Ngăn ngừa búa nước tại các trạm bơm trong điều kiện mất điện.

Xin chào và chào mừng bạn đến với Controlling Water, không gian để chúng ta cùng trao đổi về van, đồng hồ nước và những góc nhìn thú vị về ngành nước. Mỗi tập, chúng tôi sẽ trò chuyện cùng các chuyên gia trong ngành, những người am hiểu về mọi khía cạnh của van, đồng hồ đo và kiến thức thực tiễn tốt nhất trong lĩnh vực nước. Hôm nay, chúng tôi có mặt cùng Colin Kirkland từ BERMAD Australia, người hiện là quản lý sản phẩm van xả khí tại Úc.

Với hơn 30 năm kinh nghiệm trong ngành, Colin sẽ cùng chúng ta bàn về việc phòng ngừa hiện tượng búa nước tại các trạm bơm khi xảy ra sự cố mất điện. Trước đây, chúng ta đã thảo luận về các phương pháp kiểm soát búa nước trong quá trình khởi động và dừng bơm thông thường, cũng như một số giải pháp hiệu quả hiện có.

Trong tập hôm nay, chúng ta sẽ tìm hiểu sâu hơn về những gì xảy ra khi trạm bơm bị mất điện và hậu quả của nó là gì. Colin, anh là chuyên gia trong lĩnh vực này. Anh có thể giải thích rõ hơn về tình huống mất điện sẽ như thế nào và những hậu quả có thể xảy ra không?

Trong các tập trước, Sarah, chúng ta đã bàn về việc giảm thiểu hiện tượng búa nước tại các trạm bơm bằng cách sử dụng van điều khiển bằng động cơ để mở và đóng từ từ nhằm tránh hiện tượng này.

Vấn đề lớn khi mất điện tại trạm bơm là nếu chúng ta nghĩ về các trạm bơm điển hình, chúng được sử dụng cho cấp nước, tưới tiêu, khai thác mỏ trong các tòa nhà, tất cả đều đóng vai trò quan trọng. Toàn bộ hệ thống kỹ thuật phía sau trạm bơm, đường ống và mọi thứ khác đều phải đảm bảo an toàn và phù hợp với mục đích sử dụng trong mọi điều kiện vận hành. Điều này bao gồm cả khi khởi động và tắt máy bơm bình thường, cũng như trong trường hợp mất điện hoặc dừng đột ngột. Hệ quả là nếu không có kiểm soát, khi máy bơm dừng lại đột ngột, lượng nước đã được bơm lên đồi hoặc lên tòa nhà sẽ có rất nhiều năng lượng. Khi chúng ta dừng lại ngay lập tức, năng lượng đó sẽ dội ngược trở lại trạm bơm và tạo ra hiện tượng búa nước rất lớn.

Tôi muốn chia sẻ một câu chuyện thực tế từ nhiều năm trước khi tôi được gọi đến một trạm bơm ở New South Wales, nơi họ gặp phải hiện tượng búa nước nghiêm trọng. Các nhân viên vận hành đã dẫn tôi vào trong tòa nhà trạm bơm và giải thích cho tôi về vị trí xảy ra sự cố, rồi họ hỏi tôi: “Colin, trước khi chúng tôi trình diễn hiện tượng búa nước, anh có thể đứng sang một bên được không?”

Tôi đồng ý. Họ tắt máy bơm và hiện tượng búa nước xảy ra rất mạnh, tạo ra tiếng ồn lớn. Tôi hỏi họ tại sao lại yêu cầu tôi di chuyển, và họ trả lời rằng trước đây, hiện tượng búa nước đã nghiêm trọng đến mức khi van một chiều đóng lại, một trong các cánh tay của van đã bị bật ra và xuyên qua phía sau tòa nhà, đúng vị trí tôi vừa đứng.

Đây là một tình huống thực tế. Vì vậy, không chỉ là bảo vệ tài sản, trạm bơm và các thiết bị khác, mà đây còn là một sự cố hiếm gặp có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng. Tôi thực sự rất mừng vì họ đã yêu cầu tôi đứng sang một bên.

Vâng, chắc chắn rồi.

