Hiện tượng búa nước là gì? Hậu quả và cách khắc phục hiện tượng búa nước

Hiện tượng búa nước là gì (1)

Social Sharing:

Hiện tượng búa nước là gì? Hậu quả và cách khắc phục hiện tượng búa nước

Một số vụ việc tang thương của các nạn nhân bị thiệt mạng xảy ra từ các vụ nổ đường ống hơi nước như chết 21 người tại nhà máy điện ở Trung Quốc hay chết 18 người trong vụ nổ tại New York, Mỹ. Từ những con số thống kê trên có thể thấy rằng các rủi ro nổ đường ống khi không được quan tâm đúng mức là rất nghiêm trọng đối với sức khỏe và tính mạng của người lao động. Và một trong những nguyên nhân dẫn đến thảm họa này chính là hiện tượng búa nước. Vậy búa nước là gì? Những tai hại của hiện tượng búa nước và làm thế nào để tránh/khắc phục hiện tượng này? Hãy cùng Khánh Anh tìm hiểu kĩ hơn thông qua bài viết dưới đây nhé!

Búa nước hay còn được gọi là thủy kích (tiếng Anh là Water Hammer), đây là hiện tượng sẽ xảy ra khi dòng chảy của nước bị chặn lại một cách đột ngột. Cụ thể, búa nước là hiện tượng áp lực trong đường ống tăng cao hoặc hạ thấp đột ngột, được tạo ra khi một chất lưu (thường là chất lỏng nhưng đôi khi cũng là chất khí) đang chuyển động nhưng bị buộc phải dừng lại hoặc đổi hướng một cách bất ngờ.

Trong các nhà máy, dây chuyền sản xuất, hiện tượng búa nước này thường xảy ra khi đóng van đột ngột ở một đầu của hệ thống đường ống, và vì vậy nó sẽ tạo ra sóng áp suất truyền trong đường ống đó.

Quá trình hình thành hiện tượng búa nước

Sóng áp suất này có thể gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng, từ tiếng ồn và chấn động cho đến phá hoại đường ống. Và việc làn sóng xung kích này tạo ra sẽ tác động lên toàn bộ hệ thống và van chặn tại vị trí cửa xả, gây ảnh hưởng trực tiếp tới hoạt động sản xuất kinh doanh của doanh nghiệp.

Còn đối với hệ thống hơi nước trong nhà máy, hiện tượng búa nước xảy ra khi bẫy hơi nước không hoạt động đúng như thiết kế, ví dụ như không xả nước ngưng tụ hoặc lắp ngược. Nước trong ống di chuyển với vận tốc cao trong đường ống dễ dẫn đến hiện tượng búa nước này. Bên cạnh áp lực của nước, đường ống phải gánh thêm áp lực cao của hơi nước. Chính những điều này sẽ cộng hưởng với nhau khiến cho rủi ro đường ống hơi nước nổ tung là rất cao.

Các nguyên nhân chính gây ra hiện tượng búa nước thường là:
– Van đóng hoặc mở quá nhanh
– Máy bơm khởi động hay dừng lại một cách đột ngột
– Bẫy hơi nước không hoạt động đúng cách

Những nguyên nhân trên sẽ khiến năng lượng vận tốc trong đường ống bị chuyển đổi thành năng lượng áp suất. Vì lưu lượng nước bị hạn chế bên trong đường ống, một làn sóng xung kích sẽ di chuyển qua lại trong nước, do nước không nén được trong đường ống nên sẽ gây tăng áp ở mọi điểm trên đường đi của nó.

Cụ thể, khi một đường ống bị chặn đột ngột tại cửa ra, khối nước phía trước cửa ra đã bị đóng vẫn còn đang di chuyển, do đó áp suất bị tích tụ lên cao và tạo ra sóng xung kích. Trong hệ thống đường ống dân dụng, điều này sẽ tạo ra một tiếng nổ lớn, giống như một tiếng ồn do búa đập, và hiện tượng búa nước có thể gây ra vỡ đường ống nếu áp suất đủ lớn.

Mặt khác, khi van thượng lưu trong đường ống đóng lại, dòng nước ở hạ lưu của van vẫn cố gắng tiếp tục chảy, tạo ra một khoảng chân không (vacuum) và khoảng chân không này có thể gây ra gãy hoặc nổ đường ống. Vấn đề này có thể trở nên đặc biệt nghiêm trọng nếu đường ống được đặt trên sườn dốc. Và để ngăn chặn điều này, không khí và các van xả áp chân không, lỗ thông hơi, hoặc bẫy hơi được cài đặt ở phía hạ lưu của van để cho không khí nhập vào dòng chảy, ngăn ngừa khoảng chân không này xảy ra.

Ngoài ra, còn có những nguyên nhân khác gây nên hiện tượng này đó chính là:
– Bẫy hơi hư hỏng lâu ngày không được sửa chữa
– Quên xả van khiến bẫy hơi không hoạt động
– Đường ống lỏng lẻo: Nếu đường ống không được cố định đúng cách, sóng xung kích trong hệ thống đường ống có thể sẽ trở nên trầm trọng hơn do chính đường ống bị va đập vật lý.

Rò rỉ: Búa nước có khả năng làm hỏng các khớp nối và phụ kiện, dẫn đến độ kín kém và cuối cùng là đường ống bị rò rỉ. Ngoài ra, việc áp suất tăng cao đột ngột vượt quá giá trị áp suất danh nghĩa của đường ống cũng sẽ tạo ra những vết nứt, rò rỉ, vỡ. Nặng nề hơn thì có thể xảy ra hiện tượng bục nổ hệ thống.

