Đường ống dài là môi trường tiềm ẩn nhiều rủi ro mà đường ống ngắn không có. Khi bơm dừng đột ngột hoặc mất điện, khối lưu chất khổng lồ trong ống dài tiếp tục chuyển động theo quán tính. Rồi dừng lại và có thể chảy ngược. Toàn bộ quá trình tạo ra sóng áp suất cực lớn, gọi là búa nước. Van một chiều đúng loại là thiết bị quan trọng nhất để kiểm soát hiện tượng nguy hiểm này. Chọn sai van một chiều không những không giải quyết được vấn đề mà còn làm búa nước trầm trọng hơn.
Tại Sao Đường Ống Dài Đặc Biệt Nguy Hiểm?
Đường ống ngắn chứa ít lưu chất. Khi bơm dừng, khối lưu chất nhỏ dừng lại nhanh. Động năng nhỏ. Sóng áp suất yếu.
Đường ống dài hàng trăm đến hàng nghìn mét chứa khối lưu chất rất lớn. Khối lưu chất này đang chuyển động với vận tốc nhất định. Khi bơm dừng, khối lưu chất không dừng ngay được vì quán tính. Nó tiếp tục chuyển động về phía trước trong khoảnh khắc đầu tiên.
Phía sau khối lưu chất này tạo ra vùng áp suất thấp, thậm chí chân không cục bộ. Sau đó lưu chất dừng hẳn và bắt đầu chảy ngược do trọng lực hoặc chênh áp. Dòng chảy ngược tăng tốc dần. Khi gặp van một chiều đóng lại hoặc gặp bơm đang đứng yên, va chạm xảy ra. Sóng áp suất dội ngược lại trong ống.
Sóng áp suất này có thể cao gấp nhiều lần áp suất vận hành bình thường. Với đường ống dài, sóng có thể phản xạ qua lại nhiều lần trước khi tắt dần. Mỗi lần phản xạ là một lần đập lực lên ống, van và thiết bị.
Van Một Chiều Thông Thường Gây Ra Vấn Đề Gì?
Nhiều người nghĩ lắp bất kỳ van một chiều nào vào đường ống là đủ để bảo vệ bơm và chống chảy ngược. Thực tế không đơn giản như vậy.
Van một chiều thông thường loại swing check, tức là loại có cánh lật bản lề, đóng lại sau khi dòng chảy ngược đã bắt đầu. Đây là vấn đề cốt lõi.
Khi bơm dừng, dòng chảy không dừng ngay. Trong vài giây đầu, dòng chảy giảm tốc dần về không. Khi vận tốc giảm về không, van một chiều swing mới bắt đầu đóng. Nhưng đóng chậm. Trong thời gian đó, dòng chảy đã đảo chiều và bắt đầu chảy ngược.
Khi dòng chảy ngược đạt vận tốc nhất định, cánh van mới đập lại vào đế van. Cú đập này mạnh hơn rất nhiều so với đóng từ từ. Tạo ra xung áp suất lớn trong ống. Đây chính là nguồn gốc của búa nước do van một chiều gây ra.
Với đường ống dài hàng trăm mét, dòng chảy ngược có thể đạt vận tốc rất cao trước khi van đóng lại. Va chạm cực mạnh. Ống nứt vỡ tại điểm yếu nhất. Bơm bị hỏng do dòng chảy ngược qua bơm.
Van Một Chiều Lò Xo Và Nguyên Lý Đóng Nhanh
Giải pháp cho vấn đề này là van một chiều có lò xo hỗ trợ đóng nhanh. Nguyên lý hoàn toàn khác với van swing thông thường.
Van một chiều lò xo dùng đĩa hoặc nón kín được lò xo đẩy về phía đóng. Khi bơm chạy, áp suất dòng chảy thắng lực lò xo và giữ van mở. Khi bơm dừng và áp suất đầu vào giảm, lò xo ngay lập tức đẩy đĩa van về vị trí đóng.
Van đóng trước khi dòng chảy kịp đảo chiều hoàn toàn. Tốc độ dòng chảy ngược tại thời điểm van đóng rất thấp, gần về không. Va chạm nhẹ hoặc không đáng kể. Búa nước được kiểm soát hiệu quả.
Đây là nguyên lý nền tảng. Van đóng sớm khi vận tốc dòng chảy còn thấp thì búa nước nhỏ. Van đóng muộn khi vận tốc dòng chảy ngược đã cao thì búa nước lớn.
Các Loại Van Một Chiều Chống Va Đập Phổ Biến
Van Một Chiều Lò Xo Dạng Đĩa (Spring Loaded Disc Check Valve)
Đĩa van phẳng hoặc có profile khí động được lò xo đẩy về đóng. Thiết kế nhỏ gọn, lắp trực tiếp giữa hai mặt bích mà không cần thêm chiều dài ống. Gọi là wafer check valve.
Phù hợp cho đường ống vừa và lớn. Tổn thất áp suất khi mở thấp nhờ thiết kế đĩa mỏng. Đóng nhanh nhờ lò xo. Phổ biến trong hệ thống nước cấp, nước thải và HVAC.
Van Một Chiều Nón Lò Xo (Spring Loaded Ball hoặc Cone Check Valve)
Bi hoặc nón kim loại được lò xo đẩy vào đế van. Khi dòng chảy xuôi chiều, lực dòng chảy đẩy bi hoặc nón ra khỏi đế. Khi dòng chảy giảm, lò xo đẩy bi hoặc nón trở lại đế ngay lập tức.
Độ kín rất cao khi đóng do tiếp xúc điểm hoặc đường tròn giữa bi và đế. Phù hợp cho lưu chất sạch không có hạt rắn. Thường dùng trong hệ thống hóa chất, khí nén và dầu thủy lực.