Vì vậy, nói một cách nghiêm túc, điều này có thể thực sự đáng sợ nếu bạn đang ở trong một trạm bơm rất lớn và chuyện này xảy ra, bởi vì nó đi kèm với rất nhiều tiếng ồn. Đường ống và các trạm bơm phải chịu áp lực quá mức, bạn biết đấy, đến mức có thể làm các máy bơm bị lệch khỏi vị trí cố định, gây căng thẳng cho đường ống và tất cả các bộ phận liên quan. Vì vậy, khi thiết kế một hệ thống như thế này, bạn phải cân nhắc đến trường hợp mất điện.

Nếu điều đó có nghĩa là áp suất sẽ tăng gấp đôi hoặc gấp ba, thì tôi phải đánh giá tất cả các bộ phận và đường ống ở mức độ an toàn cao hơn nhiều. Và điều đó thường không thực sự thực tế. Vì vậy, nhiều nhà thiết kế và kỹ sư sẽ xem xét và tự hỏi, vậy chúng ta sẽ làm gì trong trường hợp mất điện? Và chúng ta cần làm gì để đảm bảo hệ thống sẽ an toàn?

Vậy thì, những ảnh hưởng ròng sẽ là gì nếu mất điện? Tôi đoán đây là mối quan tâm lớn đối với hầu hết các trạm bơm.

Vâng, đúng vậy. Điều quan trọng ở đây là khi xảy ra sự cố mất điện đột ngột, chúng ta sẽ chứng kiến những đợt tăng áp lớn, hiện tượng búa nước và tiếng ồn. Mỗi máy bơm sẽ có cái gọi là quán tính riêng, nghĩa là khi máy bơm dừng lại do mất điện, nó sẽ không dừng ngay lập tức mà có thể tiếp tục quay trong một khoảng thời gian ngắn. Vì vậy, lưu lượng sẽ giảm dần, tùy thuộc vào thiết kế của máy bơm.

Tuy nhiên, vấn đề cốt lõi là chúng ta sẽ gặp phải hiện tượng búa nước ở đây và cần đảm bảo thiết kế phù hợp với mục đích sử dụng. Thông thường, áp lực mà hiện tượng này gây ra cho toàn bộ hệ thống sẽ ở mức cao nhất. Do đó, công tác kỹ thuật phải được thực hiện thật tốt và chính xác để chúng ta có thể lên kế hoạch cho các bước tiếp theo một cách hiệu quả.

Tất nhiên. Colin, anh nghĩ những yếu tố nào mà một nhà thiết kế cần cân nhắc để giúp giảm thiểu hậu quả xảy ra khi gặp phải một sự kiện hiếm như vậy?

Đó là một câu hỏi rất hay, Sarah, vì tất cả đều liên quan đến việc lập kế hoạch. Tại Bermad, chúng tôi có một phần mềm chuyên dụng cho phép nhập vào nhiều đặc điểm thiết kế của đường ống và các trạm bơm. Chúng tôi thực sự có thể lên kế hoạch cho việc này bằng cách mô phỏng các tác động sẽ xảy ra như thế nào. Như vậy, chúng tôi có thể thấy nếu dừng bơm sau năm giây, chúng tôi sẽ dự đoán được kết quả này. Nếu dừng ở 4, 3, 2 giây, chúng tôi cũng sẽ thấy được các kết quả tương ứng.

Vì vậy, lời khuyên tốt nhất tôi có thể đưa ra cho mọi người là hãy thực hiện các báo cáo tốt và phân tích kỹ lưỡng về những gì bạn biết sẽ xảy ra. Hiện nay, hầu hết các phần mềm đều có nhiều năm kinh nghiệm phát triển. Chúng tôi có phần mềm giới hạn nhưng cung cấp cho chúng tôi một cái nhìn tổng quan rất tốt. Tôi cũng muốn nhấn mạnh rằng những gì chúng tôi cung cấp tại BERMAD AU không phải là một phân tích dao động áp suất đầy đủ, nhưng đó là một cái nhìn tổng quan rất tốt và khá chính xác về những gì chúng tôi dự đoán sẽ xảy ra. Vì vậy, lời khuyên tốt nhất là hãy thu thập thông tin chính xác trước khi sự việc xảy ra, để chúng ta có thể lên kế hoạch lựa chọn sản phẩm phù hợp.

Vậy nên, nghe có vẻ như đây là sản phẩm mà Bermad cung cấp cho các khách hàng tiềm năng. Nó có phức tạp lắm không?

