Công suất máy bơm không chỉ nằm trên nhãn motor, nó còn là dấu vết cho biết bơm đang chạy ở đâu trên đường đặc tính. Hình dung motor 30 kW nhưng ampe kế cho thấy bơm chỉ kéo khoảng 20 kW. Người vận hành có thể mừng vì tiết kiệm điện, nhưng con số đó cũng có thể báo hiệu bơm đang bị bóp lưu lượng và chạy ngoài vùng khỏe của nó. Muốn đọc đúng tín hiệu này, hãy bắt đầu từ cách công suất thay đổi theo điểm làm việc.
- Công suất bơm kéo thay đổi theo vị trí trên đường đặc tính, nên đo công suất cho biết bơm đang chạy ở đâu.
- Vùng làm việc ưu tiên của bơm ly tâm thường nằm trong khoảng 70-120% lưu lượng tại điểm hiệu suất cao nhất (BEP).
- Chạy lệch trái gây tuần hoàn nội bộ, nóng, rung. Chạy lệch phải gây quá tải motor, xâm thực.
- Đưa điểm làm việc về vùng ưu tiên bằng cách đổi hệ thống, tốc độ hoặc chọn lại bơm.
Công suất máy bơm thay đổi theo vị trí trên đường đặc tính
Công suất mà motor kéo cho bơm không cố định. Với bơm ly tâm, công suất thường tăng khi lưu lượng tăng, nên cùng một bơm có thể kéo 18 kW ở lưu lượng thấp và gần 28 kW ở lưu lượng cao. Vì vậy con số kW trên nhãn motor chỉ là mức định mức, còn công suất thực tế do điểm làm việc quyết định.
Ý nghĩa từng loại công suất và cách đọc đường công suất đã có ở bài về cách đọc đúng kW và HP trên bơm chữa cháy. Điểm làm việc là giao của đường bơm và đường hệ thống, như giải thích ở bài về đường đặc tính Q-H và điểm làm việc. Bài này đi tiếp một bước: dùng công suất để suy ra bơm đang nằm ở đâu và vị trí đó có an toàn hay không.
Công suất máy bơm và khả năng làm việc: vùng ưu tiên quanh điểm hiệu suất cao nhất
Điểm hiệu suất cao nhất (BEP) là lưu lượng mà bơm chuyển năng lượng sang nước hiệu quả nhất. Hydraulic Institute xác định vùng làm việc ưu tiên thường nằm trong khoảng 70 đến 120% lưu lượng BEP, với bơm chạy liên tục ở tốc độ không quá 4500 vòng/phút. Nhà sản xuất xác định thêm vùng cho phép rộng hơn, dựa trên thử nghiệm.
Trong vùng ưu tiên, bơm làm việc êm, ít rung và ít mòn. Càng xa vùng này, tải lên cánh, vỏ, trục và phớt càng tăng. Bảng dưới tóm tắt ba vị trí trên đường đặc tính.
| Vị trí | Lưu lượng so với BEP | Biểu hiện chính |
|---|---|---|
| Lệch trái | Dưới khoảng 70% | Tuần hoàn nội bộ, bơm nóng, rung, vòng bi và phớt mòn nhanh |
| Vùng ưu tiên | Khoảng 70 đến 120% | Làm việc êm, hiệu suất cao, độ tin cậy tốt |
| Lệch phải | Trên khoảng 120% | Motor có thể quá tải, nguy cơ xâm thực |
Công suất máy bơm trong vùng ưu tiên: ví dụ bơm có BEP 100 m³/h
Giả định một bơm nước có BEP tại 100 m³/h, đường cột áp H = 90 − 0,002·Q² (Q tính bằng m³/h, H tính bằng m) và hiệu suất thay đổi theo lưu lượng. Công suất trục tính theo P = Q·H / (367·η). Vùng ưu tiên 70 đến 120% BEP ứng với 70 đến 120 m³/h.
