Cấu tạo và nguyên lý hoạt động và cách lắp đặt van búa nước

Hiện tượng búa nước là gì? Nói một cách tổng quát hơn là búa chất lưu: Là sự dâng áp đột ngột hay sóng áp được tạo ra khi một chất lưu (thường là chất lỏng, một số trường hợp là chất khí) đang chuyển động bị buộc phải dừng lại hoặc đổi hướng một cách đột ngột (thay đổi động lượng).

Hiện tượng búa nước thường xảy ra khi đóng van đột ngột ở một đầu của hệ thống đường ống, và vì vậy tạo ra sóng áp suất truyền trong đường ống. Nó cũng được gọi là sốc thủy lực.

Sóng áp suất này có thể gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng, từ tiếng ồn và chấn động dẫn đến nguy cơ nổ và phá hủy đường ống…

2. 3 NGUYÊN NHÂN GÂY RA HIỆN TƯỢNG BÚA NƯỚC

Có 3 nguyên nhân chính gây ra hiện tượng búa nước như sau:

• Nguyên nhân thứ nhất: Khi một đường ống bị chặn đột ngột tại cửa ra (hạ lưu), 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 nước dân dụng điều này sẽ tạo ra một tiếng nổ lớn, giống như một tiếng ồn do búa đập.Búa nước có thể gây ra vỡ đường ống nếu áp suất đủ lớn.Các bẫy không khí hoặc các ống đứng (hở ở bên trên) đôi khi được lắp đặt vào hệ thống đường ống vì chúng có tác dụng như là các bộ giảm chấn, hấp thụ các lực phá hoại tiềm năng do chuyển động của nước.
• Nguyên nhân thứ hai: Trong nhà máy thuỷ điện, dòng nước chuyển động dọc theo đường hầm hoặc đường ống dẫn có thể bị chặn không cho xâm nhập vào tua bin bằng cách đóng van.Tuy nhiên, ví dụ, nếu có 14 km đường hầm với đường kính 7,7 m, chứa đầy nước đang chuyển động với vận tốc là 3,75 m/s,[3] tức là tương đương với khoảng 8.000 MJ động năng phải bị bắt giữ.Thì sự bắt giữ này thường được thực hiện bằng một trục điều áp (surge shaft) mở phía trên, cho nước chảy vào đó; khi nước dâng lên trục, động năng của nó được chuyển đổi thành thế năng, việc này làm cho dòng nước trong đường ống giảm tốc.Các trạm HEP (tháp nước là ví dụ thực tế của một trong những trạm HPE) được coi như là những bình dâng trong những trường hợp như thế này.
• Nguyên nhân thứ ba: Trong hệ thống cấp nước gia đình, hiện tượng búa nước có thể xảy ra khi dòng nước từ máy rửa chén, máy giặt, bể phốt bị ngắt đột ngột do khóa van hay tắt máy.Kết quả là có thể nghe thấy tiếng nổ lớn, hay tiếng lách tách lặp đi lặp lại (vì sóng xung kích di chuyển tới lui trong hệ thống đường ống dẫn nước), hoặc sự rung lắc mạnh của đường ống.Mặt khác, khi van thượng lưu trong đường ống đóng lại, dòng nước ở hạ lưu của van 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. Để ngăn chặn điều này, không khí và các van xả áp chân không, hoặc lỗ thông hơi, được cài đặt phía hạ lưu của van để cho không khí nhập vào dòng chảy để ngăn ngừa khoảng chân không này xảy ra.

Các nguyên nhân khác của hiện tượng búa nước có thể kể đến là hỏng máy bơm và đóng gấp van kiểm tra (hay còn gọi là Van một chiều) (để giảm tốc độ đột ngột, van kiểm tra có thể bị coi là đóng quá gấp, tùy thuộc vào các đặc tính động lực của van kiểm tra và khối lượng nước giữa van kiểm tra và bể chứa).

Tóm lại, có thể nhận thấy rằng hiện tượng búa nước rất xảy ra trong các hệ thống đường và để lại những hậu quả và thiệt hại đáng kể. Vậy nên van búa nước là một giải pháp hữu hiệu nhằm ngăn chặn hiện tượng trên. Sau đây hãy cùng TBCNSG tìm hiểu van búa nước có cấu tạo và nguyên lý hoạt động như thế nào nhé!

3. VAN BÚA NƯỚC LÀ GÌ?

Van búa nước hay van chống va, tên tiếng anh là Water Hammer Arrister. Nhiệm vụ chính của van này là ngăn hiện tượng búa nước trong các đường ống. Ngoài ra, nó còn hỗ trợ làm giảm tiếng ồn cũng như sự rung lắc của hệ thống đường ống trong quá trình vận hành. Van sẽ giúp giảm áp lực gây hiện tượng sốc nước ngưng tụ khi Van 1 chiều đóng. Bên cạnh đó, trong một số trường hợp hay hệ thống, nó còn giúp hút các lực được sinh ra bởi dòng chất lỏng hồi trong trường hợp ngắt bơm một cách đột ngột.

