tính toán và lựa chọn hệ thống bơm cấp

MỤC LỤC
CHƯƠNG I 1
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
a)Bơm thể tích 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
a) Kết cấu 10
b) Nguyên lý làm việc của bơm 12
1.3.2 Bơm làm việc ghép trong hệ thống 15
1.3.4 Đặc tính làm việc của mạng 30
a) Hiện tượng 33
b) Sự phá hoại do hiện tượng xâm thực 35
c)Ảnh hưởng của hiện tượng xâm thực đối với các đường đặc tính của bơm 36
d) Biện pháp làm giảm và chống xâm thực 37
1.4 HỆ THỐNG BƠM NƯỚC CẤP 39
1.4.1 Chức năng 39
1.4.2 Áp suất và công suất của bơm cấp 39
1.4.3. Các thành phần của hệ thống bơm cấp 43
a) Bơm cấp chính 43
b) Bơm tăng áp 45
c) Động cơ điện 45
d) Tuabin hơi 46
e) khớp nối thủy lực 47
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 điện ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUẤT BƠM CẤP CHO NHÀ MÁY NHIỆT ĐIỆN 62
CHƯƠNG 3 : LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN 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
iii
3.1.2 Mô tả sơ đồ nhiệt nguyên lý 64
a) Lò hơi 64
b) Tua bin 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
a) Bình phân ly 72
b) Cân bằng bình gia nhiệt nước bổ sung 73
c) Độ gia nhiệt cho nước qua bơm cấp 74
d) Hệ thống các bình gia nhiệt cao áp 76
d. Cân bằng bình khử khí 79
e. Hệ thống các bình gia nhiệt hạ áp 81
g)Cân bằng năng lượng và tiêu hao hơi trên tua bin 85
h)Tiêu hao hơi và nước 87
i)Các chỉ tiêu năng lượng kinh tế kỹ thuật của tổ máy 88
CHƯƠNG 4 90
TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN HỆ THỐNG BƠM CẤP 90
4.1 TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG 90

4.1.1 Một số đặc điểm chung về ống dẫn trong nhà máy nhiệt điện 90
b) Tính toán trở lực hệ thống đường ống 93
c) Xây dựng đường đặc tính làm việc của mạng 98
4.2 TÍNH CHỌN BƠM CẤP 100
4.2.1 Chọn bơm tăng áp 102
4.2.2 Chọn bơm cấp chính 103
4.3 LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUÂT HỆ THỐNG BƠM CẤP
106
4.3.1 Phương án điều chỉnh năng suất của hệ thống bơm bằng khớp nối thuỷ lực 106
4.3.2 Phương án điều chỉnh năng suất của hệ thống bơm cấp bằng tua bin hơi kéo bơm 109
a) Lựa chọn loại tua bin và xác định thông số nhiệt động 109
b)Xác định tiêu hao hơi của tua bin 111
Tương tự, ta xác dịnh được lượng tiêu hao hơi trân tua bin là: 113
Vậy lượng hơi tiêu hao trên toàn tua bin chính là: 113
4.3.3 Phương án điều chỉnh năng suất của hệ thống bơm cấp bằng tiết lưu 113
4.3.4 So sánh các phương án điều chỉnh năng suất của hệ thống bơm cấp 115
a) So sánh tiết kiệm công suất 115
b) So sánh tiết kiệm năng lượng và chi phí 117
c) So sánh các chỉ tiêu năng lượng kỹ thuật của tổ máy 118
d)Ưu nhược điểm của các phương án điều chỉnh năng suất 118
4.4. KẾT LUẬN 120
TÀI LIỆU THAM KHẢO 121
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 đó biết dung những thiết bị nâng nước cơ
bản để phục vụ cho nhu cầu tưới tiêu. Cách đây đó rất lâu đó xuất hiện những thiết
bị thụ sơ đú 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 đó hình dung ra bơm pittông có hai xi

