Cơ sở lý thuyết về bơm và hệ thống bơm nước cấp

MỤC LỤC
CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BƠM VÀ HỆ THỐNG BƠM NƯỚC
CẤP...........................................................................................................................1
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BƠM........................................................................1
1.2 PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG................................................................................2

1.2.1. Phân loại....................................................................................................2
1.2.2 Phạm vi sử dụng các kiểu bơm..................................................................9
1.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA BƠM LY TÂM..........................................................................10

1.3.1 Kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm ly tâm.......................................10
1.3.2 Bơm làm việc ghép trong hệ thống..........................................................15
1.3.4 Đặc tính làm việc của mạng.....................................................................30
1.4 HỆ THỐNG BƠM NƯỚC CẤP............................................................................38
1.4.1 Chức năng................................................................................................38
1.4.2 Áp suất và công suất của bơm cấp...........................................................39
1.4.3. Các thành phần của hệ thống bơm cấp....................................................43
1.4.4. Cấu tạo của bơm nước cấp trong thực tế.................................................49
CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUẤT CỦA BƠM.
..................................................................................................................................53
2.1 GIỚI THIỆU CHUNG.........................................................................................53
2.2.ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUẤT BƠM BẰNG CÁCH THAY ĐỔI ĐẶC TÍNH MẠNG –
ĐIỀU CHỈNH BẰNG TIẾT LƯU...............................................................................55

2.3 ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUẤT BƠM BẰNG CÁCH THAY ĐỔI SỐ VÒNG QUAY......59
2.4 ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUẤT BẰNG TIẾT LƯU VÀ THAY ĐỔI SỐ VÒNG QUAY...61
2.5 ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUẤT BƠM CẤP CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN.................62

iii

CHƯƠNG 3 : LỰA CHỌN VÀ TÍNH TỐN SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TỔ MÁY
300 MW...................................................................................................................64
3.1 GIỚI THIỆU SƠ ĐỒ NHIỆT TỔ MÁY 300MW NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN ƯƠNG BÍ
MỞ RỘNG..............................................................................................................64

3.1.1 Sơ đồ nhiệt nguyên lý...............................................................................64
3.1.2 Mô tả sơ đồ nhiệt nguyên lý.....................................................................64
3.2 LỰA CHỌN THÔNG SỐ NHIỆT ĐỘNG VÀ CHU TRÌNH......................................67
3.3 TÍNH NHIỆT CHU TRÌNH..................................................................................71

3.3.1 Tổn thất hơi và nước của chu trình..........................................................71
3.3.2 Cân bằng nhiệt trong các bình gia nhiệt...................................................71
CHƯƠNG 4 : TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN HỆ THỐNG BƠM CẤP..........91
4.1 TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG.....................................91

4.1.1 Một số đặc điểm chung về ống dẫn trong nhà máy nhiệt điện.................91
4.2 TÍNH CHỌN BƠM CẤP....................................................................................101

4.2.1 Chọn bơm tăng áp..................................................................................103
4.2.2 Chọn bơm cấp chính..............................................................................104
4.3 LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUÂT HỆ THỐNG BƠM CẤP

............................................................................................................................107
4.3.1 Phương án điều chỉnh năng suất của hệ thống bơm bằng khớp nối thuỷ
lực....................................................................................................................107
4.3.2 Phương án điều chỉnh năng suất của hệ thống bơm cấp bằng tua bin hơi
kéo bơm...........................................................................................................110
4.3.3 Phương án điều chỉnh năng suất của hệ thống bơm cấp bằng tiết lưu...114
4.3.4 So sánh các phương án điều chỉnh năng suất của hệ thống bơm cấp.....116
4.4. KẾT LUẬN.....................................................................................................121

