Trong hệ thống đường ống có bơm, hiện tượng búa nước thường được nhắc đến khi dòng chất lỏng thay đổi vận tốc trong thời gian rất ngắn. Trong quá trình đó, van 1 chiều inox là một thiết bị có liên quan trực tiếp bởi nó được thiết kế để hạn chế dòng chảy ngược.

Tuy nhiên, không nên hiểu đơn giản rằng cứ sử dụng van một chiều là hệ thống sẽ xuất hiện búa nước hoặc cứ thay van là có thể xử lý hoàn toàn hiện tượng này. Búa nước là một vấn đề của toàn bộ hệ thống thủy lực, trong đó đặc tính đóng của check valve, vận tốc dòng, chiều dài đường ống và cách vận hành bơm đều có thể đóng vai trò nhất định.

Tân Thành chia sẻ góc nhìn chuyên sâu này để người làm kỹ thuật có thể hiểu rõ hơn mối liên hệ giữa van 1 chiều check valve – Stainless Steel Check Valve và hiện tượng water hammer.

1. Vì sao dòng chảy thay đổi lại tạo ra xung áp?

Khi nước hoặc chất lỏng đang chuyển động trong đường ống, nó mang theo động lượng.

Nếu dòng chảy bị giảm hoặc dừng đột ngột, trạng thái chuyển động của khối chất lỏng bị thay đổi trong thời gian ngắn.

Sự thay đổi này có thể tạo ra sóng áp suất lan truyền trong đường ống.

Đó là lý do khi hệ thống có tiếng “đập” mạnh sau khi bơm dừng hoặc van đóng nhanh, kỹ thuật thường kiểm tra khả năng xuất hiện water hammer.

2. Van 1 chiều liên quan đến hiện tượng này như thế nào?

Vai trò của van 1 chiều inox là cho phép dòng đi theo một hướng và hạn chế dòng đi ngược.

Khi bơm đang hoạt động, van mở.

Khi bơm dừng, nếu áp suất phía sau cao hơn phía trước, dòng chảy có xu hướng đảo chiều. Van lúc này phải đóng lại.

Vấn đề nằm ở thời điểm và tốc độ đóng.

Nếu dòng đã bắt đầu đảo chiều với vận tốc đáng kể rồi van mới đóng, khối chất lỏng đang chuyển động ngược có thể tạo ra tác động lớn lên hệ thống.

Ngược lại, một thiết kế có đặc tính đóng phù hợp có thể hạn chế khoảng thời gian dòng chảy ngược.

3. Đóng nhanh có phải lúc nào cũng tốt?

Không thể kết luận đơn giản.

Mục tiêu của check valve là ngăn dòng ngược, nhưng cách van thực hiện điều đó phải phù hợp với hệ thống.

Một van đóng quá nhanh trong một điều kiện nhất định có thể tạo ra thay đổi vận tốc lớn trong thời gian ngắn.

Trong khi đó, nếu van đóng quá chậm, lượng dòng chảy ngược có thể tăng lên trước khi van đóng hoàn toàn.

Do đó, bài toán không đơn giản là:

“Đóng càng nhanh càng tốt.”

Mà là:

“Đặc tính đóng của van có phù hợp với động lực học của hệ thống hay không?”

4. Chiều dài đường ống có ảnh hưởng không?

Có.

Trong một tuyến ống dài, sóng áp suất có thể truyền đi và phản xạ giữa các điểm khác nhau.

Vì vậy, hệ thống có chiều dài đường ống lớn có thể phản ứng khác với một đoạn ống ngắn.

Ngoài chiều dài, cần xem xét:

• Đường kính ống.

• Vật liệu ống.

• Vận tốc dòng.

• Độ đàn hồi của đường ống.

• Áp suất vận hành.

• Vị trí bơm.

• Vị trí van 1 chiều inox.

Đây là lý do không nên đánh giá búa nước chỉ dựa vào một thiết bị riêng lẻ.

5. Vận tốc dòng càng cao thì cần càng chú ý

Khi tốc độ dòng tăng, năng lượng liên quan đến dòng chảy cũng tăng.

Nếu hệ thống có vận tốc dòng cao và xảy ra thay đổi trạng thái đột ngột, xung áp có thể trở nên đáng kể hơn.

Vì vậy, khi lựa chọn van công nghiệp, không nên chỉ dựa vào DN.

Một đường ống DN100 có thể có điều kiện vận hành rất khác so với một hệ thống DN100 khác nếu lưu lượng và vận tốc dòng khác nhau.

