Giáo trình Máy bơm nước công suất nhỏ - Trường Cao đẳng nghề Hà Nam (năm 2017)

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:35

Thêm vào BST

Báo xấu

15
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Máy bơm nước công suất nhỏ được biên soạn gồm các nội dung chính sau: Khái niệm chung về máy bơm; Lắp đặt bơm điện công suất nhỏ; vận hành bơm điện công suất nhỏ; bảo dưỡng, sửa chữa bơm điện công suất nhỏ. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Máy bơm nước công suất nhỏ - Trường Cao đẳng nghề Hà Nam (năm 2017)

BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI TỈNH HÀ NAM TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ HÀ NAM GIÁO TRÌNH Tên mô đun: MÁY BƠM NƯỚC CÔNG SUẤT NHỎ Hà Nam - Năm 2017 1
TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN - Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. - Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 2
LỜI NÓI ĐẦU Lắp đặt máy bơm nước là một trong những môđun chuyên môn được biên soạn dựa trên chương trình khung và chương trình dạy nghề do Bộ Lao động - Thương binh - Xã hội và Tổng cục Dạy nghề ban hành dành cho hệ sơ cấp Nghề Cơ điện nông thôn. Giáo trình này đƣợc biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên được xây dựng ở mức độ đơn giản và dễ hiểu nhất, trong mỗi bài đều có ví dụ và bài tập áp dụng để làm sáng tỏ lý thuyết. Khi biên soạn, tác giả đã dựa trên kinh nghiệm giảng dậy, tham khảo đồng nghiệp và tham khảo ở nhiều giáo trình hiện có để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành đƣợc biên soạn gắn với nhu cầu thực tế. Giáo trình này cũng là tài liệu giảng dạy và tham khảo tốt cho các ngành thuộc lĩnh vực điện dân dụng, điện cộng nghiệp, điện tử, cơ khí và cán bộ vận hành sửa chữa máy điện. Trong quá trình biên soạn mặc dù đã có rất nhiều cố gắng song khó tránh khỏi những sai sót, nhầm lẫn và khiếm khuyết. Tôi rất mong nhận được sự góp ý của Quý đồng nghiệp và các bạn Học sinh - Sinh viên trong toàn Trƣờng để giáo trình càng hoàn thiện hơn. Phủ lý, ngày tháng năm Đoàn Văn Dũng 3
MỤC LỤC MỤC LỤC ......................................................................................................... 4 Bài 1: Khái niệm chung về máy bơm................................................................. 6 1. Mục tiêu của bài: ............................................................................................ 6 2. Nội dung bài:.................................................................................................. 6 2.1. Khái niệm về máy bơm ........................................................................ 6 2.2. Phân loại .............................................................................................. 6 2.3. Các thông số kỹ thuật ........................................................................... 7 2.4. Cấu tạo của bơm cánh quạt .................................................................. 7 2.4.1. Bơm ly tâm ....................................................................................... 7 2.4.2. Bơm hướng trục ................................................................................ 9 Bài 2: Lắp đặt bơm điện công suất nhỏ............................................................. 11 1. Mục tiêu của bài: .......................................................................................... 11 2. Nội dung bài ................................................................................................. 11 2.1. Xác định vị trí đặt bơm ...................................................................... 11 2.1.1. Kiểm tra toàn bộ thành phần của máy bơm trước khi lắp đặt. .......... 