Búa nước trong các đường ống dẫn nước.

Xin chào và chào mừng bạn đến với Controlling Water, không gian để chúng ta cùng trao đổi về 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 van, đồng hồ đo và các 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 hệ thống đường ống có thể chịu tác động của hiện tượng búa nước.

Colin, tôi rất háo hức được trao đổi với anh về chủ đề này hôm nay. Búa nước là một chủ đề và lĩnh vực mà chúng ta thường nghe nhắc đến, và đây cũng là vấn đề có thể gây ra những hậu quả nghiêm trọng nếu không được kiểm soát tốt, hoặc nếu không được ngăn chặn hay xử lý kịp thời. Trước khi đi sâu vào chi tiết về hiện tượng búa nước, anh có thể giải thích cho chúng tôi biết búa nước thực sự là gì không?

Hiện tượng Búa nước là một hiện tượng xảy ra khi áp suất trong đường ống tăng lên rất nhanh và vượt xa mức mà bạn thường mong đợi, nguyên nhân chủ yếu là do sự thay đổi đột ngột của lưu lượng nước trong đường ống.

Một cách giải thích đơn giản là tình huống trong gia đình. Ở nhà tôi, tôi biết điều gì sẽ xảy ra. Khi chúng tôi bật máy giặt và van điện từ mở ra, nước bắt đầu chảy vào máy giặt. Khi nước đầy đến mức quy định, van điện từ đóng lại và bạn nghe thấy một tiếng “cạch” lớn, đó là do lưu lượng nước thay đổi đột ngột vì 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. Tuy nhiên, hiện tượng tương tự cũng xảy ra trong các đường ống lớn, chẳng hạn như trong các mỏ hoặc hệ thống cấp nước, và 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 điều này có thể nguy hiểm. Đúng vậy. Tùy thuộc vào vật liệu của ống mà bạn sử dụng, các sóng áp suất này có thể lan truyền dọc theo đường ống với tốc độ rất nhanh. Ví dụ, trong ống kim loại, nơi rất cứng, sóng áp suất có thể chạy 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 đi một cây số. 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. Giống như bất cứ thứ gì khác, nếu bạn liên tục làm mệt 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, ngồi tại trạm bơm khi họ tắt các máy bơm. Và thật sự khá đáng sợ khi bạn nghe thấy van một chiều đóng lại và nghe một tiếng động lớn, mọi thứ rung chuyển và đó là một tình huống nguy hiểm. Chúng tôi cũng đã từng gặp trường hợp sản phẩm bị hỏng do mỏi và áp suất quá mức, điều này 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 va đập thủy lực 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, nên bất cứ nơi nào mà lưu lượng nước thay đổi đột ngột thì hiện tượng này sẽ xuất hiện.

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

Hoặc cũng có thể xảy ra trường hợp đường ống bị rỗng một phần và bạn khởi động máy bơm, các cột nước sẽ dồn lại với nhau. Khi hai cột nước gặp nhau, nó tạo ra sự thay đổi lưu lượng đột ngột và điều đó cũng có thể gây ra hiện tượng này. Tôi thậm chí đã từng ở những đường ống mà tôi nghe thấy các nhân viên vận hành phải chạy khỏi hiện trường vì họ đóng van quá nhanh và nghe thấy các van xả khí kêu lớn. Đó không phải là một tình huống tốt. Những tình huống như vậy vẫn xảy ra và mọi người thường không hiểu rõ nguyên nhân, 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 một van bướm đường kính một mét đóng quá nhanh, khiến van xả khí bên cạnh 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 sự cố nổ xảy ra. Và đó thực sự không phải là điều 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 để tìm ra nguyên nhân gây ra vấn đề và cố gắng khắc phục nó. Ví dụ như, nếu trạm bơm là nguyên nhân gây ra vấn đề, bởi vì khi họ tắt 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 bơm, để bơm chạy và tắt trong vòng 30 hoặc 40 giây nhằm giảm hiện tượng đó. Hoặc chúng ta cũng có thể nói, thôi thì hãy “dán băng dán” lên vấn đề này bằng cách lắp một van xả áp, để nếu áp suất tăng lên khi chúng ta tắt bơm quá nhanh, thì có thể xả áp ra ngoài.

Vì vậy, có hai lựa chọn: hoặc là tìm ra nguyên nhân và cố gắng khắc phục, hoặc là “dán băng dán” để xử lý khi nó xảy ra.

Đúng.

Lý do lựa chọn giữa các phương án là tính thực tế của vấn đề. Có thể sẽ rất tốn kém nếu lắp đặt một giải pháp để ngăn không cho bơm dừng lại quá chậm. 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, mỏ này chỉ còn hoạt động khoảng năm năm nữa thôi. Hãy lắp một van xả áp để xử lý đỉnh áp đó. Giữ nguyên mọi thứ.” Phương án này có thể chỉ tốn khoảng 3.000 đô la. Vì vậy, chúng tôi cân nhắc cả tính thực tế lẫn chi phí khi xem xét vấn đề, và luôn đánh giá cả hai hướng: cố gắng ngăn ngừa sự cố xảy ra hoặc phản ứng khi nó xảy ra.

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

Hoàn toàn, 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 giá rẻ, không quá tốn kém nhưng vẫn giải quyết được vấn đề, hoặc cũng có thể là ở một mỏ nơi bạn đang ở sâu hai cây số dưới lòng đất. Khi họ tắt máy bơm ở đó, thực sự rất nguy hiểm. Những người vận hành dưới đó muốn có giải pháp tốt nhất để khắc phục sự cố. Hoặc cũng có thể là nguồn cấp nước cung cấp 40% lượng nước cho một thành phố lớn, chúng ta không muốn nó bị hỏng. Vì vậy, hãy lắp đặt hệ thống bền vững nhất để duy trì nó. Nói chung, mỗi nơi sẽ cần một giải pháp phù hợp riêng.

