بررسي ضربه قوچ ناشي از خاموشي گام به گام و همزمان پمپ‌ها در سيستم پمپاژ سري

Waterhammer caused by intermittent and simultaneously pump failure in pipe systems including series pump groups

در سيستم‌هاي بزرگ، يك پمپ قادر به تامين هد مورد نياز نيست، لذا پمپ‌ها را به صورت سري به يكديگر متصل مي‌كنند تا هد مورد نياز تامين شود. حال اگر پمپ‌هاي گروه سري به صورت ناگهاني متوقف شوند، ضربه قوچ رخ مي‌دهد كه به صورت موج‌هاي فشاري مثبت و منفي ظاهر مي‌شود. اين موج‌ها،سبب به‌وجود آمدن تنش‌هاي بسيار زيادي در اجزاي سيستم مي‌شود. هدف از اين تحقيق، ارايه‌ي عملكرد بهتر سيستم پمپاژ سري در حالت ماندگار و بررسي جريان غيرماندگار ناشي از حالت‌هاي مختلف توقف ناگهاني پمپ‌هاي سري يك سيستم و عملكرد گروه پمپ‌هاي سري در حالت غيرماندگار است. براي بررسي جريان غيرماندگار در اين حالت، بايد معادلات خطوط مشخصه حاصل از هيدروليك جريان، روابط حاكم بر پمپ‌ها و نحوه‌ي اتصال آن‌ها را با يكديگر تركيب و به صورت همزمان حل كرد. اين مهم با استفاده از مدل عددي در نرم افزار متلب مورد بررسي قرار گرفت. با توجه به نتايج حاصل شده، زماني كه پمپ‌ها مشابه باشند، كارايي سيستم در حالت ماندگار افزايش مي‌يابد. در صورت توقف گام به گام پمپ‌ها نسبت به حالت توقف ناگهاني كل پمپ‌هاي ايستگاه پمپاژ، فشار‌هاي كمتري ( مثبت و منفي) به سيستم وارد مي‌شود. در حالت گام به گام توقف هر يك از پمپ‌ها، تاثير متفاوتي به سيستم وارد مي‌كند كه بر اساس نتايج حاصله، بحث و بررسي شده است.

In the large scale pipe systems the use of pump group connected in series is evitable to meet the desired pressure head. If one or more of the pumps shuts down, water hammer event occurs which manifests in pressure and rare faction wave, along the pipeline these waves result in huge stresses on the system. In this regard, this paper aims at investigating the pump stations performance during steady and transient flows, in which the focus is placed on various possibility of pump failure in a system of pumps in series. The mathematical model to carry out this research includes continuity and momentum equations (transformed to two characteristic equations) as well as equations to govern mechanical behavior of pump stations. These governing relations are numerically solved and programmed in a MATLAB code. The results reveal that the use of the same pumps leads to larger efficiency compound to using different pumps. Furthermore, if the pumps shut down one after other, the water hammer pressures remarkably alleviate. The result for this sequential pump station failure are quantitatively presented and discussed.