Búa nước được gọi là búa nước do quán tính của dòng nước áp lực khi nguồn điện bị cắt đột ngột hoặc van đóng quá nhanh sẽ tạo ra sóng xung kích dòng nước giống như búa đập vào. Lực qua lại của sóng xung kích nước đôi khi rất lớn, làm hỏng van và máy bơm nước.
Khi van mở bị đóng đột ngột, dòng nước sẽ tạo ra áp lực lên van và thành ống. Do thành ống nhẵn nên dòng nước tiếp theo nhanh chóng đạt cực đại dưới tác dụng của quán tính và tạo ra hiệu ứng phá hủy, đó là “hiệu ứng búa nước” trong thủy động lực học, tức là búa nước dương. Yếu tố này cần được xem xét khi xây dựng đường ống cấp nước.
Ngược lại, sau khi van đang đóng bị mở đột ngột cũng sẽ sinh ra búa nước gọi là búa nước âm, lực này cũng có lực công phá nhất định nhưng không lớn bằng búa nước trước đây. Khi bộ phận bơm nước điện bị tắt hoặc khởi động đột ngột cũng sẽ gây ra tác động áp suất và hiện tượng búa nước. Sóng xung kích áp suất này lan truyền dọc theo đường ống, dễ dẫn đến hiện tượng quá áp cục bộ của đường ống, dẫn đến vỡ đường ống và hư hỏng thiết bị. Vì vậy, bảo vệ hiệu ứng búa nước đã trở thành một trong những công nghệ then chốt của kỹ thuật cấp nước.
Điều kiện của búa nước
1. Van đóng mở đột ngột;
2. Máy bơm nước dừng hoặc khởi động đột ngột;
3. Cung cấp nước từ đường ống đơn đến nơi cao (chênh lệch độ cao địa hình của nguồn cấp nước vượt quá 20m);
4. Tổng cột áp (hoặc áp suất làm việc) của máy bơm nước lớn;
5. Vận tốc dòng chảy quá mức trong đường ống dẫn nước;
6. Đường ống dẫn nước quá dài và địa hình thay đổi rất nhiều.
Tác hại của hiệu ứng búa nước
Sự gia tăng áp suất do búa nước gây ra có thể lên tới gấp vài lần, thậm chí hàng chục lần áp suất làm việc bình thường của đường ống. Các mối nguy hiểm của sự biến động áp suất lớn này đối với hệ thống đường ống chủ yếu bao gồm:
1. Gây rung động mạnh cho đường ống và ngắt kết nối đường ống;
2. Van bị hỏng, áp suất quá cao dẫn đến nổ đường ống và giảm áp lực mạng lưới cấp nước;
3. Ngược lại, áp suất quá thấp sẽ dẫn đến sập đường ống, làm hỏng van và các bộ phận cố định;
4. Làm cho máy bơm bị đảo chiều, làm hư hỏng thiết bị hoặc đường ống trong phòng bơm, làm ngập nặng phòng bơm, gây thương vong và các tai nạn nghiêm trọng khác, ảnh hưởng đến sản xuất và đời sống.
Các biện pháp bảo vệ để loại bỏ hoặc giảm bớt búa nước
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. Trong quá trình bố trí đường ống dẫn nước, phải tránh sự thay đổi độ dốc hoặc độ dốc đột ngột càng nhiều càng tốt. Kích thước của búa nước chặn máy bơm chủ yếu liên quan đến đầu hình học của nhà máy bơm. Đầu hình học càng cao thì giá trị của búa nước chặn máy bơm càng lớn. Vì vậy, phải lựa chọn đầu bơm hợp lý theo tình hình thực tế của địa phương. Sau khi tắt máy bơm khẩn cấp, máy bơm phải được khởi động sau khi đường ống phía sau van một chiều được đổ đầy nước. Khi khởi động máy bơm, không mở hoàn toàn van xả của máy bơm, nếu không sẽ tạo ra tác động lớn đến nước. Những tai nạn búa nước lớn của nhiều trạm bơm hầu hết đều xảy ra trong trường hợp này.
2. Đặt thiết bị khử búa nước
(1) Công nghệ kiểm soát áp suất không đổi được áp dụng:
Do áp lực của mạng lưới đường ống cấp nước thay đổi liên tục 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 sinh ra búa nước dẫn đến hư hỏng đường ống và thiết bị, bộ điều khiển tự động. hệ thống được áp dụng để phản hồi lại quá trình khởi động, dừng và điều chỉnh tốc độ của máy bơm nước thông qua việc phát hiện áp suất mạng lưới đường ống, kiểm soát dòng chảy và sau đó duy trì một mức áp suất nhất định. Áp lực cấp nước của máy bơm có thể được đặt bằng cách điều khiển máy vi tính để duy trì nguồn cung cấp nước có áp suất không đổi, tránh biến động áp suất quá mức và giảm khả năng xảy ra hiện tượng búa nước.
