1/Khái niệm

Búa nước còn được gọi là búa nước.Trong quá trình vận chuyển nước (hoặc các chất lỏng khác) do đóng mở đột ngộtVan bướm Api, van cổng, kiểm tra vavles vàvan bi.Máy bơm nước dừng đột ngột, cánh dẫn hướng đóng mở đột ngột, v.v., tốc độ dòng chảy thay đổi đột ngột và áp suất dao động đáng kể.Hiệu ứng búa nước là một thuật ngữ sống động.Nó đề cập đến hiện tượng búa nước nghiêm trọng gây ra do tác động của dòng nước lên đường ống khi máy bơm nước khởi động và dừng.Bởi vì bên trong ống nước, thành trong của ống nhẵn và nước chảy tự do.Khi van mở bị đóng đột ngột hoặc bơm cấp nước ngừng hoạt động, dòng nước sẽ tạo ra áp lực lên van và thành ống, chủ yếu là van hoặc bơm.Do thành ống nhẵn nên dưới tác dụng quán tính của dòng nước tiếp theo, lực thủy lực nhanh chóng đạt cực đại và sinh ra tác động phá hủy.Đây là “hiệu ứng búa nước” trong thủy lực, tức là búa nước dương.Ngược lại, khi mở van đang đóng đột ngột hoặc khi khởi động máy bơm nước cũng sẽ xảy ra búa nước gọi là búa nước âm nhưng kích thước không lớn bằng lúc trước.Tác động của áp lực sẽ khiến thành ống bị căng và tạo ra tiếng ồn giống như búa đập vào đường ống nên gọi là hiệu ứng búa nước.

2/Mối nguy hiểm

Áp suất tức thời do búa nước tạo ra có thể đạt tới hàng chục, thậm chí hàng trăm lần áp suất vận hành bình thường trong đường ống.Sự dao động áp suất lớn như vậy có thể gây ra rung động hoặc tiếng ồn mạnh trong hệ thống đường ống và có thể làm hỏng các khớp van.Nó có tác động rất tai hại đến hệ thống đường ống.Để chống búa nước, hệ thống đường ống cần được thiết kế hợp lý để tránh tốc độ dòng chảy quá cao.Nói chung, tốc độ dòng chảy được thiết kế của đường ống phải nhỏ hơn 3m/s và cần phải kiểm soát tốc độ đóng mở van.
Do máy bơm khởi động, dừng và van đóng mở quá nhanh nên tốc độ nước thay đổi mạnh, đặc biệt là hiện tượng búa nước do máy bơm dừng đột ngột có thể làm hỏng đường ống, máy bơm nước, van và làm cho máy bơm nước quay ngược và giảm áp lực của mạng lưới đường ống.Hiệu ứng búa nước có sức tàn phá cực kỳ lớn: nếu áp suất quá cao sẽ khiến đường ống bị vỡ.Ngược lại, nếu áp suất quá thấp sẽ khiến đường ống bị sập, hư hỏng các van và vật cố định.Trong một thời gian rất ngắn, tốc độ dòng nước tăng từ 0 đến tốc độ dòng định mức.Vì chất lỏng có động năng và mức độ nén nhất định nên những thay đổi lớn về tốc độ dòng chảy trong một khoảng thời gian rất ngắn sẽ gây ra tác động áp suất cao và thấp lên đường ống.

3/tạo

Có nhiều nguyên nhân gây ra búa nước.Các yếu tố phổ biến như sau:

1. Van đóng hoặc mở đột ngột;

2. Bộ phận bơm nước dừng hoặc khởi động đột ngột;

3. Một đường ống dẫn nước lên cao (chênh lệch độ cao của địa hình cấp nước vượt quá 20 mét);

4 .Tổng lực nâng (hoặc áp suất làm việc) của máy bơm nước lớn;