Hư hỏng thiết bị: Khi hiện tượng búa nước xảy ra trong hệ thống đường ống, các van chặn là thiết bị bị ảnh hưởng đầu tiên. Khi áp lực gia tăng đột ngột thì sẽ tác động đến đĩa van làm ép, nặng hơn chút có thể làm biến dạng đĩa van hoặc nặng nề nhất là rạn nứt đĩa van, van.

Thiệt hại tài sản: Nếu rò rỉ không được phát hiện, chúng có khả năng làm hỏng các thiết bị điện xung quanh và dẫn đến ăn mòn cơ sở hạ tầng.

Biến dạng đường ống: Búa nước cũng gây hiện tượng sụt áp, dẫn đến biến dạng của đường ống. Điều này ảnh hưởng nặng nề đến hoạt động của các van công nghiệp khác trong hệ thống.

Thiệt hại tài chính và sức khỏe: Cuối cùng, hiện tượng búa nước có thể gây thiệt hại về mặt tài chính và sức khỏe cho người sử dụng hệ thống. Áp suất cực lớn có thể làm nổ gioăng và nổ ống ngay lập tức, gây nguy hiểm tức thì cho bất kỳ người nào ở gần đó.

Đỉnh áp suất của búa nước trong đường ống do đóng hoặc mở van có thể được ước tính như sau:

ΔP = 0.070ΔVL / Δt

Trong đó:
ΔP: Đỉnh áp suất của búa nước – (psi)
ΔV: Sự thay đổi tốc độ dòng chảy (ft/s)
Δt: Thời gian đóng van (s)
L: Chiều dài đường ống (ft)
1 ft (foot) = 0.3048 m
1 ft/s = 0.3048 m/s
1 psi (lb/in2) = 6894.8 Pa (N/m2)

Ví dụ: Búa nước xảy ra khi đóng 01 cái van solenoid. Áp suất đỉnh (water hammer) trong một đường ống nước dài 100 ft ở tốc độ giảm từ 6 ft/s khi đóng một cái van trong thời gian 0.1s được tính như sau:
ΔP = 0.070 x ((6 ft/s) – (0 ft/s)) x (100 ft) / 0.1s
= 420 (psi)

Khi đóng van solenoid với thời gian 1s (van solenoid có damper), áp suất đỉnh (water hammer) được tính như sau:
ΔP = 0.070 x ((6 ft/s) – (0 ft/s)) x (100 ft) / 1s
= 42 (psi)

Như đã đề cập, hiện tượng búa nước đã gây ra những tai nạn nghiêm trọng và thậm chí là tử vong, nhưng thông thường thiệt hại chỉ hạn chế ở mức vỡ ống hoặc thiết bị phụ trợ. Chính vì thế, chúng ta cần lưu ý để tránh những rủi ro lớn hơn có thể xảy ra bằng các biện pháp cụ thể như:
– Đóng mở van càng chậm càng tốt để tránh hiện tượng chênh áp đột ngột.
– Dùng bộ khởi động mềm trước khi chạy hoặc dừng bơm.
– Sử dụng van giảm áp thủy lực, van một chiều chống búa nước, van xả khí để hoạt động được an toàn.
– Sử dụng đường ống có khả năng chịu áp cao.
– Giảm vận tốc chất lưu. Để làm giảm nguy cơ búa nước xảy ra, các biểu đồ kích thước đường ống cho một số ưng dụng đã khuyến nghị vận tốc dòng chảy bằng hoặc thấp hơn 1,5 m/s (4,9 ft/s).
– Kiểm soát đường ống tốt: Các kỹ sư, người lao động phải luôn được đào tạo thích hợp, đánh giá các nguy cơ tiềm ẩn gây nổ đường ống dẫn do búa nước gây ra. Đường ống vận chuyển các chất lỏng độc hại hoặc chất khí phải được đảm bảo chăm sóc đặc biệt trong thiết kế, thi công và vận hành.

Hiểu được tầm quan trọng của việc kiểm soát áp suất trong các đường ống, tại Công ty Khánh Anh, chúng tôi đang phân phối chính hãng nhiều dòng van giảm áp, van chân không, van áp suất, van một chiều đến từ các thương hiệu hàng đầu trên thế giới như Inoxpa, Definox, v.v để giảm tối đa các ảnh hưởng xấu của hiện tượng búa nước có thể xảy ra. Các loại van này đã được nhiều nhà máy sản xuất lớn tại Việt Nam tin tưởng và lựa chọn sử dụng trong hệ thống của mình suốt nhiều năm qua, gây dựng được niềm tin trong lòng khách hàng.

Như vậy, thông qua bài viết này, Công ty Khánh Anh hy vọng rằng sẽ mang đến cho Quý Khách hàng – Quý Đối tác những thông tin hữu ích nhất về hiện tượng búa nước, nguyên nhân và các ảnh hưởng của hiện tượng này để giúp quý khách hiểu rõ hơn về sự nguy hiểm mà búa nước mang lại, từ đó áp dụng những biện pháp thông minh tránh tối đa sự ảnh hưởng của búa nước.

Nếu Quý Khách hàng – Quý Đối tác đang tìm kiếm, lựa chọn những giải pháp phù hợp nhất với hệ thống sản xuất của mình, đừng ngần ngại mà hãy liên hệ ngay với Khánh Anh để được đội ngũ Kỹ thuật của chúng tôi tư vấn tận tình nhất! Trân trọng.

KHANH ANH COMPANY LIMITED
Address: F10, street 6, Van Gia Phuc block, 295 Tan Ky Tan Quy str., Tan Son Nhi ward, Tan Phu dist., Ho Chi Minh city, Vietnam.
Email: kaco@inoxkaco.vn
Hotline: +84 28 6658 2434 – 6659 2434

Lên đầu trang