Búa nước là gì? Tại sao lại hình thành hiện tượng búa nước

Búa nước là gì?

Búa nước tiếng Anh là Water Hammer, là một hiện tượng tăng hoặc giảm áp suất một cách đột ngột sinh ra khi dòng chảy chất lỏng (đôi khi là chất khí) bị buộc phải dừng hoặc thay đổi hướng đột ngột (động lượng thay đổi). Búa nước thường xảy ra khi đóng van đột ngột ở cuối hệ thống đường ống, bơm nước mất điện, ngắt van chặn chính, vận hành khởi động và tắt máy bơm, đóng van kiểm tra, thay đổi nhu cầu nhanh, mở và đóng vòi chữa cháy và một sóng áp lực lan truyền trong đường ống v.v …

Các sự kiện thay đổi đột ngột có khả năng tạo ra cả sóng áp suất lan truyền đi với tốc độ xấp xỉ tốc độ âm thanh trong nước. Sóng áp suất này có thể gây ra vấn đề lớn, từ tiếng ồn và độ rung đến sự sụp đổ đường ống, tác động gây hư hỏng các thiết bị đường ống khác. Một số phương pháp có thể giảm tác động của xung búa nước: sử dụng các loại van đóng/mở chậm, sử dụng các thiết bị van chống va (còn gọi là van búa nước).

3 Giai Đoạn Hình Thành Búa Nước

♦ Giai Đoạn 1:

Máy bơm đang hoạt động bình thường tự nhiên bị mất điện đột ngột nhưng cánh bơm vẫn quay do quán tính. Tuy nhiên tốc độ quay của cánh bơm sẽ giảm xuống làm cho lưu lượng và cột áp giảm theo. Lúc này sự chuyển động của máy bơm và lưu lượng vẫn theo chiều bình thường.

♦ Giai Đoạn 2:

Vì bị mất điện nên chiều cao cột áp đẩy sẽ tiếp tục giảm xuống và cột áp nước trong đường ống sẽ hồi ngược lại nếu áp lực cột nước thấp hơn áp lực tính trong đường ống.

Cánh bơm vẫn tiếp tục quay và áp lực hồi ngược (áp lực nén xuống) sẽ gây áp lực đẩy của máy bơm (áp lực đẩy lên) từ đó sinh ra một chuỗi các áp lực không ổn định và gây ra sự ma sát và xung đột bên trong đường ống. Đây là hiện tượng búa nước hay hiện tượng nước va. Khi đó áp lực bên trong đường ống tăng lên nhanh chóng và cột áp nước hồi ngược sẽ tạo ra một lực tác động nguy hại lên các cánh bơm đang chuyển đọng làm giảm nhanh tốc độ quay và lưu lượng nước.

♦ Giai đoạn 3 :

Vòng quay của cánh bơm tiếp tục giảm, các cánh bơm dừng quay, áp lực hồi ngược của cột áp nước sẽ tác dụng cánh bơm và gây nên hiện tượng cánh bơm quay theo chiều ngược lại.

Cách Khắc Phục Hiện Tượng Búa Nước.

Búa nước đã gây ra tai nạn và thậm chí là tử vong, nhưng thông thường thiệt hại chỉ hạn chế ở mức vỡ ống hoặc thiết bị phụ trợ. Các kỹ sư phải luôn luôn đánh giá nguy cơ nổ đường ống dẫn do búa nước gây ra. Đường ống vận chuyển các chất lỏng độc hại hoặc chất khí phải được bảo đảm chăm sóc đặc biệt trong thiết kế, thi công và vận hành. Các nhà máy thủy điện phải được thiết kế đặc biệt và vận hành cẩn thận vì búa nước có thể làm hệ thống đường ống bị hư hại thảm khốc.

