Hiện tượng búa nước là gì? Nguyên nhân và giải pháp xử lý triệt để

Trong dòng chảy chất lỏng có rất nhiều hiện tượng xảy ra có thể gây nguy hiểm cho hệ thống hoặc người điều khiển bao gồm cả hiện tượng búa nước. Nhiều người có thể chưa biết đến thuật ngữ này, cũng không nắm được tác hại của nó, chưa biết cách phòng tránh và khắc phục.

Làm trong ngành thiết bị van nước nhiều năm, đơn vị chúng tôi có đủ kiến thức để giải quyết các vấn đề này. Vậy nên, muốn biết hiện tượng búa nước trong đường ống là gì thì hãy đọc bài chia sẻ dưới đây nhé.

Hiện tượng búa nước là gì?

Búa nước là hiện tượng gì? Búa nước (Water Hammer), còn được gọi là sốc thủy lực, là hiện tượng thủy lực xảy ra khi dòng chảy của chất lỏng (thường là nước) trong đường ống bị dừng đột ngột hoặc thay đổi hướng đột ngột. 

Sự thay đổi vận tốc dòng chảy này tạo ra một sóng áp suất tăng cao, lan truyền dọc theo đường ống với tốc độ âm thanh trong chất lỏng. Sóng áp suất này có thể gây ra tiếng ồn lớn, rung lắc mạnh và thậm chí làm vỡ đường ống, gây thiệt hại nghiêm trọng cho hệ thống.

Các nguyên nhân gây hiện tượng búa nước phổ biến

Có nhiều nguyên nhân khác nhau hình thành nên hiện tượng búa nước. Trong đó, nguyên nhân lỗi bẫy hơi không tách nước hoặc sự ngưng tụ đột ngột rất dễ xảy ra. Ngoài ra, một số nguyên nhân gây búa nước khác như: dòng nước di chuyển với tốc độ cao va đập vào nhau và va đập vào thành ống; nước ngưng tụ đột ngột va vào nhau.

Để có thể hiểu chi tiết hơn, chúng ta cùng tìm hiểu về 2 hiện tượng này nhé:

Ngưng tụ tốc độ cao: Đường ống vận chuyển hơi nước hoặc hơi nóng thường chịu ảnh hưởng do mất nhiệt, dẫn đến nước ngưng. Tuy nhiên, dưới tác dụng của áp lực hay áp suất thì các nước ngưng này sẽ bị đẩy đi với tốc độ nhanh. Nếu trong quá trình di chuyển tốc độ cao như vậy mà nước ngưng gặp đường ồng sẽ xảy ra hiện tượng búa nước.

Ngưng tụ đột ngột: Tại các vị trí lắp bẫy hơi hoặc hệ thống thu hồi nước ngưng để xả ra ngoài rất dễ xảy ra hiện tượng búa nước đột ngột. Gây nguy hiểm lớn hơn với hiện tượng búa nước ngưng tụ tốc độ cao. Khi nhiệt độ giảm thấp, hơi nước ngưng tụ do khối lượng riêng lúc này nhỏ hơn hơi nước. Thể tích hơi nước liên tục giảm xuống khi gặp nước ngưng làm hình thành quá trình tạo sự ngưng tụ. Đến thời điểm nước ngưng tụ nhiều sẽ chiếm hết không gian hơi nước, dòng nước ngưng va đập vào nhau xảy ra hiện tượng búa nước.

Quá trình hình thành hiện tượng búa bước

Hiện tượng búa nước là một sự cố thủy lực có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng trong hệ thống đường ống, đặc biệt khi máy bơm đột ngột ngừng hoạt động. Quá trình hình thành hiện tượng này có thể được chia thành ba giai đoạn chính:

Giai đoạn 1: Giảm tốc do quán tính

Khi máy bơm đang hoạt động bình thường bị mất điện đột ngột, máy bơm không dừng lại ngay lập tức mà vẫn tiếp tục quay theo quán tính. Tuy nhiên, tốc độ quay sẽ giảm dần, kéo theo sự suy giảm của lưu lượng dòng chảy và cột áp. Mặc dù vậy, ở giai đoạn này, chuyển động của máy bơm và dòng chảy vẫn duy trì theo chiều bình thường.

