مخزن ضربه گیر

مخزن ضربه گیر برای جلوگیری از فشارهای نامطلوب کم و زیاد به کار می روند. هنگامی که فشار بالا رود، مخزن ضربه گیر به صورت مخزن ذخیره عمل کرده و آب از خط لوله به داخل مخزن جریان می یابد. درهنگام فشار کم، مخزن ضربه گیر بصورت مخزن تغزیه عمل کرده و آب از مخزن به خط لوله جریان می یابد. مخازن ضربه گیر به سه دسته تقسیم می شوند:

1. مخازن ضربه گیر باز
2. مخازن ضربه گیر یکطرفه
3. مخازن ضربه گیر تهویه دار.

مخازن ضربه گیر باز و تهویه دار برای کنترل فشارهای کم و یا زیاد و مخزن ضربه گیر یکطرفه برای کنترل فشارهای کم به کار می روند.

مخزن ضربه گیر باز

مخازن ضربه گیر باز یک مخزن قائم متصل به خط لوله و دارای سطح آزاد آب است. قطر آن معمولا خیلی بزرگتر از قطر لوله است. مخازن ضربه گیر باز می تواند برای کنترل فشارهای زیاد و کم به کار رود. شکل زیر کاربرد مخزن ضربه گیر باز را در تاسیسات هیدروالکتریک نشان می دهد.

در هنگام فشار کم، مخزن ضربه گیر باز بعنوان مخزن تغذیه عمل کرده و آب از مخزن وارد خط لوله می شود. در چنین شرایطی، کاهش سرعت آب خط لوله به تدریج صورت پذیرفته و لذا از شدت فشار حداقل کاسته می شود. در هنگامی که فشار زیاد می شود، مخزن بصورت مخزن ذخیره عمل کرده و آب از خط لوله وارد آن شده و لذا از شدت خیزاب کاسته می شود. برای تحلیل مساله در حالت فشار کم می توان از تحلیل ارائه شده در بخش مخزن ضربه گیر یکطرفه استفاده کرد (معادلات پیوستگی و روزنه در این دو حالت با یکدیگر متفاوت اند). این نوع مخازن در شرایطی کاربرد دارند که خط انرژی(EGL)  با محور لوله فاصله زیادی نداشته باشد.

انواع مخزن ضربه گیر باز که در تاسیسات برق-آبی استفاده می شود به صورت ساده، روزنه دار و تفاضلی به کار می روند. ورودی مخزن ضربه گیر باز ساده محدودیت ندارد و نباید در هنگام فشار زیاد آب از لبه بالایی سرریز کند، مگر اینکه تاسیسات سرریز جریان پیش بینی شده باشد، همچنین مخزن در فشار کم نباید از آب تخلیه و هوا وارد تونل آبگیر شود.

در محل تقاطع مخازن ضربه گیر باز روزنه دار با لوله اصلی روزنه ای قرار دارد تا در هنگام فشار زیاد از شدت خیزاب بکاهد و ارتفاع آب در این نوع مخزن کمتر از حالت قبل است. همچنین، روزنه در فشار کم، دامنه نوسان آبدر مخزن را می کاهد و مشکلات ورود هوا از مخزن ضربه گیر به داخل لوله اصلی کاهش می یابد.

مخازن ضربه گیر باز تفاضلی ترکیبی از نوع ساده و روزنه دار است و در آن یک مخزن داخلی کوچک قرار دارد. در این نوع مخزن علاوه بر برخورداری از مزایای مخزن ضربه گیر باز روزنه دار در هنگام فشار زیاد، آب از مخزن داخلی به مخزن بیرونی سرریز می کند و از شدت خیزاب می کاهد. در هنگام فشار کم، آب مستقیما از مخزن داخلی (بدون محدودیت روزنه) وارد لوله اصلی میشود و مقدار شتاب آب کنترل می گردد.

شکل های متفاوت مخروطی و یا مقطع متغیر از دیگر انواع مخزن ضربه گیر باز است که ممکن است بصورت ساده و یا روزنه دار ساخته شود. این نوع مخازن برای جلوگیری از ورود هوا به داخل تونل آبگیر عملکرد مناسب تری دارند.

کاربرد مخازن ضربه گیر باز را در تاسیسات برق-آبی نشان می دهد که در آن مخزن ضربه گیر و لوله های جریان بصورت تونل ساخته شده است. اگر مقدار برق مصرفی ژنراتور توربین ناگهان کم شود، سرعت پره های توربین باید کم شود. در چنین حالتی، سیستم کنترل توربین به طور خودکار شیر کنترل را که در بالادست توربین در تونل آبگیر قرار دارد، مقداری می بندد تا دبی ورودی به توربین کم شود. در اثر بسته شدن شیر، خیزاب ایجاد شده در تونل آبگیر به سمت تونل تغذیه حرکت می کند. اگر وسیله ی کنترل خیزاب در سیستم تعبیه نشود، ممکن است سیستم دچار خسارت شود. بنابراین با تعبیه مخزن ضربه گیر باز می توان میزان شتاب جریان را کاهش داد. درحالت عکس، هنگامی که مقدار برق مصرفی ژنراتور توربین زیاد می شود، جریان از مخزن ضربه گیر به تونل آبگیر وارد شده و شتاب جریان را افزایش می دهد و از شدت خیزاب کم می کاهد.

مخزن ضربه گیر باز علاه بر جلوگیری از وارد آمدن خسارت به سیستم، به بهره برداری سیستم کنترل توربین که به علت رفت و برگشت موج خیزاب دچار اشکال می شود، کمک می کند. لازم به یادآوری است که با نصب مخزن ضربه گیر باز از شدت خیزاب در تونل آبگیر کاسته نمی شود و این تونل باید برای فشارهای کم و زیاد طراحی شود. از معایب مخزن ضربه گیر باز، ابعاد بزرگ است که عملا هزینه زیادی را در بر خواهد داشت.