Hiện tượng búa nước có tác hại gì? Cách khắc phục như thế nào?

Hiện tượng búa nước đã được ghi nhận và quan sát trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Từ năng lượng thủy điện đến các hệ thống ống dẫn nước. Trong các ứng dụng thực tế, hiện tượng này có thể gây ra những vấn đề nghiêm trọng, như hỏng hóc và hao mòn hệ thống ống; gây tai nạn và thiệt hại về tài sản. Để có thể hiểu rõ hơn về hiện tượng này, mời bạn đọc cùng vanphukien đi tìm hiểu trong bài viết dưới đây. 

Hiện tượng búa nước là gì?

Hiện tượng búa nước còn được gọi là sốc thủy lực hoặc thủy kích. Đây là hiện tượng xảy ra khi áp suất của dòng chảy trong hệ thống tăng hoặc giảm đột ngột.

Trong trường hợp này, sự thay đổi đột ngột trong dòng chảy tác động lên chất lỏng đang di chuyển với một tốc độ nhất định; buộc nó phải dừng lại hoặc thay đổi. Kết quả là tạo ra một loạt sóng xung kích và tạo ra sự rối loạn trong hệ thống ống.

Hiện tượng này thường xảy ra trong các hệ thống máy bơm nước khi người sử dụng tắt máy bơm một cách đột ngột. Hành động này tạo ra một làn sóng xung kích và thay đổi hướng dòng chảy trong ống. Để nói một cách đơn giản, búa nước là hiện tượng nước bị đẩy trở lại. Hoặc di chuyển không theo một hướng nhất định.

Mô tả chung về hiện tượng búa nước

Hiện tượng búa nước là một hiện tượng trong vật lý mô tả việc nước có thể “bùng” lên một cách đột ngột. Và cao hơn mặt chất lỏng mà nó đang nằm trong khi chảy qua một đường ống chật hẹp. Sau đó đi vào một khu vực rộng hơn.

Khi nước chảy qua một ống hẹp, nó bị hạn chế trong không gian chật hẹp; tạo ra một áp suất cao. Khi nước rời khỏi khu vực hẹp và vào một khu vực rộng hơn, áp suất giảm đột ngột. Hiện tượng này gây ra một sự không thể thỏa mãn vật lý, khi nước “quá khích”. Bất ngờ bắn lên cao hơn mặt chất lỏng ban đầu.

Cú đập mạnh và cao của nước được gọi là “búa nước”. Hiện tượng này có thể xảy ra trong nhiều ngành công nghiệp và ứng dụng. Từ các hệ thống ống dẫn nước cho đến các đập thủy điện. Nó có thể gây ra các vấn đề như hỏng hóc hệ thống ống, hao mòn; tai nạn và thiệt hại về tài sản.

Mặc dù hiện tượng này đã được quan sát và ghi nhận từ lâu. Nhưng nó vẫn là một bí ẩn đối với cộng đồng khoa học. Các yếu tố như độ nhớt, áp suất, đường kính ống và hình dạng khu vực mở rộng. Tất cả đều có thể ảnh hưởng đến sự xảy ra của hiện tượng này. Việc nghiên cứu và hiểu rõ hơn về hiện tượng sốc thủy lực có thể giúp chúng ta tìm ra giải pháp an toàn; hiệu quả hơn trong các ngành công nghiệp liên quan đến nước và chất lỏng.

Nguyên nhân tạo hiện tượng búa nước

Trong hệ thống đường ống, khi có một chặn đột ngột tại cửa xả (hạ lưu). Lưu lượng nước phía trước cửa xả vẫn tiếp tục di chuyển. Khi cửa xả bị đóng, áp suất trong hệ thống ống tăng lên; tạo ra một làn sóng xung kích mạnh mẽ. Làn sóng xung kích này sẽ lan tỏa. Và tác động lên toàn bộ hệ thống ống cũng như van chặn tại vị trí cửa xả.

Khi lưu lượng nước bị chặn, áp suất trong hệ thống tăng lên nhanh chóng. Các phần tử của hệ thống, bao gồm cả ống, van và các thiết bị khác. Không thể thích nghi với sự thay đổi áp suất đột ngột này. Do đó, một làn sóng áp suất mạnh được tạo ra và lan ra trong hệ thống. Làn sóng xung kích này gây ra những tác động cực lớn, tác động lên các thành phần của hệ thống ống. Đặc biệt là van chặn tại vị trí cửa xả.