3.1. CẤU TẠO CỦA VAN BÚA NƯỚC

Van chống nước va dạng thủy lực hoạt động dựa trên áp lực đường ống chính và được kiểm soát bởi hai cụm van điều khiển (pilot).

Cả hai cụm điều khiển đều bao gồm:

• Màng có lò xo điều khiển.
• Cụm điều khiển áp lực thấp được cài đặt trước để mở van chống va 1 cách từ từ khi áp lực trong đường ống chính tụt dưới 10 mét ( 1 bar) so với mức áp bình thường.Cụm điều khiển áp lực cao được cài đặt trước để mở van chống nước va khi áp lực trong đường ống chính tăng cao hơn 10 mét ( 1 bar) trên mức bình thường.

Bình thương van chống nước va đóng kín chỉ khi áp lực đường ống chính tụt dưới hoặc tăng cao hơn mức giới hạn cài đặt trước van chống va sẽ tự động điều khiển mở ra.

Hiện tượng nước va bắt đầu xảy ra khi có một sự sụt áp tương đối trong đường ống chính lúc đó van chống va sẽ tự động mở ra.

Sau khi sóng cột áp quay hồi ngược lại, van chống va vẫn đang mở và xả ra làm giảm áp lực cột nước do vậy sẽ giảm nhẹ tác động của cột áp.

3.2. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA VAN BÚA NƯỚC

Nguyên lý hoạt động của van búa nước được chấp nhận dựa trên nguyên tắc áp suất đường ống chính bị kiểm soát bởi cụm van điều khiển hay còn được gọi là pilot. Tại cụm này sẽ có màng có lò xo điều khiển.

Nếu chúng ta mở van 1 cách chậm rãi để tránh áp lực khi áp suất ở đường ống chính bị giảm khoảng 1bar hoặc tụt 10 mét so với mức làm việc bình thường, khi này cụm điều khiển áp thấp phải được thiết lập trước.

Cụm điều khiển áp cao phải được thiết lập trước khi muốn mở van để chống dòng nước va đập nếu áp lực ở trong đường ống chính nhân cao hơn bình thường khoảng 1 bar hoặc 10 mét.

Van chống búa nước chỉ đóng kín khi áp suất của đường ống chính giảm xuống hoặc dâng cao hơn mức đã được thiết lập. Van búa nước sẽ tự động mở ra khi áp suất ở mức bình thường.

Nói một cách rõ ràng hơn đó là: Khi có sự giảm 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 ảnh hưởng của cột sóng này giảm đi đáng kể.

3.3. CÁCH LẮP ĐẶT VAN BÚA NƯỚC

Cách lắp đặt van búa nước có thể xem là khá phức tạp, vì vậy đòi hỏi người lắp đặt phải có sự am hiểu và chuyên môn kỹ thuật. Tuy nhiên, bạn có thể xem qua cách lắp đặt cơ bản như sau:

• Trước khi lắp đặt van cần làm vệ sinh ống để loại bỏ những tạp chất có thể ảnh hưởng đến sự hoạt động ổn định của van.
• Lắp đặt van theo chiều mũi tên hiển thị như trên nắp van là chiều đường nước.
• Tốt nhất nên lắp đặt bổ sung 1 Van cổng phía sau của van chống va .
• Nối cổng tín hiệu vào đường ống chính số 10 ở khoảng cách xấp xỉ 2 mét phía trước van chống va như minh họa trên hình vẽ.
• Đóng van 2 chiều số 5 và số 8. Mở van 2 chiều số 10 và số 6 và mở cho nước chảy qua van chống va.
• Kiểm tra cẩn thận, tránh sự rò rỉ nước tại các khớp nối. Đóng việc cấp nước cho van chống va.
• Cần đảm bảo rằng không có không khí trong đường ống chính và đảm bảo đường ống chính đã đầy nước. Bên cạnh đó, nên lưu ý việc xả một cách toàn bộ khí dư ra khỏi đường ống không có nước. Bằng cách để ống nghỉ một vài ngày để đảm bảo đường ống được hoạt động tốt nhất sau khi lắp đặt.

Thông qua những thông tin về van búa nước – 3 nguyên nhân gây ra hiện tượng búa nước, hy vọng bạn đã tìm hiểu và lựa chọn được sản phẩm van chống búa nước phù hợp với nhu cầu sử dụng. Cảm ơn bạn đã xem qua nội dung của chúng tôi.

CÔNG TY CỔ PHẦN ĐẦU TƯ XUẤT NHẬP KHẨU THIẾT BỊ CÔNG NGHIỆP SÀI GÒN là công ty nhập khẩu và phân phối các loại thiết bị công nghiệp chất lượng cao. Bạn có thể tìm hiểu thêm các sản phẩm, thiết bị công nghiệp tại đây!