Giáo trình Vận hành bơm (Nghề: Vận hành thiết bị khai thác dầu khí - Trình độ: Trung cấp) - Trường Cao Đẳng Dầu Khí (năm 2020)

TẬP ĐỒN DẦU KHÍ VIỆT NAM
TRƯỜNG CAO ĐẲNG DẦU KHÍ


GIÁO TRÌNH
MƠ ĐUN: VẬN HÀNH BƠM
NGHỀ: VẬN HÀNH THIẾT BỊ KHAI THÁC DẦU KHÍ
TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP
(Ban hành kèm theo Quyết định số: 192/QĐ-CĐDK ngày 25 tháng 3 năm 2020
của Trường Cao Đẳng Dầu Khí)

Bà Rịa - Vũng Tàu, năm 2020
(Lưu hành nội bộ)


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng 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.

Trang 1


LỜI GIỚI THIỆU
Để phục vụ cho công tác giảng dạy của giáo viên cũng như việc học tập của học
sinh trong khoa Dầu khí, chúng tơi đã tham khảo nhiều tài liệu của các tác giả trong và
ngoài nước biên soạn nên giáo trình “Vận hành Bơm”.
Nội dung giáo trình đề cập một cách hệ thống các kiến thức cơ bản nhất về cấu
tạo, nguyên lý hoạt động và giúp học sinh thao tác thành thạo trong vận hành, bảo
dưỡng các loại bơm. Cụ thể bao gồm các bài sau:

• Bài 1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm ly tâm
• Bài 2: Quy trình vận hành và bảo dưỡng bơm ly tâm
• Bài 3: Thực tập vận hành và bảo dưỡng bơm
Xin chân thành cảm ơn các giáo viên Khoa dầu khí của trường Cao đẳng Dầu khí đã
giúp đỡ tơi hồn thành giáo trình này.
Trân trọng cảm ơn./.
Bà rịa - Vũng Tàu, tháng 3 năm 2020
Tham gia biên soạn
1. Chủ biên: Ks. Lý Tòng Bá
2. Ks. Vũ Xuân Thạch
3. Ks. Bùi Đức Sơn

Trang 2


MỤC LỤC
MỤC LỤC ......................................................................................................................3
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ .......................................................................................5
DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................................7
GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN ...............................................................................................8
BÀI 1. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BƠM ..........................14
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BƠM LY TÂM ............................................................15
1.1.1. Định nghĩa bơm ly tâm .............................................................................15
1.1.2. Những ưu điểm, nhược điểm của bơm ly tâm ..........................................15
1.1.3. Phân loại bơm ly tâm ................................................................................15
1.1.4. Các thông số cơ bản của bơm ly tâm .......................................................18
1.2. CẤU TẠO BƠM LY TÂM .....................................................................................20
1.3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BƠM LY TÂM ..............................................26
BÀI 2. QUY TRÌNH VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG BƠM .................................50
2.1.

2.2.

QUY TRÌNH VẬN HÀNH BƠM LY TÂM .......................................................51
2.1.1.

Kiểm tra trước khi vận hành ................................................................51

2.1.2.

Mồi bơm ..............................................................................................51

2.1.3.

Khởi động ............................................................................................53

2.1.4.

Ngừng hoạt động .................................................................................54

QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG BƠM LY TÂM ....................................................54
2.2.1.

Đối với phần ngoài ..............................................................................54

2.2.2.

Đối với phần trong bơm.......................................................................54

2.3. CÁC HƯ HỎNG THƯỜNG GẶP TRONG QUÁ TRÌNH VẬN HÀNH BƠM LY

TÂM 55
2.3.1.

Lưu lượng và áp suất đầu ra thấp ........................................................55

2.3.2.

Bơm khơng có lưu lượng .....................................................................55

2.3.3.

Sau khi khởi động vấn đề mồi bơm mất tác dụng ...............................55

2.3.4.

Hộp làm kín bị rị q nhiều ................................................................56

2.3.5.

Bơm tiêu hao công suất qúa lớn ..........................................................56

2.3.6.

Bơm bị chấn động và có tiếng khua gõ ...............................................56

2.3.7.

Hiện tượng mất dần công suất của máy bơm ......................................57

Trang 3

2.3.8.

Hiện tượng khởi động lại bơm nhưng năng suất vẫn ở mức bình thường

57
2.3.9.

