Hai máy bơm cùng lưu lượng và cột áp vẫn có thể chênh nhau vài kW điện mỗi giờ. Khoảng chênh đó nằm ở hiệu suất máy bơm, và nó còn cho biết bơm có đang chạy đúng chỗ hay không.
Tóm tắt nhanh:
- Hiệu suất là phần năng lượng thực sự truyền vào nước.
- Hiệu suất tổ bơm bằng hiệu suất bơm nhân hiệu suất motor.
- Hiệu suất thay đổi theo điểm làm việc và cao nhất tại BEP.
- Điểm làm việc quyết định điện năng và độ ổn định, nên chọn bơm theo đường hiệu suất.
Hiệu suất máy bơm là gì?
Hiệu suất máy bơm là tỷ số giữa công suất nước nhận được và công suất đưa vào bơm, thường tính bằng phần trăm. Con số này cho biết bao nhiêu năng lượng biến thành lưu lượng và cột áp. Phần còn lại hao thành nhiệt, ma sát và rò rỉ bên trong bơm.
ISO 9906:2012 định nghĩa hiệu suất bơm bằng công suất đầu ra chia công suất đầu vào của bơm. Nếu lấy công suất đầu vào của bộ dẫn động, tức điện kéo từ lưới, ta có hiệu suất tổ bơm. Công thức cơ bản là η = công suất thủy lực ÷ công suất trục.
Công suất thủy lực (kW) xấp xỉ Q (m³/h) × H (m) ÷ 367. Với Q = 100 m³/h và H = 50 m, nước nhận khoảng 13,6 kW.
Hiệu suất bơm, hiệu suất motor và hiệu suất tổ bơm khác nhau thế nào?
Ba cụm từ này hay bị dùng lẫn, dù mỗi loại đo ở một chặng riêng.
| Loại hiệu suất | Đo ở chặng nào | Do yếu tố nào quyết định |
|---|---|---|
| Hiệu suất bơm | Từ trục bơm đến nước | Hình dạng cánh bơm, khe hở, ma sát và rò rỉ bên trong |
| Hiệu suất motor | Từ lưới điện đến trục | Thiết kế và cấp hiệu suất của động cơ (TCVN 7540-1:2013) |
| Hiệu suất tổ bơm | Từ lưới điện đến nước | Tích của hai hiệu suất trên, có biến tần thì nhân thêm |
Ví dụ bơm đạt 75% và motor đạt 92% thì hiệu suất tổ bơm là 0,75 × 0,92 = 0,69. Chỉ 69% điện kéo từ lưới thực sự vào nước.
Hiệu suất thay đổi thế nào theo điểm làm việc?
Hiệu suất không phải một con số cố định. Nó là một đường cong theo lưu lượng, hình vòm, đạt đỉnh tại điểm hiệu suất cao nhất (BEP) và về 0 khi lưu lượng bằng 0. Vì vậy cùng một máy bơm có thể chạy rất hiệu quả ở điểm này và hao điện ở điểm khác.
Theo ANSI/HI 9.6.3, vùng làm việc ưu tiên thường nằm trong 70–120% lưu lượng tại BEP. Với bơm đặc tốc cao, vùng này thu hẹp còn 80–120%. Đây là hướng dẫn, không bắt buộc. Parolli khuyến nghị đặt điểm làm việc trong 80–110% BEP để có thêm biên an toàn. Cách dựng đường đặc tính và tìm giao điểm đã có trong bài về đường đặc tính và điểm làm việc của bơm.
| Vùng lưu lượng so với BEP | Đặc điểm | Hệ quả |
|---|---|---|
| Dưới 70% | Xa BEP phía lưu lượng nhỏ | Hiệu suất thấp, nhiệt độ, rung và ồn tăng |
| 70–120% | Vùng làm việc ưu tiên | Hiệu suất cao, bơm êm và bền |
| Trên 120% | Xa BEP phía lưu lượng lớn | Hiệu suất giảm, cần NPSH lớn hơn, công suất trục dễ vượt tem motor |
Đọc hiệu suất máy bơm trong catalogue: hỏi điểm nào, cấp nghiệm thu nào
Hãy đọc hiệu suất tại điểm làm việc của bạn, không đọc con số đỉnh tại BEP.