11 2.1.2. Những việc cần kiểm tra trước khi đặt máy: .................................... 11 2.2. Lắp đặt hệ thống đường ống hút, đẩy ................................................. 11 2.2.1. Lắp dặt đường ống hút .................................................................... 11 2.2.2. Lắp đặt đường ống đẩy .................................................................... 11 2.3. Lắp đặt động cơ bơm ......................................................................... 13 2.3.1. Lắp đặt động cơ lên bệ bơm ............................................................ 13 2.3.2. Cấp nguồn cho động cơ ................................................................... 24 Bài 3: Vận hành bơm điện công suất nhỏ ......................................................... 25 1. Mục tiêu của bài: .......................................................................................... 25 2. Nội dung bài ................................................................................................. 25 2.1. Kiểm tra động cơ ............................................................................... 25 2.2. Kiểm tra bơm ..................................................................................... 26 2.2.1. Kiểm tra bầu bơm ........................................................................... 26 2.2.2. Kiểm tra đường ống hút .................................................................. 26 2.2.3. Kiểm tra đường ống đẩy .................................................................. 28 2.2.4. Kiểm tra van, gioăng ....................................................................... 28 2.3. Kiểm tra nguồn điện cấp cho động cơ ................................................ 28 2.4. Vận hành bơm.................................................................................... 29 2.4.1. Kiểm tra lưu lượng nước ................................................................. 29 2.4.2. Kiểm tra bơm đủ áp lực nước .......................................................... 29 2.4.3. Chạy thử bơm ................................................................................. 30 2.4.4. Vận hành bơm ở chế độ làm việc bình thường ................................ 31 Bài 4: Bảo dưỡng, sửa chữa bơm điện công suất nhỏ ....................................... 33 1. Mục tiêu của bài: .......................................................................................... 33 2. Nội dung bài học: ......................................................................................... 33 2.1. Bảo dưỡng bơm ................................................................................. 33 2.2. Bảo dưỡng động cơ điện .................................................................... 33 4
2.2.1. Trình tự bảo dưỡng. ........................................................................ 33 2.2.2. Thực hành bảo dưỡng ..................................................................... 34 5
Bài 1: Khái niệm chung về máy bơm 1. Mục tiêu của bài: - Giải thích được ý nghĩa các thông số kỹ thuật của bơm điện. - Trình bày được nguyên lý cấu tạo của các loại bơm cánh quạt. - Phân biệt được bơm ly tâm và bơm hướng trục - Rèn luyện khả năng tư duy và tính cẩn thẩn trong công việc. 2. Nội dung bài: 2.1. Khái niệm về máy bơm Máy bơm nước là một loại máy thủy lực, nhận năng lượng từ bên ngoài (cơ năng, điện năng, thủy năng,...) và truyền năng lượng cho dòng chất lỏng, nhờ vậy đưa chất lỏng lên một độ cao nhất định hoặc dịch chuyển chất lỏng theo hệ thống đường ống 2.2. Phân loại Người ta chia máy bơm nước ra nhiều loại dựa vào những đặc điểm như: nguyên lý tác động của cánh bơm vào dòng nước, dạng năng lượng làm chạy máy bơm, kết cấu máy