Công thức tính công suất máy bơm đi từ lưu lượng Q và cột áp H trên catalogue, qua hiệu suất của bơm và của motor, để ra cỡ động cơ cần lắp. Chuỗi tính này giải thích vì sao hai báo giá cùng ghi 100 m³/h và 80 m vẫn đề xuất motor 30 kW và 37 kW, khi mỗi bên giả định một hiệu suất và một mức dự phòng khác nhau. Để lần theo chuỗi đó, hãy bắt đầu từ công suất thủy lực, phần năng lượng chất lỏng thực sự nhận được từ bơm.
- Công suất thủy lực P = ρ·g·Q·H là phần năng lượng dòng chất lỏng nhận được mỗi giây.
- Chia cho hiệu suất bơm ra công suất trục, dùng để chọn kích cỡ motor.
- Chia tiếp cho hiệu suất motor ra công suất điện mà hệ thống tiêu thụ.
- Chất lỏng nặng hơn nước hoặc đổi tốc độ quay đều làm công suất thay đổi.
Công suất thủy lực: công thức P = ρ·g·Q·H
Công suất thủy lực là năng lượng mà dòng chất lỏng nhận được từ bơm trong mỗi giây. Với lưu lượng Q và cột áp H, công thức là P = ρ·g·Q·H, trong đó ρ là khối lượng riêng và g là gia tốc trọng trường. Đây là công suất hữu ích, chưa tính hao hụt trong bơm và motor.
Lưu lượng trên catalogue thường tính bằng m³/h, nên bạn đổi sang m³/s bằng cách chia cho 3600 và đổi kết quả từ W sang kW bằng cách chia cho 1000. Với nước và g = 9,81 m/s², hai phép đổi gộp thành dạng nhanh P (kW) = Q (m³/h) × H (m) / 367. Công suất thủy lực cũng viết được dưới dạng P = Q·Δp, với Δp là độ tăng áp suất qua bơm. Cột áp H lấy tại điểm làm việc của hệ thống, cách tính nằm ở bài về cách tính cột áp tổng của hệ thống.
| Đại lượng | Ký hiệu | Đơn vị | Lưu ý khi đổi |
|---|---|---|---|
| Lưu lượng | Q | m³/s | Từ m³/h chia cho 3600 |
| Cột áp | H | m | Lấy tại điểm làm việc |
| Khối lượng riêng | ρ | kg/m³ | Nước khoảng 1000 kg/m³ |
| Công suất thủy lực | P | W hoặc kW | Từ W sang kW chia cho 1000 |
Để kiểm tra nhanh, với Q = 100 m³/h và H = 80 m thì P = 100 × 80 / 367 ≈ 21,8 kW. Đây là công suất mà chất lỏng nhận được, nên motor lắp cho bơm luôn phải lớn hơn con số này.
Công thức tính công suất máy bơm từ công suất thủy lực đến công suất động cơ
Công suất trục bằng công suất thủy lực chia cho hiệu suất bơm, và công suất điện bằng công suất trục chia cho hiệu suất motor. Kích cỡ motor chọn theo công suất trục, còn công suất điện chỉ cho biết điện năng hệ thống tiêu thụ. Hiệu suất phải lấy tại điểm làm việc.
Nhầm lẫn thường gặp là chia thêm cho hiệu suất motor rồi coi kết quả là cỡ motor. Công suất ghi trên nhãn motor là công suất đầu ra ở trục, nên nó phải lớn hơn hoặc bằng công suất trục mà bơm cần. Hiệu suất bơm thay đổi dọc theo lưu lượng, vì vậy bạn dóng từ điểm làm việc lên đường hiệu suất để đọc giá trị tại đó, không lấy giá trị cao nhất của catalogue. Ý nghĩa từng loại công suất trên catalogue đã có ở bài về cách đọc đúng kW và HP trên bơm chữa cháy.
Bảng dưới tóm tắt chuỗi ba công suất và mục đích dùng của từng loại.
| Công suất | Công thức | Dùng để làm gì |
|---|---|---|
| Thủy lực | P_tl = ρ·g·Q·H | Đo năng lượng hữu ích cấp cho chất lỏng |
| Trục | P_trục = P_tl / η_bơm | Chọn kích cỡ motor |
| Điện | P_điện = P_trục / η_motor | Tính điện năng tiêu thụ |
Công thức tính công suất máy bơm: ví dụ chọn motor cho Q = 100 m³/h, H = 80 m
Giả định bơm nước với Q = 100 m³/h, H = 80 m, hiệu suất bơm 72% và hiệu suất motor 92%. Công suất thủy lực là 21,8 kW, công suất trục là 21,8 / 0,72 = 30,3 kW, còn công suất điện là 30,3 / 0,92 = 32,9 kW. Các hiệu suất này là số liệu giả định, bạn thay bằng số đọc trên đường hiệu suất của model.
Motor chuẩn thường gặp có các bậc 22, 30, 37 và 45 kW. Công suất trục 30,3 kW vượt bậc 30 kW một chút, nên bậc phù hợp kế tiếp là 37 kW, dư khoảng 22%. Nếu cùng bơm đó đạt hiệu suất 75%, công suất trục là 29,1 kW và motor 30 kW chỉ dư khoảng 3%.
Đó là lý do hai báo giá ở đầu bài có thể cùng đúng, một bên tính với hiệu suất cao và chấp nhận dự phòng mỏng, bên kia tính thận trọng hơn. Bạn kiểm tra điểm làm việc trên catalogue của bơm ly tâm trục ngang đầu hút cuối của Parolli rồi thống nhất mức dự phòng với đơn vị thiết kế.