Bơm liên tục bị mất đường hút ............................................................57

2.3.10. Hiện tượng xâm thực trong bơm ly tâm ..............................................57
BÀI 3. VẬN HÀNH VÀ BẢO DƯỠNG BƠM .........................................................59
3.1. KHỞI ĐỘNG HỆ THỐNG BƠM LY TÂM ...........................................................60
3.2. DỪNG HỆ THỐNG BƠM LY TÂM ......................................................................60
3.3. GHÉP BƠM NỐI TIẾP ...........................................................................................60
3.4. GHÉP BƠM SONG SONG.....................................................................................62
3.5. CHUYỂN BƠM LY TÂM ......................................................................................63
3.6. BẢO DƯỠNG BƠM LY TÂM ...............................................................................64
3.6.1. Quy trình tháo bơm ..................................................................................64
3.6.2. Quy trình lắp bơm ....................................................................................64
3.6.3. Quy trình kiểm tra và sửa chữa bơm ........................................................64
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................71

Trang 4


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Bơm ly tâm một cấp ......................................................................................16
Hình 1.2. Bơm ly tâm bốn cấp.......................................................................................17

Hình 1.3. Bơm ly tâm hai miệng hút .............................................................................17
Hình 1.4. Bơm ly tâm trục ngang ..................................................................................18
Hình 1.5. Bơm ly tâm trục đứng ....................................................................................18
Hình 1.6. Cấu tạo bơm ly tâm .......................................................................................20
Hình 1.7. Bánh cơng tác trong bơm ly tâm ...................................................................21
Hình 1.8. Các dạng bánh cơng tác .................................................................................21
Hình 1.9. Vỏ bơm hình trịn ..........................................................................................22
Hình 1.10. Vịng bù độ mịn ..........................................................................................23
Hình 1.11. Hộp làm kín .................................................................................................23
Hình 1.12. Vịng bơi trơn...............................................................................................24
Hình 1.13. Đệm cơ học ..................................................................................................25
Hình 1.14. Kiểu khác vịng đệm cơ học ........................................................................25
Hình 1.15. Vịng bi chống chuyển động ngang .............................................................26
Hình 1.16. Bơi trơn làm mát ổ bi ...................................................................................26
Hình 1.17. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của bơm ly tâm ................................................27
Hình 1.18. Nguyên lý hoạt động bơm ly tâm ................................................................27
Hình 1.19. Vỏ bơm xoắn ốc có tiết diện thay đổi..........................................................28
Hình 1.20. Ống hút được lắp tại điểm cuối của bơm và ống đẩy được lắp vào đỉnh của
bơm ................................................................................................................................28
Hình 1.21. Ống hút và ống đẩy được lắp vào hai bên của bơm ....................................29
Hình 1.22. Các thành phần vận tốc của tam giác vận tốc..............................................30
Hình 1.23. Tam giác vận tốc ở cửa vào bánh cơng tác..................................................30
Hình 1.24. Phân bố vận tốc trong máng dẫn .................................................................31
Hình 1.25. Lưu lượng chất lỏng trong bánh cơng tác....................................................32
Hình 1.26. Các dạng bánh cơng tác ứng với các góc β2 ................................................34
Hình 1.27. Đường đặc tính thực nghiệm của bơm ly tâm .............................................35
Hình 1.28. Đường đặc tính tổng hợp của bơm ly tâm ...................................................36
Hình 1.29. Điểm làm việc của bơm ...............................................................................37
Hình 1.30. Điều chỉnh bơm bằng khoá ..........................................................................38
Trang 5

Hình 1.31. Điều chỉnh bơm bằng cách thay đổi số vịng quay ......................................39
Hình 1.32. Điều chỉnh bơm bằng cách gọt bánh xe cơng tác ........................................40
Hình 1.33. Khu vực điều chỉnh bơm .............................................................................40
Hình 1.34. Ghép song song hai bơm ly tâm ..................................................................42
Hình 1.35. Ghép nối tiếp hai bơm ly tâm ......................................................................43
Hình 1.36. Lực hướng trục trong bơm ly tâm ...............................................................44
Hình 1.37. Bơm 2 miệng hút .........................................................................................46
Hình 1.38. Cấu tạo vành lót kín thứ hai ........................................................................46
Hình 1.39. Bố trí bánh cơng tác đối xứng .....................................................................47
Hình 1.40. Piston cân bằng ............................................................................................47
Hình 1.41. Đĩa cân bằng ................................................................................................48
Hình 2.1. Bề mặt chất lỏng ở nguồn cung cấp cao hơn bơm ........................................52
Hình 2.2. Dùng hệ thống chân khơng ............................................................................52
Hình 2.3. Lắp đặt van một chiều ở ống hút ...................................................................52
Hình 2.4. Bơm có đường ống hồi lưu ............................................................................53
Hình 2.5. Kiểu khác ống hồi lưu ...................................................................................54
Hình 2.6. Hiện tượng các bọt khí bị ngưng tụ ...............................................................58
Hình 3.1. Sơ PFD đồ hệ thống bơm ly tâm phục vụ công tác ghép bơm, chuyển bơm 62

Trang 6


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Quan hệ tương tự trong một bơm ly tâm ......................................................33

Trang 7

GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN
1. Tên mơ đun: Vận hành Bơm
2. Mã mơ đun: KKT19MĐ52
3. Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơ đun:
3.1. Vị trí: Là mơ đun thuộc nghề vận hành thiết bị khai thác dầu khí của chương trình
đào tạo. Mơn đun này được dạy trước mô đun vận hành máy nén và sau các mơn học,
mơ đun như: vận hàn van; thiết bị hồn thiện giếng khai thác.
3.2. Tính chất: Mơ đun này trang bị những kiến thức, kỹ năng vận hành bơm và bảo
dưỡng bơm cho HSSV.
3.3. Ý nghĩa và vai trò của mô đun: Là mô đun bắt buộc, giúp học sinh, sinh viên thao
tác thành thạo trong vận hành bơm
4. Mục tiêu của mơ đun:
4.1.

