Giảm hiện tượng tăng áp suất nước và búa nước trong hệ thống phòng cháy chữa cháy

Dòng nước dâng hoặc búa nước là một sóng áp suất trong hệ thống đường ống xảy ra khi chất lỏng đang chuyển động bị buộc phải dừng lại hoặc thay đổi vận tốc hay hướng đột ngột. Sự tăng áp suất trong hệ thống nước chữa cháy có thể do nhiều yếu tố khác nhau, chẳng hạn như van đóng hoặc mở quá nhanh hoặc máy bơm khởi động hay tắt đột ngột. Sự thay đổi động lượng này có thể tạo ra một mức tăng áp suất đáng kể và có khả năng gây hư hại.

Hầu hết các hệ thống phòng cháy chữa cháy được thiết kế để hoạt động ở áp suất làm việc tối đa là 12 barg (175 psi). Sóng áp suất do hiện tượng búa nước hoặc tăng áp suất đột ngột có thể dễ dàng vượt quá 50 barg (740 psi), do đó tạo ra mối đe dọa thực sự về hư hỏng cho hệ thống đường ống và thiết bị đo lường.

Các hình ảnh dưới đây cho thấy hai ví dụ về thiệt hại nghiêm trọng đối với đường ống và phụ kiện do hiện tượng tăng áp/lực va nước trong hệ thống phòng cháy chữa cháy gây ra.

<< Tải xuống tài liệu của chúng tôi để tìm hiểu thêm về
cách ngăn chặn hiện tượng búa nước trong hệ thống phòng cháy chữa cháy >>

Vỏ van bị nứt do áp suất tăng đột ngột, Đường ống bị vỡ do hiện tượng búa nước.

5 Cách Ngăn Ngừa Tăng Áp Lực Nước Trong Hệ Thống Phòng Cháy Chữa Cháy

Có một số phương pháp khác nhau có thể được áp dụng để giảm bớt hoặc ngăn ngừa hiện tượng tăng áp suất. Năm giải pháp sau đây trình bày một số cách tiếp cận được ưa chuộng để giải quyết các vấn đề về sóng nước hoặc búa nước.

1. Van điều khiển chống tăng áp bơm

Một cách hiệu quả để ngăn chặn hiện tượng tăng áp hoặc búa nước phát sinh từ việc khởi động Máy bơm Tuabin Trục Đứng là sử dụng van xả áp điều chỉnh mở sẵn như BERMAD model FP-730-48-BL để ngăn sóng tăng áp khi khởi động máy bơm ngay từ nguồn.

Vì đây là van thường mở, nó sẽ xả hiệu quả bất kỳ không khí và áp suất tăng đột ngột nào khi khởi động bơm. Ngay khi áp suất bơm dưới mức tối đa cài đặt đến đầu vào van, van sẽ đóng lại và tiếp tục hoạt động như một van xả áp.

2. Van kiểm soát và van kiểm tra chống tăng áp cho bơm chữa cháy

Khi máy bơm khởi động tạo ra mức tăng áp không thể chịu được trong chốc lát, van điều khiển máy bơm chữa cháy phù hợp với hầu hết các cấu hình máy bơm sẽ là giải pháp toàn diện và hiệu quả.

Khi máy bơm chữa cháy không hoạt động, van này sẽ được giữ đóng bằng áp lực của bơm duy trì hệ thống. Khi máy bơm khởi động, áp lực ban đầu sẽ được ngăn chặn bởi van đóng, sau đó van sẽ tiếp tục mở, đưa nước vào hệ thống một cách kiểm soát để ngăn ngừa hiện tượng tăng áp hoặc va đập nước.

Một ví dụ điển hình về loại van này là BERMAD 42T-20 đã được UL chứng nhận. Khi cần thiết, van này có thể đảm nhiệm đồng thời vai trò van điều áp và van một chiều, đồng thời ngăn ngừa hiện tượng tăng áp hoặc búa nước khi khởi động máy bơm.

3. Điều khiển tốc độ đóng hoặc mở van

Hiện tượng búa nước có thể xảy ra do van bảo vệ cháy phản ứng quá nhanh. Hầu hết các hệ thống bảo vệ cháy đều tính đến tính chất mạnh mẽ của dòng nước chữa cháy, được thiết kế để đưa chất chữa cháy đến các thiết bị ứng dụng trong thời gian ngắn nhất có thể. Tuy nhiên, đôi khi vẫn cần kiểm soát tốc độ phản ứng của van khi mức áp suất dâng quá cao và cần bảo vệ đường ống cũng như thiết bị.

Một số van có thể được trang bị thiết bị điều chỉnh tốc độ phản ứng để kiểm soát tốc độ mở và/hoặc đóng nhằm tránh hiện tượng va đập gây hư hại. Bằng cách này, chúng ta có thể kiểm soát tốc độ đóng và/hoặc tốc độ mở của van theo yêu cầu, và làm giảm tác động của hiện tượng va đập xuống mức có thể chịu được.

4. Áp suất bơm Jockey

Vì nhiều lý do khác nhau, bơm jockey hoặc áp suất bảo trì thường có thể được cài đặt thấp hơn đáng kể so với áp suất vận hành của hệ thống, do đó khi một bơm khởi động trong hệ thống phòng cháy chữa cháy có áp suất, nó phải tăng áp suất mà bơm jockey duy trì lên đến áp suất vận hành của hệ thống. Điều này luôn tạo ra một dạng xung áp nào đó, đôi khi mức xung này có thể gây hư hại.

Bằng cách giảm sự chênh lệch giữa áp suất khởi động của bơm jockey và áp suất vận hành của bơm chữa cháy, chúng ta có thể giảm mức độ tăng áp xuống mức có thể kiểm soát được. Ví dụ, khi áp suất vận hành là 12 barg và áp suất duy trì hệ thống hoặc áp suất bơm jockey là 6 barg, bơm chính sẽ phải nhanh chóng tăng áp suất ít nhất 6 bar, dẫn đến một đợt tăng áp ban đầu khi bơm chính khởi động. Việc đặt áp suất duy trì gần với áp suất vận hành sẽ giúp giảm đáng kể hiện tượng tăng áp này. Chênh lệch áp suất càng nhỏ thì hiện tượng tăng áp càng giảm.

5. Bình chống sốc thủy lực

Một giải pháp hiệu quả cho hiện tượng tăng áp hoặc búa nước là bồn chống tăng áp dạng màng có thể lắp đặt trên đường ống. Bồn thép này chứa một màng linh hoạt được gắn cố định vào điểm nối giữa bồn và ống chính của hệ thống nước. Hình dạng của màng tương tự như hình dạng của bồn, vì vậy nó có thể giãn nở đến toàn bộ dung tích của bồn. Không khí nén được giữ giữa màng và vỏ ngoài của bồn ở mức áp suất phù hợp với yêu cầu của hệ thống. Áp suất bên trong và bên ngoài của màng luôn bằng nhau, cho phép nước chảy vào và ra theo nhu cầu.

Khi sóng áp suất đến bình chứa màng, bình sẽ làm dịch chuyển màng và thực chất làm tăng thể tích của hệ thống đường ống nơi sóng dội được truyền đến. Dòng chảy vào khu vực mở rộng này sẽ hấp thụ và làm giảm sóng dội.