ISO 9906:2012 áp dụng dung sai tại điểm bảo đảm, không phải trên toàn đường cong. Hiệu suất đo được cho phép thấp hơn giá trị bảo đảm theo hệ số −3% (cấp 1B), −5% (cấp 2B và 2U) và −7% (cấp 3B). Vì vậy hợp đồng nên ghi rõ cấp nghiệm thu.
Hiệu suất ảnh hưởng thế nào đến điện năng?
Điện bơm tiêu thụ tỷ lệ nghịch với hiệu suất tổ bơm. Cùng lượng nước và cùng cột áp, hiệu suất thấp hơn thì điện kéo từ lưới lớn hơn, và phần chênh cộng dồn theo số giờ chạy mỗi năm. Ví dụ dưới đây so hai bơm hơn kém nhau 10 điểm phần trăm hiệu suất.
Số liệu giả định: Q = 100 m³/h, H = 50 m, công suất thủy lực 13,63 kW, chạy 6.000 giờ mỗi năm, hiệu suất motor 92% cho cả hai phương án.
| Chỉ tiêu | Phương án A | Phương án B |
|---|---|---|
| Hiệu suất bơm | 65% | 75% |
| Hiệu suất tổ bơm | 59,8% | 69,0% |
| Điện kéo từ lưới | 22,78 kW | 19,75 kW |
| Điện năng mỗi năm | 136,7 MWh | 118,5 MWh |
Chênh lệch là 3,04 kW, tương đương 18,2 MWh mỗi năm. Với giá điện giả định 2.000 đồng/kWh, đó là khoảng 36,5 triệu đồng mỗi năm. Đây là số liệu minh họa, không phải model Parolli. Hiệu suất thật phải đọc từ catalogue của từng model.
Hiệu suất và độ ổn định vận hành
Hiệu suất thấp tại một điểm làm việc thường là dấu hiệu bơm đang chạy xa BEP. Ở đó tải thủy lực, rung, ồn và nhiệt đều tăng, nên hiệu suất liên quan trực tiếp đến độ bền của bơm chứ không chỉ đến tiền điện.
ANSI/HI 9.6.3 xét các yếu tố như tải thủy lực, tăng nhiệt, rung, ồn và vận tốc chất lỏng khi xác định vùng làm việc cho phép. Ở lưu lượng bằng 0, hiệu suất bằng 0 và toàn bộ công suất trục biến thành nhiệt trong bơm.
Điểm làm việc dịch chuyển khi đóng van, đường ống bám cặn hoặc mực nước hút hạ. Vì vậy cần kiểm tra cả trường hợp bất lợi nhất và giữ điểm làm việc trong 80–110% BEP. Khi nhu cầu thay đổi trong ngày, hãy giảm tốc độ bằng biến tần thay vì khép van.
Hiệu suất máy bơm trong bơm chữa cháy và bơm công nghiệp
Bơm công nghiệp chạy nhiều giờ mỗi ngày nên hiệu suất quyết định tiền điện. Bơm chữa cháy ưu tiên đường đặc tính tại 100%, 150% lưu lượng và nguồn dự phòng, còn hiệu suất chỉ là tiêu chí phụ vì bơm chạy rất ít giờ. Bảng dưới so sánh bốn điểm khác nhau.
