Trong các hệ thống đường ống cấp nước áp lực, khí tích tụ là một hiện tượng âm thầm nhưng có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng nếu không được kiểm soát ngay từ giai đoạn thiết kế và thi công. Khác với các sự cố dễ nhận biết như rò rỉ hay vỡ ống, việc tích tụ khí trong đường ống khiến túi khí hình thành thường không lộ rõ ra bên ngoài, khiến nhiều công trình chỉ phát hiện vấn đề khi lưu lượng nước giảm bất thường hoặc xảy ra sự cố áp suất. 

Hãy cùng Tiền Phong Nam tìm hiểu kỹ hơn về hiện tượng tích tụ khí này nhé.

Nguyên Nhân Gây Tích Tụ Khí Trong Đường Ống

Nguyên nhân gây tích tụ khí cho đường ống

• Điểm cao cục bộ trên trắc dọc tuyến ống: Đây là nguyên nhân phổ biến nhất. Khi tuyến ống đi qua địa hình gồ ghề hoặc thiết kế trắc dọc không được tính toán kỹ, các điểm cao cục bộ (local high points) trở thành nơi khí có xu hướng nổi lên và mắc kẹt lại do chênh lệch tỷ trọng với nước. Theo thời gian, lượng khí tích tụ ngày càng lớn và chiếm dần tiết diện dòng chảy.
• Khí hòa tan thoát ra khỏi nước: Nước luôn chứa một lượng khí hòa tan nhất định (chủ yếu là không khí và CO2). Khi áp suất trong đường ống giảm hoặc nhiệt độ nước tăng, độ hòa tan của khí giảm theo, khiến khí thoát ra dưới dạng bọt và có xu hướng tập trung tại các điểm cao hoặc các vị trí dòng chảy chậm.
• Quy trình nạp nước ban đầu không đúng kỹ thuật: Khi đưa tuyến ống mới vào vận hành, nếu quá trình nạp nước (filling) thực hiện với tốc độ quá nhanh hoặc không có kế hoạch xả khí tại các vị trí phù hợp, một lượng lớn khí ban đầu trong đường ống sẽ bị giữ lại thay vì được đẩy ra ngoài.
• Thiếu hoặc bố trí sai vị trí van xả khí: Nhiều hệ thống không lắp đặt van xả khí (air release valve) tại các điểm cao trên tuyến, hoặc lắp đặt nhưng sai vị trí, khiến khí không có đường thoát tự nhiên và tích tụ dần trong quá trình vận hành lâu dài.

Tác Hại Của Hiện Tượng Tích Tụ Khí

Tác hại khi gặp hiện tượng tích tụ khí

Giảm lưu lượng và hiệu suất dòng chảy 

Túi khí chiếm một phần tiết diện ống, làm giảm diện tích mặt cắt hiệu dụng cho dòng nước lưu thông, dẫn đến giảm lưu lượng thực tế so với thiết kế và tăng tổn thất áp suất dọc tuyến.

Hiện tượng búa nước (water hammer) 

Đây là hậu quả nghiêm trọng nhất. Búa nước chủ yếu phát sinh khi vận tốc dòng nước thay đổi đột ngột do đóng mở van hoặc bơm khởi động, dừng đột ngột. Túi khí có thể làm diễn biến áp suất quá độ trở nên phức tạp hơn; quá trình nén, giãn hoặc thoát khí nhanh có thể tạo xung áp, rung động và làm tăng nguy cơ hư hỏng trong một số điều kiện. 

Về lâu dài, hiện tượng này có thể gây nứt, hư hỏng mối nối, hoặc trong trường hợp nghiêm trọng là vỡ ống.

Sai lệch trong đo lường lưu lượng 

Túi khí di chuyển qua đồng hồ đo lưu lượng có thể gây sai số trong số liệu đo đếm, ảnh hưởng đến việc giám sát và tính toán vận hành hệ thống.

Tăng nguy cơ ăn mòn tại các điểm tiếp xúc khí-nước 

Đối với đường ống kim loại hoặc phụ kiện kim loại trong hệ thống, khu vực tiếp xúc thường xuyên giữa khí và nước có thể thúc đẩy quá trình ăn mòn nhanh hơn so với các vị trí ống luôn ngập nước hoàn toàn.

Dấu Hiệu Nhận Biết Đường Ống Đang Bị Tích Khí

Một số dấu hiệu cảnh báo mà đội vận hành nên chú ý bao gồm lưu lượng nước đầu ra giảm dần theo thời gian mà không có nguyên nhân rò rỉ rõ ràng, áp suất tại các điểm đo dao động bất thường – đặc biệt tại các vị trí gần điểm cao của tuyến ống, xuất hiện tiếng động bất thường như va đập hoặc rung trong đường ống khi vận hành bơm hoặc đóng mở van, và đồng hồ đo lưu lượng cho kết quả không ổn định dù điều kiện vận hành không thay đổi.

Giải Pháp Xử Lý Và Phòng Ngừa

Giải pháp cốt lõi là lắp đặt van xả khí đúng vị trí tại tất cả các điểm cao cục bộ trên trắc dọc tuyến ống, cho phép khí tự động thoát ra trong quá trình vận hành mà không cần can thiệp thủ công thường xuyên. 

Ngay từ giai đoạn thiết kế, cần khảo sát địa hình kỹ lưỡng để hạn chế tối đa số lượng điểm cao cục bộ không cần thiết, hoặc bố trí biện pháp xả khí phù hợp tại những vị trí không thể tránh khỏi. Khi đưa hệ thống vào vận hành, quá trình nạp nước ban đầu nên thực hiện với tốc độ được kiểm soát, kết hợp mở van xả khí tuần tự theo tuyến để đảm bảo khí được đẩy ra ngoài hoàn toàn trước khi đưa hệ thống vào áp lực vận hành bình thường. 

Cuối cùng, van xả khí cần được kiểm tra và bảo trì định kỳ để đảm bảo không bị kẹt hoặc hư hỏng, vì đây là bộ phận cơ khí có thể xuống cấp theo thời gian và mất tác dụng nếu không được bảo trì đúng cách.

Tích tụ khí trong đường ống là hiện tượng tưởng chừng nhỏ nhưng có thể dẫn đến những hậu quả lớn về hiệu suất vận hành và tuổi thọ công trình nếu bị bỏ qua. Việc kiểm soát hiện tượng này đòi hỏi sự phối hợp chặt chẽ giữa thiết kế trắc dọc tuyến ống hợp lý, bố trí van xả khí đúng vị trí, và tuân thủ quy trình vận hành chuẩn ngay từ giai đoạn nạp nước ban đầu. Theo Tiền Phong Nam, việc đầu tư đúng mức cho khâu phòng ngừa này ngay từ đầu luôn tiết kiệm chi phí hơn nhiều so với việc xử lý sự cố búa nước hay hư hỏng đường ống về sau.