5. Tốc độ dòng nước trong đường ống dẫn nước quá lớn;

6. Đường ống dẫn nước quá dài và địa hình thay đổi rất nhiều.
7. Xây dựng sai quy cách là mối nguy hiểm tiềm ẩn trong các dự án đường ống cấp nước
(1) Ví dụ, việc sản xuất trụ đẩy xi măng cho các khớp chữ T, khuỷu tay, hộp giảm tốc và các khớp khác không đáp ứng yêu cầu.
Theo “Quy định kỹ thuật về kỹ thuật đường ống cấp nước bằng polyvinyl clorua cứng được chôn”, các trụ đẩy xi măng phải được lắp đặt tại các khớp như tees, khuỷu tay, hộp giảm tốc và các ống khác có đường kính ≥110mm để ngăn đường ống di chuyển.“Trụ bê tông đẩy” Không được thấp hơn cấp C15 và phải được đổ tại chỗ trên nền đất đào gốc và độ dốc rãnh.”Một số bên thi công chưa quan tâm đúng mức đến vai trò của trụ đẩy.Họ đóng một cọc gỗ hoặc nêm một ngạnh sắt bên cạnh đường ống để làm trụ đẩy.Đôi khi thể tích của trụ xi măng quá nhỏ hoặc không được đổ lên nền đất ban đầu.Mặt khác, một số trụ đẩy không đủ mạnh.Kết quả là, trong quá trình vận hành đường ống, các trụ đẩy không thể hoạt động và trở nên vô dụng, khiến các phụ kiện đường ống như ống chữ T và khuỷu bị lệch và hư hỏng.​
(2) Van xả tự động không được lắp đặt hoặc vị trí lắp đặt không hợp lý.
Theo nguyên lý thủy lực, van xả tự động cần được thiết kế và lắp đặt tại các điểm cao của đường ống ở vùng núi hoặc đồi có độ nhấp nhô lớn.Ngay cả ở vùng đồng bằng, địa hình nhấp nhô nhỏ, khi đào hào, đường ống cũng phải được thiết kế nhân tạo.Có sự thăng trầm, tăng giảm theo chu kỳ, độ dốc không nhỏ hơn 1/500 và 1-2 van xả được thiết kế ở điểm cao nhất của mỗi km.​
Bởi trong quá trình vận chuyển nước trong đường ống, khí trong đường ống sẽ thoát ra ngoài và tích tụ ở những phần nhô lên của đường ống, thậm chí tạo thành hiện tượng tắc nghẽn không khí.Khi tốc độ dòng nước trong đường ống dao động, các túi khí hình thành ở các phần nâng lên sẽ tiếp tục bị nén và giãn nở, đồng thời khí sẽ bị áp suất sinh ra sau khi nén lớn hơn hàng chục, thậm chí hàng trăm lần so với áp suất sinh ra sau đó. nước được nén (tài khoản công cộng: Pump Butler).Lúc này, đoạn đường ống tiềm ẩn nhiều nguy hiểm này có thể dẫn đến các tình huống sau:
• Sau khi nước đi lên thượng nguồn đường ống, nước nhỏ giọt sẽ biến mất ở hạ lưu.Điều này là do túi khí trong đường ống chặn dòng nước, gây ra hiện tượng tách cột nước.​
• Khí nén trong đường ống bị nén đến giới hạn tối đa và giãn nở nhanh chóng khiến đường ống bị đứt.​
• Khi nước từ nguồn nước cao được vận chuyển xuôi dòng theo trọng lực với tốc độ nhất định, sau khi van thượng nguồn nhanh chóng đóng lại, do quán tính chênh lệch độ cao và tốc độ dòng chảy nên cột nước trong đường ống thượng nguồn không dừng lại ngay .Nó vẫn di chuyển với một tốc độ nhất định.Tốc độ chảy xuôi dòng.Lúc này, chân không hình thành trong đường ống do không khí không được bổ sung kịp thời, khiến đường ống bị xì hơi do áp suất âm và hư hỏng.
(3) Đất đào, đắp không đảm bảo quy định.
Các rãnh không đủ tiêu chuẩn thường thấy ở vùng núi, chủ yếu là do có nhiều đá ở một số khu vực nhất định.Các chiến hào được đào thủ công hoặc cho nổ bằng thuốc nổ.Đáy rãnh không bằng phẳng nghiêm trọng, có đá nhọn nhô ra.Khi gặp trường hợp này, theo quy định liên quan, đá ở đáy rãnh phải được loại bỏ và trải cát dày hơn 15 cm trước khi đặt đường ống.Tuy nhiên, công nhân xây dựng đã thiếu trách nhiệm hoặc cắt góc, trực tiếp đổ cát mà không lát cát hoặc lát một ít cát mang tính biểu tượng.Đường ống được đặt trên đá.Khi hoàn thành việc san lấp và đưa nước vào sử dụng, do trọng lượng của bản thân đường ống, áp lực thẳng đứng của đất, tải trọng của xe lên đường ống và sự chồng chất của trọng lực nên được đỡ bởi một hoặc nhiều khối đá nhọn nhô lên. ở dưới cùng của đường ống., nồng độ ứng suất quá mức, đường ống rất dễ bị hư hỏng tại điểm này và nứt dọc theo đường thẳng tại điểm này.Đây là điều mà mọi người thường gọi là “hiệu ứng ghi điểm”.​

