Hiện tượng búa nước gây ra những hậu quả nghiêm trọng ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống. Để giải quyết vấn đề này, các chuyên gia đã nghiên cứu và thiết kế van búa nước. Cùng CNSG tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của thiết bị van búa nước trong bài viết này nhé!
Tìm hiểu hiện tượng búa nước
Hiện tượng búa nước là gì?
Tình trạng búa nước diễn ra gồm 3 khoảng thời gian :
- Ở thời kỳ đầu : lúc không có điện để sử dụng, máy bơm nước đang làm việc bình thường sẽ dừng đột xuất tuy nhiên các cánh bơm vẫn quay theo quán tính. Do tốc độ quay bớt nên cột áp và tần suất bơm sẽ giảm thiểu theo. Hiện tại, chuyển động của tần suất và chuyển động của máy bơm vẫn theo chiều thông thường như đầu tiên.
- Ở khoảng thời gian thứ hai : cột áp suất đẩy sẽ hạ xuống do không có điện để sử dụng. Nếu sức ép của nước ít hơn sức ép quán tính trong đường ống thì cột áp nước trong đường ống sẽ hồi trái lại.
- Nó chính là một chuỗi áp lực được làm ra lúc cánh bơm vẫn quay được tạo ra khi cánh bơm vẫn quay. Áp lực hồi ngược hay còn gọi là áp lực nén xuống sẽ gây ra áp lực đẩy của máy bơm. Sau cùng là nó làm nên sự ma sát và các xung khắc nội tại đường ống. Lúc áp suất ở phía trong của đường ống leo thang nhanh và cột áp suất nước hồi ngược sẽ ảnh hưởng 1 lực lên cánh bơm đang vận hành làm tần suất nước bơm và tốc độ quay bớt.
- Giai đoạn cuối cùng : vòng quay của bơm nước sẽ không ngừng giảm thiểu cho đến khi cánh bơm ngừng quay hẳn. Sức ép hồi ngược của cột áp suất nước ảnh hưởng lên khiến cánh bơm quay trái lại.
Xem thêm: Van chân là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van chân
Cách nhận biết
Thông thường, khi chất lỏng trong hệ thống được đẩy nhanh hơn hoặc chậm lại thì chắc chắn áp suất sẽ tăng lên. Nguyên nhân của hiện tượng tăng giảm đột ngột áp suất này chính là sự thay đổi trạng thái của van hay bơm.
Thông thường, áp suất này không lớn, tỉ lệ áp sẽ thay đổi nên người dùng khó khăn trong việc phát hiện ra hiện tượng búa nước.
Ở những hệ thống lớn, áp lực tạo ra lớn hơn chục bar, lực trên giá đỡ hàng tấn trở lên thì người dùng có thể phát hiện ra búa nước thông qua cách di chuyển đường ống hoặc qua tiếng ồn, tiếng đập. Nếu hiện tượng búa nước nghiêm trọng thì nó sẽ gây ra hậu quả rất nặng nề.
Trong các nhà máy, nếu hệ thống ống dẫn có các tính chất và đặc điểm có thể xảy ra búa nước như đường ống vận chuyển hóa chất thì thường người ta sẽ phân tích bằng phần mềm máy tính cụ thể. Phát hiện búa nước có thể thông qua việc mở bất ngờ 1 trong các van cứu hộ.
Xem thêm: Van lọc chữ Y là gì? Cách lắp đặt van lọc chữ Y
Điều gì xảy ra khi có búa nước
Do hiện tượng thay đổi lưu lượng nhanh và đột ngột làm xuất hiện 1 làn sóng sốc truyền qua ống dẫn và hình thành nên hiện tượng búa nước.
Nguyên nhân phần lớn của hiện tượng trên là do bơm ngắt dòng nhanh và van đóng đột ngột. Làn sóng xung kích hình thành và bắt đầu ở van hoặc bơm vừa đi dọc theo đường ống vừa thay đổi vận tốc chất lỏng.
Nếu làn sóng mạnh này đi qua các đường ống dẫn uốn, thay đổi áp lực liên tục sẽ tạo ra sự mất cân bằng khi di chuyển trên đường ống.
Một số tình huống có thể xảy ra đó là: đường ống văng ra khỏi giá đỡ hỗ trợ hoặc đường truyền tải lực của nó. Sóng áp lực có thể truyền xuyên qua máy bơm làm bơm bị sự cố, làm đường ống bị nổ.
Biện pháp khắc phục
Biện pháp để khắc phục hiện tượng búa nước trên đơn giản nhất đó chính là sử dụng van chống búa nước.
Ở giai đoạn đầu, cánh của van sẽ đóng lại với tốc độ thích hợp để giảm được ma sát cũng như va chạm 2 hướng áp lực nước trái chiều nhau trong hệ thống.
Ở giai đoạn thứ 2, cột áp lực nước từ trên cao sẽ được hồi trở lại, lúc này van 1 chiều do có lò xo bên trong nên đóng kín hoàn toàn. Áp lực của dòng nước hồi ngược gặp van 1 chiều đang đóng kín sẽ tạo thành 1 dòng áp lực hồi ngược lên. Van chống va có giảm chấn sẽ hấp lực áp lực hồi ngược lên trong ống van ở phía trên van 1 chiều.