Nó không quá phức tạp. Về cơ bản, chúng tôi sẽ hỏi khoảng 8-10 câu hỏi cho những người muốn sử dụng nó. Những câu hỏi này chủ yếu liên quan đến tốc độ bơm, tốc độ động cơ, vật liệu đường ống, chiều dài và áp suất định mức của đường ống. Chúng tôi sẽ hỏi một số thông tin như vậy, nhưng khi đã thu thập đủ dữ liệu, chúng tôi có thể xác định được khả năng xảy ra dao động áp suất sẽ như thế nào.

Thực tế có rất nhiều lựa chọn khác nhau mà chúng tôi có thể sử dụng để giảm thiểu vấn đề đó. Vì vậy, điều quan trọng là phải thu thập đúng thông tin. Chúng tôi biết cần hỏi những câu hỏi nào, đó mới là điều quan trọng.

Chúng ta hãy nghỉ giải lao một chút. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào muốn được giải đáp trong podcast này, hãy liên hệ với chúng tôi qua trang web https://www.bermad.com.au hoặc gửi email đến info.au@bermad.com và Colin sẽ chắc chắn trả lời bạn. Bây giờ, chúng ta quay lại với chương trình.

Vậy, giả sử bạn nhận được báo cáo về hiện tượng tăng áp này. Những giải pháp nào bạn có thể đề xuất để giảm thiểu tác động của hiện tượng búa nước?

Vì vậy, điều chúng tôi làm về cơ bản là phân tích kết quả ngay từ đầu. Có những giải pháp có thể dao động từ rất rẻ đến hạ tầng cực kỳ tốn kém để đối phó với vấn đề này. Có khoảng ba đến bốn giải pháp chính mà chúng tôi có thể cung cấp. Giải pháp đầu tiên là khi chúng tôi xem xét báo cáo về hiện tượng tăng áp, điều chúng tôi tìm kiếm là hiểu được tốc độ sóng tăng áp sẽ quay trở lại trạm bơm nhanh như thế nào và trong khung thời gian nào.

Chúng tôi cũng xem xét rất kỹ áp suất sẽ là bao nhiêu tại trạm bơm. Trong nhiều trường hợp, nếu chúng ta có một trạm bơm không tạo ra nhiều áp suất và nằm ở vùng đất tương đối bằng phẳng, chúng ta có thể thấy hiện tượng tách cột nước, tức là khi máy bơm dừng lại, áp suất trong đường ống chính giảm xuống áp suất khí quyển.

Nếu tại điểm đó có van xả khí, thì van xả khí sẽ cho phép một lượng lớn không khí được hút vào đường ống. Và khi cột nước quay trở lại trạm bơm, không khí đó sẽ được xả ra ngoài. Nếu có hiện tượng tách cột nước và chúng ta có thể thấy điều đó trong báo cáo, cách đơn giản, dễ dàng và hiệu quả nhất là sử dụng loại van xả khí chống va đập. Chúng tôi đã từng đề cập đến các loại van này trong các tập trước khi sử dụng trên đường ống, nhưng chúng cũng có thể được sử dụng tại trạm bơm. Và điều mà van xả khí chống va đập thực hiện một cách rất đơn giản và dễ dàng mà không cần sử dụng năng lượng hay điện là khi máy bơm dừng lại và áp suất giảm về 0, một lượng lớn không khí sẽ được hút vào đường ống. Như vậy, chúng ta có một bong bóng khí lớn bên trong ống. Và khi cột nước này quay trở lại trạm bơm, bong bóng khí đó sẽ muốn thoát ra rất nhanh.

Van xả khí chống va đập sẽ xả khí ra ngoài với tốc độ rất chậm và được kiểm soát, nghĩa là chúng ta đang tận dụng lượng không khí đã được hút vào ống để xả ra ngoài một cách từ từ. Như vậy, khí được xả ra với tốc độ chậm và kiểm soát. Đây là giải pháp cực kỳ hiệu quả và đã được chứng minh qua rất nhiều ứng dụng trong nhiều năm. Quan trọng hơn, nó có thể được mô phỏng trên phần mềm và các công cụ khác để đảm bảo phù hợp với mục đích sử dụng và an toàn.

Vì vậy, van xả khí chống va đập là một lựa chọn rất tốt chỉ khi có hiện tượng tách cột nước.

Đúng rồi, vậy nếu không có hiện tượng tách cột nhưng áp suất vẫn dương, thì có giải pháp thay thế nào không?

