ضربه قوچ پمپ (Water Hammer) پدیده‌ای است که در سیستم‌های لوله‌کشی و پمپاژ آب روی می‌دهد. این پدیده به وقوع می‌پیوندد زمانی که جریان سیال (معمولاً آب) در لوله‌کشی با سرعت بالا به ناگهان قطع یا تغییر مسیر می‌کند. این تغییرات سرعت جریان سیال و افزایش یا کاهش فشار، به وقوع ضربه قوچ پمپ منجر می‌شوند.
ضربه قوچ پمپ دارای ویژگی‌های زیر است:
افزایش فشار: زمانی که جریان سیال متوقف می‌شود یا تغییر مسیر می‌یابد، فشار در نقاط تحت تأثیر تغییر می‌کند.
انفجار صوتی: افزایش فشار ممکن است به ایجاد امواج صوتی یا صداهای دست و پا زدنی در لوله‌کشی منجر شود.
آسیب به سیستم: ضربه قوچ پمپ می‌تواند به سیستم‌های لوله‌کشی و تجهیزات متصل به آنها آسیب برساند. این ضربه‌ها می‌توانند منجر به شکستن لوله‌ها، ساییدگی و ایجاد خرابی در پمپ‌ها و تجهیزات شوند.
برای پیشگیری از ضربه قوچ پمپ، از روش‌هایی مانند استفاده از سیستم‌های تخفیف فشار، استفاده از دیگ‌های جذبی، نصب واحدهای نرم‌کننده ضربه (شامل تانک‌های تحت فشار) و تنظیم صحیح سیستم‌های کنترل فشار استفاده می‌شود. هدف اصلی این اقدامات، کاهش تغییرات فشار و جلوگیری از ضربه‌های قوچ پمپ است که ممکن است به آسیب‌های جدی در سیستم‌های پمپاژ آب و تجهیزات متصل منجر شوند.
پدیده ی ضربه ی قوچ
انرژی جنبشی جریان آب در یک لوله می‌تواند بسیار قابل‌توجه باشد و هر کاهشی در میزان جریان به وسیله شیری که در انتهای سیستم جریان را تنظیم می‌کند، ممکن است به استهلاک مقدار زیادی انرژی منجر شود.
این اتلاف انرژی در یک خط لوله به صورت ازدیاد فشار ظاهر می‌شود که می‌تواند اثرات مخربی داشته باشد. همین‌طور در سیستم‌های هیدرولیکی کوچک‌تر بستن سریع یک شیر برای متوقف کردن جریان ممکن است ایجاد ضربان‌های فشار، چند برابر جریان یکنواخت نرمال بکند، این ضربان‌ها با سرعت صوت در طول لوله برابر می‌گردد.
صدا همراه با لرزش که در این اثر به وجود می‌آید با عبارت چکش آبی (ضربه قوچ) بیان می شود.
تشریح پدیده ضربه قوچ
فرض کنید که یک لوله کاملاً پر از جریان سیال باشد. افزایش و کاهش سرعت این جریان تولید ضربه قوچ می‌کند. کاهش و افزایش سرعت جریان را می‌توان با باز و بسته کردن یک شیر واقع در مسیر لوله ایجاد کرد. به عبارت دیگر، هر نوع شتاب مثبت یا منفی در جریان درون یک لوله ضربه‌ای را تولید می‌کند که به ضربه قوچ معروف است.
اگر این تغییرات تدریجی باشد، می‌توان مایع را تراکم ناپذیر و جدار لوله را صلب فرض کرد. موقع که شیر واقع در مسیر یک لوله به‌طور آنی بسته می‌شود، دبی عبوری از شیر کاهش می‌یابد. این کاهش دبی موجب افزایش فشار در بالادست شیر و کاهش فشار در پایین دست آن می‌شود.
بنابراین، مقدار هد در بالادست شیر افزایش یافته و یک موج فشاری بزرگ را تولید می‌کند که با سرعت موج صوتی a در طرف بالادست شیر حرکت می‌کند. این موج فشاری سرعت جریان را کاهش می‌دهد.
در طرف پایین دست شیر فشار کاهش‌یافته و یک موج کم فشار با سرعت موج صوتی a به طرف پایین دست لوله حرکت می‌کند. این موج نیز موجب کاهش سرعت جریان می‌شود. اگر شیر را به مقدار کافی سریع ببندیم و فشار دایمی کم باشد، ممکن است مقداری از مایع در پایین دست شیر تبخیر شود.
پس از تبخیر مایع و به وجود آمدن حباب‌های بخار، ممکن است این حباب‌ها ترکیده و فشار زیادی را در پایین دست شیر ایجاد کنند.
علل به وجود آمدن ضربه قوچ آب
همان‌طور که گفته شد تغییرات سرعت باعث به وجود آمدن این پدیده می‌شود که این تغییرات سرعت به دلایل زیر به وجود می‌آید:
- روشن کردن یک یا چند پمپ
- خاموش کردن یک یا چند پمپ
- تغییر تنظیم شیرها و یا بسته شدن ناگهانی شیرها
- تغییر سرعت دورانی پمپ یا پمپ‌ها (در سیستم‌های دور متغیر)
- پر کردن غیراصولی خط لوله
- استفاده از شیرهای یک‌طرفه نامناسب
- از کار افتادن ناگهانی یک یا چند پمپ
پدیده ضربه قوچ در پمپ
بسته شدن سریع شیر قطع و وصل در خط لوله باعث ایجاد موج فشار در خط لوله می‌شود این موج فشار در بالادست شیر باعث شروع ضربت قوچی با فاز فشار مثبت و در پایین دست شیر باعث شروع ضربت قوچی با فشار منفی می‌شود.
* شیرهای یک طرفه‌ای که نتوانند سریع (قبل از معکوس شدن جریان در خط لوله) بسته شوند باعث تـشـدیـد شـدن ضربـت قوچـی و نیـز به وجود آمـدن پدیـده کوبــیده شـدن دیـســـک شـیرهای یک‌طرفه بـنـام (Slamming effect) می‌شوند که صدا و ضربه بسیار شدیدی ایجاد می‌کنند.
