้าประเภทที่ผู้ผลิตส่วนใหญ่นำมาใช้ แต่โดยพื้นฐานแล้วจะสรุปได้เป็นสองหน้าที่หลัก หนึ่งในนั้นที่เป็นที่รู้จักกันในอุตสาหกรรมคือ RFP หรือการป้องกันการเติมอย่างรวดเร็ว ซึ่งโดยทั่วไปหมายความว่า: ฉันจะอนุญาตให้อากาศระบายออกในอัตราที่ควบคุมได้ในระดับที่ปลอดภัย แต่ถ้าเกินระดับที่ควบคุมได้ หรือพูดอีกอย่างคือ ความเร็วของอากาศที่ออกจากวาล์วสูงเกินไปและจะทำให้เกิดแรงกระแทกของน้ำ ฉันก็จะชะลอความเร็วลง

ขวา

ดังนั้นมันจึงบอกว่าเหมาะสมกับการใช้งาน ดีมาก ผมปล่อยให้วาล์วเติมน้ำเข้าไป ซึ่งยอดเยี่ยมมาก และยังช่วยให้อากาศจำนวนมากไหลกลับเข้าสู่ท่อได้ด้วย แต่ก็ปลอดภัย สถานการณ์อีกแบบที่เรามีคือ เรามีสิ่งที่เราเรียกว่าวาล์วอากาศแบบป้องกันการกระแทก ซึ่งออกแบบมาเพื่อกรณีที่เกิดปัญหาแรงดันกระแทกในท่อ นี่คือกรณีที่เกิดการแยกตัวของคอลัมน์น้ำ และมีอากาศจำนวนมากไหลเข้าสู่ท่ออย่างรวดเร็วเพื่อป้องกันสุญญากาศ จากนั้นจะมีรูระบายขนาดเล็กมากที่ปล่อยอากาศออกอย่างช้า ๆ และควบคุมได้ดี ดังนั้นจึงใช้อากาศที่อยู่ในท่อเพื่ออัดและทำให้น้ำทั้งสองส่วนกลับมารวมกันอย่างนุ่มนวล

ดังนั้นจึงเรียกว่า “แอนตี้สแลม”

ป้องกันการกระแทก! ถูกต้องเลย เพราะแม้ว่าผมจะไม่ชอบเท่าไร แต่จริง ๆ แล้ววาล์วอากาศสามารถทำให้เกิดแรงดันกระแทกในระบบน้ำได้ แต่สำหรับวาล์วป้องกันการกระแทกนั้น ถูกออกแบบมาเพื่อป้องกันปัญหานี้

ยอดเยี่ยมมาก น่าสนใจจริง ๆ ถ้าการออกแบบรูระบายคงที่ เช่น แบบป้องกันการกระแทกดีที่สุด เราควรใช้วาล์วอากาศประเภทนี้ตลอดแนวท่อทั้งหมดหรือไม่?

ดูนะ ซาร่าห์ มันสามารถทำได้ โดยทั่วไปแล้วก็ดี แต่ในทางปฏิบัติจริงไม่ค่อยเหมาะสม เพราะท่อส่วนใหญ่จะถูกเติมน้ำเต็มตลอดอายุการใช้งาน และจะถูกระบายน้ำออกจริง ๆ ก็เฉพาะตอนซ่อมบำรุงหรือเกิดเหตุการณ์สำคัญบางอย่างเท่านั้น แต่ถึงอย่างนั้นก็ยังมีท่ออีกหลายประเภท เช่น ท่อส่งน้ำเสียที่ต้องเริ่มและหยุดการทำงานถึง 300 ครั้งต่อวัน ซึ่งจะมีการเติมน้ำและระบายน้ำบางส่วนในท่อทุกวัน

ดังนั้น ถ้าเราติดตั้งวาล์วป้องกันแรงกระแทก (anti-slam valve) ในทุกจุด เนื่องจากวาล์วเหล่านี้มีรูระบายอากาศขนาดเล็กจำกัด อาจทำให้ใช้เวลานานเกินไปในการเติมน้ำเข้าท่อ ดังนั้นจึงไม่เหมาะสมที่จะติดตั้งในทุกจุด ยกเว้นในกรณีที่ท่อถูกเติมน้ำเต็มตลอดเวลา เราจึงมักจะเลือกติดตั้งวาล์วป้องกันแรงกระแทกที่มีรูระบายอากาศขนาดคงที่ในตำแหน่งที่สำคัญ เช่น ที่สถานีสูบน้ำ ที่จุดที่มีการวิเคราะห์พบการแยกตัวของคอลัมน์น้ำ หรือก่อนวาล์วหลักขนาดใหญ่ที่เมื่อปิดวาล์วขนาดใหญ่นั้น เราต้องการให้การรวมตัวของคอลัมน์น้ำเกิดขึ้นอย่างช้า ๆ ดังนั้นวาล์วประเภทนี้จึงเป็นวาล์วที่ออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อแก้ปัญหาแรงกระแทกในระบบน้ำ

และดูเหมือนว่า เมื่อย้อนกลับไปถึงประสบการณ์ที่ BERMAD มี รวมถึงซอฟต์แวร์การจำลองที่เราได้พูดถึง การสามารถตัดสินใจเชิงกลยุทธ์เกี่ยวกับตำแหน่งที่จะติดตั้งวาล์วประเภทนี้จึงกลายเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง

และนั่นคือสิ่งที่ซอฟต์แวร์สำหรับการจำลองสามารถทำได้อย่างแม่นยำ ในขณะที่ผมเองทำไม่ได้ ผมพอจะเดาได้จากประสบการณ์ว่ามันจะเกิดขึ้นตรงไหน แต่ซอฟต์แวร์จะบอกคุณอย่างชัดเจนที่จุดนั้น และบางครั้งเมื่อคุณดูรายงานแล้วอาจจะรู้สึกว่ามันดูไม่ถูกต้อง แต่ความจริงก็คือมันเป็นอย่างนั้น และนั่นจึงเป็นเหตุผลว่าทำไมบางครั้งตอนติดตั้ง คนจะตั้งคำถามและพูดว่า ไม่รู้ว่าทำไมถึงไม่ได้ติดตั้งตรงนี้ แต่ยังไงก็ตาม นั่นคือสิ่งที่เราจะทำ แต่ซอฟต์แวร์จะระบุจุดนั้นได้จริงๆ

ยอดเยี่ยมและน่าสนใจมาก โคลิน ขอบคุณที่มาร่วมพูดคุยกับผมในวันนี้ เป็นการสนทนาที่ดีมากเกี่ยวกับแรงดันกระแทกในระบบน้ำ ผมได้เรียนรู้อะไรหลายอย่างเลย

ยินดีครับ ขอบคุณครับ

หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับอุตสาหกรรมน้ำ ไม่ว่าจะเป็นผลิตภัณฑ์ เคล็ดลับ การติดตั้ง การใช้งาน และเทคนิคการบำรุงรักษา สามารถเข้าไปที่ Bermad.com ได้เลยวันนี้ และสมัครรับจดหมายข่าวอุตสาหกรรมของเรา คุณจะได้เข้าร่วมกับผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมกว่า 3,000 คน และเรียนรู้จากทีมผู้เชี่ยวชาญของ Bermad ที่มีประสบการณ์

ขอขอบคุณที่ติดตามรับฟังตอนนี้ของรายการ Controlling Water หากต้องการรับชมตอนอื่น ๆ ทรัพยากรเพิ่มเติม และวิธีการต่าง ๆ สามารถเข้าไปที่ https://www.bermad.com.au ได้เลยวันนี้