Về kiến thức:

A1. Trình bày được khái niệm, phân loại, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm ly
tâm, bơm piston
4.2 . Về kỹ năng:
B1. Vận hành và bảo dưỡng được bơm;
B2. Phát hiện và xử lý được sự cố về bơm..
4.3 . Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
C1. Tuân thủ tuyệt đối các qui định về an tồn, pccc, nội quy phịng học/xưởng thực
hành và quy chế của nhà trường.
C2. Tuân thủ các qui trình vận hành các thiết bị cơ khí, điện, tự động hóa có liên quan.
C3. Xác định được cơng việc phải thực hiện, hồn thành các cơng việc theo yêu cầu,
không để xảy ra sự cố, hư hỏng đối với hệ thống thiết bị.
5. Nội dung của mô đun
5.1. Chương trình khung
Mã

MH/MĐ/HP

Tên mơn học, mơ đun

Thời gian đào tạo (giờ)
Trong đó

Trang 8


Thực
Thi/
Số
hành/
Kiểm
Tổng
Lý
tín
thí nghiệm/
tra
số
thuyết
chỉ
bài tập/
thảo luận LT TH
I
Các mơn học chung/ đại cương
MHCB19MH01 Giáo dục chính trị
MHCB19MH03 Pháp luật

14

285

117

153

10

5

2
1

30
15

15
9

13
5

2
1

0
0

MHCB19MH05 Giáo dục thể chất

1

30

4

24

0

2

MHCB19MH07 Giáo dục quốc phòng và An ninh

2

45

21

21

1

2

MHCB19MH09 Tin học

2

45

15

29

0

1

4

90

30

56

4

0

46

1140

285

803

20

32

TA19MH01
II.

Tiếng Anh
Các môn học, mô đun chuyên
môn ngành, nghề

II.1.

Môn học, mô đun kỹ thuật cơ sở

14

270

130

126

10

4

ATMT19MH01

CK19MH01
KTĐ19MH11
TĐH19MĐ12

An toàn vệ sinh lao động
Vẽ kỹ thuật - 1
Điện kỹ thuật cơ bản
Cơ sở điều khiển q trình
Mơn học, mơ đun chun mơn
ngành, nghề
Cơ sở khai thác
Vận hành van
Thiết bị hoàn thiện giếng khai
thác
Vận hành Bơm
Vận hành máy nén
Vận hành thiết bị tách dầu khí
Hệ thống thu gom và vận chuyển
dầu khí
Vận hành hệ thống khai thác dầu
khí trên mơ hình 1
Thực tập sản xuất
Tổng cộng

2
2
3
2

30

45
45
45

23
15
36
14

5
28
6
29

2
1
3
1

0
1
0
1

32

870

155

677

10

28

3
3

45
75

42
14

0
58

3
1

0
2

3

75

14

58

1

2

4
3
4

105
75
105

14
14
14

87
58
87

1
1
1

3
2
3

3

75

14

58

1

2

5

135

14

116

1

4

4

180

15

155

0

10

337

893

25

35

II.2.
KKT19MH34
KKT19MĐ50
KKT19MĐ51
KKT19MĐ52
KKT19MĐ53
KKT19MĐ54
KKT19MĐ56
KKT19MĐ58
KKT19MĐ60

53 1290

5.2. Chương trình chi tiết mơ đun

Số TT

Tên các bài trong mơ đun

Thời gian (giờ)
Thực hành,
Tổng Lý thí nghiệm, Kiểm tra
số thuyết thảo luận,
LT TH
bài tập
Trang 9


1

2

3

Bài 1: Cấu tạo và nguyên lý hoạt
động của bơm
1. Giới thiệu chung
2. Cấu tạo
3. Nguyên lý hoạt động
Bài 2: Quy trình vận hành và bảo
dưỡng bơm
1.Vận hành bơm
2.Bảo dưỡng bơm
3.Các hư hỏng thường gặp trong
quá trình vận hành bơm
Bài 3: Vận hành và bảo dưỡng

bơm
1.Khởi động hệ thống bơm ly tâm
2.Dừng hoạt động hệ thống bơm ly
tâm
3.Ghép bơm ly tâm nối tiếp
4.Ghép bơm ly tâm song song
5.Chuyển bơm ly tâm
6.Bảo dưỡng bơm
Cộng