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................122

iv


CHƯƠNG I
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BƠM VÀ HỆ THỐNG BƠM NƯỚC CẤP
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BƠM
Ngay từ thời xa xưa, loài người đã biết dung những thiết bị nâng nước cơ
bản để phục vụ cho nhu cầu tưới tiêu. Cách đây đã rất lâu đã xuất hiện những thiết
bị thơ sơ đó như “gầu” với đối trọng kiểu cầu vọt ở giếng, bánh xe nước có các gầu.
Ở thế kỷ thứ II trước công nguyên người ta đã hình dung ra bơm pittơng có hai xi
lanh. Kỹ sư A.A.Xblukôv (1783 – 1857) ở Nga năm 1838 đã sử dụng máy quạt ly
tâm do ông phát minh vào năm 1832 để làm bơm ly tâm. Giáo sư A.E.Karavaev đã
dày công nghiên cứu về lịch sử phát triển bơm.
Tự cái tên “bơm” cũng nói lên phương pháp làm việc của nó dựa trên cơ sở
hút nước. Trong thời gian dài, bơm chỉ dung để nâng nước lên cao. Tuy nhiên, hiện
nay phạm vi sử dụng bơm rất rộng và muôn màu muôn vẻ, cho nên định nghĩa bơm
là máy nâng nước thật là phiến diện. Ngoài việc cấp nước, dân dụng và kỹ nghệ ra,
bơm được dung để tưới, tích năng lượng nước, cấp nước. Có loại bơm đặt ở trạm
nhiệt điện, ở tàu thuỷ, có những loại dung trong cơng nghiệp hố chất, dầu hoả,
giấy, than bùn và cho các lĩnh vực khác của công nghiệp. Ở phần lớn các nhà máy
đều có đặt bơm nhằm bảo đảm sự bơi trơn, khi đó nó đóng vai trị là thiết bị phụ.
Bơm là một trong những loại máy phổ biến nhất và có kết cấu rất khác nhau. Định
nghĩa đúng nhất về bơm là máy để biến cơ năng của động cơ thành năng lượng
chuyển động của chất lỏng.
Người ta đã chế tạo những bơm cho các tổ tuabin hơi áp lực siêu cao với
công suất 300.000kW và lớn hơn, cũng như đang chế tạo các bơm cấp với công
suất 18.000kW và áp lực đẩy 350 at. Người ta cũng bắt đầu nghiên cứu, thiết kế

xây dựng tổ máy thuận nghịch (máy bơm – tuabin) với công suất 100.000kW.
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh

1


Phương hướng chính của cơng tác nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực chế
tạo bơm là: Nghiên cứu quá trình làm việc ở suất vòng quay 75 – 100, với mục đích
tăng tính kinh tế của các bơm cấp chất lỏng với công suất lớn và chế tạo các bơm
cấp có dạng đường đặc tính của cột nước giảm liên tục để đảm bảo sự cùng làm
việc của bơm trong một khu vực lưu lượng rộng rãi; nghiên cứu các bơm hướng
trục nhằm mục đích làm cho các chỉ số năng lượng và khí thực được tốt hơn;
nghiên cứu chế tạo bơm cấp hướng trục mở máy trước của các bơm ly tâm sao cho
đặc tính khí được tốt hơn; nghiên cứu chế tạo các tổ máy thuận nghịch có hiệu quả
kỹ thuật cao; .v.v.
1.2 PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG
1.2.1. Phân loại
Tất cả các kiểu bơm, mặc dù hình dáng và kết cấu của chúng rất khác nhau, theo
nguyên tắc tác dụng có thể chia làm hai nhóm:
- Bơm thể tích;
- Bơm cánh: Li tâm và hướng trục.
a)Bơm thể tích
- Loại bơm pittông với chuyển động tịnh tiến của bộ phận đẩy như bơm pittông,
bơm phun.
- Loại bơm Roto với chuyển động quay của bộ phận đẩy như bơm răng khía, vít
bản phẳng, vịng nước.
Kiểu chủ yếu của bơm thể tích là bơm pittơng.
1.Bơm pittơng: gồm xilanh hình trụ, với pittông chuyển động ở bên trong.
Khi pittông dịch chuyển từ vị trí ngồi cùng từ bên phải sang bên trái thì chất lỏng
trong khoảng khơng gian của xilanh sẽ bị ép lai và đi về hướng cấp. Khi pittông

Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh

2


chuyển động ngược lại thì chất lỏng từ phía hút sẽ đi vào xilanh và chiếm những
khoảng khơng gian đó. Hướng chuyển động chất lỏng khi hút và đẩy là do van lưỡi
gà quyết định.
Ưu điểm của bơm pittông là tạo được áp suất nén cao và không phụ thuộc vào
lưu lượng và tần số quay của tay biên.

