Đang tải... (xem toàn văn)
Van khí là thiết bị cơ học thủy khí được thiết kế để tự động xả khí trong khoảng thời gian điền nước, xả nước, của hoạt động một tuyến ống cấp nước hoặc của một hệ thống cấp nước. Sự vận hành an toàn và hiệu quả của một tuyến ống phụ thuộc vào việc loại bỏ liên tục không khí ra khỏi đường ống. Bài viết này đề cập đến việc lựa chọn các loại van khí và vị trí đặt van khí trên tuyến ống cấp nước.
nNgày nhận bài: 13/4/2021 nNgày sửa bài: 12/5/2021 nNgày chấp nhận đăng: 03/6/2021 Xác định vị trí lựa chọn van khí đường ống cấp nước Location and selection of air valve on water supply pipe > TS NGUYỄN THÀNH CƠNG Khoa KTHT&MT Đơ Thị, Đại học Kiến trúc Hà Nội Email: Congnt@hau.edu.vn; Tel: 0946661789 TĨM TẮT Van khí thiết bị học thủy khí thiết kế để tự động xả khí khoảng thời gian điền nước, xả nước, hoạt động tuyến ống cấp nước hệ thống cấp nước Sự vận hành an toàn hiệu tuyến ống phụ thuộc vào việc loại bỏ liên tục khơng khí khỏi đường ống Bài báo đề cập đến việc lựa chọn loại van khí vị trí đặt van khí tuyến ống cấp nước Từ khóa: Van khí, van xả khí, mạng lưới cấp nước, tuyến ống truyền dẫn ABSTRACT An air valve is a hydro-mechanical device designed to automatically release air during filling, draining, operation of a water supply pipeline or of a water supply system The safe and efficient operation of a pipeline depends on the continuous removal of air from the pipeline This article refers to the selection of air valves and the location of air valves on the water supply pipeline Key words: Air valve, air release valve, water supply network, transmission pipeline ĐẶT VẤN ĐỀ Nước chứa 2% khơng khí hịa tan tính theo thể tích điều kiện tiêu chuẩn (14.7 psi 600F) chứa nhiều hơn, phụ thuộc vào nhiệt độ áp suất nước bên đường ống Sự xuất túi khí làm giảm dịng chảy nước tuyến ống làm giảm diện tích mặt cắt ngang dịng chảy tuyến ống túi khí đủ lớn ngăn chặn hồn tồn dịng chảy nước tuyến ống Trong dẫn thiết kế “TCXDVN 33-2006 Cấp nước – Mạng lưới đường ống cơng trình Tiêu chuẩn thiết kế” mục 8.10 8.11 đề cập đến việc bố trí van thu xả khí vị trí điểm cao gãy góc đường ống theo trắc dọc Nội dung báo cụ thể hóa hướng dẫn khuyến nghị cho việc xác định vị trí loại van xả khí bố trí tuyến ống cấp nước, đặc biệt tuyến truyền dẫn, vận chuyển nước thô trạm xử lý nước vận chuyển vào mạng lưới phân phối NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1 Sự xuất ảnh hưởng khí bên đường ống Định luật Henry phát biểu “lượng khí hịa dung dịch tỷ lệ thuận với áp suất khí phía dung dịch đó” Do nước bị nén, khả giữ khí tăng lên lớn Trong hệ thống phân phối nước, tình trạng khơng khí thoát khỏi nước bên đường ống gom lại thành túi khí điểm có vị trí cao dọc theo tuyến ống Các túi khí xuất làm tăng tổn thất áp lực tuyến ống trình truyền dẫn Tổn thất làm giảm lưu lượng nước tăng mức tiêu hao lượng cho bơm Từ đó, làm giảm hiệu suất toàn hệ thống cấp nước Ngoài ra, túi khí xuất gây hiên tượng nước va (water hammer) làm nổ tuyến ống, gây tiếng ồn ăn mịn đường ống, đồng