12

12

2
5
5

2
5
5

3

2

1
0.5

1

0.5

1.5

0.5

90

0

0

0

0

0

1

0

1
87

15

15

15

14

15
15
15
15
105

15
14
15
14
87

14

0

3

1
1
1
3

1

6. Điều kiện thực hiện mơ đun:
6.1. Phịng học Lý thuyết/Thực hành: Đáp ứng phòng học chuẩn

6.2. Trang thiết bị dạy học: Projetor, máy vi tính, bảng, phấn
6.3. Học liệu, dụng cụ, mơ hình, phương tiện: Giáo trình, mơ hình học tập,…
6.4. Các điều kiện khác: khơng có
7. Nội dung và phương pháp đánh giá:
7.1. Nội dung:
- Kiến thức: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
- Kỹ năng: Đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kỹ năng.
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp.
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
Trang 10


+ Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun.
+ Nghiêm túc trong quá trình học tập.
7.2. Phương pháp:
Người học được đánh giá tích lũy mơ đun như sau:
7.2.1. Cách đánh giá
- Áp dụng quy chế đào tạo Cao đẳng hệ chính quy ban hành kèm theo Thơng tư
số 09/2017/TT-LĐTBXH, ngày 13/3/2017 của Bộ trưởng Bộ Lao động – Thương binh
và Xã hội.
- Hướng dẫn thực hiện quy chế đào tạo áp dụng tại Trường Cao đẳng Dầu khí
như sau:
Điểm đánh giá
+ Điểm kiểm tra thường xuyên (Hệ số 1)
+ Điểm kiểm tra định kỳ (Hệ số 2)
+ Điểm thi kết thúc mô đun

Trọng số
40%

60%

7.2.2. Phương pháp đánh giá
Phương pháp
đánh giá

Phương pháp
tổ chức

Hình thức
kiểm tra

Chuẩn đầu ra
đánh giá

Số
cột

Thời điểm
kiểm tra

Thường xuyên

Viết/

Tự luận/

A1, C1

1

Sau 08 giờ.

Thuyết trình

Trắc nghiệm

Viết/

Tự luận/

A1, B1, B2, C1,
C2, C3

1

Sau 30 giờ

1

Sau 105
giờ

Định kỳ

Thuyết trình và Trắc nghiệm
Thực hành
và Thực
hành
Kết thúc mơ

đun

Viết/ Thuyết
trình và Thực
hành

Tự luận/
A1, B1, B2, C1, C2,
Trắc nghiệm
C3
và Thực
hành

7.2.3. Cách tính điểm
- Điểm đánh giá thành phần và điểm thi kết thúc mô đun được chấm theo thang
điểm 10 (từ 0 đến 10), làm tròn đến một chữ số thập phân.
- Điểm mô đun là tổng điểm của tất cả điểm đánh giá thành phần của mô đun
nhân với trọng số tương ứng. Điểm mô đun theo thang điểm 10 làm tròn đến một chữ
Trang 11


số thập phân, sau đó được quy đổi sang điểm chữ và điểm số theo thang điểm 4 theo quy
định của Bộ Lao động Thương binh và Xã hội về đào tạo theo tín chỉ.
8. Hướng dẫn thực hiện mơ đun
8.1. Phạm vi, đối tượng áp dụng: Đối tượng Cao đẳng Dầu khí
8.2. Phương pháp giảng dạy, học tập mơ đun
8.2.1. Đối với người dạy
* Lý thuyết: Áp dụng phương pháp dạy học tích cực bao gồm: thuyết trình ngắn, nêu
vấn đề, hướng dẫn đọc tài liệu, bài tập tình huống, câu hỏi thảo luận….
* Bài tập: Phân chia nhóm nhỏ thực hiện bài tập theo nội dung đề ra.

* Thảo luận: Phân chia nhóm nhỏ thảo luận theo nội dung đề ra.
* Hướng dẫn tự học theo nhóm: Nhóm trưởng phân cơng các thành viên trong nhóm
tìm hiểu, nghiên cứu theo yêu cầu nội dung trong bài học, cả nhóm thảo luận, trình bày
nội dung, ghi chép và viết báo cáo nhóm.
8.2.2. Đối với người học: Người học phải thực hiện các nhiệm vụ như sau:
- Nghiên cứu kỹ bài học tại nhà trước khi đến lớp. Các tài liệu tham khảo sẽ được
cung cấp nguồn trước khi người học vào học mô đun này (trang web, thư viện, tài liệu...)
- Tham dự tối thiểu 70% các buổi giảng lý thuyết. Nếu người học vắng >30% số
tiết lý thuyết phải học lại mơ đun mới được tham dự kì thi lần sau.
- Tham dự 100% các buổi học thực hành. Nếu người học vắng phải học lại mô đun
mới được tham dự kì thi lần sau.
- Tự học và thảo luận nhóm: là một phương pháp học tập kết hợp giữa làm việc
theo nhóm và làm việc cá nhân. Một nhóm gồm 8-10 người học sẽ được cung cấp chủ
đề thảo luận trước khi học lý thuyết, thực hành. Mỗi người học sẽ chịu trách nhiệm về
1 hoặc một số nội dung trong chủ đề mà nhóm đã phân cơng để phát triển và hồn thiện
tốt nhất tồn bộ chủ đề thảo luận của nhóm.
- Tham dự đủ các bài kiểm tra thường xuyên, định kỳ.
- Tham dự thi kết thúc mô đun.
- Chủ động tổ chức thực hiện giờ tự học.
9. Tài liệu tham khảo:
Trang 12


