Búa nước trong các đường ống dẫn nước.

Xin chào và chào mừng bạn đến với Controlling Water, một không gian để chúng ta cùng trao đổi về đồng hồ nước và những hiểu biết thú vị về ngành nước. Mỗi tập, chúng tôi sẽ trò chuyện cùng các chuyên gia trong ngành, những người am hiểu về tất cả mọi thứ liên quan đến 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, một trong những kỹ sư của BERMAD AU. Colin có hơn 30 năm kinh nghiệm trong ngành, làm việc với các đường ống có thể chịu tác động của hiện tượng búa nước.

Colin, tôi thực sự rất háo hức được trò chuyện với bạn về chủ đề này hôm nay. Búa nước là một chủ đề và lĩnh vực mà chúng ta nghe nói rất nhiều, và đây cũng là vấn đề có thể gây ra những hậu quả và tác động nghiêm trọng nếu không được kiểm soát tốt, hoặc nếu không được ngăn chặn hay xử lý kịp thời. Trước khi chúng ta đi sâu vào chi tiết về búa nước, bạn có thể cho chúng tôi biết chính xác búa nước là gì không?

Hiện tượng Búa nước là một hiện tượng xảy ra khi bạn thấy áp suất tăng lên rất nhanh và vượt xa mức bạn thường mong đợi trong một đường ống, thường do sự thay đổi dòng chảy đột ngột trong đường ống gây ra.

Một cách giải thích rất đơn giản là tình huống trong gia đình. Ở nhà tôi, tôi biết điều gì xảy ra. Khi máy giặt quần áo của chúng tôi bắt đầu hoạt động, van điện từ mở ra và nước chảy vào máy giặt, khi nước đầy đến một mức nhất định thì van điện từ đóng lại và bạn nghe thấy một tiếng động mạnh, đó là vì dòng chảy thay đổi đột ngột do van đóng ngay lập tức, áp suất tăng lên và làm rung các ống nước.

Đó là một ví dụ nhỏ về hiện tượng búa nước trong gia đình và có thể thay đổi được. Nhưng điều tương tự cũng xảy ra trong các đường ống lớn, nơi cung cấp nước cho mỏ hoặc nguồn nước, có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng vì có hàng tấn nước di chuyển.

Không nghi ngờ gì. Wow.

Vậy khi hiện tượng búa nước xảy ra trong đường ống, những hậu quả nào có thể xảy ra? Và nó có nguy hiểm không?

Chắc chắn nó có thể nguy hiểm. Đúng vậy. Tùy thuộc vào vật liệu của ống mà bạn sử dụng, các sóng áp suất này có thể truyền dọc theo đường ống với tốc độ rất nhanh. Ví dụ, trong ống kim loại, nơi rất cứng, nó có thể truyền lên tới một nghìn mét mỗi giây. Vì vậy, bạn có thể gặp một đỉnh áp suất tại trạm bơm và chỉ một giây sau, sóng áp suất đó đã truyền qua một cây số đường ống. Nó cộng hưởng khắp toàn bộ mạng lưới. Điều quan trọng là khi bạn thấy những đỉnh áp suất này, mạng lưới phải có khả năng chịu đựng được chúng, giống như bất cứ thứ gì khác, nếu bạn liên tục làm mỏi hệ thống bằng cách tăng áp suất lên mức nguy hiểm, nó có thể bị hỏng.

Tôi đã từng ở trong các trạm bơm, nơi tôi ngồi tại trạm bơm và họ tắt các máy bơm. Và thật sự khá đáng sợ khi bạn nghe thấy van một chiều đóng lại và bạn nghe thấy một tiếng nổ lớn, mọi thứ rung chuyển và điều này rất nguy hiểm. Chúng tôi cũng đã từng gặp trường hợp khi sản phẩm bị hỏng do mỏi và áp suất quá mức, điều đó cũng có thể gây nguy hiểm cho các nhân viên vận hành. Vì vậy, đúng là nó có thể khá đáng sợ.