thời nguyên nhân gây hoạt động thất thường van điều khiển, đồng hồ đo thiết bị Với ảnh hưởng to lớn này, việc loại bỏ túi khí xuất đường ống điều bắt buộc để hệ thống làm việc 2.2 Các loại van khí - Van xả khí cịn gọi van lỗ nhỏ, thiết kế để tự động xả túi khí nhỏ tích tụ đường ống bên ngồi hệ thống hoạt động điều kiện áp suất đường ống vượt áp suất khí Cơ cấu van xả khí điển hình trình bày Hình Các van xả khí đặc trưng lỗ khí có kích thước nhỏ đường kính đầu vào hay nhỏ đường kính ống Đường kính lỗ khí vào khoảng 1.6 mm đến 25mm, đường kính đầu vào có kích thước từ 13mm đến 150mm ISSN 2734-9888 06.2021 113 NGHIÊN CỨU KHOA HỌC Khi hoạt động, van thường mở thơng khí khỏi lỗ khí Khi nước vào van, phao chặn dâng lên vào đóng chặt lỗ khí Khi khơng khí tích lũy đường ống, vào van, thay vị trí nước làm cho phao hạ xuống cho phép không khí ngồi qua lỗ khí Van xả khí thiết kế với khối lượng phao xác cấu đòn bẩy cho phép van mở áp suất lớn áp suất làm việc lớn van điều kiện áp suất vượt q áp suất khí nước có mặt - Van khí kết hợp thiết kế để thực đồng thời chức van khí/ chân khơng ngồi ra, chúng tự động xả túi khí nhỏ khỏi tuyến ống điều kiện làm việc áp lực chức van xả khí Van khí kết hợp có dạng thân đơn thân kép trọng Hình Hình Hình Van xả khí - Van khí/ chân khơng, cịn gọi van lỗ lớn, thiết kế để tự động thoát lượng khí lớn suốt thời gian ống điền nước tự động nạp lượng lớn khơng khí áp suất bên giảm thấp áp suất khí Áp suất âm gây tượng bóp méo đường ống, rút nước tuyến ống, hỏng bơm làm nổ vỡ tuyến ống Một van khí/ chân khơng điển hình có cấu tạo Hình Các van khí/ chân khơng đặc trưng lỗ khí có đường kính khoảng 13mm đến 500mm với đường kính danh nghĩa đầu vào van Hình Van khí kết hợp kiểu thân đơn Hình Van khí kết hợp kiểu thân kép Hình Van khí/ chân khơng Hoạt động van khí/ chân khơng tương tự van xả khí ngoại trừ việc đường kính lỗ khí van lớn đáng kể khơng mở điều kiện có áp Van khí/chân khơng thường mở thiết kế để lượng lớn khơng khí qua lỗ khí Khi nước vào van thời gian cấp nước hệ thống, phao dâng lên đóng kín lỗ khí Van khí/ chân khơng đóng khơng mở lại để khơng khí tuyến ống làm việc 114 06.2021 ISSN 2734-9888 2.3 Vị trí van khí tuyến ống Vị trí xác lắp đặt van xả khí, van khí/ chân khơng van khí kết hợp quan trọng kích cỡ xác van Vị trí van khơng xác làm cho van hoạt động không hiệu Các van khí thường sử dụng tuyến truyền dẫn, vận chuyển nước thô trạm xử lý nước vận chuyển vào hệ thống phân phối, ứng dụng tương tự Van xả khí không cần thiết tuyến ống nhỏ mạng lưới đường ống phân phối nơi mà trụ cứu hỏa kết nối dịch vụ làm nhiệm vụ thơng khí nNgày nhận bài: 15/3/2021 nNgày sửa bài: 12/4/2021 nNgày chấp nhận đăng: 07/5/2021 Hình Mặt cắt minh họa vị trí lắp đặt van khí điển hình tuyến ống Các van khí nên lắp đặt vị trí sau: Lên dốc thấp Van khí/ chân khơng van khí kết hợp nên Các điểm cao Các van khí kết hợp nên lắp đặt bố trí vị trí lên dốc thấp điểm cao tuyến ống để thơng khí tuyến ống điền Đi lên dài Van khí/ chân khơng van khí kết hợp nên nước vào, suốt