MÁY BƠM SULZER MSD-D-4-8-10 ½ DÙNG TRONG VẬN CHUYỂN DẦU TẠI MỎ BẠCH HỔ

Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

LỜI NĨI ĐẦU
Trong q trình cơng nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, ngành cơng
nghiệp dầu khí hiện nay trở thành một ngành công nghiệp trọng điểm của đất
nước. Hiện nay các cơng ty, xí nghiệp trực thuộc Tập đồn Dầu Khí Việt Nam
đã và đang hợp tác với các cơng ty nước ngoài, thực hiện các dự án đầu tư của
tập đoàn, khẳng định tiềm năng phát triển mạnh mẽ của ngành dầu khí Việt
Nam.
Năm 1981, xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro được thành lập mở ra
giai đoạn mới để phát triển ngành dầu khí non trẻ. Hàng năm cán bộ cơng
nhân dầu khí được đào tạo, các căn cứ dịnh vụ dầu khí ở Vũng Tàu được hình
thành với nhiều loại phương tiện thiết bị kỹ thuật, được đầu tư để phục vụ cho
cơng tác tìm kiếm thăm dị và khai thác dầu khí. Tháng 6/1996 xí nghiệp liên
doanh Vietsovpetro đưa mỏ Bạch Hổ vào khai thác với sản lượng 40 ngàn tấn
dầu thơ, ngày 12 -10 -1997 xí nghiệp đã khai thác được hơn 50 triệu tấn dầu
thô, chỉ tính riêng năm 1998 đã khai thác được 12 triệu tấn dầu thô. Hiện nay
tại mỏ Bạch Hổ và mỏ Rồng đã xây dựng hơn 40 cơng trình biển trong đó có
các cơng trình chủ yếu như: 12 giàn cố định, 10 giàn nhẹ, 2 giàn công nghệ
trung tâm, 2 giàn khí nén, 4 giàn duy trì áp suất vỉa, 2 giàn khoan tự nâng, 4
trạm rót dầu khơng bến. Lắp đặt trên 400 km đường ống ngầm kết nối các
cơng trình nội mỏ và liên mỏ thành một hệ thống cơng nghệ liên hồn.
Ngày nay, ngành dầu khí Việt Nam đã có những phát triển vượt bậc,
sản lượng khai thác ngày càng tăng, trang thiết bị ngày càng hiện đại, đội ngũ
cán bộ được đào tạo và có tay nghề cao.
Do đặc điểm địa chất, kiến tạo của thềm lục địa Việt Nam, nên các mỏ
hầu hết nằm ở thềm lục địa, do ảnh hưởng của vị trí địa lý các mỏ đề nằm ở
ngồi biển, khí hậu khắc nghiệt, nên q trình thăm dị và khai thác gặp rất
nhiều khó khăn. Để đạt được mục tiêu đề ra thì xí nghiệp liên doanh cịn rất

nhiều việc phải làm, một trong những cơng việc quan trọng đó là nghiên cứu
các giải pháp hợp lý nhất, kinh tế nhất khi sử dụng các loại máy móc, thiết bị
trong cơng tác khoan, khai thác, vận chuyển dầu khí.
Các đề tài nghiên cứu về lĩnh vực dầu khí rất phong phú và đa dạng,
riêng về ngành cơ khí thiết bị phục vụ cho cơng tác tìm kiếm, thăm dị và khai
thác cũng phong phú và đa dạng. Các máy móc ngày càng hiện đại, tuy nhiên
Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

1Lớp: Thiết bị dầu khí K51


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

vẫn có những khuyết điểm do đó việc nghiên cứu và tìm ra các giải pháp tối
ưu để khắc phục các khuyết điểm và nâng cao hiệu quả sử dụng là điều rất cần
thiết hiện nay.
Với mục đích nghiên cứu để nâng cao hiệu quả làm việc của đệm làm
kín và hạn chế tối đa sự rò rỉ chất lỏng trong q trình làm việc của bơm
Sulzer MSD-D-4-8-10 ½ . Trên cơ sở vận dụng những kiến thức đã được học
ở trường, và thời gian thực tập tại xí nghiệp liên doanh Vietsovpetro, cùng với
sự giúp đỡ tận tình của Thầy Lê Đức Vinh, các cán bộ công nhân viên thuộc
liên doanh dầu khí Vietsovpetro và các bạn bè đã giúp tơi hồn thành đồ án
tốt nghiệp đúng thời hạn với đề tài “MÁY BƠM SULZER MSD-D-4-8-10 ½
DÙNG TRONG VẬN CHUYỂN DẦU TẠI MỎ BẠCH HỔ”.
Nội dung đề tài gồm 5 chương
Chương 1: Giới thiệu chung về bơm vận chuyển dầu ở xí nghiệp liên doanh
dầu khí Vietsovpetro.
Chương 2: Lý thuyết chung về bơm ly tâm.

Chương 3: Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của bơm MSD-D-4-8-10 ½ .
Chương 4: Vận hành, kiểm tra, bảo dưỡng, sửa chữa máy bơm MSD-D-4-810 ½
Chương 5: Lựa chọn chế độ làm việc của máy bơm MSD-D-4-8-10 ½ tại
giàn MSP-03 mỏ Bạch Hổ.
Hà Nội, ngày 04 tháng 06 năm 2010
Sinh viên

Đinh Ngọc Tân

Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

2Lớp: Thiết bị dầu khí K51


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ BƠM VẬN CHUYỂN DẦU Ở XÍ NGHIỆP
LIÊN DOANH DẦU KHÍ VIETSOVPETRO
1.1. Yêu cầu và nhiệm vụ của bơm vận chuyển dầu khí
Do đặc điểm địa lý của nước ta nên các mỏ dầu khí mà xí nghiệp liên
doanh dầu khí Vietsovpetro đang thăm dị và khai thác đều nằm ngồi biển.
Vì thế việc lựa chọn và bố trí bơm vận chuyển dầu là điều hết sức cần thiết.
Hiện nay xí nghiệp đang khai thác trên hai mỏ Bạch Hổ và mỏ Rổng khoảng
cách giữa hai mỏ khoảng 30 km. Tại các giàn cố định sau khi dầu được khai
thác lên từ các giếng khoan sẽ được đưa đến các bình tách để xử lý cơng
nghệ, sau đó dầu được đưa đến các bình chứa lắp đặt trên các giàn khoan. Để
vận chuyển dầu từ các hình chứa này đến giàn công nghệ trung tâm số 2 và 3