lanh. Kỹ sư A.A.Xblukôv (1783 – 1857) ở Nga năm 1838 đó sử dụng máy quạt ly
tâm do ông phát minh vào năm 1832 để làm bơm ly tâm. Giáo sư A.E.Karavaev đó
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 công nghiệp hoá 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 đú nó đóng vai trò 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 đó 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 công 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, vòng nước.
Kiểu chủ yếu của bơm thể tích là bơm pittông.
1.Bơm pittông: gồm xilanh hình trụ, với pittông chuyển động ở bên trong.
Khi pittông dịch chuyển từ vị trí ngoài cùng từ bên phải sang bên trái thì chất lỏng
trong khoảng không 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 không 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 không đều và
chạy chậm, làm tăng kích cỡ khi có lưu lượng lớn.
Bơm pittông được dựng để bơm các loại chất lỏng khác nhau – nóng và lạnh,
nhớt và lỏng, sạch và có tạp chất lơ lửng, kể cả bột mài.
2.Bơm bánh răng
Bơm bánh răng là loại rôto quay, trong đó môi 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 không 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 rôto - quay, trong đó nhờ có prôfin đặc biệt của
ren xoắn vít (rôto) mà trong khoang hút và khoang đẩy hoàn toàn thông 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, còn 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 không sinh công có ích, và chỉ dựng để chèn kín. Trong quá
trình hoạt động bình thường các trục vít bị dẫn quay được là nhờ áp lực của môi
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 rôto cánh trượt
Bơm rôto cánh trượt là loại bơm rôto quay tịnh tiến, trong đó cánh có thể là
phẳng hoặc được định hình.
Trong vỏ bơm có rôto 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 còn thêm lò 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 rôto.
Hình 1.3. Sơ đồ bơm rôto cánh trượt
1- vỏ bơm; 2- rôto; 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 quá trình đẩy. Sau mỗi vòng quay của rôto 3 bơm sẽ cấp một suất năng
suất thể tích nhất định, và sau n số vòng 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
hoàn toàn nhưng lại có cùng một nguyên tắc tác động – tác dụng tương hỗ giữa các
cánh và dòng 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 vòng tròn quay). Ngoài ra, phần tử ấy còn dịch chuyển so với bánh động
(hình 1.4,b) và được đặc trưng bởi véc tơ tốc độ tương đối có hướng tiếp tuyến
với đường dòng trong dòng chảy tương đối (vì đường dòng 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:
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 công nghiệp hoá 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 môi 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 môi 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 dựng để bơm nước sạch hay các môi chất khác có độ nhớt và
hoạt tính hoá 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 dòng
− 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 hoá học, …
Ngoài ra, người ta còn phân loại bơm như sau:
− Theo dòng chất lỏng qua bơm có: Bơm ly tâm một miệng hút (một dòng chất
lỏng chảy qua bánh công tác) và bơm ly tâm hai miệng hút (hai dòng chất
lỏng chảy qua bánh công tác). Bánh công tác của bơm ly tâm hai miệng hút
có thể coi như bánh công 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 công 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.
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
8
− Theo phương pháp nối trục bơm với trục động cơ: Bơm ly tâm nối trực tiếp
và gián tiếp.
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 không 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 pittông (số vòng quay). Ở những bơm thể tích như bơm pittông và
bơm phun vì chuyển động của thân đẩy theo chu kỳ nên dòng chảy không ổn định
và vận tốc dòng chảy tăng lên, và vì thế lưu lượng do tăng số vòng quay sẽ bị giới
hạn bởi các hiện tượng quán tính. Do đú phạm vi sử dụng của bơm pittông và bơm
phun là ở vùng có áp lực cao bới lưu lượng tương đối bộ. Ở trạm sản xuất khí nén
và trong công nghiệp hoá 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 dựng cơ cấu trục khuỷu. Ở bơm đẩy loại
roto – bơm răng khía, vớt, … nhược điểm này được khắc phục và nó được dựng khi
cần có lưu lượng tương đối bộ và cột chất lỏng tương đối lớn. Ở bơm roto trừ loại

vít, đó 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 không đổi, nên vận tốc
dòng 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
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
9
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 toán, thiết kế sản
xuất bơm ly tâm được hoàn thiện nên chúng ta được sử dụng rộng rãi ở phạm vi cột
nước cao đờn 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 công tác giữ vai trò then chốt. Phần
dẫn dòng của bánh xe được xác định nhờ tính toán 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 còn có lực tác dụng tại chỗ lắp. Ngoài việc thoả mãn
các yêu cầu về thuỷ động của phần dòng và về độ bền cơ khí, việc thiết kế bánh xe
công tác còn cần phải tạo nên dạng thuận lợi cho công tác đúc và gia công cơ khí.
Bánh công 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 không