Van búa nước là gì?
Van búa nước tên tiếng anh là Water Hammer Arrister còn gọi là van chống va, đây là 1 loại van công nghiệp.
Chức năng chính của van búa nước là chống lại hiện tượng búa nước. Ngoài ra, loại van này còn tham gia làm giảm sự rung lắc, giam tiếng ồn trong hệ thống đường ống khi làm việc.
Van búa nước sẽ giúp tránh áp lực gây hiện tượng sốc nước khi van 1 chiều đóng. Trong 1 số hệ thống, van chống búa nước còn có chức năng giúp hấp thụ các lực được sinh ra bởi dòng chất lỏng hồi lại khi người dùng ngắt bơm đột ngột.
Tùy theo cấu trúc, lưu lượng và kích thước của hệ thống, đường ống mà người dùng có thể lựa chọn van búa nước có kích thước phù hợp để sử dụng và lắp tại nhiều vị trí khác nhau.
Cấu tạo van chống búa nước
Một van chống búa nước hoàn chỉnh sẽ có rất các bộ phận như:
- Bốn van 2 chiều: Dùng để đóng mở dẫn nước.
- Nắp van: nắp van này làm nhiệm vụ bịt kín, nó có thể tháo lắp để dễ dàng hơn cho việc bảo dưỡng.
- Thân van: Chất liệu sản xuất thân van thường là gang dẻo nên có thể dùng cho các hệ thống nước sạch.
- Màng van: Màng van làm bằng chất liệu cao su nên đàn hồi và dẻo dai nhằm làm kín khít để tránh rò rỉ nước.
- Hai van kim.
- Lọc tự xả: Bộ phận này giúp xả áp lực nước qua van.
- 2 ốc điều chỉnh áp lực.
- 2 Pilot 2 chiều.
Nguyên lý hoạt động của van búa nước
Hoạt động của van búa nước được hình thành dựa trên nguyên tắc áp suất đường ống chính bị kiểm soát bởi cụm van điều khiển, còn được gọi là pilot. Trong cụm này sẽ có màng có lò xo điều khiển.
Nếu người dùng thao tác mở van 1 cách từ từ để tránh áp lực khi áp suất ở đường ống chính bị giảm khoảng 1bar hoặc tụt 10 mét so với mức áp làm việc bình thường thì cụm điều khiển áp thấp phải được cài đặt trước.
Cụm điều khiển áp cao sẽ cài đặt trước khi muốn mở van để chống dòng nước va đập nếu áp lực ở trong đường ống chính tăng cao hơn bình thường khoảng 1 bar hoặc 10 mét.
Van búa nước chỉ đóng kín khi áp suất của đường ống chính tụt xuống hoặc tăng cao hơn mức đã được cài đặt. Khi áp suất ở trạng thái bình thường, van búa nước sẽ tự động mở ra.
Đơn giản hơn đó là: Khi có sụt áp trong đường ống chính, van chống búa nước sẽ mở ra nên khi cột sóng áp lực quay ngược trở lại van mở và xả dòng làm giảm áp lực nhanh nên tác động của cột sóng này giảm đi đáng kể.
Cách lắp đặt van búa nước
Việc lắp đặt van búa nước cũng cần phải được các kỹ sư, chuyên gia nghiên cứu thực hiện cẩn thận và nên chú ý đến những điều như sau:
- Tiến hành vệ sinh đường ống dẫn lưu chất để loại bỏ các tạp chất hoặc vật thể lạ bám bên trong thành ống để tránh gây tắc nghẽn, ảnh hưởng đến hoạt động ổn định của van.
- Quan sát kỹ mũi tên trên nắp van và lắp sao cho đúng theo chiều mũi tên chỉ. Đó chính là chiều đường nước.
- Để có hiệu quả sử dụng tốt nhất thì nên lắp thêm 1 van cổng ở sau van búa nước.
- Đóng mở linh hoạt các van 2 chiều để điều khiển dòng nước qua van.
- Nên nối cổng tín hiệu của van chống nước va vào đường ống dẫn sao cho khoảng cách với van chống va ở phía trước đó khoảng 2 mét nước.
- Trước khi vận hành van thì nên kiểm tra 1 lần hệ thống, kiểm tra các mối nối để đảm bảo kín khít và không có rò rỉ.
- Đóng cấp nước cho van búa nước.
- Đối với các đường ống không có nước thì cần 1 số ngày nhất định để xả khí trong ống ra ngoài.
- Trong đường ống chính, không được có khí và nó phải luôn luôn đầy nước.
Ứng dụng van búa nước
Ngày nay, van búa nước đã bắt đầu thông dụng hơn khi nó sử dụng cho các tuyến mạng lưới ống cấp nước cho khu chung cư, đô thị và tòa nhà cao tầng.
Một số van chống búa nước còn được lắp trong hệ thống phòng cháy chữa cháy tại trường học, bệnh viện, trung tâm thương mại hay các xưởng sản xuất, nhà máy,…
Van này nếu lắp tại các khúc cua, khúc cần bẻ ngoặc hoặc những vị trí cần rẽ nhánh từ ngang qua dọc thì sẽ đạt hiệu quả cao nhất.