bơm, mục đích bơm, loại chất lỏng cần bơm ... Trong đó thường dùng đặc điểm thứ nhất để phân loại máy bơm; theo đặc điểm này máy bơm được chia làm hai nhóm: Bơm động học và Bơm thể tích - Bơm động học: Trong buồng công tác của máy bơm động học, chất lỏng được nhận năng lượng liên tục từ cánh bơm truyền cho nó suốt từ cửa vào đến cửa ra của bơm. Loại máy bơm này gồm có những bơm sau + Bơm cánh quạt ( gồm máy bơm nước li tâm, hướng trục, cánh chéo ): Trong loại máy bơm này, các cánh quạt gắn trên bánh xe công tác ( BXCT ) sẽ truyền trực tiếp năng lượng lên chất lỏng để đẩy chất lỏng dịch chuyển. Loại bơm này thường có lưu lượng lớn, cột áp thấp ( trong bơm nước gọi cụ thể là cột nước ) và hiệu suất tương đối cao, do vậy thường được dùng trong nông nghiệp và các ngành cấp nước khác. + Bơm xoắn: Chất lỏng qua các rãnh BXCT của máy bơm sẽ nhận được năng lượng để tạo dòng chảy xoắn và được đẩy khỏi cửa ra BXCT. Người ta dùng máy bơm này chủ yếu trong công tác hút nước hố thấm, tiêu nước, cứu hỏa... - Bơm thể tích: + Bơm pít tông: Pít tông chuyển động tịnh tiến qua lại có chu kỳ trong buồng công tác để hút và đẩy chất lỏng. Loại bơm này tạo được cột áp cao, lưu lượng nhỏ nên trong nông nghiệp ít dùng, thường được dùng trong máy móc công nghiệp + Bơm rô to: Dùng cơ cấu bánh răng hoặc bánh vít, cánh trượt đặt ở chu vi phần quay của bơm để đẩy chất lỏng. Bơm này gồm có: bơm răng khía, bơm pít tông quay, bơm tấm trượt, bơm vít, bơm pít tông quay, bơm chân không vòng nước ... Bơm rô to có lưu lương nhỏ thường được dùng trong công nghiệp 6
2.3. Các thông số kỹ thuật - Công suất bơm (HP/KW): đƣợc ghi bằng Watt hoặc bằng H.P. - Điện áp (V): có loại 2 dòng điện 110V/ 220V hoặc máy bơm 3 pha. - Đường kính ống hút (mm): đƣờng kính trong của ống hút - Đường kính ống xả (mm): đƣờng kính trong của ống xả - Lưu lượng Q (m3/h): trong máy thường ghi là Qmax, đó là lưu lượng tối đa, vì lưu lượng nước còn tùy thuộc vào nhiều yếu tố khác nhƣ độ cao, tốc độ, công suất máy v.v... - Cột áp H (m): Độ cao của mực nƣớc thƣờng ghi là H, có máy ghi là Hmax, Total H, tức là độ cao mà máy có thể hút từ mặt nƣớc, giếng, hồ, bể chứa... Đây là độ cao tối đa nào đó mà máy vận chuyển nước lên bể chứa phía trên cao, tính theo chiều thẳng đứng. Thông thƣờng, máy bơm không đƣa nƣớc đạt được đến độ cao như ghi ở máy mà chỉ đạt được khoảng 70%. - Độ cao hút nước: là độ cao mà máy bơm hút được, tính từ mặt nước hồ, ao, giếng... đến tâm cánh quạt của bơm. Thông thường thì độ cao sử dụng thực tế nhỏ hơn ghi trong máy, vì vậy khi lắp đặt máy càng gần mặt nước càng tốt. - Độ cao xả nước: là độ cao mà máy bơm có thể đưa nước lên tới được. - Tốc độ quay của bơm: là số vòng quay trên phút, được ghi là r.m.p . - Trọng lượng máy bơm (kg): là tổng khối lượng của máy bơm. - Kích thước máy bơm (mm): là chiều dài, chiều rộng, chiều cao của máy bơm. 2.4. Cấu tạo của bơm cánh quạt 2.4.1. Bơm ly tâm - Bộ phận chính và quan trọng nhất của bơm ly tâm là bánh xe công tác 1, lắp cố định trên trục 2. Bánh xe công tác gồm đĩa trước 3, đĩa sau 4. Giữa hai đĩa là các cánh 5, có chiều cong ngược với chiều quay của bánh xe. Bánh xe được đặt trong buồng xoắn 6. Chất lỏng được dẫn vào bánh xe công tác qua ống hút 7 và dẫn ra khỏi bơm qua ống đẩy 8. Giữa trục bơm và vỏ đặt vòng bít ( còn gọi là cụm nắp bít) để ngăn không cho chất lỏng chảy ra ngoài hoặc khí từ ngoài xâm nhập vào than bơm. - Trước khi cho bơm làm việc , ống hút và thân bơm phải đƣợc chứa đầy nước. Công việc này gọi là mồi bơm. Khi bánh xe công tác quay, dưới tác dụng của lực ly tâm, chất lỏng chứa đầy trong kênh giữa các cánh chuyển động từ tâm ra chu vi và ra khỏi bánh xe công tác với vận tốc khá lớn, vào buồng xoắn. Tại