Chắc chắn rồi. Ôi trời ơi. Vậy, những vị trí phổ biến nhất mà hiện tượng búa nước xảy ra trong đường ống cấp nước là ở đâu? Chúng ta có thể nói về điều đó không?

Thông thường, điều này sẽ xảy ra ở khoảng ba vị trí khác nhau, Sarah, vì vậy bất cứ nơi nào dòng chảy của nước thay đổi đột ngột, thì hiện tượng này sẽ xảy ra ở đó.

Vì vậy, nếu chúng ta nghĩ về một trạm bơm bơm nước vào hồ chứa, khi máy bơm dừng lại, đó là lúc lưu lượng nước thay đổi ngay lập tức. Bây giờ, nếu máy bơm giảm tốc và dừng lại rất chậm, bạn sẽ không gặp hiện tượng búa nước, nhưng nếu nó dừng lại đột ngột, đó là lúc chúng ta thấy hiện tượng này. Hoặc bạn có thể thấy, ví dụ, nếu bạn đang bơm nước vào hồ chứa, có thể có một van ở hồ chứa và khi tôi đóng van, nếu tôi đóng quá nhanh, tôi sẽ tạo ra hiện tượng búa nước, giống như hiệu ứng máy giặt vậy.

Hoặc cũng có thể xảy ra khi đường ống ở trạng thái một phần bị rỗng và bạn khởi động máy bơm, các cột nước sẽ gặp nhau. Và khi hai cột nước gặp nhau, chúng tạo ra sự thay đổi lưu lượng đột ngột, và điều đó có thể gây ra hiện tượng này. Tôi thậm chí đã từng ở trên các đường ống mà tôi nghe thấy các nhân viên vận hành chạy khỏi hiện trường vì họ đã đóng van quá nhanh và nghe thấy các van khí kêu rít lên. Đó không phải là một tình huống tốt. Bạn biết đấy, những tình huống này xảy ra và mọi người không thực sự chắc chắn tại sao chúng lại xảy ra, nhưng nó có thể xảy ra ở nhiều vị trí khác nhau dọc theo đường ống.

Chắc hẳn nghe thấy điều đó tại hiện trường rồi phải chạy đi thật là đáng sợ.

Vâng, điều đó hoàn toàn có thể xảy ra và đây là một trường hợp thực tế mà chúng tôi đã gặp trên một đường ống, nơi có một van bướm đường kính một mét đóng quá nhanh, và van xả khí bên cạnh đã rơi vào trạng thái chân không lớn. Các nhân viên vận hành có thể nghe thấy tiếng không khí bị hút vào rất mạnh và đã chạy khỏi hiện trường vì nghĩ rằng sắp có điều gì đó phát nổ. Và điều đó thực sự không tốt.

Hoàn toàn không.

Vậy sau khi đã hiểu rõ các khu vực gây ra hiện tượng búa nước này, Bermad sẽ khắc phục các vấn đề đó như thế nào?

Có hai cách chúng ta nhìn nhận vấn đề này, Sarah. Bạn có thể xem xét điều gì đang gây ra vấn đề và cố gắng khắc phục nó. Ví dụ, nếu trạm bơm là nguyên nhân gây ra vấn đề, bởi vì khi họ tắt máy bơm, nó tắt chỉ trong hai giây và họ thường thấy hiện tượng búa nước lớn xảy ra tại trạm bơm.

Vậy chúng ta có thể làm gì? Chúng ta có thể kéo dài thời gian tắt máy bơm, để nó chạy và tắt trong 30 hoặc 40 giây nhằm giảm hiện tượng đó. Hoặc chúng ta cũng có thể nói, thôi thì hãy tạm thời xử lý bằng cách lắp một van xả áp, để nếu áp suất tăng lên khi chúng ta tắt máy quá nhanh, tôi có thể xả áp suất ra.

Vì vậy, đây là một trong hai trường hợp: hãy xem xét vấn đề là gì và cố gắng khắc phục nó, hoặc tạm thời xử lý để đối phó với nó.

Đúng.