-

Tài liệu tiếng việt:

[1]
[2]

Trường Cao Đẳng Dầu khí, Giáo trình Vận hành bơm, Lưu hành nội bộ, 2017.
Trường Cao Đẳng Dầu khí, Tài liệu hướng dẫn thực hành bơm, Lưu hành nội bộ,
2017.

[3]

Trường Cao Đẳng Dầu khí, Giáo trình Vận hành máy nén khí, Lưu hành nội bộ,
2017.

[4]

Trường Cao Đẳng Dầu khí, Tài liệu hướng dẫn thực hành máy nén khí, Lưu hành
nội bộ, 2017.
- Tài liệu tiếng nước ngồi:

[1]

McGraw-Hill, Pump Handbook, Fourth Edition, 2008.

[2]

Block and Heinz P, A Practical Guide to Compressor Technology, 2nd Edition,
2005.

[3]

Heinz P. Block and J. Hoefner, Reciprocating Compressors, 1996.

Trang 13

BÀI 1. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BƠM LY TÂM
❖ GIỚI THIỆU BÀI 1
Bài 1 giới thiệu về bơm .
❖ MỤC TIÊU BÀI 1
Sau khi học xong bài này, người học có khả năng:
➢ Về kiến thức:
-

Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm

➢ Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
-

Tuân thủ nội quy, quy định nơi làm việc.

❖ PHƯƠNG PHÁP GIẢNG DẠY VÀ HỌC TẬP BÀI 1
-

Đối với người dạy: sử dụng phương pháp giảng giảng dạy tích cực (diễn giảng,
vấn đáp, dạy học theo vấn đề); yêu cầu người học thực hiện câu hỏi thảo luận và
bài tập bài 1 (cá nhân hoặc nhóm).

-

Đối với người học: chủ động đọc trước giáo trình (bài 1) trước buổi học; hồn
thành đầy đủ câu hỏi thảo luận và bài tập tình huống bài 1 theo cá nhân hoặc
nhóm và nộp lại cho người dạy đúng thời gian quy định.

❖ ĐIỀU KIỆN THỰC HIỆN BÀI 1

-

Phịng học chun mơn hóa/nhà xưởng: Khơng

-

Trang thiết bị máy móc: Máy chiếu và các thiết bị dạy học khác

-

Học liệu, dụng cụ, nguyên vật liệu: Chương trình mơ đun, giáo trình, tài liệu
tham khảo, giáo án, phim ảnh, và các tài liệu liên quan.

-

Các điều kiện khác: Khơng có

❖ KIỂM TRA VÀ ĐÁNH GIÁ BÀI 1
-

Nội dung:

✓ Kiến thức: Kiểm tra và đánh giá tất cả nội dung đã nêu trong mục tiêu kiến thức
✓ Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Trong quá trình học tập, người học cần:
+ Nghiên cứu bài trước khi đến lớp
+ Chuẩn bị đầy đủ tài liệu học tập.
+ Tham gia đầy đủ thời lượng mô đun.
Bài 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm

Trang 14

+ Nghiêm túc trong quá trình học tập.
-

Phương pháp:

✓ Điểm kiểm tra thường xuyên: 1 điểm kiểm tra (hình thức: hỏi miệng)
✓ Kiểm tra định kỳ lý thuyết: khơng có
❖ NỘI DUNG BÀI 1
1.1. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BƠM LY TÂM
Bơm là những máy dùng để cung cấp năng lượng cho dòng chất lỏng.
1.1.1. Định nghĩa bơm ly tâm
Bơm ly tâm là loại máy thủy lực cánh dẫn, nhờ bánh công tác (cánh quạt) chuyển
cơ năng của máy thành năng lượng thủy động của dòng. Nguyên lý làm việc của bơm
phần lớn dựa trên lực ly tâm nên gọi là bơm ly tâm.
1.1.2. Những ưu điểm, nhược điểm của bơm ly tâm
a. Ưu điểm
Bơm ly tâm được dùng phổ biến nhất trong các loại bơm vì có những ưu điểm
sau:
-

Bơm được nhiều loại chất lỏng: nước, dầu, nhiên liệu, hoá chất… kể cả các hỗn
hợp của chất lỏng và chất rắn.
Phạm vi sử dụng lớn và năng suất cao cụ thể là:
✓ Cột áp từ 10 đến hàng nghìn mét cột nước.
✓ Lưu lượng (Q) từ 2 đến 70.000 m³/h.

