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 gây ra nên hỏng hóc và hao mòn hệ thống ống. Nặng hơn là gây tai nạn và thiệt hại về tài sản. Để hiểu rõ hơn về hiện tượng này, mời bạn đọc cùng vanphukien theo dõi 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 và buộc nó phải dừng lại hoặc thay đổi. Kết quả là tạo ra một loạt sóng xung kích và gây nên sự rối loạn trong hệ thống ống.

Hiện tượng búa nước xảy ra khi áp suất trong đường ống thay đổi đột ngột

Nói cách khác, búa nước mô tả việc nước có thể “bùng” lên đột ngột và cao hơn mặt chất lỏng mà nó đang nằm trong. Khi nước chảy qua một ống hẹp, nó bị hạn chế không gian và 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 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 gây nên các vấn đề hao mòn, hỏng hóc hệ thống ống; tai nạn và thiệt hại về tài sản.

Thông thường nó 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.

Việc sử dụng các thiết bị chống búa nước là cần thiết trong hệ thống. Tham khảo Các thiết bị chống hiện tượng búa nước

Nguyên nhân gây nên hiện tượng búa nước

Như đã trình bày ở trên, hiện tượng búa nước hình thành khi áp suất trong đường ống giảm đột ngột. Tuy nhiên, vẫn có nhiều nguyên nhân khác gây nên hiện tượng này. Cùng theo dõi tiếp các phần dưới đây.

Nguyên nhân chính

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 lưu lượng nước bị chặn, áp suất trong hệ thống tăng lên nhanh chóng. Các phần tử của hệ thống không thể thích nghi với sự thay đổi áp suất đột ngột này. Bao gồm các loại van được lắp đặt, đường ống và thiết bị khác.

Do đó, một làn sóng áp suất mạnh được tạo ra và lan ra trong hệ thống. Làn sóng xung kích gây ra tác động cực lớn lên các thành phần của hệ thống ống. Đặc biệt là van chặn tại vị trí cửa xả.

Nguyên nhân gây nên hiện tượng búa nước

Làn sóng áp suất mạnh có thể gây ra những tác động hủy diệt, như: tạo ra một lực đẩy mạnh và 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.

Một số nguyên nhân khác

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

• Bẫy hơi không tách nước. Bẫy hơi hoạt động không hiệu quả là nguyên nhân phổ biến gây nên búa nước. 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 hình thành hiện tượng sốc thủy lực

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 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 thể gây hại cho đường ống và các tài sản khác nếu không khắc phục kịp thời. Vanphukien sẽ chia sẻ tới bạn đọc các tác hại của hiện tượng búa nước gây nên và một số cách khắc phục.

Hiện tượng búa nước có tác hại gì?

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

Các tác hại của búa nước với đường ống, hệ thống

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. Điều này 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. Từ đó 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 búa nước như thế nào?

Một số cách khắc phục hiện tượng búa nước

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

• Sử dụng van giảm áp thủy lực, van chống búa nước, van xả khí hoặc thiết kế hệ thống ống phù hợp có thể được áp dụng.
• Sử dụng đường ống chịu áp lực cao.
• Đóng van chậm rãi để tránh thay đổi áp suất đột ngột trong đường ống.
• Kiểm soát đường ống đóng – mở đúng quy trình.
• Sử dụng các thiết bị hãm búa nước.
• Giảm chiều dài ống nhánh.
• Sử dụng các ống nối gấp khúc, ống chữ U,… để giảm tác động của sóng áp suất.
• Bố trí đường ống lớn trong vòng mạch chính.

Như vậy, chúng tôi đã chia sẻ tới quý bạn đọc về hiện tượng búa nước, các nguyên nhân gây nên và tác hại của chúng với đường ống. Có nhiều cách khắc phục hiện tượng này, xem chi tiết tại Cách khắc phục hiện tượng búa nước

Tìm hiểu thêm:

• Van chống va là gì? Cách hiệu chỉnh van chống búa nước
• Hệ thống chữa cháy trong nhà phổ biến