đây sự chuyển động của chất lỏng điều hòa hơn và theo dòng chảy, tiết diện buồng xoắn tăng dần, vận tốc chuyển động của chất lỏng giảm dần để biến một phần áp lực động của dòng chảy sau bánh xe thành áp lực tĩnh. Sauk hi ra khỏi buồng xoắn, chất lỏng vào ống đẩy để dẫn đi xa hoặc lên cao. - Đồng thời với quá trình trên, tại cửa vào bánh xe công tác áp suất giảm xuống nhỏ hơn áp suất không khí rất nhiều. Trên mặt thoáng của nước trong bể hút lại chịu tác dụng của áp suất không khí. Do chênh lệch áp suất, nƣớc từ bể hút liên tục chảy qua ống hút vào máy bơm. 7
- Trong bơm ly tâm, quá trình hút và đẩy diễn ra liên tục , đồng thời. Vì vậy sự cấp chất lỏng của bơm cũng liên tục và đều đặn. Hình 1.1: Cấu tạo máy bơm ly tâm 1-Bánh xe công tác; 2-Trục; 3-Đĩa trước; 4-Đĩa sau; 5-Cánh bánh xe công tác; 6-Buồng xoắn; 7-Ống hút; 8-Ống đẩy Hình 1.2: Cấu tạo máy bơm ly tâm Các thông số làm việc của máy bơm Lưu lượng 8
Lưu lượng là thễ tích khối nước được máy bơm đưa lên trong một đơn vị thời gian. Lưu lượng kí hiệu là Q, đơn vị hợp pháp là m3/s, ngoài ra, còn có nhiều đơn vị dan xuất khác là l/s, m3/h... Cột nước Cột nước của máy bơm có thễ chia thành hai loại: cột nước yêu cầu và cột nước công tác. *) Cột nước yêu cầu Hyc Cột nước yêu cầu của máy bơm là tỗng độ chênh cao mực nước giữa bễ tháo và bễ hút của máy bơm và cột nước tỗn thất khi chất lỏng chuyễn động dọc theo đường ống qua máy bơm (hình 1.5). Cột nước yêu cầu biễu thị yêu cầu thực tế mà máy bơm phải làm việc. Hyc = hđh + hw Trong đó: Hyc: Cột nước yêu cầu của máy bơm (m). hđh: Cột nước địa hình hay cột nước hình học (m) chính là độ chênh cao giữa mực nước bễ hút và bễ xả. hw: Cột nước tỗn thất của dòng chảy khi bắt đầu vào ống hút đến khi ra ống đẫy của máy bơm. Hình 1.3: Cột nƣớc yêu cầu của máy bơm *) Cột nước công tác Hct Cột nước công tác của máy bơm là năng lượng mà bánh xe công tác truyền cho một đơn vị khối lượng chất lỏng lên một độ cao địa hình nào đó ( hoÆc truyền cho một đơn vị khối lượng chất lỏng một áp suất nào đó) và khắc phục tỗn thất thuý lực của dòng chảy qua đường ống của máy bơm. Cột nước công tác biễu thị khả năng làm viÖc của máy bơm. Từ hai định nghĩa trên ta thấy rằng máy bơm chỉ làm viÖc được khi cột nước công tác phải lớn hơn cột nước yêu cầu. Xác định cột nước yêu cầu của máy bơm Hyc 2.4.2. Bơm hướng trục - Máy bơm hướng trục được định nghĩa là dòng máy bơm nước thuộc dòng máy bơm có cánh quạt thuộc dòng bơm cánh dẫn, với thiết kế cánh đơn giản nhất trong tất cả các loại cánh máy bơm trên thị trường hiện nay. Cánh bơm được lắp đặt bên 9
trong một ống hình trụ giúp định hướng dòng chảy tốt, tạo ra áp lực lớn để đẩy nước lên cao nhất - Nguyên lý hoạt động Nguyên lý làm việc của bơm hướng trục là nguyên lý cánh nâng, thường được thiết kế đối với cánh máy bay. Khi bơm làm việc, bánh công tác quay trong môi trường chất lỏng và làm cho các cánh bơm của bánh công tác có dạng công xôn (cong theo không gian ba chiều) quay nên chất lỏng được hút vào bơm và di chuyển theo phương dọc trục với lưu lượng lớn. Trong bơm hướng trục chất lỏng không chuyển động theo phương bán kính ở bất kỳ mặt cắt ngang và cơ cấu hướng dòng nào, nên không xuất hiện lực li tâm. 10