hoặc được bơm trực tiếp ra các tàu chứa người ta phải sử dụng các thiết bị để
vận chuyển.
Một trong những phương pháp vận chuyển dầu được sử dụng phổ biến
trong ngành cơng nghiệp dầu khí là phương pháp vận chuyển bằng đường
ống, bởi vì so với các phương pháp khác thì phương pháp này có ưu điểm:
Kết cấu đơn giản, an tồn khi sử dụng và ít ảnh hưởng đến các cơng trình trên
bề mặt.
Khi vận chuyển dầu bằng đường ống vấn đề đặt ra là phải duy trì được
năng lượng dịng chảy ln ln lớn hơn tổn thất năng lượng trên suốt chiều
dài của đường ống bao gồm tổn thất dọc đường và tổn thất cục bộ.
Để đảm bảo quá trình khai thác dầu trên các giàn khoan được liên tục
tránh tình trạng dầu khai thác lên ứ đọng tại các bình chứa làm ảnh hưởng đến
cơng tác khai thác. Để giải quyết vấn đề này chúng ta phải lựa chọn máy bơm
sao cho hợp lý, máy bơm sử dụng để vận chuyển dầu có những đặc điểm
riêng so với các loại máy bơm trong các ngành công nghiệp khác và phải thỏa
mãn các yêu cầu sau:
+ Bơm làm việc có lưu lượng đảm bảo yêu cầu
+ Cột áp của bơm đảm bảo
Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

3Lớp: Thiết bị dầu khí K51


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

+ Hiệu suất của bơm cao
+ Bơm làm việc ổn định lâu dài
+ Máy bơm vận chuyển chất lỏng có độ nhớt cao

+ Dễ vận hành và sửa chữa.
Hiện nay có rất nhiều loại máy bơm được sử dụng trong công tác vận
chuyển dầu khí như: Máy bơm piston, máy bơm ly tâm, máy bơm hướng trục,
máy bơm phun tia…mỗi loại máy bơm có cơng dụng và phạm vi sử dụng
khác nhau. Trong cơng tác vận chuyển dầu khí người ta thường sử dụng máy
bơm ly tâm vì so với các loại máy bơm khác máy bơm ly tâm có những ưu
điểm sau:
- Đường đặc tính của bơm phù hợp với yêu cầu thay đổi của mạng
đường ống dẫn và những điều kiện vận hành riêng biệt.
- Bơm có phạm vi sử dụng lớn và năng suất cao:
+ Cột áp của bơm từ 10 đến hàng nghìn mét cột nước
+ Lưu lượng bơm từ 2 ÷ 7000 m3/h
+ Cơng suất từ 1÷ 6000 kW
+ Số vịng quay từ 730 ÷ 6000 vòng/ phút.
Phần lớn số vòng quay của trục bơm ly tâm tương ứng phù hợp với số
vòng quay của động cơ điện tiêu chuẩn nên khơng cần phải có các bộ phận
truyền động trung gian.
+ Hiệu suất tương đối cao.
+ Hiệu quả kinh tế cao.
1.2. Tính chất hóa lý của dầu thơ của mỏ Bạch Hổ
Tính chất hóa lý của dầu thơ có ảnh hưởng đến chế độ làm việc cũng
như độ bền của bơm. Nếu như chất lỏng có tính axit sẽ gây nên hiện tượng ăn
mịn hóa học ở các chi tiết của bơm. Với chất lỏng vận chuyển là dầu thơ do
đó mà ta cần phải biết được tính chất của nó.
Dưới đây là tính chất của dầu thô ở mỏ Bạch Hổ
- Nhiệt độ đông đặc của dầu
Đối với dầu thơ ở mỏ Bạch Hổ có nhiệt độ đơng đặc khoảng 29 ÷ 34 oC
hàm lượng prafin 20 ÷ 25%. Trong đó nhiệt độ mơi trường khoảng 23 ÷ 24 oC
điều này gây khó khăn cho việc vận chuyển.
- Độ nhớt

Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

4Lớp: Thiết bị dầu khí K51


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Độ nhớt là một yếu tố rất quan trọng, nó thể hiện bản chất của chất
lỏng. Trong dịng chảy ln tồn tại các lớp chất lỏng khác nhau về vận tốc,
các lớp này có tác dụng tương hỗ các lớp kia theo phương tiếp tuyến của
chúng. Lực này có tác dụng làm giảm tốc độ các lớp chảy chậm. Ta gọi là lực
ma sát.
t > 61oC
38oC < t < 61oC
30oC < t < 38oC
t < 30oC

µ = 0,06e-0,01t
µ = 0,03e -0,04t
µ = 3,47e-0,88t
µ = 10,2e-0,16t

Bảng 1.1.Kết quả thực nghiệm xác định độ nhớt của dầu ở mỏ Bạch Hổ
- Tỷ trọng
Tỷ trọng dầu phụ thuộc nhiều vào độ nhớt và thành phần dầu. Trong
suốt quá trình vận chuyển dầu nhiệt độ thay đổi dọc theo đường ống làm tỷ
trọng cũng thay đổi theo. Tỷ trọng dầu ở mỏ Bạch Hổ ở 20 oC là: P20 = 840
(kg/m3).

- Thành phần
Dầu thô ở mỏ Bạch Hổ có hàm lượng lưu huỳnh khá thấp (nhỏ hơn
0,1%). Tuy nhiên hàm lượng prafin khá cao khoảng 25%. Thành phần prafin
khá đa dạng bao gồm nhiều phần tử prafin có chiều dài mạch cacbon khác
nhau. Dầu thơ ở mỏ Bạch Hổ phần lớn prafin có mạch cacbon dài nhiệt độ bắt
đầu kết tinh khá cao khoảng 48 oC. Do thành phần đa dạng nên nhiệt độ kết
tinh prafin không xác định. Các prafin mạch dài kết tinh trước, các prafin
mạch ngắn kết tinh sau ở nhiệt độ thấp hơn do đó các prafin kết tinh ở các
nhiệt độ khác nhau. Qua nghiên cứu cho thấy hàm lượng prafin kết tinh lớn
nhất trong khoảng 38÷43oC. Sự phân tách các prafin trong quá trình vận
chuyển dầu ảnh hưởng đến các thông số khác nhau như nhiệt độ, độ nhớt…
1.3. Các loại bơm ly tâm sử dụng trong công tác vận chuyển dầu ở mỏ
Bạch Hổ
Hiện nay trên các giàn khai thác dầu khí của Vietsovpetro đang sử dụng
các loại máy bơm ly tâm dùng trong công tác vận chuyển dầu như: SULZER
MSD-D-4-8-10 ½ , HK- 200/210, HIIC- 65/ 35-500, JMGP, R360/150 GM3, GM-1…
Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

