Búa nước là gì? và hậu quả khôn lường của nó

Một số vụ việc tang thương của các nạn nhân bị thiệt mạng từ các vụ nổ đường ống hơi nước như chết 21 người tại nhà máy Điện ở Trung Quốc hay chết 18 người trong vụ nổ tại thành phố New York, Mỹ. Từ những con số thống kê có thể thấy các rủi ro nổ đường ống khi không được quan tâm đúng mức. Một trong những nguyên nhân gây đến tham họa này chính là hiện tượng búa nước. Vậy búa nước là gì? làm thế nào để khắc phục hiện tượng này.

Hiện tượng búa nước hay tên tiếng anh gọi là Water Hammer thường xảy ra khi dòng nước bị chặn lại đột ngột. Ví dụ rõ nhất cho hiện tượng này là đường ống nước trong nhà vệ sinh khi bạn đang bóp vòi xịt và thả ra. Bạn sẽ thấy ống nước giật liên tục vì một lực được sinh ra khi dòng nước đang chảy bị dừng lại đột ngột. Vậy hiện tượng này gây ra hậu quả nghiêm trọng như thế nào?

Búa nước/water hammer được hiểu như thế nào?

Búa nước/water hammer xảy ra khi dòng chảy của nước bị chặn lại đột ngột. Tại điểm nước bị chặn sẽ tạo ra một áp lực cực mạnh. Nó giống những con đập xả nước khi lũ đổ về vì nếu không xả áp lực nước rất mạnh sẽ khiến con đập nổ tung.
Đối với hệ thống hơi nước trong nhà máy, hiện tượng búa nước xảy ra khi bẫy hơi không hoạt động đúng như thiết kế như là không xả nước ngưng tụ, lắp ngược. Nước trong ống di chuyển với vận tốc cao trong đường ống dễ dẫn đến hiện tượng búa nước. Bên cạnh áp lực của nước đường ống phải ghánh thêm áp lực cao của hơi nước. Chính những điều này cộng hưởng rủi ro đường ống hơi nước nổ tung là rất cao.

Dưới đây là video thể hiện rõ nhất của hiện tượng búa nước.

Bắt đầu là dòng nước chảy qua đường ống một cách đều đăn. Sau đó đột ngột bị chặn lại khiến tuy nhiên dòng nước vẫn còn quán tính chảy trong đường ống. Chính điều này tạo ra một lực được gọi là sóng xung kích. Trong các hệ thống đường ống công nghiệp hiện tượng này có thể gây ra một tiếng nổ lớn trong đường ống như tiếng búa đập. Kết quả của hiện tượng này có thể gây vỡ đường ống nếu áp lực đủ lớn.

Nguyên nhân gây ra hiện tượng búa nước

Hiện tượng búa nước cũng thường xuyên xảy ra với các hệ thống phân phối hơi nước. Để tạo ra những luồng hơi nóng khô dùng để xấy các sản phẩm. Một lò đun nước sẽ nấu nước để hơi nước đi qua các đường ống. Trong khi di chuyển nước sẽ đọng nằm ngang ở thành ống. Hơi nước sẽ khiến cho những dòng nước này di chuyển với tốc độ như một viên đạn va đập vào các khớp nối. Từ đó tạo ra những tiếng động lớn như búa đập và kéo căng đường ống. Kết quả gây ra vỡ đường ống nếu đường ống này bị kéo căng một thời gian dài.

Những nguyên nhân chính gây nên hiện tượng này là do bẫy hơi không tách nước.

• Bẫy hơi hư hỏng lâu ngày không được sửa chữa. Công nhân trong nhà máy xử dụng van xả phụ để xả nước bằng tay. Chu kỳ xả nước phụ thuộc hoàn toàn vào kinh nghiệm của con người. Chính điều này dẫn đến 2 hệ lụy là gây thất thoát hơi nóng nếu xả sớm và gây thủy kích (búa nước nguy hiểm) nếu xả muộn hoặc quên xả.
• Gắn bẫy hơi ngược: đây là một thực tế đội ngũ INO đã gặp tại nhà máy. Lắp bẫy hơi như vậy sẽ khiến nước và hơi cũng không thể lưu thông. Kết quả dù nước ngập bẫy hơi nhưng van không xả vì lắp ngược. Hậu quả của việc ngập nước có nguy cơ vỡ đường ống vì búa nước.
• Quên xả van khiến bẫy hơi không hoạt động: trong khi làm việc với hệ thống hơi, đôi khi công nhân sẽ khóa van lại để sửa chửa. Nhưng vì một lý do gì đó họ lại quên mở van xả nước khiến bẫy hơi có cũng như không. Kết quả nước thì ngập mà bẫy hơi luôn trong tình trạng mát lạnh.

Cách khắc phục tình trạng búa nước

Trước khi xây dựng một hệ thống hơi nước các nhà thầu xây dựng đã tính toán rất kỹ tất cả những rủi ro có thể ảnh hưởng đến đường ống. Vì vậy bài viết này chúng tôi sẽ không đưa ra các phương án hạn chế rủi ro trong khi xây dựng. Điều các kỹ sư quan tâm là làm thế nào để kiểm tra chính xác những hư hỏng trong hệ thống đểư đưa ra phương án sửa chữa trước khi hệ thống ngừng hoạt động.

Có thể nói rằng hầu hết hiện tượng búa nước xảy ra trong đường ống hơi nguyên nhân chính là do bẫy hơi không hoạt động đúng chức năng của nó. Vậy trong tình trạng nhà máy đang hoạt động bình thường làm thế nào để kiểm tra bẫy hơi có thể xem bài viết chi tiết bên dưới.

Cách kiểm tra bẫy hơi còn hoạt động tốt hay không?

Video giải thích nguyên lý mọi loại bẫy hơi/Steam trap

Video thực tế kiểm tra bẫy hơi phao trong nhà máy