Làn sóng áp suất mạnh có thể gây ra những tác động hủy diệt, như: tạo ra một lực đẩy mạnh và tạo ra sự rung động, đẩy các phần tử trong hệ thống. Điều này có thể dẫn đến hư hỏng; hao mòn và thiệt hại cho hệ thống ống và các thiết bị liên quan. Để tránh hiện tượng búa nước và tác động tiêu cực của nó, các biện pháp như: sử dụng van giảm áp; van xả khí hoặc thiết kế hệ thống ống phù hợp có thể được áp dụng.

Một số nguyên nhân khác

Hiện tượng búa nước có một số nguyên nhân chính gây ra, như sau:

• Bẫy hơi không tách nước: Một nguyên nhân phổ biến gây hiện tượng búa nước là do bẫy hơi không hoạt động hiệu quả. Khi bẫy hơi hư hỏng hoặc không được bảo dưỡng đúng cách; nước không được tách khỏi hơi và tiếp tục lưu thông trong hệ thống. Điều này dẫn đến tạo áp suất không đều và có thể gây ra hiện tượng búa nước.
• Quá trình xả nước không đúng: Nếu quá trình xả nước từ hệ thống không được thực hiện đúng cách, hiện tượng búa nước có thể xảy ra. Ví dụ, khi công nhân sử dụng van xả nước bằng tay và không tuân thủ đúng chu kỳ xả. Việc xả nước quá sớm hoặc quá muộn có thể gây ra tình trạng áp suất không đều. Tạo ra hiện tượng búa nước.
• Lắp bẫy hơi ngược hoặc không hoạt động: Trong một số trường hợp, bẫy hơi có thể được lắp ngược, khiến nước. Và hơi không thể lưu thông đúng cách. Kết quả là nước sẽ ngập trong bẫy hơi nhưng van xả không hoạt động do lắp đảo ngược. Hậu quả của việc này là có nguy cơ gây vỡ đường ống do hiện tượng búa nước.
• Quên mở van xả nước: Trong quá trình làm việc với hệ thống hơi, có thể xảy ra trường hợp công nhân quên mở van xả nước sau khi khóa van để sửa chữa. Kết quả là nước sẽ ngập trong hệ thống trong khi bẫy hơi không hoạt động. Tình trạng này sẽ gây áp suất không đều và có thể tạo ra hiện tượng búa nước.

Giai đoạn hình thành hiện tượng búa nước

Hiện tượng búa nước hình thành qua 3 giai đoạn chính, như sau:

Giai đoạn 1: 

Ban đầu, máy bơm đang hoạt động bình thường, nhưng xảy ra mất điện đột ngột. Máy bơm vẫn tiếp tục quay theo quán tính. Tuy nhiên, tốc độ quay của cánh bơm giảm đi, làm giảm lưu lượng và cột áp. Máy bơm và dòng chảy nước vẫn di chuyển theo chiều bình thường.

Giai đoạn 2: 

Do mất điện, chiều cao cột áp đẩy tiếp tục giảm. Nếu áp suất cột nước thấp hơn áp lực tính trong đường ống; nước sẽ hồi ngược lại trong đường ống. Trong khi đó, máy bơm vẫn tiếp tục quay. Hiện tượng này tạo ra một chuỗi áp lực không ổn định; gây ma sát và xung đột trong đường ống, làm giảm dòng lưu lượng. Đây chính là hiện tượng búa nước mà chúng ta thường gọi.

Trong giai đoạn này, áp suất bên trong đường ống tăng nhanh chóng và áp suất nước hồi ngược. Gây ra lực tác động nguy hại lên các cánh bơm đang chuyển động, làm giảm tốc độ quay.

Giai đoạn 3: 

Với việc tiếp tục giảm tốc độ quay, các cánh bơm dừng quay hoàn toàn. Áp suất nước hồi ngược tác động lên cánh bơm; tạo ra hiện tượng quay ngược của cánh bơm, gây hỏng máy bơm. Thường thì hiện tượng hỏng máy bơm xảy ra khi gặp hiện tượng búa nước. Trừ khi có van một chiều được lắp đặt trước máy bơm để ngăn nước trở lại.

Các giai đoạn trên mô tả quá trình hình thành hiện tượng búa nước. Và nhấn mạnh tác động tiêu cực của nó lên máy bơm. Để ngăn chặn hiện tượng này, việc lắp đặt van một chiều trước máy bơm. Điều này để ngăn nước trở lại là một biện pháp phòng ngừa quan trọng.

Hiện tượng búa nước có tác hại gì? Cách khắc phục như thế nào?

Hiện tượng búa nước có tác hại gì?