5Lớp: Thiết bị dầu khí K51


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Dưới đây là thông số kỹ thuật của một số loại bơm.
- Bơm SULZER MSD-D-4-8-10 ½
+ Chất lỏng bơm
Dầu thơ
+ Nhiệt độ chất lỏng bơm

90oC ÷ 120oC
+ Lưu lượng bơm định mức
130 m3/h
+ Độ chênh áp
400 m
+ Hiệu suất bơm (theo khoảng hở API)
74%
+ Công suất bơm tiêu thụ (khi vận hành)
147 kW
+ Công suất bơm tiêu thụ lớn nhất
182 kW
+ Cơng suất động cơ
185 kW
+ Tốc độ bơm
2965 vịng/phút
- Bơm HK-200/120
+ Loại bơm HK
+ Lưu lượng bơm định mức
200m3/h
+ Áp suất bơm lớn nhất
210m cột nước
+ Động cơ là loại chống cháy nổ
BAO - 160 kW
+ Tốc độ động cơ
2980 vòng/phút
+ Dòng điện định mức của động cơ
280 A
+ Làm mát bằng nước ngọt hoặc nước biển (thường dụng nước ngọt
bơm tuần hồn).
+ Loại nhớt dùng bơi trơn ổ bi

-80oC ÷ 400oC
- Bơm HIIC -65/35-500
+ Công suất động cơ
160 kW
+ Tốc độ động cơ
2961 vòng/ phút
+ Lưu lượng định mức bơm
65 m3/h
+ Áp suất bơm lớn nhất 50 at
Nhận xét:
Hiện nay tại vùng mỏ Bạch Hổ sử dụng phổ biến các loại bơm ly tâm
yêu cầu cột áp lớn và lưu lượng vừa phải dùng để vận chuyển dầu cho các mỏ
xa trạm rót dầu như: HIIC 65/35- 500 và bơm SULZER. Đây là hai loại bơm
làm việc có hiệu quả cao và có nhiều ưu điểm trong cơng tác vận chuyển dầu.
Loại bơm không yêu cầu cột áp lớn mà yêu cầu lưu lượng của bơm
phải cao, dùng vận chuyển dầu với lưu lượng lớn tại các điểm tiếp nhận tới
Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

6Lớp: Thiết bị dầu khí K51


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

các trạm rót dầu cách đó khơng xa thì dùng các loại bơm như 9MJQ, HIIC
4/400, NK- 200/70, NK-200/120…
Qua nhận xét trên chúng ta thấy việc vận chuyển dầu từ các giàn với
lưu lượng vừa phải, cột áp lớn và xa trạm rót dầu thì thường sử dụng hai loại
bơm: HIIC 65/35- 500 và bơm SULZER do đó việc nghiên cứu và nâng cao

hiệu quả sử dụng của bơm SULZER là rất cần thiết do đó tơi đã chọn để làm
đề tài tốt nghiệp của mình.

CHƯƠNG 2
LÝ THUYẾT CHUNG VỀ BƠM LY TÂM
2.1. Lý thuyết cơ bản về bơm ly tâm
Trong thực tế muốn sửa chữa, chế tạo bơm ly tâm có hiệu quả cao
chúng ta phải nghiên cứu lý thuyết cơ bản về bơm ly tâm.
Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

7Lớp: Thiết bị dầu khí K51


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

2.1.1. Phương trình cơ bản của bơm ly tâm
Quỹ đạo chuyển động của các phần tử chất lỏng qua bánh công tác rất
phức tạp, để đơn giản trong tính tốn người ta giả thiết:
- Số cánh dẫn của bơm nhiều vô cùng và mỏng vô hạn
- Chất lỏng làm việc là chất lỏng lý tưởng (khơng có độ nhớt).
Phương trình cơ bản của máy thủy lực cánh dẫn do Ơle lập ra đầu tiên
vào năm 1775 ta có cột áp lý thuyết của bơm ly tâm Hlt:

uc
2

− u1 u1u

2u

Hlt =

(2.1)
g

Đa số các bơm ly tâm hiện đại đa số các cánh bánh cơng tác có kết cấu
lối vào hoặc bộ phận dẫn hướng sao cho dòng chất lỏng ở lối vào máng dẫn
chuyển động theo hướng kính nghĩa là: c1 ⊥ u1 và α1 = 90o (hình 2.1).Để cột
áp của bơm có lợi nhất (c1u = 0) thì khi đó phương trình cơ bản sẽ là:
u 2 c 2u
g

Hlt =
c2

w2

u2
a2

ß2

(2.2)

w1
ß1

c1

a1

u1

c1
w1
a

90°

ß2

Hình 2.1: Tam giác tốc độ cửa vào bánh cơng tác
Trong đó:
c : Vận tốc tuyệt đối
u : Vận tốc vịng, có phương thẳng góc với hướng kính
W: Vận tốc tương đối, có phương tiếp tuyến với biên dạng cánh dẫn
α: Góc giữa u và c
cu: Hình chiếu của c lên phương u
cm : Hình chiếu của c lên phương thẳng góc với u
β: Góc giữa w và phương của u theo hướng ngược lại biểu thị góc bố trí
của cánh dẫn, β1 gọi là góc vào, β2 gọi là góc ra.
Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

8Lớp: Thiết bị dầu khí K51


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

2.1.2. Cột áp thực tế của bơm ly tâm
Phương trình cơ bản của bơm ly tâm được thiết lập theo giả thiết:
- Bánh cơng tác có số cánh dẫn nhiều vơ cùng và mỏng vơ hạn (coi
dịng chảy song song với bánh công tác)
- Chất lỏng làm việc lý tưởng không nhớt.
Đối với giả thiết thứ nhất, ta có vận tốc phân bố đều trên các mặt cắt
của dòng chảy qua các máng dẫn.
Đối với giả thiết thứ hai, ta bỏ qua tổn thất của dịng chảy trong các
máng dẫn vì thế cột áp của bơm được tính theo phương trình cơ bản (2.1)
hoặc (2.2) gọi tắt là cột áp lý thuyết.
Trong thực tế cánh dẫn có chiều dày nhất định (thường 2 ÷ 20 mm) và
số cánh dẫn có hạn (thường từ 6 ÷ 12) gây nên sự phân bố vận tốc khơng đều
trên các mặt cắt dịng chảy tạo nên các chuyển động xốy, dịng quẩn trong
các máng dẫn. Mặt khác chất lỏng làm việc thực tế có độ nhớt nhất định gây
tổn thất nhất định trong dịng chảy.
Vì các ảnh hưởng thực tế này mà cột áp thực tế của bơm sẽ nhỏ hơn cột
áp lý thuyết. Do vậy mà cột áp thực tế của bơm ly tâm H lt được tính theo cơng
thức:
H = ε zηH .H lt
(2.3)
εz : Hệ số kể tới ảnh hưởng của số cánh dẫn có giới hạn đến cột áp. Gọi
là hệ số cột áp, bằng lý thuyết về dịng xốy và thực nghiệm năm 1931 viện sĩ
Proskua đã xác định được εz đối với bơm ly tâm theo công thức:
εz = 1 -

