Máy Bơm Ly Tâm

I - Máy bơm ly tâm là gì?

Bơm ly tâm là một thiết bị cơ học được sử dụng với chức năng chính là vận chuyển chất lỏng dựa theo nguyên lý sử dụng lực ly tâm. Vì thế, người ta hay gọi bơm ly tâm là loại máy bơm công nghiệp thủy lực cánh dẫn, tạo ra dòng chảy nhờ sự hoạt động của cánh quạt ly tâm.

Máy bơm ly tâm có một cánh quạt hoặc một bộ phận tương tự, được gắn vào trục quay của động cơ. Khi động cơ hoạt động, cánh quạt sẽ quay và tạo ra lực ly tâm, làm cho chất lỏng được hút vào trung tâm của máy bơm và bị đẩy ra theo hướng đường ống dẫn. Để hiểu rõ về máy bơm ly tâm chúng ta hãy đi tới phần tiếp theo.

1 - Cấu tạo của máy bơm ly tâm

Cấu tạo máy bơm ly tâm thường được chia thành 3 phần chính: phần động cơ, phần bơm và phần kết nối ống dẫn. Dưới đây là mô tả chi tiết về từng phần của máy bơm ly tâm:

• Phần động cơ: Đây là phần chứa động cơ điện hoặc động cơ đốt trong, thường được gắn liền với phần bơm. Động cơ được sử dụng để tạo ra lực quay để đưa bơm ly tâm hoạt động.

• Phần bơm: Đây là phần chứa các bộ phận quan trọng, bao gồm cánh quạt (impeller), vỏ bơm (pump casing), trục bơm (shaft), ổ đỡ (bearing) và đồng hồ áp suất (pressure gauge).

  • Cánh quạt là bộ phận tạo lực ly tâm và chịu trách nhiệm cho việc bơm chất lỏng.
  • Vỏ bơm bao gồm các khe hút và khe đẩy, cung cấp đường dẫn cho chất lỏng từ đường ống hút vào và đẩy ra đường ống dẫn.
  • Trục bơm là bộ phận kết nối giữa cánh quạt và động cơ.
  • Ổ đỡ giúp trục bơm xoay một cách mượt mà và ổn định.
  • Đồng hồ áp suất được sử dụng để đo lượng áp suất của chất lỏng trong đường ống.

• Phần kết nối ống dẫn: Đây là phần kết nối giữa phần bơm và đường ống dẫn. Nó bao gồm các bộ phận như van điều tiết, van chặn và ống dẫn. Van điều tiết được sử dụng để điều chỉnh lưu lượng của chất lỏng, trong khi van chặn được sử dụng để ngắt dòng chảy của chất lỏng. Ống dẫn có chức năng truyền chất lỏng từ bơm đến đích mà không gây mất áp suất quá nhiều.

Ngoài các bộ phận trên, máy bơm ly tâm còn có các bộ phận bổ sung như van giảm áp, bộ lọc và van an toàn để giảm thiểu rủi ro trong quá trình hoạt động của máy bơm. Các bộ phận này giúp bảo vệ máy bơm khỏi các tác động bên ngoài và kéo dài tuổi thọ của máy bơm. 

Cấu tạo của máy bơm ly tâm có thể khác nhau tùy thuộc vào loại bơm và ứng dụng cụ thể. Tuy nhiên, nguyên lý hoạt động của máy bơm ly tâm tương đối là giống nhau, đó là sử dụng lực ly tâm để bơm chất lỏng từ đường ống hút vào và đẩy chúng ra đường ống dẫn. Chúng ta hãy tìm hiểu rõ hơn về nguyên lý qua mục tiếp theo.

2 - Nguyên lý hoạt động của máy bơm ly tâm

Về nguyên lý, máy bơm bơm ly tâm hoạt động dựa theo nguyên lý của lực ly tâm để bơm chất lỏng từ đường ống hút vào và đẩy chúng ra đường ống dẫn. Cụ thể, quá trình hoạt động của bơm ly tâm được mô tả như sau:

- Khi động cơ bắt đầu hoạt động, trục quay của động cơ sẽ xoay cánh quạt, tạo ra lực ly tâm.

- Lực ly tâm sẽ đẩy chất lỏng từ trung tâm của cánh quạt ra các cánh bơm, tạo ra một áp suất cao hơn ở phía đẩy.

- Áp suất cao hơn ở phía đẩy sẽ đẩy chất lỏng ra khỏi bơm qua đường ống dẫn.

- Trong khi đó, áp suất thấp hơn ở phía hút sẽ hút chất lỏng từ đường ống hút vào bơm.

- Quá trình này sẽ tiếp tục cho đến khi áp suất tại phía đẩy và phía hút đạt đến cân bằng, hoặc khi động cơ ngừng hoạt động.

- Khi bơm hoạt động, chất lỏng sẽ lưu thông qua bơm và đường ống dẫn, và được đưa đến đích sử dụng.