| Lưu lượng Q (m³/h) | Cột áp H (m) | Hiệu suất η | Công suất trục (kW) |
|---|---|---|---|
| 40 | 86,8 | 55% | 17,2 |
| 60 | 82,8 | 68% | 19,9 |
| 70 | 80,2 | 74% | 20,7 |
| 100 | 70,0 | 80% | 23,8 |
| 120 | 61,2 | 77% | 26,0 |
| 140 | 50,8 | 70% | 27,7 |
Trong vùng ưu tiên, công suất trục chạy từ 20,7 đến 26,0 kW. Ở 140 m³/h, tức 140% BEP, bơm kéo 27,7 kW và đã ra ngoài vùng ưu tiên. Cột áp, hiệu suất và công suất trong bảng là số liệu giả định để minh họa, bạn lấy số thật từ catalogue của model.
Đọc công suất đo được để biết bơm đang chạy ở đâu
Vì công suất tăng theo lưu lượng, số đo công suất có thể đối chiếu với đường công suất của bơm để ước lượng lưu lượng thực. Cách làm là đo công suất điện của motor, quy về công suất trục bằng hiệu suất motor, rồi dóng sang đường công suất của model. Kết quả chỉ gần đúng, nên dùng kèm đồng hồ áp suất.
Giả định motor có hiệu suất 92% và đồng hồ đo công suất điện cho 28,3 kW. Công suất trục khi đó khoảng 28,3 × 0,92 = 26,0 kW. Đối chiếu bảng ở ví dụ trên, 26,0 kW ứng với khoảng 120 m³/h, tức mép trên của vùng ưu tiên.
Ở trường hợp khác, công suất điện đo được 21,6 kW cho công suất trục khoảng 19,9 kW, ứng với khoảng 60 m³/h, tức 60% BEP và đã thấp hơn vùng ưu tiên. Lúc này motor kéo ít điện nhưng bơm đang ở vùng lưu lượng thấp, nơi dễ tuần hoàn nội bộ và nóng lên.
Công suất điện và hiệu suất motor đều có sai số, nên kết quả chỉ là ước lượng. Bạn nên đọc thêm áp suất ở hai đầu bơm để xác định cột áp, rồi đối chiếu cả hai với đường Q-H và đường công suất.
Chạy lệch trái hoặc lệch phải: hậu quả với motor và bơm
Chạy lệch trái nghĩa là lưu lượng thấp hơn mức thiết kế, và nước trong bơm tuần hoàn nội bộ thay vì đi ra. Chạy lệch phải nghĩa là lưu lượng cao hơn, motor kéo nhiều dòng điện hơn và phát nhiệt. Cả hai vị trí đều làm tăng tải lên các bộ phận của bơm so với vùng ưu tiên.
Ở lưu lượng thấp, áp suất tích tụ trong bơm và nước quay trong vỏ mà không có lối ra, làm bơm nóng lên. Tuần hoàn ở đầu hút và đầu xả gây mất ổn định rôto, dẫn tới vòng bi và phớt cơ khí hỏng sớm. Các hạt rắn nhỏ trong nước còn có thể mài mòn cánh, vỏ và vòng chặn khi bị cuốn quay trong bơm.
Ở lưu lượng cao, bơm càng ra xa trên đường đặc tính thì motor càng kéo nhiều ampe và sinh nhiệt, có thể quá tải và hỏng. NPSH yêu cầu của bơm cũng thường tăng theo lưu lượng, nên nguy cơ xâm thực tăng ở vùng này.