4/Biện pháp

Có nhiều biện pháp bảo vệ búa nước, nhưng cần thực hiện các biện pháp khác nhau tùy theo nguyên nhân có thể gây ra búa nước.
1. Giảm tốc độ dòng chảy của đường ống dẫn nước có thể làm giảm áp lực búa nước ở một mức độ nhất định, nhưng nó sẽ làm tăng đường kính của đường ống dẫn nước và tăng vốn đầu tư của dự án.Khi bố trí đường ống dẫn nước, cần lưu ý tránh hiện tượng gồ ghề hoặc thay đổi độ dốc đột ngột làm giảm chiều dài của đường ống dẫn nước.Đường ống càng dài thì giá trị búa nước càng lớn khi dừng bơm.Từ một trạm bơm đến hai trạm bơm đều dùng giếng hút nước để nối hai trạm bơm.
Búa nước khi máy bơm dừng

Cái gọi là búa nước dừng bơm dùng để chỉ hiện tượng sốc thủy lực do tốc độ dòng chảy trong máy bơm nước và đường ống áp lực thay đổi đột ngột khi van mở và dừng do mất điện đột ngột hoặc các lý do khác.Ví dụ, hệ thống điện hoặc thiết bị điện bị hỏng, thỉnh thoảng bộ phận bơm nước bị hỏng, v.v. có thể khiến bơm ly tâm mở van và dừng, dẫn đến hiện tượng búa nước khi dừng bơm.Kích thước búa nước khi dừng bơm chủ yếu liên quan đến đầu hình học của phòng bơm.Đầu hình học càng cao thì giá trị búa nước càng lớn khi dừng bơm.Vì vậy, cần lựa chọn đầu bơm hợp lý dựa trên điều kiện thực tế của địa phương.

Áp suất tối đa của búa nước khi dừng máy bơm có thể đạt tới 200% áp suất làm việc bình thường, thậm chí cao hơn có thể phá hủy đường ống, thiết bị.Sự cố chung gây “rò rỉ nước” và mất nước;tai nạn nghiêm trọng khiến phòng bơm bị ngập, thiết bị hư hỏng, cơ sở vật chất hư hỏng.thiệt hại hoặc thậm chí gây thương tích cá nhân hoặc tử vong.

Sau khi dừng máy bơm do tai nạn, hãy đợi cho đến khi đường ống phía sau van một chiều được đổ đầy nước trước khi khởi động máy bơm.Không mở hoàn toàn van xả máy bơm nước khi khởi động máy bơm, nếu không sẽ xảy ra tác động lớn đến nước.Những tai nạn búa nước lớn ở nhiều trạm bơm thường xảy ra trong những trường hợp như vậy.

2. Lắp đặt thiết bị khử búa nước
(1) Sử dụng công nghệ điều khiển điện áp không đổi
Hệ thống điều khiển tự động PLC được sử dụng để điều khiển máy bơm có tần số thay đổi và tự động điều khiển hoạt động của toàn bộ hệ thống phòng bơm cấp nước.Do áp lực của mạng lưới đường ống cấp nước liên tục thay đổi theo sự thay đổi của điều kiện làm việc nên áp suất thấp hoặc quá áp thường xuyên xảy ra trong quá trình vận hành hệ thống, dễ gây ra hiện tượng búa nước, dẫn đến hư hỏng đường ống và thiết bị.Hệ thống điều khiển tự động PLC được sử dụng để điều khiển mạng lưới đường ống.Phát hiện áp suất, điều khiển phản hồi khi khởi động và dừng máy bơm nước và điều chỉnh tốc độ, kiểm soát dòng chảy và do đó duy trì áp suất ở một mức nhất định.Áp suất cấp nước của máy bơm có thể được thiết lập bằng cách điều khiển máy vi tính để duy trì áp suất cấp nước không đổi và tránh dao động áp suất quá mức.Xác suất xảy ra búa nước giảm.
(2) Lắp đặt thiết bị khử búa nước
Thiết bị này chủ yếu ngăn ngừa hiện tượng búa nước khi dừng bơm.Nó thường được lắp đặt gần ống thoát nước của máy bơm nước.Nó sử dụng áp suất của chính đường ống làm năng lượng để thực hiện hành động tự động ở áp suất thấp.Tức là khi áp suất trong đường ống thấp hơn giá trị bảo vệ đã đặt thì cổng xả sẽ tự động mở để xả nước.Giảm áp được sử dụng để cân bằng áp suất của đường ống cục bộ và ngăn ngừa tác động của búa nước lên thiết bị và đường ống.Máy khử thường có thể được chia thành hai loại: cơ khí và thủy lực.Bộ khử cơ học được khôi phục thủ công sau khi hoạt động, trong khi bộ khử thủy lực có thể được đặt lại tự động.
(3) Lắp van một chiều đóng chậm trên đường ống xả của máy bơm nước có đường kính lớn