chỉ trong các điều kiện làm việc bình thường mà còn trong các chế độ đặc biệt có
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
10
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.
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 25π.
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 vòng quay của bơm, nên
một trong ba thông 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
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
11
- Các rãnh được làm riêng biệt trong các chi tiết đặc biệt; trong ống tháo kiểu
cánh và trong các rãnh chuyển.
Các rãnh phần dẫn dòng ở các bơm có ống tháo dòng 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 công cơ khí được đơn giản đến mức
tối đa. Tuy nhiên những đòi 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 công xôn 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 công tác.
5.Đệm lót:
Khe hở hướng kính giữa các bánh công 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 công 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 công tác và vở bơm. Các vòng đệm này có thể thay thế khi bị
mài mòn.
b) Nguyên 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.
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
12
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 đú 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
hướng từ tâm ra ngoài. 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 không khí ra ngoài theo nút ở trên cùng của vỏ bơm vì rằng
khi bánh công tác quay trong môi trường không 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 không thuận lợi vì khi đú 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 dòng tia.
Khi bánh công tác quay dưới tác dụng của lực ly tâm chất lỏng từ tâm bánh
công tác chuyển động theo màng dẫn ra phía ngoài 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 không gian bị chiếm giữ tạo độ chênh áp giữa mặt thống của bể hút và lối
vào bơm. Do đú chất lỏng từ bể hút dâng lên theo đường ống hút và chảy vào bơm.
Như vậy khi bánh công tác quay liên tục sẽ có một dòng 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 công tác, dòng 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 đú vận tốc của dòng 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 quá trình biến đổi động năng thành áp năng và kèm theo đú là tổn
thất của dòng chất lỏng sinh ra trong chuyển động qua các bộ phận dẫn dòng và dẫn
hướng.

Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
14
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).

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 đú 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 đú 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.
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
15
Sự cân bằng của hệ thống khi các bơm cùng làm việc trong mạng lưới được
xác định bằng áp lực P
k
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.
P
k1
= P

k2
= P
k3
= …= P
ki
= P
kl
(1.1)
Trong đú:
P
ki
: áp lực ở ống chính do một bơm i nào đú tạo nên
P
kl
: áp lực trong ống chính do bơm tạo mạng lưới ngoài tạo nên.
Áp lực trong ống chính do bơm tạo nên được xác định bằng phương trình năng
lượng:

Trong đú:
P
li
, v
li
, z
li
: 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 đú.
H
i
: Cột áp của bơm hoặc quạt.

v
k
, z
k
: Vận tốc của dòng chất lỏng trong ống góp và độ cao hình học của tiết
diện ống góp.
H
wi
: 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:

Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
16
Trong đú:
P
2
, v
2
, z
2
: 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 đú.
h
wl
: 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 đú
H
s,ht

= 0. Và coi đặc tính của 2 bơm giống nhau H
1
- Q
1
; Đặc tính của mạng là H
ht1
-
Q
1
(hình 1.8).
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 không thay đổi trở lực, thì đặc tính chung của 2 máy H-Q điểm làm việc sẽ là B.
Ta có các thông số:
Q
A
< Q
B
< 2Q
A

H
A
< H
B
.
Trong trường hợp muốn giữ nguyên cột áp và tăng năng suất ta có thể thay
đổi đặc tính mạng. Ví dụ thay đổi H
ht1
- Q

1
thành H
th
– Q .Kết quả năng suất có thể
tăng gấp đôi và cột áp vẫn giữ nguyên. Điểm làm việc sẽ là A’:
Q
A’
= 2Q
A

H
A’
= H
A
.
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
17
Q
A
2Q
A
A'
B
A
H-Q
H
1
-Q
1
H

ht1
-Q
1
H
Q
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, còn đặc tính của mạng thì nên thoai thoải.
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 quá
trình hoàn nhiệt với tuabin khí dòng chất lỏng nối tiếp chảy qua các lò toả nhiệt,
nhiệt độ của nó tăng dần qua mỗi lò. 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 không
có lợi do đú người ta chia các lò 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);
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
18
Nếu đặc tính mạng không thay đổi, khi đặt nối tiếp ta đạt được các thông số:
Q
B
> Q
A
= Q
A’

H
A
< H
B
< 2H
A
= H
A’
Khi cần tăng cột áp và giữ nguyên năng suất, ta có các thông số:
Q
A’
= Q
A
; H
A’
= 2H
A
B
A'
A
Q
B
>
Q
A
=
Q
A'
Q
A