Bài 2: Lắp đặt bơm điện công suất nhỏ 1. Mục tiêu của bài: - Trình bày được phương pháp lắp đặt các máy bơm điện có công suất nhỏ (120m3/giờ) - Lắp đặt được các máy bơm điện có công suất động cơ từ 5,5 – 15 KW dùng để bơm tưới di động đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật - Rèn luyện tính cẩn thẩn, có trách nhiệm trong công việc. 2. Nội dung bài 2.1. Xác định vị trí đặt bơm - Đặt máy nhẹ nhàng vào vị trí định sẵn trên bệ móng máy. - Kê kích đường tâm bơm đúng với vị trí thiết kế công nghệ và đúng với cao trình thiết kế 2.1.1. Kiểm tra toàn bộ thành phần của máy bơm trước khi lắp đặt. Các thành phần của máy bơm: + Dây điện + Vỏ bọc tụ điện + Động cơ máy bơm + Nắp mồi nƣớc + Cửa hút + Thân bơm 2.1.2. Những việc cần kiểm tra trước khi đặt máy: - Đặt máy bơm càng gần miệng giếng càng tốt. Trƣờng hợp phải đặt máy bơm xa giếng, khoảng cách tối đa của ống hút từ giếng đến máy bơm đƣợc tính theo chiều cao hút. Quyết định chiều cao hút tuỳ điều kiện mùa khô - Trình tự thực hiện: + Kiểm tra các thành phần máy bơm: Quan sát đánh giá bên ngoài các thành phần của máy bơm, so sánh với tiêu chuẩn, nếu đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật mới tiến hành lắp đặt. + Kiểm tra chiều cao hút của máy bơm (nếu hút nƣớc từ giếng): đo chiều cao thực tế từ giếng đến máy bơm để đánh giá khẳ năng làm việc của máy bơm. 2.2. Lắp đặt hệ thống đường ống hút, đẩy 2.2.1. Lắp dặt đường ống hút - Khi lắp đặt đường ống dẫn nước vào máy bơm cần phải lưu ý khi gắn luppe ở đầu vào trước ống. Đường kính ống vào phải đúng với đường kính của lỗ gắn nước vào, không được đặt ngang ống vào. - Lắp luppe của máy bơm phải cách đáy hồ và thành hồ. Phải có lưới lọc để tránh rác lọt vào làm nghẹt cánh quạt làm hư máy. 2.2.2. Lắp đặt đường ống đẩy 11
- Lắp đường ống nước ra tốt nhất là phải đúng với đường kính của máy bơm. Không được làm gấp khúc, không dẫn đường ống nước ra lòng vòng làm mất hiệu suất của bơm. Ở đầu ra của bơm nên lắp thêm một van khóa để tiện cho việc điều chỉnh hoặc sửa chữa máy bơm sau này. - Khi lắp đặt các đường ống dẫn vào và ra phải đảm bảo thật kín. Vì mọi sự cố rò rỉ đều có thể dẫn đến hư hại cho máy bơm khi vận hành. Các máy bơm nhỏ có thễ tăng đường kính ống hút của máy bơm, rút ngắn chiều dài ống hút, giảm các chỗ cong, nhất là chỗ cong đột ngột của ống hút, bỏ bớt các van trên đường ống hút bảo đảm chất lỏng trước khi vào bánh xe cánh quạt được phân bố đều, có nghĩa giảm bớt ma sát trên đường ống hút. - Cũng như các máy bơm nhỏ, việc thiết kế ống hút và buồng hút của máy bơm hướng trục lớn cũng sẽ có một tác dụng quan trọng đễ tránh phát sinh hiện tượng khí thực. - Trong thiết kế, phải đảm bảo sao cho tốc độ phân bố theo đường kính của ống hút càng nhỏ càng tốt, tốc độ ở cửa vào loa máy bơm phải được phân bố một cách đều đÆn. Tốt nhất nên dùng các loại ống hút cong. 12
- Nếu mức nước xuống thấp hơn mức nước cho phép phải lập tức ngừng máy. Tìm biện pháp hạn chế tỗn thất thuý lực sinh ra trong ống hút và công trình hút nước... Tóm lại, những người làm công tác thiết kế cũng như quản lí cần nắm vững những đặc tính của mỗi loại máy bơm mà mình đang sử dụng. Ðảm bảo vận hành đúng quy trình, quy phạm, tốt nhất phải khóng chế làm sao cho máy chạy phù hợp với điều kiện thiết kế. Ðó là biÖn pháp có hiểu quả nhất để đảm bảo không phát sinh hiện tượng khí thực trong máy bơm. 2.3. Lắp đặt động cơ bơm 2.3.1. Lắp đặt động cơ lên bệ bơm - Kiểm tra các thành phần máy bơm: Quan sát đánh giá bên ngoài các thành phần của máy bơm, so sánh với tiêu chuẩn, nếu đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật mới tiến hành lắp đặt. - Kiểm tra chiều cao hút của máy bơm (nếu hút nƣớc từ giếng): đo chiều cao thực tế từ giếng đến máy bơm để đánh giá khẳ năng làm việc của máy bơm. Hình 2.1: Máy bơm ly tâm 1-Lưới chắn rác; 2-Ống hút; 3-Chân không kế; 4-Côn; 5-Áp kế; 6-Van một chiều; 7-Van hai chiều; 8-Ống đẩy; 9-Đồng hồ lưu lượng; 10- Máy bơm; 11-Khớp nối trục; 12-Động cơ điện - Bộ phận chính và quan trọng nhất của bơm ly tâm là bánh xe công tác 1, lắp cố định trên trục 2. Bánh xe công tác gồm đĩa trước 3, đĩa sau 4. Giữa hai đĩa là các cánh 5, có chiều cong ngược với chiều quay của bánh xe. Bánh xe được đặt trong buồng xoắn 6. Chất lỏng được dẫn vào bánh xe công tác qua ống hút 7 và dẫn ra khỏi bơm qua ống đẩy 8. Giữa trục bơm và vỏ đặt vòng bít ( còn gọi là cụm nắp 13