Van Một Chiều Cánh Đôi (Dual Plate Check Valve)
Hai cánh nhỏ hơn so với một cánh lớn trong van swing thông thường. Khối lượng mỗi cánh nhỏ hơn nhiều. Lực quán tính nhỏ hơn. Đóng nhanh hơn đáng kể so với van swing một cánh.
Thêm lò xo torsion tại bản lề để hỗ trợ đóng nhanh hơn nữa. Thiết kế wafer gọn nhẹ phù hợp cho đường ống lớn. Tổn thất áp suất thấp. Phổ biến trong hệ thống bơm lớn, nhà máy điện và đường ống dầu khí.
Van Một Chiều Piston (Piston Check Valve)
Piston di chuyển dọc theo trục ống. Lò xo đẩy piston về vị trí đóng. Dòng chảy đẩy piston ra khỏi đế khi chảy xuôi chiều.
Thiết kế inline theo trục dòng chảy làm tổn thất áp suất thấp hơn van swing. Đóng nhanh và êm hơn. Phù hợp cho đường ống nhỏ và trung bình trong hệ thống hóa chất và dược phẩm.
Vị Trí Lắp Van Một Chiều Trong Đường Ống Dài
Lắp ngay sau bơm là vị trí tiêu chuẩn và quan trọng nhất. Van một chiều tại đây bảo vệ bơm khỏi dòng chảy ngược và ngăn cột nước trong đường ống dài chảy ngược qua bơm khi bơm dừng.
Với đường ống rất dài hoặc có độ cao thay đổi lớn, đôi khi cần thêm van một chiều tại điểm giữa đường ống. Điểm đặt thêm van thường là điểm cao nhất của đường ống hoặc nơi thay đổi độ dốc. Sóng áp suất được ngăn lại sớm hơn, không lan truyền ra toàn bộ chiều dài ống.
Không lắp van một chiều quá xa bơm mà không có lý do kỹ thuật rõ ràng. Khoảng cách giữa bơm và van một chiều càng xa, thể tích lưu chất giữa hai điểm càng lớn. Thể tích này có thể chảy ngược qua bơm trước khi van đóng lại.
Hướng lắp đặt cần đúng theo chiều dòng chảy. Mũi tên trên thân van chỉ chiều dòng chảy cho phép. Lắp ngược chiều làm van đóng liên tục và không cho dòng chảy xuôi chiều qua được.
Kiểm Tra Và Bảo Trì Van Một Chiều
Van một chiều thường bị quên trong lịch bảo trì vì không có bộ phận dẫn động bên ngoài để kiểm tra. Nhưng van một chiều vẫn cần kiểm tra định kỳ.
Dấu hiệu van một chiều có vấn đề thường là bơm bị quay ngược sau khi dừng. Tiếng va đập lớn khi bơm dừng. Áp suất bên dưới bơm giảm nhanh bất thường khi bơm dừng.
Kiểm tra bằng cách nghe và quan sát khi bơm dừng. Van một chiều tốt đóng êm, không có tiếng va đập mạnh. Áp suất phía sau bơm giảm chậm và ổn định.
Tháo kiểm tra trực tiếp khi có dấu hiệu bất thường. Kiểm tra đệm kín, lò xo và bề mặt tiếp xúc đế van. Lò xo yếu làm van đóng chậm hơn thiết kế. Đệm kín mòn hoặc hỏng làm van không kín khi đóng hoàn toàn.
Thay thế lò xo định kỳ trong môi trường hóa chất hoặc nhiệt độ cao. Lò xo bị ăn mòn hoặc mỏi theo thời gian. Lực đóng yếu dần mà không có dấu hiệu nhìn thấy từ bên ngoài.
Tính Toán Chọn Lò Xo Đúng Độ Cứng
Lò xo quá mềm làm van đóng chậm. Không đủ để ngăn dòng chảy ngược kịp thời. Búa nước vẫn xảy ra.
Lò xo quá cứng làm tổn thất áp suất qua van lớn khi dòng chảy xuôi chiều. Bơm phải làm việc nặng hơn để thắng lực lò xo. Tiêu tốn thêm điện năng không cần thiết.
Độ cứng lò xo cần được tính toán cân bằng giữa hai yêu cầu này. Đóng đủ nhanh để ngăn dòng chảy ngược đáng kể nhưng không quá cứng để gây tổn thất áp suất lớn.
Nhà sản xuất van thường cung cấp nhiều lựa chọn lò xo với độ cứng khác nhau cho cùng một van. Cần tính toán vận tốc dòng chảy ngược dự kiến và thời gian cho phép van đóng để chọn đúng lò xo.
Kết Luận
Van một chiều đúng loại là tuyến phòng thủ quan trọng nhất bảo vệ đường ống dài và bơm khỏi búa nước. Van swing thông thường không phù hợp cho đường ống dài. Cần chọn van một chiều có lò xo hỗ trợ đóng nhanh trước khi dòng chảy ngược đạt vận tốc cao. Lắp đúng vị trí, chọn đúng độ cứng lò xo và bảo trì định kỳ là ba yếu tố đảm bảo van một chiều hoạt động hiệu quả trong suốt tuổi thọ hệ thống.
Xem thêm sản phẩm TẠI ĐÂY
FACEBOOK:https://web.facebook.com/Công Ty Tnhh Đầu Tư Và Thiết Bị Công Nghiệp ADM
Mọi nhu cầu tư vần hay báo giá sản phẩm liên hệ qua:
Điện thoại:0965.595.039
GMAIL: Vattunhamay01@gmail.com