Vâng, vì vậy các van xả khí chống va đập ở vị trí như vậy sẽ không có tác dụng. Vì vậy, trong những điều kiện đó, như bạn đã nói, khi máy bơm dừng lại, áp suất sẽ giảm xuống, nhưng vẫn duy trì ở trạng thái dương. Tuy nhiên, điều chúng ta sẽ thấy là khi cột nước quay trở lại trạm bơm và nén toàn bộ năng lượng đó, chúng ta sẽ chứng kiến một đỉnh áp suất tăng đột ngột tại đó.

Từ góc độ của chúng tôi, có ba giải pháp chính mà chúng tôi có thể cung cấp. Một trong số đó là van xả áp suất tác động nhanh. Ví dụ, nếu chúng ta có một đường ống rất ngắn, chỉ dài 800 mét, và chúng ta gặp phải sóng hồi lưu quay trở lại trong vòng 0,8 giây; thì chúng tôi có các van xả áp suất tác động rất nhanh, có thể ngay lập tức tiêu tán năng lượng đó khi nó vượt quá điều kiện bình thường.

Đối với chúng tôi, đó là van xả áp suất tác động trực tiếp VRCA, rất đơn giản, hiệu quả và hoạt động rất tốt trong điều kiện như vậy. Nếu là một đường ống dài hơn và chúng ta gặp phải sóng hồi lưu quay trở lại trong 3, 4 hoặc 5 giây; chúng tôi có thể sử dụng một loại van gọi là van dự đoán tăng áp. Đây là công nghệ mà Bermad đã có trong nhiều năm, đã được kiểm chứng và rất hiệu quả. Về cơ bản, nó dự đoán sóng hồi lưu này, đúng như tên gọi là van dự đoán tăng áp. Khi phát hiện sóng áp suất thấp, van sẽ mở ra, và khi sóng hồi lưu quay trở lại, năng lượng sẽ được tiêu tán qua van xả áp, sau đó van sẽ đóng lại từ từ.

Nó được gọi là van dự đoán tăng áp, có nhiều cách cấu hình khác nhau, nhưng rất an toàn. Về cơ bản, nó giống như một cầu chì thủy lực trong đường ống, đảm bảo rằng chúng ta sẽ dự đoán được sóng hồi lưu, giải phóng nó và đóng lại từ từ với tốc độ kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo không tạo ra sóng thứ cấp. Đây là một tính năng đã được kiểm chứng để khắc phục vấn đề này.

Cách thứ ba có thể là chúng ta chỉ gặp phải sự tăng áp nhẹ, và sóng hồi lưu sẽ quay trở lại rất chậm vì đường ống có thể làm bằng PVC hoặc poly, nên sóng có thể quay lại trạm bơm trong vòng 60-70 giây. Khi đó, chúng ta có thể lắp đặt van xả áp suất tiêu chuẩn, loại van này sẽ mở ra vừa đủ để loại bỏ năng lượng dư thừa và đóng lại rất chậm, nhẹ nhàng để làm giảm dao động áp suất.

Như vậy, đối với chúng tôi, có 3-4 giải pháp chính với chi phí hợp lý. Chúng tôi biết chắc chắn chúng hoạt động hiệu quả, có thể mô phỏng và tích hợp vào phần mềm để dự đoán tác động của chúng. Tất nhiên, tất cả đều dựa vào kinh nghiệm và hiểu biết về cách thiết kế, lắp đặt chúng.

Đây là một số giải pháp đã được kiểm chứng mà chúng tôi đã sử dụng để xử lý hiện tượng búa nước.

Chắc chắn rồi. Vậy nếu tôi hiểu đúng, van thủy lực mà bạn đang nói đến không được kết nối với điện, cũng không có nguồn pin dự phòng. Đúng vậy không?

Chắc chắn rồi. Một trong những điều quan trọng ở đây, Sarah, là chúng ta đang giả định rằng đã có một tia sét đánh, mất điện và không có nguồn điện. Chúng ta muốn có một giải pháp thủy lực có thể hoạt động chính xác trong những điều kiện đó.

Trong một số đường ống rất phức tạp, đôi khi chúng tôi thực sự lắp thêm pin dự phòng và cũng lắp một cuộn dây điện từ trên van. Chúng tôi làm điều này nếu biết rằng sẽ xuất hiện các sóng thứ cấp quay trở lại, vì đôi khi trong các đường ống rất phức tạp, việc xử lý sự cố này không phải là một giải pháp đơn giản, mà có thể khá phức tạp. Tuy nhiên, nhìn chung, chúng tôi không cần bất kỳ nguồn điện dự phòng nào. Vì vậy, về cơ bản, từ góc độ của chúng tôi, đây hoàn toàn là một giải pháp thủy lực.