Hình 1.1 : Sơ đồ bơm pittông
1.Pittông-thânđẩy; 2.Vỏ; 3.Van lưỡi gà.
Nhược điểm là cấu tạo phức tạp, có các xupáp, lưu lượng cấp khơng đều và
chạy chậm, làm tăng kích cỡ khi có lưu lượng lớn.
Bơm pittơng được dùng để bơm các loại chất lỏng khác nhau – nóng và lạnh,
nhớt và lỗng, sạch và có tạp chất lơ lửng, kể cả bột mài.
2.Bơm bánh răng
Bơm bánh răng là loại rôto quay, trong đó mơi chất được bơm chuyển dịch
trong mặt phẳng thẳng góc với tâm quay của thiết bị (hình1.2).

Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh

3


Bơm bánh răng được dùng trong các máy thuỷ lực (máy ép, máy nâng, cần
cẩu, máy đào đất,…), trong hệ thống điều khiển tự động, trong bôi trơn các bộ phận
chuyển động của máy.
Do khơng có van hút và đẩy nên bơm bánh răng có thể quay với tốc độ lớn

(n=700  5000vòng/phút) và được truyền động trực tiếp bằng động cơ. Khi làm
việc bơm bánh răng luôn tiếp xúc với dầu nhờn, dầu thuỷ lực, vì vậy tuổi thọ khá
cao. Các bề mặt làm việc của bơm phải được chế tạo với độ chính xác và độ lỏng
cao thì mới tạo được áp lực lớn và đỡ mất mát lưu lượng.

Hình 1.2- Sơ đồ bơm bánh răng
1- bánh răng chủ; 2- bánh răng bị dẫn; 3- vỏ bơm;
4- rãnh giảm tải
3.Bơm trục vít:là loại bơm rơto - quay, trong đó nhờ có prơfin đặc biệt của
ren xoắn vít (rơto) mà trong khoang hút và khoang đẩy hồn tồn thơng nhau. Bơm
trục vít được chế tạo bằng một, hai, ba và nhiều hơn trục vít ăn khớp với nhau,
trong số đó có một trục dẫn, cịn lại là trục bị dẫn. Bơm trục vít có thể đặt đứng
hoặc đặt nằm.

Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh

4


Trục vít bị dẫn khơng sinh cơng có ích, và chỉ dùng để chèn kín. Trong q
trình hoạt động bình thường các trục vít bị dẫn quay được là nhờ áp lực của mơi
chất được bơm chuyển.
Bơm trục vít được đặt trong khoang của thân bơm. Khi bơm làm việc môi
chất được hút từ đầu này đến đầu kia của các cặp trục vít.
4.Bơm rơto cánh trượt
Bơm rơto cánh trượt là loại bơm rơto quay tịnh tiến, trong đó cánh có thể là
phẳng hoặc được định hình.
Trong vỏ bơm có rơto 2 được bố trí lệch tâm. Những cánh trượt dịch chuyển
tự do trong các khe của rôto và nhờ sức ly tâm được ép vào bề mặt trong của vỏ (có
khi cịn thêm lị xo phụ đặc biệt). Khoang làm việc I của bơm được làm kín ở đoạn

A-B- khoảng cách giữa hai cánh trượt kề nhau. Các cánh 3 vừa quay theo rôto 2
vừa trượt trong khe của rơto.

Hình 1.3. Sơ đồ bơm rơto cánh trượt
1- vỏ bơm; 2- rơto; 3- cánh trượt hình chữ nhật;
4- rãnh đầu hút; 5- rãnh đầu đẩy.

Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh

5


Khi cánh 3 bắt đầu với vị trí A, quá trình hút bắt đầu, và khi cánh với vị trí B
là bắt đầu q trình đẩy. Sau mỗi vịng quay của rôto 3 bơm sẽ cấp một suất năng
suất thể tích nhất định, và sau n số vịng quay thì đạt được năng suất bơm mong
muốn.
b)Bơm cánh: Có các loại: Ly tâm, chéo trục, hướng trục, xoáy.
Sự làm việc của bơm ly tâm và bơm hưóng trục trên cơ bản là khác nhau
hồn tồn nhưng lại có cùng một ngun tắc tác động – tác dụng tương hỗ giữa các
cánh và dịng chả bao quanh nó. Hai loại bơm này có những tính chất vận hành
giống nhau là do đặc điểm chung của quá trình truyền cơ năng của vật quay cho
dòng chảy.
1. Bơm ly tâm: dòng chảy trong khu vực cánh của bánh xe có chiều hướng
tâm và vì thế tạo điều kiện công tác cho các lực li tâm.
Phần tử 1 cùng chuyển động với bánh quay (hình 1.4,a) và được đặc trưng
bởi véc tơ tốc độ tuyệt đối, có hướng thẳng góc với bán kính quay (hay là tiếp
tuyến với vịng trịn quay). Ngồi ra, phần tử ấy cịn dịch chuyển so với bánh động
(hình 1.4,b) và được đặc trưng bởi véc tơ tốc độ tương đối