bít) để ngăn không cho chất lỏng chảy ra ngoài hoặc khí từ ngoài xâm nhập vào than bơm. - Trước khi cho bơm làm việc, ống hút và thân bơm phải được chứa đầy nước. Công việc này gọi là mồi bơm. Khi bánh xe công tác quay, dưới tác dụng của lực ly tâm, chất lỏng chứa đầy trong kênh giữa các cánh chuyển động từ tâm ra chu vi và ra khỏi bánh xe công tác với vận tốc khá lớn, vào buồng xoắn. Tại đây sự chuyển động của chất lỏng điều hòa hơn và theo dòng chảy, tiết diện buồng xoắn tăng dần, vận tốc chuyển động của chất lỏng giảm dần để biến một phần áp lực động của dòng chảy sau bánh xe thành áp lực tĩnh. Sau khi ra khỏi buồng xoắn, chất lỏng vào ống đẩy để dẫn đi xa hoặc lên cao. - Đồng thời với quá trình trên, tại cửa vào bánh xe công tác áp suất giảm xuống nhỏ hơn áp suất không khí rất nhiều. Trên mặt thoáng của nước trong bể hút lại chịu tác dụng của áp suất không khí. Do chênh lệch áp suất, nước từ bể hút liên tục chảy qua ống hút vào máy bơm. - Trong bơm ly tâm, quá trình hút và đẩy diễn ra liên tục, đồng thời. Vì vậy sự cấp chất lỏng của bơm cũng liên tục và đều đặn *) Các thông số làm việc của máy bơm - Lưu lượng: Lưu lượng là thể tích khối nước được máy bơm đưa lên trong một đơn vị thời gian. Lưu lượng kí hiệu là Q, đơn vị hợp pháp là m3/s, ngoài ra, còn có nhiều đơn vị dẫn xuất khác là l/s, m3/h... - Cột nước Cột nước của máy bơm có thễ chia thành hai loại: cột nước yêu cầu và cột nước công tác. - Cột nước yêu cầu Hyc Cột nước yêu cầu của máy bơm là độ chênh cao mực nước giữa bể tháo và bể hút của máy bơm và cột nước tổn thất khi chất lỏng chuyển động dọc theo đường ống qua máy bơm Cột nước yêu cầu biểu thị yêu cầu thực tế mà máy bơm phải làm việc. Hyc = hđh + hw Trong đó: Hyc: Cột nước yêu cầu của máy bơm (m). hđh: Cột nước địa hình hay cột nước hình học (m) chính là độ chênh cao giữa mực nước bể hút và bể xả. hw: Cột nước tổn thất của dòng chảy khi bắt đầu vào ống hút đến khi ra ống đẩy của máy bơm. 14
Hình 2.2: Cột nước yêu cầu của máy bơm *) Cột nước công tác Hct Cột nước công tác của máy bơm là năng lượng mà bánh xe công tác truyền cho một đơn vị khối lượng chất lỏng lên một độ cao địa hình nào đó ( hoÆc truyền cho một đơn vị khối lượng chất lỏng một áp suất nào đó) và khắc phục tổn thất thuỷ lực của dòng chảy qua đường ống của máy bơm. Cột nước công tác biểu thị khả năng làm việc của máy bơm. Từ hai định nghĩa trên ta thấy rằng máy bơm chỉ làm việc được khi cột nước công tác phải lớn hơn cột nước yêu cầu. Xác định cột nước yêu cầu của máy bơm Hyc *) Tính toán cột nước địa hình hđh. Cột nước địa hình là chênh cao giữa mực nước bể tháo và bể hút. hđh = T - H Trong đó: - T: Cao trình mực nước bễ tháo, thường tính cho ba trường hợp. Miệng ống đẩy nằm dưới mực nước bể tháo thì T lấy bằng cao trình mÆt nước bể tháo - Hiệu suất của máy bơm là đại lượng luôn nhỏ hơn 1. Trong vùng làm việc của các bơm có mặt trên thế giới hiện nay, hiệu suất của máy bơm biến đổi trong khoảng 0,5 – 0,88 tùy thuộc vào giá trị lưu lượng, cột áp mà máy bơm đạt được ở từng chế độ làm việc. - Điều kiện đầu tiên để bơm có thể làm việc được với hiệu suất cao và chi phí điện bơm nước thấp là việc tính toán thết kế trạm bơm phải chính xác, việc chọn máy bơm phải hợp lý. Nhiều nhà máy nước quản lý vận hành trạm bơm mới chỉ biết sơ bộ hiệu suất mà máy bơm có thể đạt được. Thực ra, giữa chế độ làm việc thực tế của máy bơm trong hệ thống với chế độ tính toán thiết kế có sự khác nhau. Vì vậy chạy thử nghiệm máy bơm mới cần xác định lại các thông số làm việc của máy bơm (trong đó có hiệu suất) để làm cơ sở quản lý bơm. Trong quá trình vận hành có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của máy bơm như chất lượng lắp đặt, mức độ hao mòn của các chi tiết máy; mức độ han rỉ, bám cặn ở bánh xe công tác và bộ phận dẫn dòng; chế độ bôi trơn, làm mát,… Vì vậy, cần định kỳ mỗi tháng một lần kiểm tra chất lượng làm việc của máy bơm qua việc kiểm định lại 15