Thực hiện những điều sau để làm giảm hoặc loại bỏ hiện tượng búa nước:

• Giảm áp lực của việc cung cấp nước cho các tòa nhà bằng cách lắp đặt bảng điều khiển trung tâm.
• Giảm vận tốc chất lưu. Để làm giảm nguy cơ búa nước xảy ra, các biểu đồ kích thước đường ống cho một số ứng dụng đã khuyến nghị vận tốc dòng chảy bằng hoặc thấp hơn 1,5 m/s (4.9 ft/s).
• Nên đóng các van chặn càng chậm càng tốt. Van cấp nước vệ sinh thường được thiết kế là loại van yên tĩnh, vì thể chỉ có thể đóng van một cách chậm rãi.
• Sử dụng đường ống có khả năng chịu áp cao (nhưng giá thành sẽ đắt).
• Kiểm soát đường ống tốt (trình tự mở và đóng).
• Sử dụng các tháp nước (được sử dụng trong nhiều hệ thống cung cấp nước uống) giúp duy trì tốc độ dòng chảy ổn định và có thể bẫy các dao động với áp suất lớn.
• Bể chứa khí hoạt động theo cách tương tự như tháp nước, nhưng được điều áp (giữ tại áp suất không thay đổi). Chúng thường có một đệm không khí bên trên mức chất lưu trong bể, đệm không khí này có thể được điều chỉnh hoặc phân cách bởi thiết bị chuyên dụng (bladder). Kích thước của bể chứa khí có thể lên đến hàng trăm mét khối đối với các hệ thống đường ống lớn. Chúng có nhiều hình dạng, kích thước và cấu hình. Các bể chứa khí như vậy thường được gọi là bể tích áp thủy lực, bình giảm áp.
• Một thiết bị thủy khí tương tự về nguyên tắc với thiết bị giảm sốc được gọi là ‘Thiết bị hãm búa nước’ – gọi là búa nước hay van chống va có thể được lắp đặt giữa đường ống nước và máy móc, để hấp thụ sốc và làm ngừng sự va đập.
• Van không khí thường khắc phục hiện tượng áp suất thấp tại các cao điểm trong hệ thống đường ống. Mặc dù chúng hiệu quả, nhưng đôi khi cần phải lắp đặt với số lượng lớn. Các van này cũng cho phép không khí đi vào trong hệ thống, đây là điều thường không mong muốn.
• Giảm chiều dài ống nhánh.
• Giảm độ dài của ống thẳng, nghĩa là thêm ống nối gấp khúc, đoạn ống nối uốn chữ U hay uốn cong. Búa nước có liên quan đến tốc độ của âm thanh trong chất lưu, và ống nối gấp khúc làm giảm ảnh hưởng của sóng áp suất.
• Bố trí các đường ống lớn hơn trong các vòng mạch chính, điều này làm các đường ống nhánh nhỏ hơn ngắn hơn. Với hệ thống đường ống được thiết kế dạng vòng mạch (looped piping), các dòng chảy vận tốc thấp hơn từ cả hai phía của vòng mạch có thể phục vụ một đường ống nhánh.
• Lắp bánh đà vào bơm.
• Sử dụng trạm bơm phụ.

Đơn Vị Cung Cấp Búa Nước Wonil Hàn Quốc Uy Tín, Chính Hãng.

Hình ảnh van búa nước – van chống va

Catalogue van búa nước Wonil Hàn Quốc:

Hiện tượng búa nước có thể là một tai nạn với vận hành hệ thống đường ống. Nó không chỉ tác động lên thành ống gây tiếng ồn – rung lắc – vỡ đường ống. Nó còn tác động gây hư hỏng các thiết bị van – vật tư đường ống khác như: đồng hồ nước, van công nghiệp, máy bơm,… Tại đây, Chúng tôi đã chỉ rõ hiện tượng búa nước là gì? Nguyên nhân và cơ chế hình thành hiện tượng búa nước; Các phương án hạn chế hiện tượng búa nước. Chúng tôi nghĩ đây là một tài liệu rất có ích. Quý Vị và các Bạn thấy sao? Hãy để lại cho chúng tôi biết ý kiến của Quý Vị tại phần comment nhé.