Các bước trên mô tả quá trình hoạt động cơ bản của bơm ly tâm. Tuy nhiên, trong thực tế, quá trình này có thể phức tạp hơn do tác động của nhiều yếu tố khác nhau, như độ nhớt của chất lỏng, áp suất, lưu lượng, kích thước của bơm và đường ống, v.v. Do đó, việc thiết kế và lựa chọn bơm ly tâm phù hợp cho từng ứng dụng là rất quan trọng.

Thêm một số thông tin bổ sung, bơm ly tâm cũng hoạt động trên nguyên tắc bảo toàn năng lượng, nghĩa là năng lượng của chất lỏng sẽ được chuyển đổi từ năng lượng cơ học của động cơ sang năng lượng động của chất lỏng. Bơm ly tâm cũng có thể được thiết kế với nhiều cánh quạt và hình dạng khác nhau để đáp ứng các yêu cầu và điều kiện khác nhau của ứng dụng. Ngoài ra, cũng có thể sử dụng các công nghệ điều khiển để kiểm soát lưu lượng và áp suất của chất lỏng trong quá trình hoạt động của bơm ly tâm.

3 - Cánh quạt máy bơm ly tâm

Cánh quạt (impeller) của bơm ly tâm là bộ phận quan trọng tạo ra lực ly tâm để bơm chất lỏng. Cánh quạt thường có hình dạng xoắn ốc và được gắn vào trục quay của động cơ. Khi động cơ hoạt động, cánh quạt sẽ quay với tốc độ cao, tạo ra lực ly tâm để đẩy chất lỏng ra khỏi bơm.

Cánh quạt được thiết kế với nhiều hình dạng và kích thước khác nhau để đáp ứng các yêu cầu và điều kiện khác nhau của ứng dụng. Hình dạng của cánh quạt cũng ảnh hưởng đến hiệu suất và lưu lượng của bơm ly tâm.

Các hình dạng phổ biến của cánh quạt bao gồm:

1. Cánh quạt đơn: Đây là loại cánh quạt đơn giảnnhất, với các cánh thẳng và không có xoắn. Loại cánh quạt này thường được sử dụng để bơm chất lỏng có độ nhớt thấp và áp suất thấp.

2. Cánh quạt đôi: Cánh quạt đôi có hai cánh quạt xoắn ngược nhau, giúp tăng hiệu suất và lưu lượng của bơm.

3. Cánh quạt đa cánh: Cánh quạt đa cánh có nhiều cánh quạt xoắn, giúp tăng hiệu suất và lưu lượng của bơm. Loại cánh quạt này thường được sử dụng trong các ứng dụng có áp suất cao và lưu lượng lớn.

4. Cánh quạt tự động điều chỉnh: Cánh quạt này có thể tự động điều chỉnh góc xoắn để tăng hiệu suất của bơm ở các mức độ lưu lượng khác nhau.

Cánh quạt của bơm ly tâm thường được làm bằng các vật liệu như gang, thép không gỉ, nhôm hoặc nhựa. Vật liệu được lựa chọn phụ thuộc vào tính chất của chất lỏng được bơm và điều kiện hoạt động của ứng dụng. Ví dụ, cánh quạt bằng gang thường được sử dụng trong các ứng dụng bơm nước có chứa cát hay bùn, vì gang có độ bền cao và chịu được sự mài mòn. Cánh quạt bằng nhựa thường được sử dụng trong các ứng dụng bơm chất lỏng ăn mòn, vì nhựa có tính chất chống ăn mòn tốt.

Để tăng hiệu suất và độ bền của cánh quạt, các kỹ thuật gia thường sử dụng phương pháp mô phỏng và mô hình hóa tính toán để tối ưu hóa hình dạng và kích thước của cánh quạt. Các phương pháp này giúp tối ưu hóa luồng chất lỏng qua cánh quạt, tăng cường lực ly tâm và giảm thiểu sự mất năng lượng trong quá trình bơm.

III - Đường đặc tính của bơm ly tâm

Đường đặc tính của bơm ly tâm được hiểu là một biểu đồ hiệu suất vận hành bơm.  Nó thể hiện các thông số biến đổi theo những điều kiện vận hành khác nhau như:

• Cột áp
• Lưu lượng

Vì sao đường đặc tuyến của máy bơm nói chung và bơm ly tâm nói riêng là quan trọng?

Vì chúng ta có thể dựa vào đường đặc tính này mà chọn được loại máy bơm phù hợp với hệ thống. Thông qua các chỉ số như lưu lượng, hiệu suất, cột áp từng thời điểm…

Mặt khác, dựa vào đường đặc tính này, các kỹ sư vận hành có thể dễ dàng kiểm tra, bảo trì bảo dưỡng cho máy bơm mà không phải dựa vào lịch định kỳ. Vì có những lúc máy bơm xảy ra sự cố ngoài mong muốn…

Dựa vào đường đặc tuyến, chúng ta có thể lên kế hoạch vận hành theo điều kiện môi trường hay tình hình của hệ thống …

IV - Các loại bơm ly tâm

Có nhiều loại bơm ly tâm được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau, phụ thuộc vào các yêu cầu và điều kiện cụ thể của ứng dụng. Dưới đây là một số loại bơm ly tâm phổ biến:

1. Bơm ly tâm đơn tầng (Single-stage centrifugal pump): Đây là loại bơm ly tâm đơn giản nhất, với một cánh quạt và một vỏ bơm. Loại này thường được sử dụng trong các ứng dụng bơm nước thông thường.