Chắc chắn rồi. Chắc chắn rồi.

Chúng ta hãy nghỉ giải lao một chút trước khi quay lại trò chuyện về cách giảm thiểu hiện tượng va đập nước trong các hệ thống lắp đặt 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. 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 ngành nước, hãy truy cập https://www.bermad.com.au. Bây giờ, chúng ta quay lại với chương trình.

Vậy khi đã hiểu hai phương pháp chung để giải quyết vấn đề này, bạn sẽ bắt đầu từ đâu để xác định giải pháp tốt nhất có thể?

Vâng. Từ góc nhìn của chúng tôi, chúng tôi không phải là đơn vị tư vấn. Chúng tôi là một công ty kỹ thuật cung cấp các giải pháp có thể lắp đặt 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 phỏng tính toán kích thước như Bentley, Hammer, K Y Pipe, High Trend, và còn nhiều phần mềm khác. Những phần mềm này cho phép bạn nhập chính xác dữ liệu về bơm, đường ống và mạng lưới, đồng thời thực sự quan sát điều gì sẽ xảy ra nếu tôi dừng bơm trong 10 giây hoặc 2 giây. Hoặc nếu có sự cố mất điện và bơm dừng ngay lập tức, đây là những gì sẽ xảy ra. Sau đó, họ có thể xác định và xem xét hệ thống sẽ bị ảnh hưởng như thế nào và đưa ra các đề xuất. Họ có thể muốn lắp đặt một bể giảm áp, một van xả áp hoặc van xả bán tự động, hoặc họ có thể muốn lắp van điều khiển bơm – có rất nhiều cách khác nhau để xem xét vấn đề này.

Vì vậy, từ góc nhìn 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 phỏng, chúng tôi làm việc với các chuyên gia mô hình 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, thiết kế kỹ thuật và đảm bảo chúng hoạt động tốt, đồng thời quan sát chúng trong thực tế. Do đó, mô phỏng và kinh nghiệm thực tế là hai điều hoàn toàn khác nhau. Đôi khi bạn sẽ thấy một báo cáo mô phỏng mà trông không hợp lý, thường là do dữ liệu đầu vào chưa chính xác, và chúng tôi có kinh nghiệm để chia sẻ, giúp đưa ra giải pháp tối ưu nhất.

Từ góc nhìn của chúng tôi, chúng tôi đánh giá 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 hoặc 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 phỏng 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 rằng điều gì đó không đúng và lý do vì sao lại như vậy.

Và bạn nói rất đúng, Sarah, bởi vì nhiều chương trình này giả định rằng đường ống luôn được lấp đầy hoàn toàn bằng nước do nước không thể nén được. Nhưng nếu dọc theo đường ống có những túi khí chứa không khí có thể nén được thì điều đó có thể làm tăng thêm tác động ở các vị trí khác nhau.

Vì vậy, có rất nhiều giả định được đưa ra. 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 cùng với các báo cáo thực sự rất tuyệt vời, bạn biết đấy, khi nó được thực hiện tốt. Tuy nhiên, không chỉ đơn giản là có phần mềm, mà còn cần có kỹ sư thực sự hiểu rõ phần mềm và biết cách nhập đúng dữ liệu. 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 phần lớn thời gian, kinh nghiệm thực tế cũng hỗ trợ và giúp đưa ra giải pháp tốt. Bởi vì giải pháp đưa ra có thể không thực tế.

Rất đúng. Thật thú vị khi bạn nhắc đến van xả khí. Chúng ta đã nói về vấn đề này nhiều lần và chắc chắn đã thảo luận về các lợi ích kỹ thuật cũng như một số vấn đề 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?

Vừa đúng vừa không. Khi bạn sử dụng phần mềm mô phỏng đó, các van xả khí thông thường, và ở đây 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 đường ống khỏi chân không, rất hiệu quả trong việc xả khí, nhưng nếu sử dụng sản phẩm không phù hợp hoặc ứng dụng sai, nó có thể làm tình trạng tệ hơn. Đó là lý do hiện nay trên thị trường có các sản phẩm như van ngăn ngừa làm đầy nhanh (RFP), van xả khí chống va đập hoặc van xả khí chống tăng áp; về cơ bản, các 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 đã đạt được chức năng đó, nhưng chúng rất an toàn và cũng có thể được mô phỏng một cách đơn giản và dễ dàng trên phần mềm này.

Thật thú vị. Vậy Colin, mọi người nên bắt đầu từ đâu khi họ muốn giải quyết vấn đề 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 khách hàng đến với 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 tư vấn cho họ về nguyên nhân gây ra vấn đề. Và thường thì khi đến hiện trường, hoặc chúng tôi sẽ thảo luận qua điện thoại, qua cuộc họp zoom hoặc bất kỳ hình thức nào. Chúng tôi sẽ có thể đưa ra giải pháp mà chúng tôi tin là phù hợp. Chúng tôi cũng sẽ tư vấn cho họ về cách lắp đặt, cách thiết bị sẽ hoạt động, và 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 mua một sản phẩm nào 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 thành công cũng như chưa thành công, 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 không chính xác. Đó là vì chúng tôi không nhìn thấy những gì thực sự nằm dưới lòng đất. Chúng tôi không biết vật liệu ống là thép hay PVC. 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.

Tuyệt vời. Rất vui khi nghe điều đó.

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

Tuyệt vời. Cảm ơn bạn.

Để tìm hiểu thêm về ngành nước, bao gồm 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 cộng đồng 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.