Tác hại của hiện tượng búa nước trong hệ thống đường ống là như sau:

Tác động đến van chặn: 

Khi áp suất tăng đột ngột, hiện tượng búa nước có thể tác động lên van chặn. Áp lực gia tăng có thể làm biến dạng hoặc giằng nứt đĩa van; gây hỏng hóc và suy giảm hoạt động của van.

Thiệt hại cho hệ thống đường ống: 

Áp suất tăng cao đột ngột vượt quá giới hạn của hệ thống đường ống có thể gây ra vết nứt; vỡ và rò rỉ. Trong trường hợp nghiêm trọng, hiện tượng búa nước có thể dẫn đến bục nổ hệ thống. Gây hủy hoại nghiêm trọng và nguy hiểm.

Sóng áp lực và áp suất chân không: 

Sóng áp lực do sự tụt áp và áp suất dòng chảy phản hồi có thể gây ra thiệt hại đáng kể cho hệ thống. Khi áp suất chân không hình thành; hệ thống có thể rơi vào trạng thái áp suất âm, gây móp méo và hỏng hóc. Áp lực phản hồi không chỉ ảnh hưởng đến van mà còn gây hại trên toàn bộ hệ thống khi tái lặp. Tạo ra thiệt hại nghiêm trọng.

Hỏng hóc và hao mòn: 

Cú đập mạnh và áp lực không đồng đều trong hiện tượng búa nước có thể gây hư hỏng cơ học cho các thành phần trong hệ thống ống như: van, đường ống, bơm và thiết bị khác. Đồng thời, hiện tượng búa nước có thể tạo ra ma sát và xung đột bên trong ống; gây ra hao mòn và tổn hại dần đến hệ thống.

Rối loạn và gián đoạn dòng chảy: 

Hiện tượng búa nước gây ra rối loạn dòng chảy nước; làm giảm hiệu suất và hiệu quả của hệ thống. Nó có thể làm gián đoạn quá trình cung cấp nước hoặc chất lỏng trong các quá trình công nghiệp và gây thiệt hại cho các quá trình sản xuất.

Thiệt hại về tài sản:

Hiện tượng búa nước có thể gây ra thiệt hại về tài sản đáng kể, bao gồm hỏng hóc, vỡ nứt đường ống, hao mòn các thành phần và các vấn đề khác trong hệ thống. Điều này có thể dẫn đến việc thay thế thiết bị, chi phí sửa chữa và gián đoạn hoạt động kinh doanh.

Cách khắc phục hiện tượng như thế nào?

Để khắc phục hiện tượng búa nước và tránh những tác hại tiềm năng, có thể áp dụng các biện pháp sau:

Giảm áp lực cung cấp nước:

Lắp đặt bảng điều khiển trung tâm để giảm áp lực của hệ thống cung cấp nước cho các tòa nhà. Điều này giúp ổn định áp suất và giảm khả năng xảy ra hiện tượng búa nước.

Đóng van chậm rãi:

Sử dụng van cấp nước vệ sinh được thiết kế để đóng chậm rãi. Van này giúp giảm tốc độ đóng và mở van, tránh tạo ra áp suất đột ngột và giảm nguy cơ hiện tượng búa nước.

Sử dụng đường ống chịu áp cao: 

Lựa chọn đường ống có khả năng chịu áp cao để đáp ứng yêu cầu áp lực của hệ thống. Điều này giúp giảm nguy cơ vỡ ống và tăng độ bền của hệ thống.

Kiểm soát đường ống: 

Thực hiện kiểm soát tốt đường ống, đảm bảo trình tự mở và đóng đúng quy trình. Điều này giúp duy trì dòng chảy ổn định và tránh hiện tượng búa nước do áp suất không đều.

Sử dụng thiết bị hãm búa nước: 

Thiết bị hãm búa nước có nguyên tắc hoạt động tương tự như thiết bị giảm sốc và được lắp đặt giữa đường ống nước và máy móc. Thiết bị này giúp hấp thụ sốc và giảm tác động của hiện tượng búa nước.

Giảm chiều dài ống nhánh: 

Giảm độ dài của ống nhánh trong hệ thống, điều này giúp giảm tác động của hiện tượng búa nước và tăng tính ổn định.

Sử dụng ống nối gấp khúc:

Thêm các ống nối gấp khúc, đoạn ống nối uốn chữ U hoặc uốn cong để giảm tác động của sóng áp suất và giảm hiện tượng búa nước. Ống nối gấp khúc giúp làm giảm tốc độ truyền âm thanh trong chất lưu.