W có



hướng tiếp tuyến

với đường dịng trong dịng chảy tương đối (vì đường dịng trùng với bề mặt cánh
quạt, nên véc tơ tốc độ tương đối cũng có hướng tiếp tuyến với bề mặt cánh
quạt).Tốc độ tuyệt đối của phần tử 1 (hình 1.4,c) sẽ bằng:







C U  W

Bơm ly tâm được ứng dụng rộng rãi trong mọi ngành kỹ thuật: trong hệ
thống cấp nước, trong hệ thống tưới tiêu, trong ngành hàng hải, trong việc khai thác
và vận chuyển dầu mỏ, trong ngành cơng nghiệp hố chất, trong ngành năng
lượng,vv…

Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh

6


Hình 1.4. Sơ đồ chuyển động của phần tử mơi chất trong bánh động của bơm
a-chuyển động vòng; b- chuyển động tương đối;
c- chuyển động tuyệt đối.
2.Bơm hướng trục: thì hướng dòng chảy là song song với trục bánh xe.

Trong loại bơm này khi cánh quạt tương tác với dòng chất lỏng sẽ sinh ra lực nâng,
nhờ đó mơi chất sẽ dịch chuyển dọc tâm bánh động. Bánh động của bơm dọc trục
có thể thấy rõ trên hình (1.5).

Hình 1.5. Bánh động của bơm dọc trục
Bơm dọc trục dùng để bơm nước sạch hay các mơi chất khác có độ nhớt và
hoạt tính hố học như nước.
Mặt khác, khi phân loại bơm theo kết cấu của bơm ta thực hiện theo những
biểu hiện đặc trưng nhất sau đây:
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh

7


 Theo kiểu bánh xe cánh ta có: Ly tâm, hướng trục
 Theo số bánh xe cánh ta có: Một bánh xe, nhiều bánh xe
 Theo phương pháp lắp bánh xe ta có: nhiều cấp, nhiều dịng
 Theo hướng trục ta có: Ngang, đứng
 Theo hướng của mặt ghép nối liền các phần của vỏ: Theo đường tâm của
trục, vuông góc với đườn tâm của trục
 Theo chức năng: Cho nước (lạnh, nóng, sạch, có tạp chất), cho chất lỏng
nhớt, cho chất lỏng hố học, …
Ngồi ra, người ta cịn phân loại bơm như sau:
 Theo dòng chất lỏng qua bơm có: Bơm ly tâm một miệng hút (một dịng chất
lỏng chảy qua bánh công tác) và bơm ly tâm hai miệng hút (hai dịng chất
lỏng chảy qua bánh cơng tác). Bánh công tác của bơm ly tâm hai miệng hút
có thể coi như bánh cơng tác làm việc song song với nhau và được lắp đặt
trên cùng một trục đối xứng với nhau. Lưu lượng của bơm bằng lưu lượng
của hai bánh công tác, cột áp của bơm bằng cột áp của bánh cơng tác.
 Theo cột áp có: Bơm ly tâm cột áp thấp H = 5 – 40m nước, bơm ly tâm cột

áp trung bình H = 40 – 200m cột nước, bơm ly tâm có cột áp cao H

200m

nước.
 Theo lưu lượng có: Bơm ly tâm lưu lượng nhỏ, bơm ly tâm lưu lượng lớn,
bơm ly tâm lưu lượng trung bình. Lưu lượng của bơm ly tâm thường nằm
trong khoảng 16000 m3/h. Lưu lượng của bơm lớn thường đạt tới 36000
m3/h.
 Theo phương pháp nối trục bơm với trục động cơ: Bơm ly tâm nối trực tiếp
và gián tiếp.
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh

8


Trong nhiều trường hợp tiện lợi hơn cả là phân chia bơm theo ngành sử
dụng: Bơm của nhà máy điện (bơm cấp, hỗn lưu, bơm ngưng tụ), bơm tàu thuỷ,
bơm than bùn, bơm lọc, …
1.2.2 Phạm vi sử dụng các kiểu bơm
Theo nguyên tắc thì cột nước của bơm thể tích khơng bị hạn chế. Tăng lưu
lượng chỉ có thể làm được bằng cách tăng kích thước của bơm và số lần chuyển
động có ích của pittơng (số vịng quay). Ở những bơm thể tích như bơm pittơng và
bơm phun vì chuyển động của thân đẩy theo chu kỳ nên dịng chảy khơng ổn định
và vận tốc dịng chảy tăng lên, và vì thế lưu lượng do tăng số vịng quay sẽ bị giới
hạn bởi các hiện tượng quán tính. Do đó phạm vi sử dụng của bơm pittơng và bơm
phun là ở vùng có áp lực cao bới lưu lượng tương đối bé. Ở trạm sản xuất khí nén
và trong cơng nghiệp hố chất dung những bơm phun với cột chất lỏng đến 1000at
và hơn nữa.
Bơm pittông và bơm phun nối với các loại động cơ rất phổ biến hiện nay như

động cơ điện và tuabin hơi, đòi hỏi phải dùng cơ cấu trục khuỷu. Ở bơm đẩy loại
roto – bơm răng khía, vít, … nhược điểm này được khắc phục và nó được dùng khi
cần có lưu lượng tương đối bé và cột chất lỏng tương đối lớn. Ở bơm roto trừ loại
vít, đã gặp rất nhiều khó khăn trong cấu tạo ổ trục khi cần có áp lực cao, bởi vậy
loại bơm này ít dung để tạo ra áp lực lớn hơn 30at.
Bơm cánh rất tiện cho việc nối trục trực tiếp với các động cơ quay nhanh
hiện đại như động cơ điện, tua bin hơi khí. Do bánh quay khơng đổi, nên vận tốc
dịng chất lỏng ở bơm cánh có thể cho phép có trị số khá cao so với bơm pittông và
bơm phun. Bơm cánh khi có cùng một trị số lưu lượng thì có kết cấu gọn nhẹ và rẻ
hơn nhiều so với bơm đẩy. Khi cột chất lỏng bình thường, hiệu suất của chúng
không thua loại pittông. Bởi vậy ở khu vực cột chất lỏng thấp và trung bình, lưu
lượng lớn chỉ dung loại bơm cánh. Ngày nay do phương pháp tính tốn, thiết kế sản
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh

9


xuất bơm ly tâm được hoàn thiện nên chúng ta được sử dụng rộng rãi ở phạm vi cột
nước cao đên 3000m và hơn nữa.
1.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA BƠM LY TÂM
1.3.1 Kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm ly tâm
a) Kết cấu
Bơm ly tâm là loại bơm được sử dụng rộng rãi nhất để vận chuyển chất
lỏng. Bơm ly tâm có hiệu suất tương đối cao, các bơm ly tâm cỡ lớn có hiệu suất
đạt tới 78 - 92%. Bơm có kết cấu đơn giản chắc chắn và vận hành thuận tiện.
1.Bánh xe công tác của bơm:
Trong các chi tiết của bơm thì bánh xe cơng tác giữ vai trò then chốt. Phần
dẫn dòng của bánh xe được xác định nhờ tính tốn thuỷ động tương ứng. Bánh xe
chịu tác dụng của nhiều lực: Phản lực của dòng chảy, lực ly tâm và trong trường
hợp lắp căng bánh xe lên trục cịn có lực tác dụng tại chỗ lắp. Ngoài việc thoả mãn

các yêu cầu về thuỷ động của phần dịng và về độ bền cơ khí, việc thiết kế bánh xe
cơng tác cịn cần phải tạo nên dạng thuận lợi cho công tác đúc và gia công cơ khí.
Bánh cơng tác gồm có hai đĩa: Đĩa trước và đĩa sau, giữa hai đĩa là các cánh
dẫn và số cánh dẫn thường là 6  8 cánh.
Việc chọn vật liệu làm bánh xe cần phải thoả mãn những yêu cầu tổ hợp
phức tạp. Tính chất cơ học của vật liệu cần phải đảm bảo độ bền của bánh xe khơng
chỉ trong các điều kiện làm việc bình thường mà cịn trong các chế độ đặc biệt có
thể có trong khi làm việc. Vật liệu phải chịu được ứng suất cao tức thời do sự biến
đổi đột ngột của nhiệt độ và các nguyên nhân khác gây ra.

Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh

10


Đại bộ phận các bánh xe được chế tạo bằng phương pháp đúc. Ở các bơm
lớn trong các điều kiện ít bị han gỉ, nhưng có ứng suất cơ học lớn thì người ta đúc
bằng thép Cacon 25.
2.Trục và Roto:
Trục bơm một đầu được nối với trục động cơ nhờ khớp nối, một đầu lắp
bánh công tác. Trục và các bánh công tác lắp trên trục tạo thành Rôto của bơm.
Trục bơm thường đặt trong hai ổ trục (thường là ổ bi), hai ổ trục này chịu tác dụng
cảu tải trọng hướng trục và hướng kính.
Do phụ thuộc vào kiểu kết cấu, kích thước và số vịng quay của bơm, nên
một trong ba thơng số này có thể là chuẩn để chọn kích thước cuối cùng của trục:
 Độ bền và độ cứng của trục
 Số vòng quay tới hạn cảu Roto
 Kết cấu của Roto.
3.Vỏ bơm:
Vỏ dung để dẫn và tháo dòng chảy ra khỏi bánh xe để biến đổi động năng

của dòng chảy thành áp lực ở sau bánh xe và cũng để nối tất cả các chi tiết không
chuyển động thành một khối chung – Stato.
Kết cấu của vỏ có ảnh hưởng quyết định đến kết cáu chung của bơm. Về
nguyên tắc vỏ có hai kiểu kết cấu khác nhau:
- Các rãnh phần dẫn dòng được làm trực tiếp trong vỏ bơm
- Các rãnh được làm riêng biệt trong các chi tiết đặc biệt; trong ống tháo kiểu
cánh và trong các rãnh chuyển.

Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh

11


Các rãnh phần dẫn dịng ở các bơm có ống tháo dịng chảy khỏi bánh xe hình
xoắn thường được chế tạo liền với vỏ đúc. Điều ấy cho phép làm rãnh có dạng
thuận lợi về mặt thuỷ động. Đồng thời việc gia cơng cơ khí được đơn giản đến mức
tối đa. Tuy nhiên những địi hỏi về đọ chính xác các kích thước của vật đúc và chất
lượng bề mặt các rãnh của phần dẫn dòng cần phải cao.
4.Ống dẫn dòng vào 1:
Được chế tạo liền với nắp bơm thành một chi tiết ống dẫn dòng vào ở bơm ly
tâm một cấp kiểu cơng xơn thường có dạng hình cơn. Vận tốc dòng chảy tăng dần
từ ống hút tới nối vào bơm (khoảng 15-25%) bảo đảm cho chất lỏng phân bố đều
theo tiết diện và đối xứng qua trục ở trước lối vào của bánh xe cơng tác.
5.Đệm lót:
Khe hở hướng kính giữa các bánh cơng tác và vỏ có giá trị rất nhỏ khoảng
0,25 – 0,55 mm để giảm chất lỏng rò rỉ từ buồng xoắn về ống hút. Để tránh cho
bánh công tác và vỏ bơm khỏi bị mài mòn người ta lắp them các vòng đệm 2 phía ở
phía trong vỏ bơm (ở vị trí tiếp giáp với phần hình trụ của đĩa trước bánh cơng tác)
hoặc ở trên phần hình trụ này. Các vật liệu để chế tạo vòng đệm mềm hơn so với
vật liệu chế tạo bánh cơng tác và vở bơm. Các vịng đệm này có thể thay thế khi bị

mài mịn.
b) Ngun lý làm việc của bơm
Bánh công tác của bơm được dẫn động bằng động cơ điện, động cơ đốt
trong, tua bin hơi nước hoặc tua bin khí.
Chất lưu đi vào bánh công tác. Roto quay xuất hiện lực ly tâm làm cho chất
lưu chuyển động theo hướng từ tâm ra ngoài đầu cánh. Sau đó chất lưu được
chuyển qua ống đẩy vào rãnh bao quanh ra đầu xả và đến hộ tiêu thụ. Trong bánh
công tác chất lưu thực hiện sự biến đổi năng lượng. Năng lượng tăng dần theo
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh

12


hướng từ tâm ra ngồi. Và sau cùng nó biến thành thế năng áp lực. Thế năng áp lực
càng lớn thì máy có cột áp càng cao (hình 1.6).
Trong hệ thống bơm được nối với ống hút và ống đẩy. Một đầu của ống hút
được nối với van 1 chiều. Trước khi khởi động bơm phải đổ đầy nước vào bơm
(mồi bơm) và đuổi hết khơng khí ra ngồi theo nút ở trên cùng của vỏ bơm vì rằng
khi bánh cơng tác quay trong mơi trường khơng khí độ giảm áp không đủ để nâng
nước vào bơm. Bơm thường đạt trên mực nước trong bể hút. Đối với các bơm có
kích thước vừa và lớn sử dụng van một chiều khơng thuận lợi vì khi đó nó có kích
thước rất lớn. Vì thế để mồi bơm có kích thước vừa và lớn người ta sử dụng bơm
chân không hoặc bơm dịng tia.
Khi bánh cơng tác quay dưới tác dụng của lực ly tâm chất lỏng từ tâm bánh
công tác chuyển động theo màng dẫn ra phía ngồi và ra khỏi các màng dẫn của
bánh công tác. Ở lối vào của bơm áp suất của dòng chất lỏng giảm do chất lỏng giải
phóng khơng gian bị chiếm giữ tạo độ chênh áp giữa mặt thoáng của bể hút và lối
vào bơm. Do đó chất lỏng từ bể hút dâng lên theo đường ống hút và chảy vào bơm.
Như vậy khi bánh cơng tác quay liên tục sẽ có một dịng chất lỏng chảy liên tục qua
bơm.

Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh

13


Hình 1.6 - Sơ đồ bơm ly tâm
1.Vỏ; 2.Bánh xe cánh; 3.Trục;
4.Hướng đi của môi chất; 5.Cánh quạt
Sau khi ra khỏi các màng dẫn của bánh cơng tác, dịng chất lỏng có vận tốc
rất lớn có thể đạt tới giá trị 20 – 80 m/s, chuyển động theo màng dẫn xoắn (buồng
xoắn) tới ống đẩy. Màng dẫn xoắn có tiết diện tăng dần từ mũi buồng xoắn tới ống
đẩy. Do đó vận tốc của dịng chất lỏng giảm dần với vận tốc của dòng chất lỏng
trong đường ống. Để hạn chế tổn thất thuỷ lực của dòng chất lỏng chuyển động
trong đường ống, vận tốc của dòng chất lỏng thường giới hạn trong khoảng 3 – 5
m/s.
Như vậy, khi dòng chất lỏng ra khỏi các màng dẫn của bánh công tác và các
ống đẩy có một q trình biến đổi động năng thành áp năng và kèm theo đó là tổn
thất của dòng chất lỏng sinh ra trong chuyển động qua các bộ phận dẫn dòng và dẫn
hướng.
1.3.2 Bơm làm việc ghép trong hệ thống
Trong thực tế sản xuất và vận hành, người ta thường dung nhiều máy làm
việc cùng một lúc. Tuỳ theo yêu cầu (năng suất, cột áp) người ta có thể đặt chúng
song song. Ngược lại khi cần cột áp cao thì các máy được đặt nối tiếp.
a)Bơm làm việc song song
Khi cần thay đổi lưu lượng phạm vi rộng do biểu đồ yêu cầu ngày hay mùa
của mạng lưới, thì điều chỉnh lưu lượng tốt nhất bang cách thay đổi số bơm làm
việc (hình 1.7).

Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh

14


Hình 1.7: Sơ đồ cùng làm việc của bơm trong mạng lưới.
Các bơm làm việc ghép song song cũng có thể có các đặc tính khác nhau,
trong trường hợp đó việc điều chỉnh sẽ phức tạp hơn. Khi yêu cầu cần thiết phải có
lưu lượng lớn thay đổi nhiều thì việc sử dụng một máy sẽ không đem lại hiệu quả
kinh tế cao vì khi đó phải điều chỉnh trong một phạm vi làm việc rộng, mà quá trình
điều chỉnh luôn kèm theo tổn thất. Mặt khác để đảm bảo cho hệ thống làm việc liên
tục phải có bể chứa phụ hay một máy dự trữ. Như vậy làm tăng thêm chi phí cho
thiết bị trong hệ thống. Khi sử dụng một máy phải chi phí liên tục cho vận hành vì
vậy sẽ gây tốn kém nhiều hơn.
Sự cân bằng của hệ thống khi các bơm cùng làm việc trong mạng lưới được
xác định bằng áp lực Pk ở ống chính. Khi sức cản của ống chính nhỏ, trị số áp lực
này đối với tất cả các bơm cùng làm việc sẽ giống nhau.
Pk1 = Pk2 = Pk3 = …= Pki = Pkl (1.1)
Trong đó:
Pki: áp lực ở ống chính do một bơm i nào đó tạo nên
Pkl: áp lực trong ống chính do bơm tạo mạng lưới ngồi tạo nên.

Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh

15


Áp lực trong ống chính do bơm tạo nên được xác định bằng phương trình năng
lượng:

Trong đó:

Pli, vli, zli : là áp suất, vận tốc,của dòng chất lỏng ứng với tiết diện đầu của
ống hút và cao độ hình học của tiết diện đó.
Hi : Cột áp của bơm hoặc quạt.
vk, zk : Vận tốc của dòng chất lỏng trong ống góp và độ cao hình học của tiết
diện ống góp.
Hwi : Tổn thất thuỷ lực trong đường ống từ tiết diện đầu của ống hút tới ống
góp.
Áp suất yêu cầu của lưới trong ống góp được xây dựng bằng phương trình:

Trong đó:
P 2, v2, z2 : là áp suất vận tốc của dòng chất lỏng ứng với tiết diện cuối
của mạng lưới và độ cao hình học của tiết diện đó.
hwl : tổn thất trong lưới từ ống góp tới tiết diện cuối của mạng lưới làm
việc song song của hệ thống.
Để đơn giản, ta xây dựng đặc tính làm việc song song của 2 bơm; Khi đó
Hs,ht = 0. Và coi đặc tính của 2 bơm giống nhau H1 - Q1; Đặc tính của mạng là Hht1 Q1(hình 1.8).

Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh

16


Khi nối song song them 1 máy vào mạng thì năng suất tăng gấp đôi và cột áp
thay đổi .Tuy nhiên, nếu cần ta sử dụng cùng hệ thống đường ống(cùng mạng) tức
là khơng thay đổi trở lực, thì đặc tính chung của 2 máy H-Q điểm làm việc sẽ là B.
Ta có các thơng số:
QA < QB < 2QA
HA < HB.
Trong trường hợp muốn giữ nguyên cột áp và tăng năng suất ta có thể thay
đổi đặc tính mạng. Ví dụ thay đổi Hht1- Q1 thành Hth – Q .Kết quả năng suất có thể

tăng gấp đơi và cột áp vẫn giữ nguyên. Điểm làm việc sẽ là A’:
QA’ = 2QA
HA’ = HA .

Hình 1.8: Hai bơm làm việc song song.
Khi cần điều chỉnh lưu lượng của hệ thống, thì giữ nguyên 1 máy và điều
chỉnh máy thứ 2.
Khi chọn may làm việc song song, nên chọn máy có đặc tính ổn định và đi
xuống đều đặn, cịn đặc tính của mạng thì nên thoai thoải.
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh

17


b) Bơm ghép nối tiếp
Khi đòi hỏi áp suất đáp ứng yêu cầu trong hệ thống người ta sử dụng nhiều
bơm quạt làm việc nối tiếp(hình 1.3). Trong một số trường hợp người ta sử dụng
nhiều bơm quạt làm việc nối tiếp xuất phát từ yêu cầu kỹ thuật. Ví dụ trong q
trình hồn nhiệt với tuabin khí dịng chất lỏng nối tiếp chảy qua các lò toả nhiệt,
nhiệt độ của nó tăng dần qua mỗi lị. Vì vậy các lò này phải làm việc trong điều
kiện áp suất rất lớn. Để tất cả các lò toả nhiệt này làm việc dưới áp suất lớn khơng
có lợi do đó người ta chia các lị toả nhiệt thành nhiều nhóm, mỗi nhóm làm việc
dưới áp suất khác nhau.
Xây dựng đặc tính của 2 máy làm việc nối tiếp bằng cách cộng tung độ (hình
1.9);
Nếu đặc tính mạng khơng thay đổi, khi đặt nối tiếp ta đạt được các thông số:
QB > QA = QA’
HA < HB < 2HA = HA’
Khi cần tăng cột áp và giữ nguyên năng suất, ta có các thông số:
QA’ = QA ; HA’ = 2HA

Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh

18