2. Bơm ly tâm đa tầng (Multi-stage centrifugal pump): Loại bơm này có nhiều cánh quạt được xếp chồng lên nhau, tạo thành nhiều tầng bơm. Loại bơm này thường được sử dụng trong các ứng dụng có áp suất cao hơn và lưu lượng thấp hơn.

3. Bơm ly tâm dạng đôi (Double suction centrifugal pump):Loại bơm này có hai đầu hút và một cánh quạt lớn ở giữa, giúp tăng hiệu suất và lưu lượng của bơm. Loại bơm này thường được sử dụng trong các ứng dụng có lưu lượng lớn.

4. Bơm ly tâm tự mồi (Self-priming centrifugal pump): Loại bơm này có khả năng tự mồi, nghĩa là có thể bơm chất lỏng từ một vị trí thấp hơn so với bơm. Loại bơm này thường được sử dụng trong các ứng dụng bơm chất lỏng từ các nguồn khác nhau.

5. Bơm ly tâm loại ổn định (Constant head centrifugal pump): Loại bơm này có khả năng duy trì áp suất đầu ra ổn định, giúp đảm bảo lưu lượng chất lỏng ổn định trong quá trình hoạt động.

6. Bơm ly tâm chìm (Submersible centrifugal pump): Loại bơm này được thiết kế để hoạt động dưới mặt nước, thường được sử dụng trong các ứng dụng bơm nước dưới đất hoặc trong các hồ chứa.

7. Bơm ly tâm bánh răng (Centrifugal gear pump): Loại bơm này có một hoặc nhiều bánh răng xoay quanh trục, tạo ra áp suất để bơm chất lỏng. Loại bơm này thường được sử dụng trong các ứng dụng bơm chất lỏng có độ nhớt cao.

8. Bơm ly tâm với động cơ từ (Magnetic drive centrifugal pump): Loại bơm này sử dụng động cơ từ để quay cánh quạt, thay vì sử dụng động cơ điện truyền thống. Loại bơm này thường được sử dụng trong các ứng dụng bơm các chất lỏng ăn mòn hoặc nguy hiểm.

Các loại bơm ly tâm trên đây chỉ là một số ví dụ phổ biến, còn có nhiều loại bơm ly tâm khác được sử dụng trong các ứng dụng khác nhau. Việc lựa chọn loại bơm ly tâm phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố, như lưu lượng cần bơm, áp suất, độ nhớt của chất lỏng, môi trường hoạt động, v.v. Nếu không chắc chắn về việc lựa chọn loại bơm ly tâm phù hợp cho ứng dụng của mình, nên tìm tư vấn từ các chuyên gia hoặc nhà sản xuất bơm để được hỗ trợ tốt nhất.

Ngoài ra máy bơm ly tâm còn phân loại theo hướng trục bao gồm trục đứng và trục ngang. Đây cũng là cách phân biệt hai dạng phổ biến của bơm ly tâm, chúng khác nhau về hướng lắp đặt và cách thức hoạt động.

1. Máy bơm ly tâm trục đứng (Vertical centrifugal pump): Cũng như tên gọi, máy bơm ly tâm trục đứng có trục quay đứng đứng, thường được lắp đặt trong hố chứa chất lỏng hoặc trên mặt đất. Loại bơm này thường được sử dụng trong các ứng dụng bơm nước dưới đất hoặc trong các hồ chứa. Với kích thước lớn và thiết kế đặc biệt, máy bơm ly tâm trục đứng có khả năng bơm chất lỏng ở các độ sâu khác nhau và với lưu lượng lớn.

2. Máy bơm ly tâm trục ngang (Horizontal centrifugal pump): Máy bơm ly tâmtrục ngang có trục quay ngang, thường được lắp đặt trên mặt đất hoặc trong một vị trí cố định. Loại bơm này thường được sử dụng trong các ứng dụng bơm nước từ các nguồn khác nhau, bơm chất lỏng trong các hệ thống xử lý nước, hệ thống điều hòa không khí, v.v.

Sự khác biệt chính giữa hai loại bơm ly tâm này là hướng lắp đặt. Với máy bơm ly tâm trục đứng, trục quay đứng và ống dẫn được nối với vỏ bơm phía dưới, trong khi đó, với máy bơm ly tâm trục ngang, trục quay ngang và ống dẫn được nối với vỏ bơm phía bên trái và phải. Về cơ bản, cả hai loại bơm ly tâm này đều có cấu trúc và nguyên lý hoạt động tươngtự, sử dụng cánh quạt để tạo ra lực ly tâm và đẩy chất lỏng đi qua ống dẫn. Tuy nhiên, do khác nhau về hướng lắp đặt, các loại bơm ly tâm này có ưu điểm và hạn chế khác nhau phù hợp với các ứng dụng khác nhau.