Tuyệt vời. Colin, có vẻ như van dự đoán tăng áp là một thiết kế linh hoạt và hiệu quả, có thể giảm tác động của hiện tượng búa nước trong mọi điều kiện của trạm bơm. Công nghệ này đã được kiểm chứng và đủ tin cậy để các kỹ sư và nhà thiết kế cân nhắc sử dụng chưa?

Chắc chắn rồi, Sarah. Công nghệ này đã xuất hiện từ rất lâu rồi. Trong nhiều, rất nhiều năm, tôi đã làm việc với các van dự đoán dao động áp lực và van giảm áp suất. Và điều quan trọng nhất ở đây là không chỉ đơn giản mở một cuốn danh mục và đề xuất một sản phẩm nào đó. Điều quan trọng là phải hiểu báo cáo về dao động áp lực thực sự có ý nghĩa gì. Nếu bạn thực sự hiểu được mức độ và thời gian mà các dao động này sẽ quay trở lại trạm bơm, và bạn đã đặt ra những câu hỏi đúng ngay từ đầu, đồng thời có đầy đủ các công cụ cần thiết, bạn hoàn toàn có thể thiết kế cách lắp đặt van và cách nó xả nước, bởi vì trong nhiều trường hợp, chúng ta có thể loại bỏ lượng nước đó. Nhưng nếu chúng ta không xả nước đủ nhanh, thì hệ thống sẽ không phản ứng kịp thời và sẽ xuất hiện một đỉnh áp suất.

Tôi vẫn còn nhớ một tình huống khi chúng tôi sử dụng van dự đoán dao động áp lực và nước chảy ra qua van của chúng tôi thông qua một ống xả lớn, cách mặt sông khoảng 50 mét phía dưới. Khi van đóng lại, sau khi dao động áp lực đã giảm, chúng tôi đã tạo ra một lực hút chân không quá lớn trong đường ống phía hạ lưu đến mức làm sập cả đường ống. Bạn hoàn toàn có thể khắc phục điều này một cách dễ dàng bằng cách lắp thêm một bộ phá chân không và thiết kế nhiều phương án khác nhau để đảm bảo an toàn. Ý tôi muốn nói là kinh nghiệm là yếu tố quyết định tất cả.

Chúng tôi có rất nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực này và làm rất tốt. Sự khác biệt của Bermad là không chỉ thiết kế và sản xuất sản phẩm phù hợp với mục đích sử dụng, mà còn hỗ trợ nhà thiết kế đảm bảo lắp đặt đúng cách, lắp đặt các van cô lập liên quan, hệ thống đường ống, các khối chịu lực và mọi thứ khác để đảm bảo khi hệ thống hoạt động thì nó hoạt động ổn định. Bởi vì nếu làm sai, chắc chắn sẽ có sự cố xảy ra.

Chúng ta học hỏi từ những sai lầm của mình, và tôi không nói rằng chúng tôi chưa từng mắc sai lầm, nhưng chắc chắn chúng tôi luôn cố gắng không lặp lại chúng lần thứ hai.

Suy nghĩ hay đấy. Đó là một ý kiến rất tốt. Chắc chắn là bạn và đội ngũ Bernard có rất nhiều kinh nghiệm trong việc giảm thiểu hiện tượng búa nước tại các trạm bơm, Colin, đặc biệt là trong trường hợp mất điện. Cuộc trò chuyện này thực sự rất hữu ích. Cảm ơn bạn rất nhiều vì đã trò chuyện cùng tôi. Tôi mong chờ lần tiếp theo.

Để tìm hiểu thêm về ngành nước, bao gồm sản phẩm, mẹo, lắp đặt, vận hành và kỹ thuật bảo trì, hãy truy cập https://www.bermad.com.au và đăng ký nhận bản tin ngành của chúng tôi. Bạn sẽ gia nhập hơn 3000 chuyên gia trong ngành và học hỏi từ đội ngũ chuyên gia giàu kinh nghiệm của Bermad.

Cảm ơn bạn đã theo dõi tập này của Controlling Water. Để xem thêm các tập khác, tài nguyên và hướng dẫn, hãy truy cập https://www.bermad.com.au ngay hôm nay.