-

✓ Cơng suất (N) từ 1 đến 12.000 Kw.
✓ Số vịng quay từ 730 đến 6.000 vòng / phút.
Kết cấu nhỏ gọn, chắc chắn và làm việc tin cậy.

-

Hiệu suất của bơm () tương đối cao so với các loại bơm khác:  = 0.65 đến 0.9.

-

Chỉ tiêu kinh tế tốt (giá thành tương đối rẻ).
b. Nhược điểm
Tuy nhiên bơm ly tâm cũng có các nhược điểm sau:

-

Bơm ly tâm khơng có tính tự hút (phải mồi bơm).
Áp suất tạo ra không lớn so với các bơm khác.

1.1.3. Phân loại bơm ly tâm
Bài 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm

Trang 15


Vì bơm ly tâm được dùng rộng rãi trong mọi lĩnh vực khác nhau nên nó có rất
nhiều loại với nhiều hình dạng và kết cấu khác nhau. Bơm ly tâm thường được phân loại
theo các cách sau đây:
a. Phân loại theo cột áp của bơm
-

Bơm cột áp thấp: H < 20 m cột nước.

-

Bơm cột áp trung bình: H = (20 đến 60) m cột nước.

-

Bơm cột áp cao: H > 60 m cột nước.
b. Phân loại theo số bánh cơng tác lắp nối tiếp trong bơm
Bơm có một bánh công tác gọi là bơm một cấp. Cột áp của bơm một cấp bị hạn

chế bởi số vòng quay và sức bền của cánh dẫn nên thường không quá 100m cột nước.

Hình 1.1. Bơm ly tâm một cấp
Để nâng cao cột áp của bơm ly tâm thường dùng nhiều bánh cơng tác lắp nối tiếp
trong bơm. Bơm có nhiều bánh công tác lắp nối tiếp gọi là bơm nhiều cấp. Số lượng
bánh công tác trong bơm nhiều cấp tuỳ thuộc vào cột áp theo yêu cầu, thường có từ hai
đến tám, trường hợp đặc biệt có thể đến 12 bánh công tác. Cột áp của bơm nhiều cấp
gần bằng tổng cột áp của các bánh cơng tác có trong bơm, còn lưu lượng của bơm là lưu
lượng của một bánh cơng tác. Hình sau giới thiệu sơ đồ kết cấu của bơm ly tâm bốn cấp.

Bài 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm

Trang 16


Hình 1.2. Bơm ly tâm bốn cấp
c. Phân loại bơm theo cánh dẫn chất lỏng vào bánh cơng tác

Bơm có bánh cơng tác hút chất lỏng từ một phía gọi là bơm một miệng hút, loại
bơm này có bánh cơng tác được bố trí ở một đầu trục (về một phía của hai gối đỡ trục)
nên cịn gọi là bơm cơngxon. Với cách hút chất lỏng từ một phía như vậy, lưu lượng của
bơm bị hạn chế và gây nên lực hướng trục trong bơm (lực dọc trục hay lực chiều trục).
Để mở rộng lưu lượng của bơm ly tâm thường dùng bánh cơng tác hút chất lỏng
từ hai phía. Bơm có bánh cơng tác loại này gọi là bơm hai miệng hút. Bánh công tác của
bơm hai miệng hút xem như hai bánh công tác của bơm một miệng hút có cùng kích
thước ghép lại với nhau, như vậy lưu lượng bơm sẽ đươc tăng gấp đôi trong khi đó cột
áp vẫn giữ ngun. Ngồi ra với cách hút chất lỏng từ hai phía đối xứng như vậy khơng
gây ra lực hướng trục trong bơm, và bơm có điều kiện bố trí ở giữa hai gối đỡ trục, làm
tăng độ cứng vững của bơm.