| Tiêu chí | Bơm công nghiệp | Bơm chữa cháy |
|---|---|---|
| Thời gian chạy | Liên tục nhiều giờ mỗi ngày | Nằm chờ và chạy thử, kiểm tra hàng tuần theo QCVN 02:2020/BCA |
| Tiêu chí chọn chính | Điểm làm việc gần BEP | Đường đặc tính tại 100%, 150% và nguồn dự phòng |
| Vai trò của hiệu suất | Quyết định chi phí điện | Tiêu chí phụ |
| Vùng làm việc | 80–110% BEP | Có thể phải chạy tới 150% lưu lượng định mức |
Cùng một dòng PS hoặc PST của Parolli được xếp trong cả hai danh mục, chỉ khác ở cách chọn điểm làm việc. Với bơm đầu hút cuối liền trục chạy điện PST50, trang sản phẩm ghi động cơ YE3, lưu lượng đến 91 m³/h và cột áp tối đa 89,5 m.
Nếu điểm định mức đặt gần BEP thì mốc 150% nằm ngoài vùng 70–120%. Đó là lý do bơm chữa cháy được chọn theo điều kiện bơm chữa cháy phải đáp ứng chứ không theo hiệu suất. Khi chạy thử, đừng để bơm chạy không lưu lượng quá lâu.
Checklist cho bộ phận mua hàng và kỹ sư: hỏi gì về hiệu suất
Khi so báo giá, hãy yêu cầu nhà cung cấp gửi đủ sáu thông tin dưới đây. Có đủ chúng, bạn so hai bơm trên cùng một điểm làm việc và cùng cách tính hiệu suất, thay vì so hai con số lấy ở hai chỗ khác nhau trên catalogue.
- Đường hiệu suất cùng đường Q-H và công suất trục, đủ đến cuối đường cong.
- BEP của model và cỡ cánh, cùng điểm làm việc của bạn nằm ở bao nhiêu phần trăm BEP.
- Hiệu suất tại điểm làm việc, ghi rõ là hiệu suất bơm hay hiệu suất tổ bơm.
- Cấp nghiệm thu ISO 9906 và có bảo đảm hiệu suất hay không.
- Hiệu suất motor kèm biên bản thử theo TCVN 7540.
- Chế độ vận hành thay đổi trong ngày thì có cần biến tần không.
Lỗi hay gặp nhất là lấy hiệu suất đỉnh của bơm này đặt cạnh hiệu suất tại điểm làm việc của bơm kia.
Tóm lại, hiệu suất máy bơm là thước đo phần năng lượng thật sự đi vào nước. Hãy đọc nó tại điểm làm việc và tính cho cả tổ bơm. Nếu bạn cần chọn bơm theo điểm làm việc và đường hiệu suất, hãy liên hệ Parolli qua hotline 0909.958114 hoặc form tư vấn trên parolli.vn.
Câu hỏi thường gặp về hiệu suất máy bơm
Hiệu suất máy bơm bao nhiêu phần trăm là tốt?
Không có ngưỡng chung cho mọi bơm. Hãy so hiệu suất tại điểm làm việc với đỉnh BEP của chính model đó trên catalogue. Điểm làm việc càng gần BEP thì bơm càng hiệu quả.
Biến tần có làm tăng hiệu suất máy bơm không?
Biến tần không đổi bản chất hiệu suất của bơm. Nó cho phép giảm tốc độ thay vì khép van, nên có lợi khi nhu cầu lưu lượng thay đổi nhiều trong ngày. Với nhu cầu ổn định, bơm chọn đúng điểm làm việc thường không cần biến tần.
Vì sao hai bơm cùng công suất motor lại tốn điện khác nhau?
Điện tiêu thụ phụ thuộc điểm làm việc và hiệu suất tổ bơm, không phụ thuộc con số kW trên tem. Hai bơm cùng motor nhưng khác hiệu suất sẽ kéo lượng điện khác nhau để đưa cùng một lượng nước lên cùng một cột áp.
Chạy bơm khi đóng hết van xả có hao điện không?
Có. Ở lưu lượng bằng 0, hiệu suất bằng 0 nên toàn bộ công suất trục biến thành nhiệt trong bơm. Vì vậy chỉ nên chạy trong thời gian ngắn theo hướng dẫn của nhà sản xuất.