Lý do lựa chọn giữa các phương án là tính thực tiễn của chúng. Có thể sẽ rất tốn kém để lắp đặt một giải pháp nhằm ngăn không cho bơm chạy chậm lại quá mức. Chúng ta có thể phải lắp một van điều khiển bơm với chi phí khoảng 20.000 đô la, hoặc họ có thể nói, “Colin, chúng tôi chỉ còn khai thác mỏ này trong năm năm nữa thôi. Hãy chỉ lắp một van xả áp để xử lý đỉnh áp đó. Giữ nguyên mọi thứ.” Phương án này có thể chỉ tốn 3.000 đô la. Vì vậy, chúng tôi cân nhắc cả tính thực tiễn lẫn chi phí của vấn đề, và xem xét cả hai hướng: cố gắng ngăn chặn sự cố xảy ra hoặc phản ứng khi nó xảy ra.

Chắc chắn rồi. Và tôi nghĩ điều đó sẽ luôn phụ thuộc vào tình huống cụ thể.

Hoàn toàn đúng, và cả ứng dụng nữa, Sarah.

Vì vậy, có thể bạn đang làm việc này trên một khu đất tưới tiêu, nơi người trồng trọt phải tự bỏ tiền ra, và bạn biết đấy, trang trại có thể muốn một giải pháp rẻ tiền, không quá tốn kém nhưng vẫn khắc phục được vấn đề, hoặc cũng có thể đó là một mỏ nơi bạn đang ở dưới lòng đất hai cây số. Và khi họ tắt máy bơm đó, thực sự rất nguy hiểm. Những người vận hành ở dưới đó, họ muốn có giải pháp tốt nhất để khắc phục sự cố. Hoặc cũng có thể là nguồn cung cấp nước nơi chúng ta có 40% lượng nước cho một thành phố lớn, chúng ta không muốn điều đó bị gián đoạn. Vì vậy, hãy lắp đặt hệ thống bền vững nhất để duy trì nó. Mỗi nơi sẽ có một giải pháp phù hợp riêng.

Chắc chắn rồi. Chắc chắn rồi.

Chúng ta hãy nghỉ ngắn một chút trước khi quay lại trò chuyện về cách giảm thiểu hiện tượng búa nước trong các hệ thống phức tạp với địa hình thay đổi,

Bạn đang lắng nghe Controlling Water, podcast của Bermad. Nguồn thông tin chính của bạn về mọi thứ liên quan đến công nghệ nước, van và đồng hồ đo nước. Để biết thêm thông tin về bất kỳ sản phẩm hoặc chủ đề nào được thảo luận trong tập này, cùng với nhiều tài nguyên và bài viết được thiết kế để hỗ trợ bạn với tư cách là các chuyên gia về nước, hãy truy cập https://www.bermad.com.au. Bây giờ, chúng ta quay lại chương trình.

Vậy khi đã hiểu hai phương pháp tổng quát để khắc phục vấn đề này, bạn sẽ bắt đầu từ đâu để xác định giải pháp tốt nhất.

Vâng. Theo quan điểm của chúng tôi, chúng tôi không phải là một đơn vị tư vấn. Chúng tôi là một công ty kỹ thuật chuyên sản xuất các giải pháp có thể áp dụng vào hệ thống đường ống. Dĩ nhiên, một công ty có thể tìm đến một đơn vị tư vấn độc lập. Và ngày nay, Sarah, có rất nhiều phần mềm mô hình hóa kích thước như Bentley, Hammer, K Y Pipe, High Trend, và còn nhiều phần mềm khác nữa. Nhưng những phần mềm mô hình hóa này cho phép bạn nhập chính xác dữ liệu của máy bơm, đường ống và mạng lưới, và thực sự thấy được điều gì sẽ xảy ra nếu tôi dừng máy bơm trong 10 giây hoặc 2 giây. Hoặc nếu tôi gặp sự cố mất điện và máy bơm dừng ngay lập tức, đây là điều sẽ xảy ra. Sau đó, họ có thể xác định và xem nó sẽ ảnh hưởng đến hệ thống như thế nào và đưa ra các đề xuất. Họ có thể muốn lắp đặt một bể giảm áp. Họ có thể muốn lắp van xả áp hoặc van xả bán tự động, hoặc họ có thể muốn lắp van điều khiển máy bơm, có rất nhiều cách khác nhau để xem xét vấn đề này.

