Búa nước là gì?
Búa nước là hiện tượng mất điện đột ngột hoặc khi van đóng quá nhanh, do quán tính của áp lực dòng nước, tạo ra sóng xung kích của dòng nước, giống như búa đập, nên được gọi là búa nước. Lực do sóng xung kích của dòng nước tạo ra, đôi khi rất lớn, có thể làm hỏng van và bơm.
Khi van mở đột ngột đóng lại, nước chảy ngược vào van và thành ống, tạo ra áp lực. Do thành ống trơn nhẵn, dòng nước sau đó nhanh chóng đạt đến cực đại dưới tác động của quán tính và gây ra hư hỏng. Đây chính là "hiệu ứng búa nước" trong cơ học chất lưu, tức là búa nước dương. Yếu tố này cần được xem xét khi xây dựng đường ống cấp nước.
Ngược lại, sau khi van đóng được mở đột ngột, nó cũng sẽ tạo ra hiện tượng búa nước, được gọi là búa nước âm. Nó cũng có sức phá hoại nhất định, nhưng không lớn bằng. Khi máy bơm nước điện đột nhiên mất điện hoặc khởi động, nó cũng sẽ gây ra sốc áp suất và hiệu ứng búa nước. Sóng xung kích của áp suất này lan truyền dọc theo đường ống, dễ dẫn đến quá áp cục bộ trong đường ống, gây vỡ đường ống và hư hỏng thiết bị. Do đó, việc bảo vệ chống búa nước đã trở thành một trong những công nghệ then chốt trong kỹ thuật cấp nước.
Điều kiện xảy ra hiện tượng búa nước
1. Van đột nhiên mở hoặc đóng;
2. Máy bơm nước đột nhiên dừng hoặc khởi động;
3. Cấp nước bằng đường ống đơn lên nơi cao (chênh lệch độ cao địa hình cấp nước vượt quá 20 mét);
4. Tổng cột áp (hoặc áp suất làm việc) của máy bơm lớn;
5. Tốc độ nước trong đường ống dẫn nước quá lớn;
6. Đường ống dẫn nước quá dài và địa hình thay đổi rất nhiều.
Sự nguy hiểm của búa nước
Áp suất tăng do búa nước có thể lên tới gấp vài lần, thậm chí hàng chục lần áp suất làm việc bình thường của đường ống. Biến động áp suất lớn như vậy gây hại cho hệ thống đường ống chủ yếu như sau:
1. Gây rung động mạnh cho đường ống và làm đứt mối nối đường ống;
2. Van bị hỏng, áp suất nghiêm trọng quá cao dẫn đến vỡ đường ống, áp lực mạng lưới cấp nước bị giảm;
3. Ngược lại, nếu áp suất quá thấp, đường ống sẽ bị sập, van và các bộ phận cố định sẽ bị hư hỏng;
4. Khiến máy bơm nước bị đảo ngược, làm hỏng thiết bị hoặc đường ống trong phòng bơm, làm phòng bơm bị ngập nghiêm trọng, gây thương vong về người và các tai nạn nghiêm trọng khác, ảnh hưởng đến sản xuất và tính mạng con người.
Các biện pháp bảo vệ để loại bỏ hoặc giảm thiểu búa nước
Có nhiều biện pháp bảo vệ chống lại hiện tượng búa nước, nhưng cần áp dụng các biện pháp khác nhau tùy theo nguyên nhân có thể gây ra hiện tượng búa nước.
1. Giảm lưu lượng của đường ống nước có thể làm giảm áp lực búa nước ở một mức độ nhất định, nhưng sẽ làm tăng đường kính của đường ống nước và tăng vốn đầu tư của dự án. Khi bố trí đường ống nước, cần lưu ý tránh các gờ hoặc thay đổi độ dốc đột ngột. Kích thước của búa nước khi dừng bơm chủ yếu liên quan đến cột áp hình học của phòng bơm. Cột áp hình học càng cao thì búa nước khi dừng bơm càng lớn. Do đó, cần lựa chọn cột áp bơm hợp lý theo điều kiện thực tế tại địa phương. Sau khi dừng bơm do tai nạn, hãy đợi cho đến khi đường ống phía sau van một chiều được đổ đầy nước trước khi khởi động bơm. Không mở hoàn toàn van xả của bơm nước khi khởi động bơm, nếu không sẽ có tác động nước lớn. Hầu hết các vụ tai nạn búa nước lớn ở nhiều trạm bơm đều xảy ra trong những trường hợp như vậy.
2. Lắp đặt thiết bị loại bỏ búa nước
(1) Sử dụng công nghệ điều khiển áp suất không đổi:
Do áp lực của mạng lưới đường ống cấp nước thay đổi liên tục theo điều kiện làm việc, nên áp suất thấp hoặc áp suất cao thường xảy ra trong quá trình vận hành hệ thống, dễ xảy ra hiện tượng búa nước, gây hư hỏng đường ống và thiết bị. Hệ thống điều khiển tự động được áp dụng để kiểm soát áp lực của mạng lưới đường ống. Hệ thống sẽ phát hiện, điều khiển phản hồi việc khởi động, dừng và điều chỉnh tốc độ bơm nước, kiểm soát lưu lượng và duy trì áp suất ở một mức nhất định. Áp lực cấp nước của bơm có thể được thiết lập bằng cách điều khiển máy vi tính để duy trì áp suất cấp nước ổn định và tránh biến động áp suất quá mức. Giảm thiểu nguy cơ búa nước.