=
Q
A'
H
A
<
H
B
<
H
A'
H
A'
=2H
A
H-Q
H
Q
Hình 1.9: Hai bơm làm việc nối tiếp.
Để đạt được hiệu quả kinh tế cao khi ghép bơm quạt làm việc nối tiếp trong
hệ thống phải chọn bơm quạt có đặc tính dốc và lưới cũng phải có đặc tính dốc (có
thể tăng được cột áp, tăng năng suất, tránh được trạng thái làm việc gần giới hạn
bơm).
1.3.3 Đặc tính làm việc của bơm
a) Đặc tính lý thuyết của máy ly tâm
Việc xây dựng các đặc tính của máy chính là để đảm bảo chế độ vận hành
của máy được tốt - vận hành ở chế độ tối ưu, nghĩa là đảm bảo vận hành hiệu suất
cao, an toàn, ổn định.
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
19

Đặc tính của máy ly tâm là đồ thị biểu diễn các sự phụ thuộc sau đây:
Đường đặc tính khi số vòng quay không thay đổi được xây dựng với n =
const, còn những đường đặc tính được xây dựng với n const thì gọi là đường đặc
tính ở số vòng quay thay đổi.
Trước hết ta xây dựng đặc tính là đặc tính quan trọng nhất. Từ
phương trình động lượng Euler với giả thiết α
1
= 90°, c
1u
= 0, ta có:
H
th
= u
2
.c
2u
/g, thay c
2u
= u
2
– c
2r
.cotgβ
2
Ta dựng phương trình liên tục:
và thay ta được
(1.4)
Nếu số vòng quay là hắng số và kích thước máy cho trước, tức làn = const và
= const, thì :
C = f(n, ) = = const;

Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
20
E = f(n, ) = = const
Do đú (1.4) có thể viết lại dưới dạng:
H
th
= C – E.Q
Biểu thức này cho ta thấy H
th
chỉ phụ thuộc vào β
2
: H
th
= f(β
2
). Vì thế quan
hệ trên có thể xảy ra theo ba khả năng:
Khi β
2
>90° thì cotgβ
2
< 0
H
th
= C + E.Q
Khi β
2
= 90° thì cotgβ
2
= 0

H
th
= C
Khi β
2
< 90° thì cotgβ
2
> 0
H
th
= C – E.Q
Khi xây dựng đặc tính bằng phương pháp thực nghiệm với n = const ( hình
1.10), người ta có thể thay đổi lưu lượng bằng cách tiết lưu trên đường đẩy (đối với
bơm chỉ cho phép tiết lưu ở đầu đẩy; tiết lưu ở đầu hút rất dễ đứt dòng và cháy
bơm).
Ở trên đồ thị là những đường đặc tính lý thuyết, chưa kể đến tổn thất trong
máy. Để kể đến tổn thất trong máy cúng ta xây dựng đường đặc tính thực tế.
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
21
Hình 1.10: Đặc tính lý thuyết của máy ly tâm
phụ thuộc vào góc β
2
.
b) Các đường đặc tính thực tế của máy ly tâm
Để xây dựng được các đường đặc tính thực tế, trước hết ta phải xác định
được tổn thất thuỷ lực trong bánh công tác và trong thiết bị hướng.
Tổn thất thuỷ lực bao gồm: Tổn thất thuỷ lực ở chế độ định mức và chế độ
thay đổi.
- Tổn thất ở chế độ làm việc
Tổn thất ở chế độ làm việc là :

ϕ - là hệ số trở lực trong rãnh cánh động và thiết bị hướng
c
1
- là tốc độ trung bình trong rãnh cánh.
Thay c
1
= Q/F và đặt k = ϕ /(2.g.F
2
), ta có:
∆h
1
= k.Q
2
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
22
- Tổn thất ở chế độ thay đổi do dứt dòng trên bề mặt cánh:
Tổn thất này do sự va đập bởi đứt dòng trên bề mặt cánh khi chế độ làm việc thay
đổi:

là gia số thay đổi năng suất.

; là hệ số thực nghiệm.
Bây giờ ta xây dựng đặc tính thực tế của máy bằng phương pháp đồ thị. Để
đơn giản coi = 90°
Với số cánh quạt vô hạn, ta có đặc tính lý thuyết:

Thực tế số cánh quạt là hữu hạn, do có chậm dòng nên và
. Kể đến các tổn thất thuỷ lực ta có đặc tính thự tế (hình 1.12).
H = H
th

- ∆h
tp
= H
th
- ∆h
1
- ∆h
2
Thực tế H
th
và cắt nhau một điểm tại trục hoành.
Nếu bỏ qua chênh lệch H
th
và ta có thể viết:
H = η
h
.H
th
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
23