(2) Lắp đặt thiết bị khử búa nước
Thiết bị chủ yếu được sử dụng để ngăn búa nước dừng máy bơm. Nó thường được lắp đặt gần đường ống thoát nước của máy bơm nước. Bản thân áp suất của đường ống được sử dụng 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 đặt, cửa thoát nước sẽ tự động mở để giải phóng nước và áp suất, do đó, để cân bằng áp suất của đường ống cục bộ và ngăn chặn tác động của búa nước lên thiết bị và đường ống. Nói chung, bộ khử có thể được chia thành loại cơ khí và loại thủy lực. Sau khi bộ khử cơ học hoạt động, nó có thể được khôi phục thủ công và bộ khử thủy lực có thể được thiết lập lại tự động.
(3) Lắp van một chiều đóng chậm trên đường ống ra của máy bơm nước có đường kính lớn
Nó có thể loại bỏ hiệu quả búa nước khi tắt máy bơm, nhưng do có một lượng nước chảy ngược nhất định khi van hoạt động nên giếng hút phải có ống tràn. Van một chiều đóng chậm có hai loại: loại búa nặng và loại tích trữ năng lượng. Thời gian đóng van có thể được điều chỉnh trong khoảng nhất định theo yêu cầu. Nói chung, van đóng 70% ~ 80% trong vòng 3 ~ 7 giây sau khi mất điện và thời gian đóng 20% ~ 30% còn lại được điều chỉnh theo điều kiện của máy bơm nước và đường ống, thường trong khoảng 10 ~ 30 S. Điều đáng chú ý là khi có bướu trong đường ống làm cầu nối búa nước thì van một chiều đóng chậm phát huy tác dụng rất tốt.
(4) Tháp tăng áp một chiều
Phải xây gần trạm bơm hoặc ở vị trí thích hợp của đường ống, chiều cao của bể tăng áp một chiều phải thấp hơn áp suất đường ống tại đó. Khi áp suất trong đường ống thấp hơn mực nước trong tháp, bình tăng áp sẽ bù nước vào đường ống để ngăn cột nước bị vỡ và tránh làm tắc nghẽn búa nước. Tuy nhiên, tác dụng giảm áp suất của nó đối với búa nước ngoài 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 dẫn đến tai nạn lớn
(5) Lắp đặt đường ống nhánh (van) trong trạm bơm
Trong quá trình hoạt động bình thường của hệ thống máy bơm, van một chiều đóng lại do áp suất nước ở phía áp suất nước của máy bơm cao hơn áp suất nước ở phía hút nước. Khi máy bơm dừng đột ngột do mất điện, 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 là nước áp suất thấp nhất thời đẩy tấm van một chiều chảy vào đường ống chính nước điều áp và làm tăng áp suất nước thấp ở đó; Mặt khác, độ tăng áp của búa nước ở phía hút của máy bơm nước cũng giảm đi. Bằng cách này, búa nước tăng và giảm áp suất ở cả hai phía của trạm bơm nước được kiểm soát, nhằm giảm thiểu và ngăn ngừa tác hại của búa nước một cách hiệu quả.
(6) Đặt van một chiều nhiều tầng
Trong đường ống dẫn nước dài hơn, một hoặc nhiều van kiểm tra được thêm vào để chia đường ống dẫn nước thành nhiều đoạn và các van kiểm tra được đặt trên mỗi đoạn. Khi nước trong đường ống cấp nước chảy ngược trở lại trong quá trình đóng búa nước, mỗi van một chiều được đóng liên tục để chia dòng rửa ngược thành nhiều phần. Do cột áp thủy tĩnh trong mỗi đoạn ống cấp nước (hoặc đoạn dòng chảy ngược) khá nhỏ nên độ tăng áp lực búa nước giảm đi. Biện pháp bảo vệ này có thể được sử dụng hiệu quả trong trường hợp chênh lệch chiều cao cấp nước hình học lớn; Tuy nhiên, 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 và chi phí cấp nước tăng trong quá trình hoạt động bình thường.
(7) Thiết bị xả và bổ sung không khí tự động được đặt ở các điểm cao của đường ống để giảm tác động của búa nước lên đường ống.
Thời gian đăng: Oct-26-2021