thời gian làm việc bình thường tuyến ống bố trí khoảng cách 400m đến 800m dọc theo phần cho phép khơng khí vào, bảo vệ chân không ống xả nước lên tuyến ống Điểm cao xác định gradient thủy lực xem Xuống dốc dài Van xả khí van khí kết hợp nên xem điểm đoạn ống dốc lên theo gradient xét vị trí vắt đầu kết thúc phần tuyến ống ngang dài, thủy lực chạy song song với van xả khí van khí kết hợp nên bố trí khoảng Xuống dốc cao Van khí kết hợp nên bố trí vị cách 400m đến 800m dọc theo phần tuyến ống nằm ngang trí xuống dốc cao đột ngột Bảng Đề xuất vị trí loại van khí tuyến ống Điểm Mơ tả Loại van đề xuất Điểm Mô tả Loại van đề xuất Bơm Khí/ chân khơng Xuống dốc thấp Khơng cần Xuống dốc cao Kết hợp 10 Điểm thấp Không cần Điểm thấp Không cần 11 Đi lên dài Khí/ chân khơng Kết hợp Lên dốc cao Không cần 12 Lên dốc cao Không cần Lên dốc thấp Khí/ chân khơng Kết hợp 13 Lên dốc thấp Khí/ chân khơng Kết hợp Bắt đầu vào phương ngang Kết hợp 14 Điểm cao Kết hợp Phương ngang Xả khí Kết hợp 15 Xuống dốc dài Xả khí Kết hợp Kết thúc phương ngang Kết hợp 16 Lên dốc thấp Khí/ chân không Kết hợp KẾT LUẬN Như xuất ảnh hưởng túi khí đường ống nguyên nhân gây cố làm việc hiệu hệ thống Việc xác định vị trí xác lựa chọn loại van khí phù hợp để loại bỏ khí đường ống cấp nước yếu tố quan trọng tạo ổn định, làm việc hiệu cho tuyến truyền dẫn, vận chuyển nước thô trạm xử lý nước vận chuyển vào mạng lưới phân phối Từ góp phần đảm bảo hệ thống làm việc với độ tin cậy cao đặc biệt khu vực có địa hình phức tạp KIẾN NGHỊ Theo dẫn thiết kế mục 8.10 8.11 TCXDVN 33-2006 đề cập đến việc bố trí van thu xả khí vị trí điểm cao gãy góc đường ống theo trắc dọc Chỉ dẫn cần bổ sung, làm rõ chi tiết nội dung báo trình bày Bảng Cùng với việc chọn vị trí, loại van khí việc xác định kích thước van khí chưa đề cập đến TCXDVN 33-2006 mà lấy theo sơ loại d=25mm d=50mm tùy vào đường kính ống Việc lựa chọn theo sơ dẫn đến hệ thống làm việc túi khí khơng thể loại bỏ hết Bởi việc có dẫn tính tốn xác định kích thước van khí cần thiết TÀI LIỆU THAM KHẢO Trịnh Xn Lai 2014 Tính tốn mạng lưới phân phối nước phân tích nước va NXB Khoa học Kỹ thuật TCXDVN 33 - 2006 Cấp nước - Mạng lưới đường ống cơng trình Tiêu chuẩn thiết kế Edmunds, Robert C.1979 “Air Binding In Pipes” Journal AWWA Mau, pp 272-277 “Theory, Application, and Sizing of Air Valves”, 1997 Val - Matic Valve& Mfg.Corp.Zumdahl, Steven S.Chmistry, third edition ISSN 2734-9888 06.2021 115 ... lỗ khí Van khí/ chân khơng đóng khơng mở lại để khơng khí tuyến ống làm việc 114 06.2021 ISSN 2734-9888 2.3 Vị trí van khí tuyến ống Vị trí xác lắp đặt van xả khí, van khí/ chân khơng van khí. .. hoạt động, van thường mở thơng khí khỏi lỗ khí Khi nước vào van, phao chặn dâng lên vào đóng chặt lỗ khí Khi khơng khí tích lũy đường ống, vào van, thay vị trí nước làm cho phao hạ xuống cho phép... họa vị trí lắp đặt van khí điển hình tuyến ống Các van khí nên lắp đặt vị trí sau: Lên dốc thấp Van khí/ chân khơng van khí kết hợp nên Các điểm cao Các van khí kết hợp nên lắp đặt bố trí vị