| Vị trí | Dấu hiệu công suất | Dấu hiệu cơ khí | Xử lý ban đầu |
|---|---|---|---|
| Lệch trái | Motor kéo ít hơn dự kiến | Vỏ bơm nóng, rung, tiếng ồn bất thường | Kiểm tra van xả có bị đóng bớt không, xem lại cỡ bơm |
| Vùng ưu tiên | Công suất nằm trong đoạn dự kiến | Êm, rung thấp | Giữ nguyên, ghi số đo làm mốc |
| Lệch phải | Motor kéo gần hoặc vượt định mức | Dấu hiệu xâm thực, motor nóng | Kiểm tra tổn thất hệ thống thấp bất thường, xem lại cỡ bơm hoặc tốc độ |
Đưa bơm về vùng làm việc ưu tiên bằng cách nào
Điểm làm việc trượt khỏi vùng ưu tiên khi hệ thống đổi, bơm đổi hoặc điều kiện vận hành khác thiết kế. Ba hướng xử lý thường dùng là đổi đặc tính hệ thống, đổi tốc độ bơm hoặc chọn lại bơm cho đúng điểm yêu cầu. Giảm tốc độ có thể đưa điểm làm việc về gần BEP khi bơm đang chạy lệch phải.
Nếu hệ thống bám cặn hoặc mực nước bể hút thay đổi, đường hệ thống dịch chuyển và điểm làm việc đi theo. Khi điều kiện vận hành khác xa thiết kế, chọn lại bơm hoặc cỡ cánh phù hợp thường hợp lý hơn việc cố giữ một bơm chạy ngoài vùng. Bạn kiểm tra đường đặc tính của model trên catalogue của bơm ly tâm trục ngang đầu hút cuối của Parolli rồi đối chiếu với điểm làm việc đo được.
Những nhầm lẫn thường gặp về công suất và khả năng làm việc
Nhiều đánh giá sai về khả năng làm việc của bơm bắt đầu từ việc nhìn một con số công suất mà quên vị trí trên đường cong. Năm nhầm lẫn dưới đây gặp nhiều nhất khi vận hành và nghiệm thu bơm, và đều tránh được nếu ghi cả lưu lượng, cột áp lẫn công suất tại cùng một thời điểm đo.
- Coi motor kéo ít điện là bơm đang làm việc tốt, trong khi bơm có thể đang chạy lệch trái.
- Chọn bơm sao cho điểm làm việc nằm ở cuối đường cong để đủ lưu lượng.
- Đo công suất điện rồi coi đó là công suất trục.
- Nghĩ rằng điểm hiệu suất cao nhất là điểm duy nhất được phép chạy.
- Quên rằng điểm làm việc đổi khi hệ thống đổi.
Công suất máy bơm cho biết bơm đang chạy ở đâu, và vị trí đó quyết định bơm làm việc êm hay chịu tải nặng. Nếu bạn cần đối chiếu số đo thực tế với đường đặc tính hoặc chọn lại bơm cho đúng điểm làm việc, hãy liên hệ Parolli để được tư vấn.
Câu hỏi thường gặp về công suất máy bơm và khả năng làm việc
BEP máy bơm là gì?
BEP là điểm hiệu suất cao nhất, tức lưu lượng mà bơm chuyển năng lượng sang nước hiệu quả nhất. Điểm này nằm ở đỉnh đường hiệu suất trên catalogue của model. Chạy càng gần BEP, bơm càng êm và ít mòn.
Vùng làm việc ưu tiên của bơm rộng bao nhiêu?
Theo Hydraulic Institute, vùng ưu tiên thường là 70 đến 120% lưu lượng BEP với bơm chạy liên tục ở tốc độ không quá 4500 vòng/phút. Nhà sản xuất có thể công bố vùng cho phép rộng hơn, bạn nên xem trên catalogue của model.
Công suất đo thấp hơn nhãn motor có nghĩa là gì?
Đó là điều bình thường, vì nhãn motor là công suất định mức còn bơm chỉ kéo đúng phần mà điểm làm việc đòi hỏi. Tuy nhiên nếu công suất thấp rõ rệt so với dự kiến, bơm có thể đang chạy ở lưu lượng thấp và cần đối chiếu với đường đặc tính.
Vì sao chạy lưu lượng thấp làm bơm nóng?
Khi đầu xả gần như bị chặn, nước quay trong vỏ bơm mà không có lối ra, và năng lượng truyền cho nước biến thành nhiệt. Nhiệt độ nước tăng làm bơm nóng lên, đồng thời tuần hoàn nội bộ gây rung và làm vòng bi, phớt mòn nhanh.