Một số vấn đề về bố trí máy bơm khi cải tạo trạm bơm cũ

Một số vấn đề về bố trí máy bơm khi cải tạo trạm bơm cũ
Làm thế nào để bố trí và lắp đặt bơm, ống hút, ống xả một cách tối ưu trong các trạm bơm, là một câu hỏi thiết yếu.
 
Bơm DHV.600-540 (Q=4500 m3/h, H=19m) - Cách lắp đặt bơm đúng

Bố trí lắp đặt bơm

Điều quan trọng nhất là cần đảm bảo dòng chất lỏng chảy vào bơm dễ dàng và liên tục không để xảy ra hiện tượng biến động của dòng chảy hay phát sinh túi khí “air pockets”.

Cần có một ống hút thẳng đủ dài nối với bơm, đủ làm giảm các biến động của dòng chảy sinh ra do các cút cong, khớp nối hoặc các thiết bị khác. Tiêu chuẩn áp dụng chiều dài đoạn ống hút thẳng phải lớn hơn 5 lần đường kính ống hút (5D). Trong một số hệ thống khi vận tốc dòng chảy lớn (>3m/s) có thể yêu cầu độ dài lớn hơn. Nếu vận tốc dòng chảy tại tiết diện cửa hút của bơm không cân đối sẽ dẫn đến sự không cân bằng về lực tác động lên bánh công tác, gây nên rung động, có thể tạo ra xâm thực tại một số vùng trên bánh công tác. Sự mất cần bằng có thể làm giảm tuổi thọ của một số chi tiết và vòng bi, phớt làm kín hay vành mòn.

Ngoài ra cũng cần bố trí ống xả sao cho tránh được các tác động bất lợi của dòng chảy phản hồi về phía bơm cũng như tránh được sự rung động hay dịch chuyển của hệ thông ống và van tác động lên máy bơm.  

Ví dụ lắp đặt bơm không đúng cách
Bơm DHV.200-520 (Q=800 m3/h, H=100m) – Ví dụ lắp đặt bơm không đúng cách

Dưới đây là ví dụ về một trạm bơm mà khách hàng của chúng tôi lắp đặt mới một máy bơm ly tâm hai cửa hút thay thế vào một trạm bơm cũ mà trước đây đã lắp đặt bơm ly tâm trục ngang một cửa hút (end suction).

Để tiết kiệm chi phí, một cút cong được bố trí ngay sát cửa hút của bơm (hình trên) và van chặn thậm chí được hàn thẳng vào ống hút. Như vậy dòng nước sau khi qua van chặn (1), cút cong (2) và côn thu (3). Với hàng loạt sự nhiễu động trong dòng chảy được cấp thẳng vào bơm. Dẫn tới dòng chảy vào bơm có tốc độ rất khác nhau tại tiết diện cửa hút bơm việc này làm bơm hoạt động không ổn định với một loạt rung động và tiếng ồn dẫn đến nguy cơ làm giảm tuổi thọ vòng bi và một vài bộ phận khác của bơm.

Chúng tôi đã có mặt và phân tích về tác động của việc bố trí bơm không đúng cách ảnh hưởng như thế nào tới tuổi thọ của máy bơm cũng như hiệu suất máy bơm, việc bố trí lại máy bơm đúng cách đã góp phần giảm đáng kể chi phí vận hành sửa chữa máy bơm.

Ví dụ khác
Bơm DHV.200-420 (Q=700 m3/h, H=45m) – Ví dụ về lắp đặt bơm với ống thẳng phía hút chưa hoàn toàn đúng cách

Ở một ví dụ khác mặc dù khách hàng đã bố trí một đoạn ống thẳng phía hút nhưng hệ thống vẫn hoạt động không được trơn tru, bơm không đạt lưu lượng cột áp như thiết kế, máy rung động mạnh. Thiết bị đo độ rung động cho thấy các chỉ số tăng lên khi thay đổi áp lực nước đầu vào, điều đó khẳng định máy bơm bị xâm thực. Và vòng bi đã hỏng sau gần 1000h vận hành. Điều này khá lạ vì thực tế NPSHav (NPSH hệ thống) lớn hơn NPSHv (NPSH máy yêu cầu) là 6m.
Chúng tôi đã tiến hành phân tích hệ thống bằng cách mô phỏng hệ thống sử dụng phần mềm CFD (phần mềm tính toán động lực học chất lỏng).

CFD đã chỉ ra rằng dòng chảy qua cút cong đoạn ống thẳng không ổn định vận tốc dòng chảy được. Theo đó dòng chảy vào cửa hút của bơm được chia làm hai nửa tiết diện, một nửa có vận tốc dòng chảy lớn, nửa còn lại có vận tốc nhỏ hơn. Thêm vào đó vận tốc và hướng của dòng chảy tại tiết diện hút thay đổi theo thời gian (Xem hình).

Máy bơm ly tâm trục ngang hai cửa hút được thiết kế đối xứng, dòng chảy vào bơm được chia đôi (hai cửa hút). Thiết kế này giúp cân bằng lực dọc trục và kéo dài tuổi thọ bơm. Trong trường hợp nêu trên dòng chảy vào mỗi một cửa hút của bơm là không đồng đều và thay đổi theo thời gian, tạo nên sự rung động và xâm thực xảy ra trong bơm. Vấn đề đã được chúng tôi tìm ra và khắc phục bằng cách sử dụng cút cong, đường kính lớn, cho phép giảm vận tốc cũng như làm ổn định dòng chảy của chất lỏng tới tiết diện hút của bơm.

Marcin Janczak

Giám đốc Bộ phận Nghiên cứu & Phát triển Hydro - Vacuum Ba Lan

Bài viết cùng chuyên mục

Tuyển sinh 2021-1