Vì vậy, theo quan điểm của chúng tôi, chúng tôi có gần 30 năm kinh nghiệm tại Úc trong lĩnh vực này. Mặc dù chúng tôi không trực tiếp thực hiện mô hình hóa, chúng tôi làm việc với các chuyên gia mô hình hóa để chỉ cho họ cách các van sẽ phản ứng và vận hành. Nhưng chúng tôi cũng có rất nhiều kinh nghiệm thực tế. Chúng tôi đã vận hành nhiều loại van của mình, chúng tôi thiết kế và đảm bảo chúng hoạt động tốt, và chúng tôi chứng kiến chúng vận hành thực tế. Vì vậy, mô hình hóa và kinh nghiệm thực tế là hai điều hoàn toàn khác nhau. Đôi khi bạn sẽ thấy một báo cáo từ chuyên gia mô hình hóa mà trông không hợp lý. Thường thì đó là do dữ liệu đầu vào không chính xác và chúng tôi có kinh nghiệm để chia sẻ điều đó nhằm đưa ra giải pháp tối ưu nhất.

Vì vậy, từ góc nhìn của chúng tôi, chúng tôi xem xét vấn đề dựa trên kinh nghiệm. Chúng tôi biết thông thường điều gì sẽ hiệu quả và nếu bạn muốn kiểm chứng lại, bạn có thể sử dụng phần mềm đó. Bạn cũng có thể hợp tác với các công ty khác.

Đó là một quan điểm thực sự thú vị mà bạn đưa ra về khả năng phát hiện ra lỗi tiềm ẩn trong phần mềm mô hình hóa nhờ vào nhiều năm kinh nghiệm. Có vẻ như việc vượt qua những điểm mù cũng rất quan trọng, dù là thông qua phần mềm và khả năng mô phỏng các tình huống, hay là nhờ vào trực giác nhận biết điều gì đó không đúng và lý do tại sao lại như vậy.

Và bạn nói rất đúng ở điểm đó, Sarah, bởi vì nhiều chương trình này giả định rằng đường ống hoàn toàn đầy nước vì nước là chất không nén được. Nhưng nếu dọc theo đường ống có những túi khí mà có thể bị nén lại thì điều đó có thể làm tăng thêm các khu vực ở những vị trí khác nhau.

Vì vậy, nó đang đưa ra rất nhiều giả định. Và cũng phải nói rằng, phần mềm không hoàn hảo, nhưng nó đã phát triển rất nhiều và những gì chúng ta thấy từ đó và các báo cáo là rất tuyệt vời, bạn biết đấy, khi nó được thực hiện tốt. Nhưng không chỉ đơn giản là có phần mềm, mà còn phải có kỹ sư thực sự hiểu phần mềm và biết cách nhập dữ liệu đúng. Điều đó đòi hỏi rất nhiều kinh nghiệm. Đó là lý do tại sao việc này được giao cho các chuyên gia, không phải tôi, nhưng nhiều khi, kinh nghiệm thực tế cũng hỗ trợ và giúp đưa ra giải pháp tốt. Bởi vì giải pháp có thể không thực tế.

Rất đúng. Thật thú vị khi bạn nhắc đến van xả khí. Chúng tôi đã nói về điều đó nhiều lần và chắc chắn đã thảo luận về các lợi ích kỹ thuật cũng như một số vấn đề về búa nước khi sử dụng van xả khí. Liệu các van khí trên đường ống có ngăn chặn được hiện tượng búa nước trong mạng lưới không?