Khối lượng riêng chất lỏng ảnh hưởng thế nào đến công suất máy bơm
Cùng lưu lượng và cùng cột áp tính bằng mét, công suất tỷ lệ thuận với khối lượng riêng chất lỏng. Chất lỏng nặng hơn nước đòi hỏi công suất trục lớn hơn, dù đường đặc tính Q-H của bơm không đổi. Vì vậy chọn motor cho dung dịch nặng phải tính lại, không dùng nguyên số của nước.
Bảng dưới giữ nguyên Q = 100 m³/h, H = 80 m và hiệu suất 72%, chỉ đổi khối lượng riêng.
| Chất lỏng (giả định) | Khối lượng riêng | Công suất trục |
|---|---|---|
| Dầu nhẹ | 850 kg/m³ | 25,7 kW |
| Nước | 1000 kg/m³ | 30,3 kW |
| Dung dịch nặng | 1200 kg/m³ | 36,3 kW |
Với dung dịch 1200 kg/m³, công suất trục 36,3 kW gần chạm bậc 37 kW nên gần như không còn dư. Bảng chưa xét độ nhớt, một yếu tố cũng có thể làm đổi hiệu suất của bơm.
Công suất đổi theo tốc độ quay: luật tỷ lệ và biến tần
Khi đổi tốc độ quay của cùng một bơm, lưu lượng tỷ lệ thuận với tốc độ, cột áp tỷ lệ với bình phương tốc độ và công suất tỷ lệ với lập phương tốc độ. Giảm tốc độ một nửa thì công suất còn một phần tám.
Lấy bơm ở ví dụ trên chạy 1450 vòng/phút rồi giảm xuống 1160 vòng/phút, tức 80% tốc độ. Lưu lượng còn 80 m³/h, cột áp còn 80 × 0,8² = 51,2 m và công suất trục còn 30,3 × 0,8³ ≈ 15,5 kW, giảm khoảng 49%. Đây là số liệu giả định với hiệu suất không đổi. Chính vì công suất giảm nhanh hơn lưu lượng, biến tần giúp tiết kiệm điện ở những hệ cần lưu lượng thay đổi.
Luật tỷ lệ áp dụng cho các điểm tương ứng nằm trên đường cong hệ thống đi qua gốc tọa độ, tức hệ thống gần như chỉ có tổn thất ma sát. Khi hệ thống có cột áp tĩnh lớn, điểm làm việc mới không nằm trên các tỷ lệ trên, nên bạn phải xác định lại bằng đường đặc tính của bơm và đường cong hệ thống. Cách điều chỉnh này thường thực hiện bằng biến tần.
Những nhầm lẫn thường gặp khi tính công suất máy bơm
Nhiều sai lệch khi tính công suất đến từ vài lỗi lặp đi lặp lại về đơn vị, hiệu suất và điều kiện áp dụng. Năm lỗi dưới đây gặp nhiều nhất khi kiểm tra bản tính motor, và đều tránh được nếu viết rõ đơn vị cùng điểm làm việc cạnh mỗi con số.
- Chia thêm cho hiệu suất motor rồi coi kết quả là cỡ motor cần chọn.
- Quên đổi lưu lượng từ m³/h sang m³/s khi dùng công thức P = ρ·g·Q·H.
- Lấy hiệu suất lớn nhất trên catalogue thay vì hiệu suất tại điểm làm việc.
- Dùng số của nước cho chất lỏng có khối lượng riêng khác.
- Áp dụng luật tỷ lệ tốc độ khi hệ thống có cột áp tĩnh lớn.
Công thức tính công suất máy bơm gồm một chuỗi ngắn: công suất thủy lực, chia hiệu suất bơm ra công suất trục để chọn motor, rồi chia hiệu suất motor ra điện năng tiêu thụ. Nếu bạn cần kiểm tra bản tính motor hoặc chọn bơm cho một điểm làm việc cụ thể, hãy gọi hotline Parolli 0909 958 114 để được tư vấn.
Câu hỏi thường gặp về công thức tính công suất máy bơm
Bơm 100 m³/h, cột áp 80 m cần motor bao nhiêu kW?
Với nước, công suất thủy lực khoảng 21,8 kW. Nếu hiệu suất bơm tại điểm làm việc là 72% thì công suất trục khoảng 30,3 kW và bậc motor chuẩn kế tiếp là 37 kW. Con số thực tế thay đổi theo hiệu suất của model bạn chọn.
Công suất thủy lực có bằng công suất motor không?
Không. Công suất thủy lực là phần năng lượng chất lỏng nhận được, nhỏ hơn công suất trục vì bơm có hao hụt. Công suất ghi trên nhãn motor phải lớn hơn hoặc bằng công suất trục.
Chọn motor theo công suất trục hay công suất điện?
Bạn chọn theo công suất trục, vì nhãn motor ghi công suất đầu ra ở trục. Công suất điện chỉ cho biết điện năng hệ thống tiêu thụ.
Giảm 20% tốc độ thì công suất giảm bao nhiêu?
Công suất còn khoảng 51%, tức giảm khoảng 49%, vì công suất tỷ lệ với lập phương tốc độ (0,8³ = 0,512). Kết quả này áp dụng cho các điểm tương ứng nằm trên đường cong hệ thống đi qua gốc tọa độ.