Nó có thể loại bỏ búa nước một cách hiệu quả khi máy bơm dừng lại, nhưng vì một lượng nước nhất định sẽ chảy ngược lại khi máy bơm ngừng hoạt động.API 609van kích hoạt thì giếng hút nước phải có ống tràn.Có hai loại van một chiều đóng chậm: loại búa và loại tích trữ năng lượng.Loại van này có thể điều chỉnh thời gian đóng van trong một phạm vi nhất định khi cần thiết (mời các bạn theo dõi: Pump Butler).Thông thường, van đóng từ 70% đến 80% trong vòng 3 đến 7 giây sau khi mất điện.Thời gian đóng 20% ​​đến 30% còn lại được điều chỉnh tùy theo điều kiện của máy bơm nước và đường ống, thường trong khoảng từ 10 đến 30 giây.Điều đáng chú ý là khi có bướu trong đường ống và xảy ra hiện tượng búa nước thì vai trò của van một chiều đóng chậm là rất hạn chế.
(4) Lắp đặt tháp điều áp một chiều
Nó được xây dựng gần trạm bơm hoặc tại một vị trí thích hợp trên đường ống và chiều cao của tháp chống sét một chiều thấp hơn áp suất đường ống ở đó.Khi áp suất trong đường ống thấp hơn mực nước trong tháp, tháp điều chỉnh áp suất sẽ bổ sung nước vào đường ống để ngăn chặn cột nước bị vỡ và bắc cầu cho búa nước.Tuy nhiên, tác dụng giảm áp suất của nó đối với búa nước không phải là búa nước dừng bơm, chẳng hạn như búa nước đóng van, bị hạn chế.Ngoài ra, hiệu suất của van một chiều được sử dụng trong tháp điều chỉnh áp suất một chiều phải tuyệt đối đáng tin cậy.Một khi van bị hỏng có thể gây ra búa nước lớn.
(5) Lắp đặt đường ống (van) bypass trong trạm bơm
Khi hệ thống bơm hoạt động bình thường, van một chiều đóng do áp lực nước ở phía áp suất của bơm cao hơn áp suất nước ở phía hút.Khi sự cố mất điện đột ngột khiến máy bơm ngừng hoạt động, áp suất ở đầu ra của trạm bơm nước giảm mạnh, trong khi áp suất ở phía hút tăng mạnh.Dưới áp suất chênh lệch này, nước áp suất cao nhất thời trong đường ống chính hút nước sẽ mở tấm van van một chiều và chảy vào nước áp suất thấp nhất thời trong đường ống chính nước áp lực, khiến áp suất nước thấp ở đó tăng lên;mặt khác, máy bơm nước Áp lực búa nước tăng ở phía hút cũng giảm.Bằng cách này, việc tăng và giảm áp suất búa nước ở cả hai phía của trạm bơm nước được kiểm soát, từ đó giảm thiểu và ngăn ngừa hiệu quả các nguy cơ búa nước.
(6) Thiết lập van một chiều nhiều tầng
Trong đường ống dẫn nước dài, thêm một hoặc nhiềuvan kiểm tra, chia đường ống dẫn nước thành nhiều đoạn và lắp van một chiều trên mỗi đoạn.Khi nước trong ống nước chảy ngược trong quá trình búa nước, mỗi van một chiều được đóng lại lần lượt để chia dòng chảy ngược thành nhiều phần.Do cột áp thủy tĩnh ở mỗi đoạn ống nước (hoặc đoạn dòng chảy ngược) khá nhỏ nên tốc độ dòng nước giảm.Tăng cường búa.Biện pháp bảo vệ này có thể được sử dụng hiệu quả trong các tình huống có chênh lệch chiều cao cấp nước hình học lớn;nhưng không thể loại trừ khả năng tách cột nước.Nhược điểm lớn nhất của nó là: tăng mức tiêu thụ điện năng của máy bơm nước trong quá trình hoạt động bình thường và tăng chi phí cấp nước.