Có và không. Khi bạn sử dụng phần mềm mô phỏng đó, các van xả khí thông thường, và chúng ta đang nói về van khí kết hợp, nghĩa là nếu chúng ta có một van 80 milimét, nó sẽ có một lỗ 80 milimét để hút khí vào và một lỗ 80 milimét để xả khí ra. Một số van khí, nếu xảy ra hiện tượng tách cột nước, tức là khi áp suất chuyển sang âm hoặc chúng ta hút một lượng lớn không khí vào, rồi các cột nước hợp lại, có thể tạo ra hiện tượng búa nước cục bộ tại các vị trí chiến lược. Vì vậy, chúng rất tốt trong việc bảo vệ ống khỏi hiện tượng chân không. Rất tốt trong việc xả khí, nhưng nếu sử dụng sản phẩm không phù hợp và ứng dụng sai, nó có thể làm tình trạng tệ hơn. Đó là lý do trên thị trường hiện nay có các sản phẩm như van ngăn ngừa làm đầy nhanh (cold RFP), van xả khí chống va đập hoặc van xả khí ngăn ngừa sóng áp, về cơ bản những van này cho phép một lượng lớn không khí đi vào đường ống, nhưng sẽ xả khí ra với tốc độ chậm và được kiểm soát.

Đúng.

Và có nhiều cách khác nhau mà họ thực sự đạt được chức năng đó, nhưng chúng rất an toàn và cũng có thể được mô phỏng một cách rất đơn giản và dễ dàng trên phần mềm này.

Thật thú vị. Vậy Colin, mọi người nên bắt đầu từ đâu khi cân nhắc cách khắc phục sự cố búa nước?

Chà, điều đó phụ thuộc vào ứng dụng và mức độ phức tạp của nó. Điều mà chúng tôi luôn cố gắng làm, nếu họ tìm đến chúng tôi tại BERMAD Australia, là chúng tôi không cung cấp phần mềm mô phỏng này, nhưng chúng tôi có 30 năm kinh nghiệm và luôn làm đúng. Chúng tôi chắc chắn có thể đưa ra lời khuyên về nguyên nhân gây ra vấn đề. Và chúng tôi thường nói khi đến hiện trường, hoặc sẽ thảo luận qua điện thoại hoặc qua cuộc họp zoom hay bất cứ hình thức nào. Và chúng tôi sẽ có thể đưa ra giải pháp mà chúng tôi tin là phù hợp. Chúng tôi sẽ có thể đưa ra lời khuyên về cách lắp đặt, cách nó sẽ hoạt động, và cũng đưa ra lời khuyên rằng nếu họ thực sự muốn mô phỏng và tìm đến một công ty độc lập, chúng tôi có thể chỉ cho họ cách thực hiện và họ có thể kiểm chứng điều đó. Vì vậy, nhiều khi trước khi bạn mua một thứ gì đó, bạn muốn biết liệu nó có thực sự hoạt động không?

Chúng tôi cung cấp rất nhiều tài liệu tham khảo về các dự án mà chúng tôi đã thực hiện và chúng tôi đã chia sẻ nhiều dự án hoạt động tốt cũng như không tốt, và chúng tôi có kinh nghiệm thực tế. Điều quan trọng, Sarah, là bạn học được rất nhiều từ những sai lầm và đôi khi bạn đưa ra giả định, điều đó có thể không đúng. Đó là vì chúng tôi không nhìn thấy những gì thực sự nằm dưới lòng đất. Chúng tôi không biết liệu vật liệu ống là thép hay PVC. Và điều đó ảnh hưởng đến cách van phản ứng, tốc độ, v.v. Vì vậy, đây là một vấn đề khá phức tạp, nhưng bạn nên bắt đầu từ đâu?

Chúng tôi là một điểm khởi đầu rất tốt để bắt đầu cuộc trò chuyện đó một cách chắc chắn.

Tuyệt vời. Thật vui khi nghe điều đó.

Colin, cảm ơn bạn đã tham gia cùng tôi hôm nay. Đây là một cuộc trò chuyện tuyệt vời về hiện tượng búa nước.

Thật tuyệt. Cảm ơn bạn.

Để tìm hiểu thêm về ngành công nghiệp nước, bao gồm các sản phẩm, mẹo, lắp đặt, vận hành và kỹ thuật bảo trì, hãy truy cập 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 Bermad.com.au