Bố trí đường ống lớn trong vòng mạch chính: 

Bố trí các đường ống lớn hơn trong vòng mạch chính để làm giảm kích thước và độ dài của các đường ống nhánh. Việc này giúp giảm tốc độ dòng chảy và tăng tính ổn định của hệ thống.

Lắp đặt van chống búa nước hoặc van giảm áp thủy lực: 

Lắp đặt các van chống búa nước hoặc van giảm áp thủy lực để giảm tác động của hiện tượng búa nước và đảm bảo hoạt động an toàn của hệ thống.

Thiết bị chống hiện tượng búa nước chính hãng

Có nhiều thiết bị chống hiện tượng búa nước chính hãng có sẵn trên thị trường. Dưới đây là một số ví dụ về các thiết bị này:

Van chống búa nước

Có nhiều loại van chống búa nước được thiết kế để giảm áp suất và tạo điều kiện dòng chảy ổn định trong hệ thống. Các van này có thể điều chỉnh áp suất hoặc giảm sốc áp suất bằng cách giới hạn tốc độ dòng chảy và cung cấp một phạm vi áp suất an toàn cho hệ thống.

Van giảm áp thủy lực

Van giảm áp thủy lực được sử dụng để kiểm soát áp suất trong hệ thống. Thiết bị này có thể điều chỉnh áp suất nhanh chóng và chính xác, giảm nguy cơ hiện tượng búa nước và bảo vệ các thành phần trong hệ thống.

Thiết bị hãm búa nước

Thiết bị hãm búa nước là một loại thiết bị tương tự với thiết bị giảm sốc. Nó được lắp đặt trong hệ thống để giảm tác động của hiện tượng búa nước bằng cách hấp thụ sốc và làm giảm sự va đập.

Bộ điều khiển áp suất

Bộ điều khiển áp suất là một thiết bị tự động kiểm soát áp suất trong hệ thống. Nó có khả năng giảm áp suất đột ngột và đảm bảo áp suất ổn định trong quá trình hoạt động.

Hệ thống bộ điều khiển thông minh

Có sẵn các hệ thống điều khiển thông minh, được điều khiển bằng công nghệ điện tử và máy tính, để giám sát và điều chỉnh áp suất và dòng chảy trong hệ thống. Hệ thống này có thể cung cấp một giải pháp toàn diện để kiểm soát và ngăn chặn hiện tượng búa nước.

Lưu ý rằng việc lựa chọn thiết bị chống búa nước phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của hệ thống và được khuyến nghị được thực hiện bởi các chuyên gia kỹ thuật hoặc nhà cung cấp chính hãng. Đảm bảo lựa chọn và sử dụng thiết bị chống búa nước chính hãng và tuân thủ đúng hướng dẫn của nhà sản xuất để đảm bảo hiệu quả và an toàn cho hệ thống.

Địa chỉ cung cấp thiết bị chống búa nước chính hãng

Công ty TNHH TM  Tuấn Hưng Phát là một trong những nhà cung cấp hàng đầu về van công nghiệp, đồng hồ đo lưu lượng và phụ kiện đường ống. Chúng tôi cung cấp các dòng sản phẩm chất lượng cao được sử dụng trong các hệ thống cấp thoát nước, điện, hơi, khí nén, gas và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác.

Chúng tôi cung cấp các giải pháp bảo vệ đường ống làm việc hiệu quả, giúp ngăn chặn các hiện tượng búa nước và thủy kích. Các sản phẩm tiêu biểu của chúng tôi bao gồm van một chiều, bẫy hơi, van giảm áp và nhiều loại van công nghiệp khác. Tất cả các sản phẩm được chúng tôi cung cấp đều đạt tiêu chuẩn chất lượng cao và được nhập khẩu trực tiếp từ các nước như Trung Quốc, Đài Loan, Hàn Quốc, Malaysia.

Chúng tôi cam kết cung cấp cho khách hàng hàng hóa chất lượng và đa dạng, với hơn 3000 mặt hàng để đáp ứng các nhu cầu khác nhau của khách hàng. Khi mua hàng tại công ty Tuấn Hưng Phát, quý khách sẽ được cung cấp đầy đủ các giấy tờ CO/CQ chứng nhận chất lượng và nguồn gốc xuất xứ của sản phẩm.

Chúng tôi luôn đặt lợi ích của khách hàng lên hàng đầu và cam kết mang đến sự hài lòng và tin tưởng cho khách hàng với sản phẩm chất lượng, dịch vụ tận tâm và giá trị gia tăng. Hãy liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay để được tư vấn và hỗ trợ tốt nhất cho nhu cầu của bạn.