các thông số làm việc. Nếu hiệu suất thực tế của máy bơm giảm 3 – 5% so với hồ sơ ( đường đặc tính ) cần dừng bơm kiểm tra , sửa chữa. Số vòng quay n Số vòng quay của máy bơm tính bằng số vòng quay của trục máy bơm trên đơn vị thời gian. Ðơn vị: vòng /phút. Ðường đÆc tính của bơm - Mối quan hệ giữa cột áp mà bơm tạo ra ứng với các lưu lượng và số vòng quay khác nhau trên trục bơm sẽ được kiểm tra và thiết lập bởi các nhà sản xuất. Kết quả này cùng với các kết quả kiểm tra khác ứng với các đường kính bánh xe công tác khác nhau sẽ được biểu thị trên một đồ thị . Một cách tương tự như vậy, công suất tương ứng của máy bơm cũng được ghi lại . Hiệu suất tại các điểm hoạt động khác nhau của máy bơm được tính toán và các giá trị này cũng được thể hiện trên cùng một đồ thị. - Tất cả các đường cong thể hiện các mối quan hệ H = f1(Q);N=f2(Q); n=f3(Q)đƣợc biểu diễn dưới dạng đồ thị goị là đường đặc tính của máy bơm. Đường đặc tính dựng bằng phương pháp lý thuyết gọi là đường đặc tính của lý thuyết, dựng bằng các dựa vào các số liệu thực nghiệm được gọi là đường đặc tính thực nghiệm. - Trong các đường đặc tính, quan trọng hơn cả là đường cột áp H= f(Q), nó cho biết khả năng làm việc của bơm và việc sử dung hợp lý các chế độ làm việc khác nhau của máy bơm. Hình 2.3: Đường đặc tính của bơm Các đường đÆc tính làm việc ứng với số vòng quay thay đỗi gọi là đường đÆc tính tỗng hợp của bơm. Ðường đÆc tính tỗng hợp biễu thị quan hÖ H = f1(Q), N=f2(Q), 16
= f3(Q) với số vòng quay làm viÖc khác nhau. Các điễm làm viÖc của bơm có cùng hiÖu suất được nối với nhau thành đường cong gọi là đồng hiÖu suất. Hình 2.4: Đường đặc tính của máy bơm li tâm chạy chậm Hình 2.5: Đường đặc tính của máy bơm ly tâm chạy trung bình - Chế độ làm việc của bơm ứng với hiệu suất lớn nhất gọi là chế độ làm việc tối ưu. Ðối với đÆc tính tổng hợp sẽ có vùng tối ưu. Các thông số ký thuật của bơm ứng với chế độ tối ưu gọi là thông số định mức ( hay thông số tính toán). Đường đÆc tính tổng hợp cũng như đÆc tính làm việc cho phép nhanh chóng xác định các chế độ làm việc tối ưu của bơm, giúp cho việc điều chỉnh hoạt động của bơm dễ dàng. - Khi bơm được lắp đÆt chất lỏng cần được nâng lên từ cao trình bể hút đến cao trình bể xả và khắc phúc sức cản của đường ống. Ðường cong quan hệ giữa độ cao nâng và sức cản đường ống với lưu lượng gọi là đÆc tính đường ống của bơm. Giao điểm A của hai đường đÆc tính ( bơm và ống ) gọi là điểm làm việc 17
của bơm. Dựa vào đó để chọn bơm cho phù hợp với hệ số hiệu suất cao nhất. Khi chọn bơm có thể xảy ra một trong 3 trường hợp sau: - Điểm làm việc A nằm đúng vào điểm công tác tối ưu trên đường đặc tính Q- H. Trường hợp này bơm làm việc đáp ứng đúng lưu lượng, cột áp yêu cầu, hiệu suất cao, tiết kiệm điện trong vận hành. - Điểm làm việc A nằm cao hơn điểm công tác tối ưu trên đường đặc tính Q-H. Trƣờng hợp này ứng với lưu lượng yêu cầu Qyc, bơm cho cột áp H1 lớn hơn cột áp yêu cầu Hyc tương đối nhiều. Tức là bơm đã chọn thừa cột áp. Giữa bơm và hệ thống luôn có sự cân bằng về năng lượng, do đó khi bơm làm việc, lưu lượng sẽ tăng lên gấp bội, có nhiều trường hợp vượt xa lưu lượng yêu cầu. Kết quả là dẫn đến tình trạng quá tải động cơ. Giải pháp mà các nhà máy nước hiện nay thường sử dụng để khắc phục tình trạng trên là đóng bớt van trên ống đẩy. Trường hợp