Giai đoạn 2: Áp lực hồi ngược và xung đột

Do mất điện, cột áp tiếp tục giảm, và khi áp lực cột nước trong đường ống lớn hơn áp lực do máy bơm tạo ra, nước sẽ có xu hướng hồi ngược trở lại. Sự hồi ngược này tạo ra áp lực nén xuống cánh bơm, trong khi cánh bơm vẫn đang cố gắng tạo ra áp lực đẩy lên. 

Sự xung đột giữa hai áp lực này tạo ra một chuỗi các áp lực không ổn định bên trong đường ống, gây ra hiện tượng búa nước. Áp lực trong đường ống tăng lên nhanh chóng, và cột áp nước hồi ngược sẽ tác động lên các cánh bơm đang chuyển động, làm giảm tốc độ quay và lưu lượng nước.

Giai đoạn 3: Đảo chiều quay (có thể xảy ra)

Khi vòng quay của cánh bơm tiếp tục giảm và cuối cùng dừng hẳn, áp lực hồi ngược của cột áp nước sẽ tác động lên cánh bơm, có khả năng làm cho cánh bơm quay theo chiều ngược lại. Điều này có thể gây hư hỏng nghiêm trọng cho máy bơm và các thiết bị khác trong hệ thống.

Hiện tượng búa nước xảy ra khi máy bơm dừng đột ngột tạo ra sự mất cân bằng áp lực trong đường ống, dẫn đến các sóng áp lực mạnh có thể gây hư hỏng hệ thống. Việc hiểu rõ quá trình này giúp chúng ta có các biện pháp phòng tránh và giảm thiểu tác động tiêu cực của hiện tượng búa nước.

Ảnh hưởng nghiêm trọng khi xảy ra tình trạng búa nước

Búa nước có nghiêm trọng không? Hiện tượng búa nước dù chỉ diễn ra trong thời gian ngắn nhưng có thể gây ra những hậu quả vô cùng nghiêm trọng cho hệ thống đường ống và các thiết bị liên quan. Nếu không được kiểm soát và phòng ngừa hiệu quả, búa nước có thể dẫn đến những thiệt hại khôn lường về tài sản, thời gian và thậm chí là an toàn.

Các ảnh hưởng nghiêm trọng khi xảy ra tượng búa nước bao gồm:

• Vỡ đường ống: Đây là hậu quả nghiêm trọng nhất và dễ thấy nhất của búa nước. Sóng áp suất tăng cao có thể vượt quá giới hạn chịu đựng của vật liệu làm ống, gây ra vỡ ống tại các điểm yếu như mối nối, chỗ uốn cong, hoặc các vị trí bị ăn mòn. Vỡ ống không chỉ gây mất nước mà còn có thể gây ngập úng, hư hỏng các công trình xung quanh và gây nguy hiểm cho người.
• Hư hỏng van: Các loại van (van cổng, van bi, van một chiều…) là những bộ phận dễ bị tổn thương bởi búa nước. Sóng áp suất có thể làm biến dạng đĩa van, làm hỏng gioăng làm kín, hoặc thậm chí làm vỡ thân van, khiến van không thể đóng mở kín hoặc hoạt động đúng chức năng.
• Hư hỏng máy bơm: Hiện tượng búa nước có thể gây ra các lực tác động mạnh lên cánh bơm, trục bơm và các bộ phận khác của máy bơm, dẫn đến mài mòn, cong vênh, nứt vỡ, hoặc thậm chí làm kẹt và ngừng hoạt động máy bơm.
• Hư hỏng các thiết bị đo lường: Các thiết bị đo lường như đồng hồ áp suất, đồng hồ lưu lượng, cảm biến… cũng rất nhạy cảm với sự thay đổi áp suất đột ngột. Búa nước có thể làm sai lệch kết quả đo, làm hỏng các bộ phận bên trong và làm giảm tuổi thọ của thiết bị.
• Rò rỉ nước: Ngay cả khi không gây vỡ ống hoặc hỏng thiết bị ngay lập tức, búa nước có thể gây ra các vết nứt nhỏ hoặc làm lỏng các mối nối, dẫn đến rò rỉ nước. Rò rỉ nước không chỉ gây lãng phí tài nguyên mà còn có thể gây ra các vấn đề khác như ăn mòn, nấm mốc và làm suy yếu kết cấu công trình.
• Tiếng ồn và rung động: Hiện tượng búa nước thường đi kèm với tiếng ồn lớn và rung động mạnh, gây khó chịu cho người xung quanh và có thể ảnh hưởng đến sức khỏe.
• Giảm tuổi thọ hệ thống: Tác động liên tục của búa nước có thể làm suy yếu dần các bộ phận của hệ thống, làm giảm tuổi thọ và tăng chi phí bảo trì, sửa chữa.
• Nguy cơ mất an toàn: Trong một số trường hợp, búa nước có thể gây ra các tai nạn nghiêm trọng, đặc biệt là trong các hệ thống chứa các chất lỏng nguy hiểm hoặc có áp suất cao.

Để tránh những ảnh hưởng nghiêm trọng do búa nước gây ra, cần thực hiện các biện pháp phòng ngừa và giảm hiện tượng búa nước ngay từ giai đoạn thiết kế, lắp đặt và vận hành hệ thống. 

Cách khắc phục tình trạng búa nước hiệu quả

Những nguyên nhân gây hiện tượng búa nước chủ yếu xuất hiện do tính trạng nước ngưng. Do đó, chỉ cần rút hoặc xả nước ngưng đúng quá trình là chúng ta có thể khắc phục được.

• Bảo đảm an toàn với tất cả hệ thống, không tạo ra sự cố hoặc chịu chi phối bởi kích thước.
• Quá trình đóng mở van cần thực hiện chậm, không đóng nhanh hoặc đóng đột ngột. Đặc biệt với cấu tạo của các bộ điều khiển tự động, cần cài đặt cẩn thận.
• Lắp đặt các đường ống có khả năng chịu áp suất và áp lực lớn.
• Kiểm soát dòng chảy lưu chất (dòng nước và dòng hơi) hiệu quả.
• Sử dụng các loại bẫy hơi, các loại van giảm áp giữa đường ống để ngưng sự tích tụ hoặc va đập.
• Hạn chế các đường cong ống, tối giản phân nhánh.
• Giảm độ dài đường ống thắng, tận dụng thêm các ống nối có kích thước khác nhau.
• Lắp đặt thêm các trạm bơm phụ.
• Gắn thêm bánh đà vào máy bơm.
• Lắp thêm các loại van búa nước, van giảm áp thủy lực.

Như vậy, bạn đã biết được hiện tượng búa nước là gì? Tác hại cũng như cách khắc phục hiện tượng búa nước. Vậy nên, lựa chọn lắp đặt thêm thiết bị bẫy hơi, thiết bị van giảm áp là ưu tiên hàng đầu dành cho hệ thống. Đây cũng là cách làm an toàn và nhanh nhất.

Hiện tại, có nhiều thiết bị van được cung cấp bởi các nhà cung cấp khác nhau. Nếu quý khách hàng có nhu cầu sử dụng loại van nước nào có thể liên hệ đến Tuấn Hưng Phát Valve. Đơn vị chúng tôi cung cấp đầy đủ mẫu mã và kích thước. Đáp ứng nhu cầu sử dụng phù hợp hệ thống của bạn, cung cấp chế độ bảo hành và bảo dưỡng tốt nhất.