اثر خاموشي پمپ معكوس و بررسي جريان غيرماندگار در خط انتقال آب (مطالعه موردي: خط آبرساني شهر مسجدسليمان)

سابقه و هدف: در صورت وقوع مشكلاتي از قبيل ضربه قوچ در دستگاه‌هاي پيچيده‌اي مانند توربين‌ها و بروز مشكلاتي ناشي از بي‌توجهي به رعايت نكات ايمني و عدم كنترل ضربه قوچ، ممكن است سيستم انتقال، متحمل ضرر و زيان اقتصادي بالايي شود. از طرفي توليد برق براي كشورهاي درحال‌توسعه از اهميت بسيار بالايي برخوردار است. بدون شك توليد انرژي عامل كليدي براي توسعه اقتصادي و اجتماعي كشورها است. مؤسسات درگير تأمين برق، اخيراً پمپ مبتني بر توربين را به‌عنوان طرح‌هاي نيروگاه برق‌آبي براي برق‌رساني به روستاها، به دليل مزاياي اقتصادي توصيه كرده‌اند. مسئله مورد بررسي در تحقيق حاضر، اثر خاموشي پمپ معكوس بر وقوع پديده ضربه قوچ و اثرات ايجاد شده بر خط انتقال آب است. مواد و روش‌ها: پروژه مورد مطالعه، خط انتقال آب به شهر مسجدسليمان واقع در محدوده شمال شرق استان خوزستان است. در اين مطالعه به كمك قابليت‌هاي نرم‌افزار WaterGEMS، مسير خط انتقال، جنس و قطر لوله‌ها، شيرهاي فشارشكن، مخازن و... طراحي و مدل در حالت پايدار شبيه‌سازي و پردازش گرديده است. پس از پردازش خط در حالت پايدار، به‌منظور بررسي جايگزيني شير فشارشكن با پمپ معكوس و اثر خاموشي آن بر پديده ضربه قوچ ايجاد شده در خط انتقال، مدل طراحي شده ، در نرم‌افزار Bentley HAMMER CONNECT فراخواني مي‌شود تا حالت ناپايدار مورد تحليل و بررسي قرار گيرد. ازآنجايي‌كه نرم‌افزار Hammer قابليت مدل‌سازي پمپ در حالت معكوس را ندارد، توربين به‌عنوان پمپ معكوس در مدل‌سازي به كار برده شده است. پديده ضربه قوچ در سه حالت به شرح زير مورد بررسي قرار گرفته است. حالت اول شامل بررسي شرايط جريان در حالت ماندگار بدون اعمال هرگونه تغييري در خط انتقال، حالت دوم شامل جايگزيني شير فشارشكن كيلومتر 054+0 از مخزن تنگ‌مو با پمپ معكوس و حالت سوم شامل جايگزيني شير فشارشكن كيلومتر 700+3 از مخزن تنگ‌مو با پمپ معكوس مي‌باشد.يافته‌ها: بر اساس مدل‌سازي صورت گرفته براي حالت دوم، با رسيدن موج فشاري پايين‌دست به سمت بالادست، فشار در لوله‌هاي قبل و بعد از پمپ معكوس واقع در 700+3 كيلومتري از مخزن تنگ‌مو افزايش مي‌يابد و با بسته شدن 100 درصد دريچه به حداكثر خود رسيده و با گذشت زمان در اثر اصطكاك سيال با جدار لوله موج فشاري ايجاد شده مستهلك مي‌گردد تا زمانيكه جريان مجددا به حالت پايدار اوليه باز خواهد گشت. در لوله‌هاي مذكور حداكثر فشار ايجاد شده حدود 22.5 بار برآورد شده است. مدل‌سازي حالت سوم نشان مي‌دهد كه در صورت بسته شدن دريچه‌هاي پمپ معكوس، فشار قبل از پمپ تا حدود 20 بار به‌صورت لحظه‌اي افزايش مي‌يايد. در اثر شروع ضربه قوچ و كاهش دبي، فشار لوله به منفي 10 متر كاهش مي‌يابد. خاموشي پمپ معكوس 700+3 باعث ايجاد تغييرات فشار چشمگير در لوله‌هاي قبل و بعد از پمپ معكوس 054+0 نمي‌گردد. در محدوده لوله بعد از پمپ معكوس 700+3 حدود 14 مترمكعب بخار آب تجمع خواهد يافت. در صورت عدم تعبيه شيرهوا در مسير خط، حجم بخار ايجاد شده مانع از عبور سيال خواهد گشت.نتيجه گيري: نتايج نشان مي‌دهد كه وقوع پديده ضربه قوچ در اثر ازكار افتادن پمپ‌هاي معكوس تعبيه شده در خط انتقال با وجود ايجاد موج‌هاي فشاري مثبت و منفي باعث ايجاد اختلال در آبرساني و تخريب خط نمي‌گردد. لازم به توضيح است رده لوله‌هاي فلزي انتخاب شده در خط، استحكام لازم براي تحمل حداكثر و حداقل فشارهاي وارده را دارا هستند. در نتيجه جايگزيني پمپ معكوس با شير فشارشكن و استحصال انرژي بدون ايجاد هيچ‌گونه مشكلي امكان‌پذير است و در صورت وقوع پديده ضربه قوچ، خط انتقال توانايي تحمل در برابر موج فشاري مضاعف ايجاد شده را خواهد داشت و آبرساني به شهرهاي پايين‌دست امكان‌پذير است.