π
z

sin β2

(2.4)

z: Số cánh dẫn của bánh công tác.
ηH : Hệ số kể tới tổn thất năng lượng của dịng chất lỏng chuyển động
qua bánh cơng tác, nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố (kích thước, kết cấu của
bánh công tác và các bộ phận dẫn hướng…), gọi là hiệu suất cột áp của bánh
công tác. Thông thường đối với bơm ly tâm thì ηH = 0,7 ÷ 0,9.
Trường hợp kể đến ảnh hưởng của số cánh dẫn có hạn đến cột áp, ta có
cột áp lý thuyết tương ứng với số cánh dẫn có hạn là H1:
H1 = εz .H lt
(2.5)
Theo (2.2) và (2.3) ta có thể tính được cột áp thực tế của bơm ly tâm:
Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

9Lớp: Thiết bị dầu khí K51


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp
H = ε zηH

u 2 c 2u
g

Đối với các bơm ly tâm có kết cấu và số vịng quay thơng thường thì:
ε zηH c 2 u

= ε zηH c 2 cos α 2 ≈ ϕ

u2
2

(2.6)

Vì vậy trong tính tốn gần đúng có thể xác định cột áp thực tế của bơm
theo công thức:
u

2
H = ϕ 2g

(2.7)

ϕ : Hệ số cột áp thực tế, phụ thuộc vào trị số ns theo bảng 2.1 sau:

ns

ϕ

50÷60
1,56÷1,24

60÷80
1,24÷1,71

180÷350
0,71÷0,51

350÷380
0,5÷0,33

Bảng 2.1
Qua (2.7) ta thấy cột áp của bơm ly tâm tỷ lệ thuận với:
- Đường kính ngồi của bánh cơng tác.
- Số vịng quay của trục bơm n.
- Thành phần tốc độ c2u trong tam giác vận tốc ở lối ra của bánh công
tác. Lưu lượng và số vịng quay nhất định của bánh cơng tác thì c 2u chủ yếu
phụ thuộc vào góc ra của bánh dẫn β2.
- Nhưng trong thực tế kỹ thuật, khả năng tăng các đại lượng này còn
hạn chế bới khả năng chống xâm thực của bơm. Đường kính ngồi của bánh
cơng tác và trị số thành phần vận tốc c2u cũng không là quá lớn. Nếu c2u quá
lớn thì tổn thất năng lượng của dịng chảy chất lỏng chuyển động qua bánh
cơng tác sẽ rất lớn, ảnh hưởng xấu đến hiệu suất (tính kinh tế) của nó. Do đó,
cột áp của bánh cơng tác bơm ly tâm có hạn, trị số lớn nhất thường nhỏ hơn
250 mét cột nước. Muốn cho cột áp của bơm cao hơn nữa thì phải dùng nhiều
cấp.
- Qua phương trình cơ bản của bơm ly tâm, ta cịn thấy muốn cho cột
áp bơm có lợi nhất thì bánh cơng tác phải có số cánh dẫn phù hợp và góc độ
kết cấu cánh bơm hợp lý.
- Sau đây ta sẽ nghiên cứu cụ thể ảnh hưởng của kết cấu cánh dẫn đến
cột áp bơm.
Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

Lớp: Thiết bị dầu khí K51
10


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

2.1.3. Ảnh hưởng của kết cấu cánh dẫn cột áp của bơm ly tâm
Kết cấu của bánh cơng tác nói chung và cánh dẫn nói riêng có ảnh
hưởng quyết định đến cột áp của bơm ly tâm. Hình dạng bố trí kết cấu của
cánh dẫn chủ yếu phụ thuộc góc vào β 1 và góc ra β2. Ta xét ảnh hưởng của β 1,
β2 đối với cột áp của bơm ly tâm.
2.1.3.1. Ảnh hưởng của góc vào β1
Góc vào β1 là góc bố trí cánh dầu và cũng là góc biểu thị phương của
vận tốc tương đối ở lối vào của bánh cơng tác (hình 2.1). Như ta đã biết,
trường hợp có lợi nhất về cột áp của bơm ly tâm khi tam giác vận tốc ở lối
vào là tam giác vng (α1 = 90o), do đó β1 chỉ phụ thuộc vào u1 và c1.
c1

Tgβ1 = u
1

(2.8)

Theo (2.2) tì góc vào β1 không ảnh hưởng trực tiếp đến cột áp của bơm,
nhưng nếu trị số β1 khơng thích hợp sẽ gây ra va đập dòng chảy với cánh dẫn
ở lối vào bánh công tác, ảnh hưởng xấu đến hiệu suất, cột áp của bơm. Thơng
thường β1 = 15 ÷ 30o.
2.1.3.2. Ảnh hưởng của góc ra β2
Góc ra β2 là góc bố trí cánh dẫn và cũng là góc biểu thị phương của vận
tốc ở lối ra của bánh cơng tác (hình 2.2). Lý thuyết và thực nghiệm chứng tỏ
rằng trị số của góc β2 có ảnh hưởng trực tiếp đến phương và trị số các thành
phần vận tốc của dòng chất lỏng trong máng dẫn, do đó có ảnh hưởng quyết
định đến cột áp toàn phần H và cột áp thành phần Ht, Hđ của bơm. Vì vậy đối

với bánh cơng tác của bơm ly tâm, góc β 2 có ý nghĩa đặc biệt quan trọng. Cần
chọn trị số góc β2 hợp lý để bơm có thể làm việc với hiệu suất cao và đáp ứng
được các yêu cầu cụ thể.
Tùy theo trị số của β2, bánh cơng tác có ba cách bố trí cánh dẫn sau:
+ β2 < 90o: Cánh dẫn cong về phía sau, gọi là cánh dẫn ngoặt sau (hình
2.2a).
+ β2 = 90o: Cánh dẫn hướng kính ở lối ra, gọi là cánh dẫn hướng kính
(hình 2.2b).
+ β2 > 90o: Cánh dẫn cong về phía trước, gọi là cánh dẫn ngoặt trước
(hình 2.2c).

Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

Lớp: Thiết bị dầu khí K51
11


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Loại cánh dẫn ngoặt sau thường gặp ở bơm các chất lỏng như: Nước,
dầu, nguyên liệu lỏng… Hai loại cánh dẫn cịn lại thường gặp ở bơm các chất
khí như quạt, máy nén khí…
c2
w2
w2

ß2

c2

u1

w2

u2

ß2
c1

u2

w1

u1

u2

c1
u1

w1

c1
a1
w1

D1

D2

D1

D2

a)

D1

D2

b)

c)

Hình 2.2: Các kiểu bố trí cánh dẫn trong bơm ly tâm
w2

w2

u2

u2

ß=90°

C1
w1
a

C2
W2

90°

ß

U1

w2

90°

U2=C2u

ß<90°

b)

C2
C2

w2
a

90°

ß 90°

C2u

a)

W2
ß 90°

U2

C2u>U2

c)

Hình 2.3: Kết cấu các góc trong bơm ly tâm
Để hiểu rõ vai trị của β2 đối với cột áp của bơm ly tâm như thế nào, ta
xét ba bánh cong tác ly tâm có kích thước góc vào β 1và số vịng quay làm việc
n như nhau nhưng có kích thước góc ra β2 khác nhau (hình 2.3).
Khi vẽ các tam giác vận tốc (hình 2.3) cho ba bánh cơng tác trên, cần
chú ý như sau:
- Các bánh cơng tác β1, kích thước ở lối vào, lưu lượng và số vòng quay
làm việc như nhau nên chúng có tam giác vân tốc ở lối vào như nhau.
- Các bánh cơng tác có đường kính ngồi D 2 và số vịng quay làm việc
n như nhau nên chúng có vận tốc vịng u2 như nhau.
Theo cơng thức (2.2) ta tính cột áp tồn hồn lý thuyết của các bánh
công tác:
Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

Lớp: Thiết bị dầu khí K51
12

c2


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất
Hlt =

Đồ án tốt nghiệp
1
u 2 c 2u
g

(2.8)

Vì trong cả ba trường hợp có u2 như nhau nên Hlt chỉ phụ thuộc vào c2u
từ các tam giác vận tốc (hình 2.3) ta có:
c2u = u2 - c2u cotg β2
(2.9)
Thay vào (2.9) vào (2.2), ta có:
Hlt =

1
g

2
2
( u 2 − u 2 c2u cotg β2 )

(2.10)

Công thức (2.10) cho ta thấy rằng khi: c 2u = u2 - c2u cotg β2 = 0 tức là

u2

khi cotg β2 = c
2u

c2u

hoặc β2 = arctg u
2

và ta cũng nhận thấy cột áp lý

thuyết Hlt tăng theo tỷ lệ thuận với β2 .
Khi β2 = 90o thì tam giác vận tốc ở lối ra sẽ là tam giác vuông (Hình
2.3b) nên c2u = u2. Do đó cột áp lý thuyết là:
Hlt =

1
g

u2 c2u =

2
u2
g

(2.11)

Thông thường trong bơm ly tâm trị số của c m thay đổi rất ít từ lối vào
đến lối ra của bánh công tác, nên c2m ≈ c1m do đó khi β2 = 90o thì:

cm = c1m = c1
(2.12)
Khi đó ta có cột áp động Hltd (phần động năng đơn vị của dòng chảy
được tăng lên khi đi qua bánh công tác của máy bơm):
Hltd =

2
2
c 2 − c2m
c 2 − c12
= 2
2g
2g

2
2
2
Từ tam giác vận tốc (hình 2.3b), ta có: c 2 - c 2m = u 2 nên: Hltd =

2
u2
2g

Vậy cột áp tĩnh là:
Hltt = Hlt - Hltd
Hltt =

2
u2
g

-

2
u2
2g

=

2
u2
g

(2.13)

Nếu β2 tiếp tục tăng, khi β2 > 90o thì c2u > u2 (hình 2.3)
Ta khảo sát trường hợp c2u = u2 , lúc đó cột áp lý thuyết là:
Hlt =

u 2 c 2u
u ( 2u 2 )
= 2
g
g

=

2
2u 2
g

Từ tam giác vận tốc (hình 2.3) ta có:

Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

Lớp: Thiết bị dầu khí K51
13


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất
Hltd =

Đồ án tốt nghiệp

2
2
c 2 − c2m
c 2 − c12
= 2
2g
2g

=

2
c2u
2g

=

(2u 2 ) 2
2g

=

2
2u 2
g

Như vậy:
Hltd = Hlt và do đó Hltd = 0 (14): Tức là cột áp tĩnh sẽ khơng có.
Nếu tiếp tục tăng thêm β2 lên nữa c2u > 2u2 thì Hltd > Hlt tức là cột áp
động lớn hơn cột áp tồn phần, hay nói cách khác cột áp tĩnh có giá trị âm.
Trong thực tế bơm khơng thể làm việc được với cột áp tĩnh H ltt ≤ 0 vì
khi đó bơm khơng có khả năng đẩy chất lỏng.
Vậy muốn bơm làm việc được thì góc ra β2 của cánh dẫn trong bánh
công tác không được lớn quá một giới hạn nào đó: β2 < β2min.
Tóm lại, để bơm có thể làm việc thì trị số của góc ra β 2 phải thỏa mãn
điều kiện: β2min < β2 < β2max.
Dưới đây là đồ thị biểu diễn quan hệ giữa cột áp lý thuyết của bơm và
trí số góc ra β2 theo các điều kiện đã phân tích ở trờn (hỡnh 2.4).
Hld
K
Cột áp toàn phần

H

ltd
ltt

ltd

H
H

Hld
E

E

D'

ò2min

ò2=90

ò2max

Hỡnh 2.4: Biu quan hệ của Hlt và góc ra β2
Hlt: Cột áp lý thuyết
EK: đường biểu diễn cột áp toàn phần
Hltt: Cột áp lý thuyết tĩnh
β2: Góc ra bánh cơng tác
Hltd: Cột áp lý thuyết động
DD’: Cột áp lý thuyết tĩnh tương úng β = 90o
Đường EK chỉ sự thay đổi của cột áp tồn phần theo phương trình
(2.10):
Hlt =

1

g

2
2
( u 2 − u 2 c2u cotg β2 )