(2) Lắp đặt bộ loại bỏ búa nước
Thiết bị này chủ yếu ngăn ngừa hiện tượng búa nước khi máy bơm dừng hoạt động. Nó thường được lắp đặt gần ống thoát nước của máy bơm nước. Nó sử dụng áp lực của chính đường ống làm năng lượng để thực hiện hành động tự động áp suất thấp, nghĩa là khi áp suất trong đường ống thấp hơn giá trị bảo vệ đã cài đặt, van xả sẽ tự động mở và xả nước. Giảm áp giúp cân bằng áp suất đường ống cục bộ và ngăn ngừa tác động của búa nước lên thiết bị và đường ống. Nhìn chung, bộ loại bỏ có thể được chia thành hai loại: cơ khí và thủy lực.
3) Lắp van kiểm tra đóng chậm vào đường ống ra của máy bơm nước cỡ lớn
Nó có thể loại bỏ hiệu quả hiện tượng búa nước khi bơm dừng, nhưng vì có một lượng nước nhất định chảy ngược khi van được kích hoạt, nên giếng hút phải có ống tràn. Có hai loại van một chiều đóng chậm: loại búa và loại lưu trữ năng lượng. Loại van này có thể điều chỉnh thời gian đóng của van trong một phạm vi nhất định theo nhu cầu. Thông thường, 70% đến 80% van được đóng trong vòng 3 đến 7 giây sau khi mất điện và thời gian đóng của 20% đến 30% còn lại được điều chỉnh theo điều kiện của bơm nước và đường ống, thường trong khoảng từ 10 đến 30 giây. Điều đáng chú ý là van một chiều đóng chậm rất hiệu quả khi có gờ trên đường ống để bắc cầu hiện tượng búa nước.
(4) Lắp đặt tháp tăng áp một chiều
Tháp tăng áp một chiều được xây dựng gần trạm bơm hoặc tại vị trí thích hợp của đường ống, và chiều cao của tháp tăng áp một chiều thấp hơn áp suất đường ống tại đó. Khi áp suất trong đường ống thấp hơn mực nước trong tháp, tháp tăng áp sẽ cung cấp nước cho đường ống để ngăn ngừa vỡ cột nước và tránh hiện tượng búa nước. Tuy nhiên, tác dụng giảm áp của nó đối với búa nước, ngoài búa nước dừng bơm, chẳng hạn như búa nước đóng van, là có hạn. Ngoài ra, hiệu suất của van một chiều được sử dụng trong tháp tăng áp một chiều phải tuyệt đối đáng tin cậy. Một khi van bị hỏng, nó có thể dẫn đến tai nạn nghiêm trọng.
(5) Lắp đặt đường ống bypass (van) tại trạm bơm
Khi hệ thống bơm hoạt động bình thường, van một chiều đóng lại do áp suất nước ở phía áp suất nước của bơm cao hơn áp suất nước ở phía hút. Khi mất điện đột ngột làm dừng bơm, áp suất tại cửa ra của trạm bơm giảm mạnh, trong khi áp suất ở phía hút tăng mạnh. Dưới chênh lệch áp suất này, nước áp suất cao tức thời trong đường ống chính hút nước là nước áp suất thấp tức thời đẩy tấm van một chiều ra và chảy vào đường ống chính nước áp suất, làm tăng áp suất nước thấp tại đó; mặt khác, lực tăng áp của bơm nước ở phía hút cũng giảm. Bằng cách này, sự dâng lên và hạ xuống của búa nước ở cả hai phía của trạm bơm được kiểm soát, do đó giảm thiểu và ngăn ngừa hiệu quả các nguy cơ búa nước.
(6) Đặt van kiểm tra nhiều cấp
Trong đường ống nước dài hơn, hãy thêm một hoặc nhiều van kiểm tra, chia đường ống nước thành nhiều đoạn và đặt van kiểm tra trên mỗi đoạn. Khi nước trong đường ống nước chảy ngược trong quá trình búa nước, các van kiểm tra sẽ lần lượt đóng lại để chia dòng chảy ngược thành nhiều đoạn. Do áp suất thủy tĩnh ở mỗi đoạn của đường ống nước (hoặc đoạn dòng chảy ngược) khá nhỏ nên lưu lượng nước bị giảm. Tăng cường búa. Biện pháp bảo vệ này có thể được sử dụng hiệu quả trong trường hợp chênh lệch độ cao cấp nước hình học lớn; nhưng nó không thể loại bỏ khả năng tách cột nước. Nhược điểm lớn nhất của nó là: mức tiêu thụ điện năng của máy bơm nước tăng lên trong quá trình vận hành bình thường và chi phí cấp nước cũng tăng lên.
(7) Thiết bị xả và cấp khí tự động được lắp đặt tại điểm cao của đường ống để giảm tác động của búa nước lên đường ống.
Thời gian đăng: 23-11-2022