Hình 1.3. Bơm ly tâm hai miệng hút

Bài 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm

Trang 17


Ngồi ra, cịn phân loại bơm theo sự bố trí của trục bơm chia ra bơm trục ngang,
bơm trục đứng. Và một số cách phân loại khác dựa vào kết cấu thân bơm và các bộ phận
dẫn hướng…

Hình 1.4. Bơm ly tâm trục ngang

Hình 1.5. Bơm ly tâm trục đứng
1.1.4. Các thông số cơ bản của bơm ly tâm
Cũng giống như tất cả các loại bơm khác, bơm ly tâm có năm thơng số làm việc
cơ bản sau đây:
a. Lưu lượng (Q)

- Lưu lượng của bơm là lượng chất lỏng mà bơm vận chuyển được trong một đơn
vị thời gian.
- Đơn vị tính: l/s ; m³/s ; m³/h.
Bài 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm

Trang 18


- Lưu lượng của bơm được xác định bằng các dụng cụ đo tức thời lắp trên nắp
ống đẩy. (ống Venturi; tấm chắn hoặc các dụng cụ đo trung bình bằng thùng lường hoặc
cân đặt ở cuối ống đẩy) – phương pháp này chỉ xác định được giá trị trung bình của lưu
lượng trong một khoảng thời gian nào đó.
b. Cột áp (H)
Cột áp được đo bằng chiều cao của cột chất lỏng mà bơm có thể tạo ra bằng cách
truyền động năng của bơm cho chất lỏng.
Đơn vị: được tính bằng mét cột chất lỏng (hay mét cột nước) hoặc tính đổi ra áp
suất của bơm:
P = γ.H = ρ.g.H
Trong đó:
γ: trọng lượng riêng của chất lỏng (N/m3)
ρ: khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m3)
g: gia tốc trọng trường (9,81 m/s2)
Có hai loại cột áp chủ yếu là cột áp tĩnh và cột áp động.
c. Công suất (N)
Công suất làm việc Ni (cơng suất hữu ích): là cơng để đưa một lượng Q chất lỏng
nên độ cao H trong một đơn vị thời gian (s).
Ni = γ.Q.H

(W)

Công suất tại trục bơm N (thường ghi trên nhãn bơm). Công suất này thường lớn
hơn Ni vì có tổn hao ma sát.
Cơng suất động cơ kéo bơm Nđc. Công suất này thường lớn hơn N để bù hiệu suất
truyền động giữa động cơ và bơm, ngồi ra cịn dự phịng q tải bất thường.
Nđc = k.N
Trong đó: k > 1 gọi là hệ số an tồn nó phụ thuộc vào từng loại bơm, động cơ và
công suất làm việc.
d. Hiệu suất ( )
-

Là tỉ số giữa cơng suất hữu ích Ni và công suất tại trục bơm N.
Khi bơm làm việc, tiêu hao một phần năng lượng để bù vào các tổn thất thủy lực,
tổn thất ma sát giữa các bộ phận làm việc của bơm … Vì vậy hiệu suất thực tế
của bơm không bao giờ đạt tới giá trị lớn nhất.

-

Thường  < 1 gọi là hiệu suất toàn phần của bơm và thường tính bằng % (được
tính theo cơng thức b = Q . H . m )

Bài 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm

Trang 19


Trong đó:
-

Q: Hiệu suất lưu lượng do tổng thất lưu lượng vì rị rỉ

-

H: Hiệu suất thủy lực (hiệu suất cột áp) do tổn thất cột áp vì ma sát trong nội bộ
bơm

-

m: Hiệu suất cơ khí do tổn thất vì ma sát giữa các bộ phân cơ khí
e. Chiều cao (cột áp) hút cho phép (Hcp)

-

Trong quá trình hút chất lỏng, bánh công tác của bơm phải tạo được độ chênh áp
suất nhất định giữa miệng hút của bơm và mặt thoáng của bể hút. Độ chênh áp
suất này gọi là cột áp hút của bơm (nhờ nó mà chất lỏng chảy từ bể hút vào bơm).

-

Từ lý thuyết và thực nghiệm ta xác định được Hcp  10m cột nước.

1.2. CẤU TẠO BƠM LY TÂM
Bơm ly tâm gồm hai phần chính là bơm và động cơ. Động cơ chính là phần cung
cấp năng lượng để làm quay bơm, động cơ chính có thể là motor điện, động cơ đốt trong
hay tourbine hơi nước... Trong phần cấu tạo này chúng ta chỉ đề cập đến phần máy bơm.

Hình 1.6. Cấu tạo bơm ly tâm
Bơm ly tâm, dạng đơn giản nhất, gồm có hai phần chính:
a. Bánh cơng tác (Impeller)
Bộ phận quay của bơm ly tâm là bánh công tác. Phần không chuyển động của
bơm mà bao quanh bánh công tác là vỏ bơm.