này hiệu suất thực tế của máy bơm giảm đi rất nhiều còn chi phí điện bơm nước lại tăng lên rất lớn . - Điểm làm việc A nằm thấp hơn điểm công tác tối ưu trên đường đặc tính Q-H. Trường hợp này có lưu lượng lớn và cột áp nhỏ, hiệu suất làm việc thấp nhưng công suất tiêu thụ tăng vọt gây quá tải cho động cơ máy bơm. Giải pháp xử lý ở đây cũng là phải đóng bớt van trên đường ống đẩy để giảm bớt lưu lượng, tránh gây quá tải cho động cơ. - Quá trình thay đỗi đường đÆc tính của đường ống hay bơm đễ đảm bảo trị số lưu lượng theo yêu cầu gọi là điều chỉnh. Việc điều chỉnh đó có thể thực hiện bằng cách thay đổi đường đÆc tính ống nhờ vÆn van điều tiết đÆt trên ống xả hay nhờ sự thay đổi vận tốc quay của động cơ - bơm. Ngoài ra, bơm hướng trục có thể điều chỉnh nhờ sự thay đỗi góc quay của bánh công tác. Trong đó việc thay đổi nhờ van trên ống xả là phổ biến hơn cả. - Điều chỉnh bằng phương pháp tiết lưu: Nội dung của phương pháp điều chỉnh này là thay đổi độ đóng mở của van trên ống đẩy để bơm cung cấp lưu lượng yêu cầu. Ở điều kiện làm việc bình thường van trên ống đẩy mở hoàn toàn. Điểm làm việc của máy bơm trong hệ thống là điểm A. Sau khi đã hãm bớt van, điểm làm việc của máy bơm trong hệ thống là điểm B. Lưu lượng giảm đi, đồng thời áp suất đo được trên đồng hồ lớn hơn giá trị ban đầu. 18
Hình 2.6: Điều chỉnh lưu lượng máy bơm bằng van trên ống đẩy Đây là phương pháp rất đơn giản, không làm hư hỏng máy, tuy nhiên phương pháp này làm giảm hiệu suất của máy bơm và hao phí năng lượng điện. Về lâu dài, không nên dùng phương pháp này vì bất lợi về kinh tế. Điều chỉnh bằng cách thay đổi số vòng quay ( bằng máy biến tần). Giữa các thông số làm việc của máy bơm và số vòng quay trên trục tuân theo quan hệ : Trong đó : Q1, H1 là lưu lượng, cột áp máy bơm với số vòng quay trên trục là n1; Q2, H2 là lưu lượng, cột áp máy bơm với số vòng quay trên trục là n2; 19
Hình 2.7: Đường đặc tính bơm và đường ống khi điều chỉnh lưu lượng bằng cách thay đổi số vòng quay - Phương pháp điều chỉnh này làm cho tổn thất áp lực trên đường ống vẫn không thay đổi. Nếu số vòng quay trên trục thay đổi không quá 50% so với số vòng quay định mức thì hiệu suất bơm khi điều chỉnh hẩu như không thay đổi. Như vậy đây là phương pháp điều chỉnh mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao. - Thiết bị biến tần làm thay đổi tần số dòng điện vì vậy sẽ thay đổi được vòng quay của môtơ là một kỹ thuật tiên tiến. Trên thực tế thiết bị này được điều khiển tự động bởi một senso áp lực truyền tín hiệu từ mạng lưới về. Vào các giờ ban đêm, tiêu thụ giảm, áp suất tăng, thiết bị sẽ làm cho môtơ quay chậm đi và vì vậy sẽ giảm được áp suất và lưu lượng dư thừa. *) Khí thực - Hiện tượng, dấu hiệu phát sinh khí thực + Cách đây hơn nửa thế kỷ, người ta đã phát hiện ra hiện tượng rỗ trên bề mÆt cánh quạt chân vịt thuần thuý. Về sau này, ở một số bộ phận của các loại máy thuỷ lực khác cũng thấy xuất hiện các hiện tượng tương tự, có khi với mức độ rộng hơn, rỗ nghiêm trọng hơn và có trường hợp xuyên thủng các bộ phận máy - đó là hiện tượng khí thực. Ngày nay, máy thuỷ lực được dùng rất phổ biến, để khắc phục hiện tượng đó, trong nhiều năm nay, vấn đề khí thực trong các máy thuỷ lực được nghiên cứu khá tỉ mỉ và xu hướng sử dụng các loại máy bơm và tuốc bin có tý tốc lớn thì vấn đề khắc phục hiện tượng khí thực càng có ý nghĩa quan trọng hơn. + Hiện tượng khí thực xuất hiên khi áp lực trong dòng chất lỏng chảy qua các bộ phận máy thuỷ lực, vì một nguyên nhân nào đó, áp lực dòng chảy giảm xuống tới áp lực bốc hơi. Lúc đó, trong dòng chất lỏng sẽ hình thành các túi rỗng chứa đầy hơi nước và khí từ chất lỏng bốc ra. Người ta gọi các túi đó là bọt hơi nước hoÆc bọt khí. 20