6. Dấu hiệu nào khiến kỹ thuật nên nghi ngờ búa nước?

Một số biểu hiện có thể được xem là tín hiệu để kiểm tra:

• Tiếng va đập lớn khi bơm dừng.

• Đường ống rung mạnh trong thời gian ngắn.

• Đồng hồ áp suất dao động bất thường.

• Giá đỡ đường ống chịu lực đột ngột.

• Van phát tiếng đóng mạnh.

• Hệ thống xuất hiện rò rỉ sau nhiều chu kỳ đóng mở.

Tuy nhiên, những dấu hiệu này không đủ để kết luận chắc chắn rằng hệ thống đang bị búa nước.

Cần xem xét điều kiện vận hành và đo đạc phù hợp.

7. Kiểu van có liên quan đến khả năng giảm dòng ngược

Các loại van một chiều có thiết kế cơ cấu đóng khác nhau.

Một số thiết kế sử dụng đĩa bản lề, một số sử dụng piston hoặc poppet có lò xo.

Đặc tính chuyển động của từng kiểu sẽ khác nhau.

Vì vậy, khi lựa chọn van 1 chiều check valve, cần xem xét:

• Cơ chế đóng.

• Hành trình đóng.

• Cracking pressure.

• Điều kiện lưu lượng.

• Hướng lắp đặt.

• Áp suất trước và sau van.

Không nên đánh giá một kiểu check valve là phù hợp cho mọi hệ thống chỉ dựa trên khả năng chống dòng ngược.

8. Có thể xử lý búa nước chỉ bằng cách thay van không?

Không phải lúc nào cũng vậy.

Nếu nguyên nhân nằm trong toàn bộ cấu hình hệ thống, thay van 1 chiều inox chỉ giải quyết một phần.

Tùy trường hợp, kỹ thuật có thể cần đánh giá thêm:

• Điều khiển tốc độ đóng/mở van.

• Chế độ khởi động và dừng bơm.

• Bình tích áp.

• Air chamber.

• Surge vessel.

• Thiết bị giảm xung áp.

• Bố trí đường ống.

• Vận tốc dòng.

Biện pháp cụ thể phải dựa trên phân tích hệ thống.

9. Khi chọn van, nên cung cấp những thông tin gì?

Để lựa chọn Stainless Steel Check Valve phù hợp, nên cung cấp:

• Môi chất.

• DN.

• Lưu lượng.

• Áp suất làm việc.

• Nhiệt độ.

• Chiều dài tuyến ống.

• Loại bơm.

• Tốc độ bơm.

• Vị trí lắp van.

• Hiện tượng thực tế đang xảy ra.

Nếu đã có hiện tượng va đập, nên mô tả thời điểm xuất hiện: khi khởi động, khi dừng bơm hay khi đóng một thiết bị khác.

Những thông tin này có giá trị hơn rất nhiều so với việc chỉ nói “cần một van 1 chiều inox DN100”.

10. Một sai lầm thường gặp: chỉ kiểm tra van khi hệ thống đang chạy

Một van 1 chiều có thể hoạt động bình thường trong trạng thái ổn định nhưng phát sinh vấn đề tại thời điểm chuyển trạng thái.

Vì vậy, kiểm tra cần bao gồm:

Bơm khởi động → hệ thống đạt lưu lượng → giảm tải → bơm dừng → kiểm tra phản ứng.

Đây mới là chuỗi vận hành thực tế mà van phải trải qua.

Kết luận

Mối liên hệ giữa van 1 chiều inox và búa nước cần được nhìn trong phạm vi toàn bộ hệ thống. Van có nhiệm vụ hạn chế dòng chảy ngược, nhưng đặc tính đóng của van, vận tốc dòng, chiều dài đường ống, chế độ vận hành bơm và nhiều yếu tố khác cùng ảnh hưởng đến hiện tượng xung áp.

Với các hệ thống van công nghiệp có yêu cầu cao, việc lựa chọn van 1 chiều, van một chiều, van 1 chiều check valve, check valve – Stainless Steel Check Valve nên dựa trên điều kiện vận hành thực tế thay vì chỉ dựa vào kích thước đường ống.

Tân Thành chia sẻ nội dung này như một góc nhìn kỹ thuật để việc lựa chọn và bố trí van 1 chiều inox được xem xét đồng bộ hơn với toàn bộ hệ thống đường ống.