Bài 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm

Trang 20


Hình 1.7. Bánh cơng tác trong bơm ly tâm
Chất lỏng chuyển động đi vào bơm qua miệng hút và ra khỏi bơm qua miệng đẩy.
Nhờ sự gia tăng vận tốc của chất lỏng mà bánh công tác truyền năng lượng vào chất
lỏng

Hình 1.8. Các dạng bánh cơng tác
Bánh cơng tác bao gồm nhiều dạng và các bánh cơng tác có cấu tạo khác nhau,
có thể có cấu tạo dạng hở, dạng nửa hở và dạng kín. Bánh cơng tác dạng hở thường được
sử dụng cho bơm đơn cấp, dạng nửa hở cũng được sử dụng cho bơm đơn cấp nhưng nếu
sử dụng trong bơm đa cấp thì đóng vai trị là cấp đầu tiên. Bánh công tác được gắn lên
trên trục và trục này được nối ra ngoài vỏ bơm. Trục quay của bơm có thể là thẳng đứng
hay nằm ngang, tuỳ thuộc vào mục đích sử dụng của bơm. Nhìn chung bánh cơng tác
dạng kín hoạt động có hiệu quả nhất và bánh công tác dạng hở và nửa hở thường sử
dụng trong trường hợp vận chuyển chất lỏng có độ nhớt cao hay trong trường hợp trong
chất lỏng có chứa các hạt rắn.
b. Vỏ bơm (Casing)
Có hai loại chính:

Bài 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm

Trang 21


▪ Vỏ bơm hình trịn (circular casing): đây là loại vỏ bơm đơn giản nhất, nó bao

gồm một buồng hút trịn bao quanh bánh cơng tác. Loại vỏ bơm này ít được sử
dụng.

Hình 1.9. Vỏ bơm hình trịn
▪ Vỏ bơm xoắn ốc (volute casing) (Hình 1.19) hình dạng xoắn ốc của vỏ bơm
được thiết kế để làm giảm vận tốc và tăng áp suất của chất lỏng khi rời cánh quạt.
Nói cách khác hình dạng của vỏ bơm xoắn ốc được thiết kế như vậy với mục đích
chuyển hố động năng (năng lượng vận tốc) thành nội năng (năng lượng áp suất).
Do thiết diện của vỏ bơm xoắn ốc tăng dần nên vận tốc của chất lỏng sẽ giảm dần
trong khi áp suất của chất lỏng lại tăng dần.
c. Ngoài ra cịn có các bộ phận sau:
▪ Vịng bù độ mịn (wear rings): được minh hoạ như hình vẽ dưới đây. Cánh quạt
quay bên trong vỏ bơm. Hai vòng này ngăn khơng cho chất lỏng từ trong cánh
quạt rị rỉ ra hai đầu. Ngồi ra, trên cánh quạt cịn có một lỗ nhỏ để cân bằng áp
suất ở hai phía của cánh quạt.

Bài 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm

Trang 22


Hình 1.10. Vịng bù độ mịn
▪ Hộp làm kín (parking box): Mục đích của hộp làm kín là ngăn rị rỉ qua khe hở
giữa trục và vỏ bơm. Các vòng làm kín được đặt trong hộp và siết nắp hộp làm
kín, các vịng làm kín bị ép và giãn nở bề ngang làm cho chất lỏng khơng rị rỉ ra
được. Các vịng làm kín thường được làm bằng vật liệu khơng bị chất lỏng đang
bơm phân huỷ hồ tan và có tính mài mịn, ma sát thấp để khơng gây hư hỏng
trục. Hầu hết các bơm đều có ống lót để bảo vệ trục, một số trường hợp có thể
cho phép rị rỉ qua các vịng làm kín để bơi trơn nhưng với mức độ nhỏ. Tuy
nhiên, nếu trong trường hợp khơng cho phép rị rỉ thì có thể phải cung cấp dầu

bơi trơn để bơi trơn cho các vịng chèn.

Hình 1.11. Hộp làm kín
Bài 1. Cấu tạo và ngun lý hoạt động của bơm

Trang 23


▪ Vịng bơi trơn (Lantern rings): Vịng bơi trơn được minh hoạ trong hình vẽ
dưới đây: vịng bơi trơn là một vịng kim loại có nhiều lỗ, mục đích là để phân
phối dầu bôi trơn lên bề mặt trục. Thông thường dầu bơi trơn hoặc dầu đệm kín
(seal oil) được bơm vào vịng này và sau đó phân phối lại lên trục. Ngồi ra người
ta cũng có thể lấy chính chất lỏng đang bơm để thay thế cho dầu bôi trơn. Chất
lỏng thường được trích ở phía sau bơm vì ở phía sau bơm có áp suất cao hơn ở
trong bơm, nên chất lỏng sau khi thực hiện xong việc bơi trơn sẽ quay trở ngược
lại trong bơm.

Hình 1.12. Vịng bôi trơn
▪ Đệm cơ học: Đệm cơ học được minh hoạ như hình vẽ dưới đây: vịng nén, vịng
đệm quay và vòng O đều quay theo trục. Nhờ lò xo ép lên vịng nén liên tục làm
cho vịng O ln giữ kín được khoảng cách hở xung quanh trục. Cịn rị rỉ xung
quanh các vịng này thì được giữ kín bằng mặt tiếp xúc giữa vòng đệm quay và
vòng đệm tĩnh. Hai vịng này có mặt tiếp xúc rất nhẵn khơng cho rị rỉ ra ngồi.

Bài 1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của bơm

Trang 24