Đường EH chỉ sự thay đổi cột áp tĩnh:
Hltt = Hlt - Hltd =

2
u2
g

-

2
u2
g

c2m cotg β2 -

2
c 2 − c12
2g

Theo điều kiện (2.12) thì:
2
2
2
c2 = c1 = c 2u = (u2 - c2m cotg β2)2

Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

Lớp: Thiết bị dầu khí K51
14


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Do đó phương trình của đường EH là:
Hltt =

2
u2
2g

-

(c 2 m cot gβ2 )
2g

(2.16)

Các giá trị của cột áp về phía đường D – D ’ ứng với β2 <90o, còn về
phía phải tương ứng với β2 > 90o.
Qua đồ thị (hình 2.4) ta thấy góc β2 càng lớn thì cột áp lý thuyết của
bơm càng lớn, bơm có khả năng truyền cơ năng chất lỏng càng nhiều. Nhưng
trong kỹ thuật cần chú ý giải quyết làm sao để cơ năng truyền cho chất lỏng

có lợi nhất nghĩa là có hiệu quả cao nhất và đáp ứng được các yêu cầu làm
việc khác nhau cột áp động và cột áp tĩnh. Tùy theo tính năng làm việc của
từng loại bơm mà lựa chọn góc β 2 thích hợp, bơm ly tâm thường làm việc
trong phạm vi có quan hệ giữa cột áp tĩnh và cột áp động với cột áp toàn phần
như sau:
Hltt = (0,7 ÷ 0,8) Hlt
Hltd = (0,2 ÷ 0,3) Hlt
Với giá trị góc β2 = 15 ÷ 30o (tương ứng phần gạch chéo trên hình 2.4).
Trong trường hợp rất đặc biệt có thể chọn β 2 = 15o. Lý thuyết và thực
nghiệm chứng tỏ rằng nếu bơm ly tâm có góc ra β 2 ngồi phạm vi đã nói ở
trên thì tổn thất năng lượng bơm q lớn (chủ yếu do động năng dịng chảy
lớn), thì hiệu suất của bơm thấp, không thể chấp nhận được trong kỹ thuật.
2.1.4. Lưu lượng của bơm ly tâm
Lưu lượng của dòng chảy qua bánh công tác cánh dẫn bất kỳ nào cũng
có thể tính theo cơng thức:
Q = cmπDb
(2.17)
Trong đó:
b: Chiều rộng máng dẫn ứng với đường kính D của bánh cơng tác.
cm: Hình chiếu vận tốc tuyệt đối lên phương thẳng góc với phương của
u.
Lưu lượng của máy bơm chủ yếu phụ thuộc vào đường kính bánh cơng
tác của bề rộng bánh công tác, vận tốc của chất lỏng, không phụ thuộc vào
trọng lượng riêng của chúng.
Lưu lượng Q và cột áp H có liên quan với nhau qua tốc độ vịng quay là
chính.
Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

Lớp: Thiết bị dầu khí K51
15

Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Lưu lượng qua bánh công tác xem như lưu lượng lý thuyết (Q 1) của
bơm.
Lưu lượng thực tế (Q) qua ống đẩy nhỏ hơn Q 1 (Q < Q1), vì khơng phải
tất cả chất lỏng sau khi ra khỏi bánh công tác đều đi vào ống đẩy mà chỉ có
một phần nhỏ ∆Q chảy trở về lối vào bánh công tác hoặc rị rỉ ra ngồi qua
các khe hở của các bộ phận lót kín. Do đó cột áp lý thuyết Q1là:
Q1 = Q + ∆Q
Để đánh giá tổn thất lưu lượng của bơm, người ta dùng hiệu suất lưu
Q
lượng η :
η
Q

=

Q
Q1

=

Q
Q + ∆Q

η

Q

(2.18)

Q
< 1, η phụ thuộc vào kết cấu và chất lượng làm việc của các bộ phận
Q
lót kín. Thông thường đối với bơm ly tâm: η = 0,95 ÷ 0,98. Bơm có lưu
Q
lượng càng lớn thì η càng cao.
2.2. Đường đặc tính bơm ly tâm
Các quan hệ H = f1(Q), N = f1(Q) biểu thị đặc tính làm việc của bơm,
được biểu diễn dưới dạng giải tích được gọi là các phương trình đặc tính hoặc
biểu diễn các đồ thị gọi là các đường đặc tính của bơm. Trong thực tế kỹ
thuật, người ta hay dùng các đường đặc tính sau:
- Các đường đặc tính được xây dựng nên từ các số liệu tính tốn được
gọi là đường đặc tính tính tốn, nếu được xây dựng từ các giá trị đo được qua
thí nghiệm gọi là đường đặc tính thực nghiệm.
- Các đường đặc tính ứng với số vịng quay làm việc khơng đổi (n =
const) gọi là đường đặc tính làm việc và ứng với số vịng quay làm việc khác
nhau (n = var) gọi là đường đặc tính tổng hợp.
Trong ba đường đặc tính: Cột áp, công suất, hiệu suất, quan trọng hơn
cả là đường cột áp H = f(Q), nó cho ta biết khả năng làm việc của bơm, nên
cịn có tên riêng là đường đặc tính cơ bản. Từ đường đặc tính cơ bản H =
f(Q), bằng tính tốn có thể suy ra các đường đặc tính N = f(Q) và η = f(Q).
Cơng dụng của các đường đặc tính là: Qua chúng ta có thể biết được
một cách tổng qt các đặc tính làm việc của bơm, cho phép ta mở rộng phạm
vi làm việc và sử dụng hợp lý các chế độ làm việc khác nhau của bơm.

Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

Lớp: Thiết bị dầu khí K51
16


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

2.2.1. Đường đặc tính làm việc (n = const), đường đặc tính tính tốn
C2

w2
C2m

a2

ß2

U2

C2u

Hình 2.5: Tam giác vận tốc cửa vào
Từ phương trình cơ bản: Hlt =

u 2 c 2u
g

Từ phương trình lưu lượng: Q = cmπDb

Từ tam giác vận tốc: c2u = u2 - c2m cotg β2
Ta có
Q1

c2m = πD b
2 2
Do đó cột áp lý thuyết là:
Hlt =

1
g

u 2 ( u2 - c2m cotg β2) =

1
g

u 2 cot gβ 2

u 2 - D b gπ Q1
2
2 2

Đối với một bơm cho trước thì u 2, D2, b2 là những đại lượng khơng đổi
nên phương trình đặc tính cơ bản lý thuyết có dạng:
Hlt = a - b cotg β2Q1
Trong đó a, b là những hằng số dương.
Đường biểu diễn phương trình này gọi là đường đặc tính cơ bản lý
thuyết đó là một đường khơng qua gốc tọa độ, hệ số góc của nó tùy thuộc vào
trị số góc ra của cánh dẫn β2 . Trong trường hợp tổng quát đối với máy bơm ly

tâm, ta có ba dạng đường đặc tính lý thuyết (hình 2.6).

Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

Lớp: Thiết bị dầu khí K51
17


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất
Hlt

Đồ án tốt nghiệp
B

Hlt(ß>90°)
Hlt(ß=90°)

A

C

A'
Hlt(ß<90°)
E
D

E

D'

D'''
O

D''

Q
l

Hình 2.6: Đường đặc tính cơ bản tính tốn của bơm ly tâm
- Nếu β2 < 90o thì cotg β2 > 0, ta có đường AD.
- Nếu β2 = 90o thì cotg β2 = 0, ta có đường AC.
- Nếu β2 > 90o thì cotg β2 > 0, ta có đường AB.
Như đã phân tích ở trên đối với bơm ly tâm thì β 2 < 90o, do đó đường
đặc tính lý thuyết của bơm ly tâm là đường nghịch biến bậc nhất AD.
Đường đặc tính lý thuyết AD biểu diễn phương trình cột áp lý thuyết:
Hlt =

u 2 c 2u
g

Trong đó chưa kể đến ảnh hưởng của số cánh dẫn có hạn và các loại
tổn thất.
Khi kể đến ảnh hưởng do số cánh dẫn có hạn, đường đặc tính trở thành
đường A’D’ (hình 2.6)”:
Hlt = ε Hlt
Trong đó: ε < 1 là hệ số kể tới ảnh hưởng của số cánh dẫn có hạn.
Khi kể tới các loại tổn thất thủy lực của dịng chất lỏng qua bánh cơng
tác, các loại tổn thất này đều tỷ lệ với bình phương của vận tốc, nghĩa là cũng
tỷ lệ với bình phương của lưu lượng thì đường đặc tính trở thành một đường
cong bậc hai A”D”.

Khi kể tới các loại tổn thất cơ khí và lưu lượng thì đường đặc tính dịch
về phía trái và thấp hơn một chút so với đường A ”D” trở thành đường A”’D”’
đây chính là đường đặc tính có bả tính tốn của bơm ly tâm.
z

Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

Lớp: Thiết bị dầu khí K51
18


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

2.2.2. Đường đặc tính thực nghiệm
Cách xây dựng đường đặc tính bằng tính tốn ở trên rất phức tạp và
khó khăn vì việc đánh giá chính xác các loại tổn thất cả bơm rất khó mà hiện
nay cịn cần phải nghiên cứu thêm nhiều. Vì vậy, trong kỹ thuật thường xây
dựng các đường đặc tính bằng các số liệu đo được khi khảo nghiệm trên các
máy cụ thể, gọi là đường đặc tính thực nghiệm.
Muốn xây dựng các đường đặc tính thực nghiệm của bơm ly tâm thì
phải cho bơm làm việc trong hệ thống thí nghiệm (hình 2.7).

5

4

A

C
2
3
1

Hình 2.7: Sơ đồ hệ thống thí nghiệm bơm ly tâm.
Bể
Khóa trên ống hút
Bơm
Dụng cụ đo lường
Khóa trên đường ống

1.
2.
3.
4.
5.
đẩy.
A. Áp kế
C. Chân khơng khí
Trình tự tiến hành thí nghiệm để xây dựng các đường đặc tính thực
nghiệm của bơm như sau:
1. Đầu tiên mở khóa 2 ở ống hút và cho bơm làm việc cho đến khi số
vòng quay của trục bơm đạt tới giá trị yêu cầu, trong đó khóa 5 ở ống đẩy vẫn
đóng tức là: Q = 0. Từ các trị số đo được lúc này ở áp kế và chân không kế, ta
suy ra được cột áp H của bơm ở chế độ “không tải” (Q = 0).
Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

Lớp: Thiết bị dầu khí K51
19

Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

2. Sau đó mở dần khóa 5 ở ống đẩy để tăng lưu lượng của bơm cho đến
khi đạt trị số cực đại. Trong qua trình thay đổi lưu lượng, số vịng quay làm
việc của bơm vẫn khơng đổi. Tại mỗi vị trí mở của khóa 5, ta đo được các số
liệu thí nghiệm của bơm và của động cơ để tính ra lưu lượng Q, cột áp H và
cơng suất của động cơ Nđc.
Trình tự thí nghiệm cũng có thể tiến hành ngược lại từ chế độ làm việc
có lưu lượng lớn nhất thay đổi dần (bằng cách đóng khóa 5) cho đến chế độ
không tải (Q = 0). Khi xây dựng các đường đặc tính, thường lấy 6 ÷ 8 số liệu
chế độ làm việc (điểm làm việc) khac nhau của bơm.
Tại mỗi điểm làm việc, từ các số liệu của Q, H ta tính được cơng st
thủy lực của bơm. So sánh công suất thủy lực với công suất đo được trên trục
bơm, ta suy ra được hiệu suất của bơm.
Như vậy từ các số liệu thí nghiệm, ta có thể xây dựng được các đường
đặc tính thực nghiệm của bơm H-Q, N-Q, η -Q (hình 2.7).
Các đường đặc tính thực nghiệm của bơm về hình dạng nói chung cũng
giống như các đường đặc tính tính tốn, nhưng khơng trùng nhau, hay nói
cách khác về định tính giống nhau nhưng về định lượng thì khác nhau. Điều
này có thể giải thích như đã phân tích ở trên là trong tính tốn khơng thể đánh
giá hồn tồn đúng các loại tổn thất của bơm so với thực tế.
Các đường đặc tính này thường được ghi trong các tài liệu kỹ thuật của
bơm. Đối với bơm ly tâm, ngoài ba đường trên cịn có thêm đường biểu diễn
quan hệ cột áp chân không cho phép với lưu lượng [Hck] = f(Q).

Hình 2.8: Đường đặc tính thực nghiệm của bơm ly tâm.

Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

Lớp: Thiết bị dầu khí K51
20


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Hình dạng các đường đặc tính phụ thuộc vào từng loại bơm, đối với
bơm ly tâm thường có ba dạng: Dạng dốc đứng (đường I), dạng dốc vừa
(đường II), dạng dốc lồi (đường III) (hình 2.9).
H

H

1

2

Hmax

H1,2

I
O

III

II

Q1
Q

0

Q2
Q

Hình 2.9: Các dạng đường đặc tính của bơm ly tâm.
Đường đặc tính dạng lồi có điểm Hmax khi Q # 0, bơm có dạng đường
đặc tính này, dạng đường đặc tính này có khu vực làm việc không ổn định
(quanh khu vực Hmax ứng với mỗi trị số cột áp H có thể có hai trị số lưu lượng
ta sẽ xét cụ thể ở phần sau). Vì vậy, đường đặc tính dạng lồi gọi là đường đặc
tính khơng ổn định. Cịn loại đường đặc tính có hai dạng kia gọi là đường đặc
tính ổn định.
2.2.3. Cơng dụng của các đường đặc tính
Qua các đường đặc tính H-Q, N-Q, η - Q, ta thấy được khu vực làm
việc có lợi nhất ứng với hiệu suất cao nhất của bơm. Vì vậy, để nâng cao chỉ
tiêu kinh tế sử dụng cho bơm, ta nên chọn chế độ làm việc của bơm ứng với
điểm có ηmax hoặc khu vực gần đấy sao cho có η = (ηmax - 7%). Thường khu
vực này có đánh dấu trên đường đặc tính H-Q.
Qua hình dạng của các đường đặc tính, ta có thể biết được tính năng
làm việc của bơm để sử dụng cách hợp lý.
Ví dụ như bơm có đường đặc tính H-Q dạng thoải có đặc điểm là
khoảng điều chỉnh lưu lượng bằng khóa lớn, nhưng có nhược điểm là lưu
lượng của bơm dao động trong một khoảng lớn khi thay đổi rất ít cột áp của
bơm. Loại bơm này dùng thích hợp để cấp nước cho hệ thống có cột áp ổn
định (thay đổi ít), bơm làm việc với số vịng quay của động cơ khơng đổi và

điều chỉnh lưu lượng bằng khóa.

Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

Lớp: Thiết bị dầu khí K51
21


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

2.2.3. Đường đặc tính tổng hợp
Mỗi đường đặc tính làm việc được xây dựng với một số vịng quay
khơng đổi của bơm. Nếu thay đổi số vịng quay làm việc thì đường đặc tính
làm việc cũng thay đổi theo. Để biết được nhanh chóng các thơng số Q, η , N
của bơm thay đổi như thế nào khi số vòng quay của bơm thay đổi, người ta
xây dựng đường đặc tính tổng hợp của bơm (hình 2.10).
Đường đặc tính tổng hợp của bơm chính là đường biểu diễn quan hệ QH với các số vịng quay thay đổi, trên đó có các điểm làm việc cùng hiệu suất
nối với nhau thành những đường cong gọi là những đường cùng hiệu suất.
Để xây dựng đường đặc tính tổng hợp, cần phải có các đường đặc tính
làm ứng với nhiều số vịng quay làm việc khác nhau của bơm.
Ta thấy rằng, với số vịng quay làm việc n nào đó, trị số lớn nhất của
hiệu suất ứng với một trị số lưu lượng Q i nào đó. Khi lưu lượng của bơm thay
đổi Q # Qi thì có thể có hai trị số lưu lượng có cùng hiệu suất như nhau. Dóng
các điểm có cùng hiệu suất lên đường đặc tính H-Q và nối lại bằng những
đường cong, ta có đường cong cùng hiệu suất.
Đường đặc tính tổng hợp thường được cho trong các sổ tay, tài liệu kỹ
thuật của các loại bơm đã được sản xuất. Ngồi các cơng dụng như của các
đường đặc tính khác, đường đặc tính tổng hợp cịn cho ta biết một cách nhanh

chóng các chế độ làm việc có lợi nhất trong khi điều chỉnh bơm.

Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

Lớp: Thiết bị dầu khí K51
22


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

Hình 2.10: Đường đặc tính thực nghiệm của bơm ly tâm.
2.3. Điểm làm việc và sự điều chỉnh bơm
2.3.1. Điểm làm việc
Điểm làm việc của bơm bao giờ cũng làm việc trong một hệ thống cụ
thể nào đấy. Khi bơm làm việc ổn định thì cột áp “đẩy” của bơm bằng cột áp
“cản” của hệ thống. Nói một cách khác, một chế độ làm việc của bơm trong
một hệ thống có thể biểu diễn bằng giao điểm của hai đường đặc tính (của
bơm và của hệ thống) trong cùng một hệ tọa độ. Giao điểm ấy gọi là điểm làm
việc của hệ thống bơm. Trên hình 2.11, điểm A(giao điểm của hai đường đặc
tính của bơm và hệ thống) biểu thị mộ chế độ làm việc của hệ thống bơm với
cột áp HA và lưu lượng QA .

H

HA
0

A

QA

Q

Hình 2.11: Điểm làm việc của bơm.
2.3.2. Các phương pháp điều chỉnh bơm
Trong quá trình làm việc do yêu cầu kỹ thuật, nhiều khi cần phải thay
đổi điểm làm việc của hệ thống bơm, tức là thay đỏi chế độ làm việc của bơm
(hoặc hệ thống). Quá trình thay đổi điểm làm việc của bơm theo một yêu cầu
nhất định gọi là quá trình điều chỉnh.
Có hai nhóm phương pháp điều chỉnh:
- Điều chỉnh đường đặc tính lưới: Thay đổi đường kính ống dẫn, thay
đổi vận tốc v của dòng chảy, thay đổi độ nhớt υ của chất lỏng bơm, giảm hoặc
tăng tổn thất cục bộ…
- Điều chỉnh đường đặc tính của máy bơm: Thay đổi tốc độ vòng quay
máy bơm (nếu dẫn động bằng động cơ điện thì điều chỉnh các biến trở lắp trên
cuộn stator, nếu dẫn động bằng động cơ điezen thì thay đổi chế độ nạp

Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

Lớp: Thiết bị dầu khí K51
23


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

nguyên liệu cho động cơ hoặc lắp thêm biến tốc giữa cơ và máy bơm), thay

đổi số tầng bơm đối với bơm nhiều cấp…
Đối với hệ thống bơm thơng thường, có hai phương pháp điều chỉnh
sau:
2.3.2.1. Điều chỉnh bằng khóa
Nội dung của phương pháp này là tạo nên sự thay đổi đường đặc tính
lưới bằng cách điều chỉnh (đóng hoặc mở) khóa ở ống đẩy để thay đổi lưu
lượng của hệ thống (khơng điều chỉnh bằng khóa ở ống hút vì có thể gây hiện
tượng xâm thực máy bơm).
ξB
?B

H
HB
HA

0

?ξA
A

B
A

QB

QA

Q

Hình 2.12: Điều chỉnh máy bơm bằng khóa

Trên hình 2.12 thể hiện nội dung của phương pháp điều chỉnh này. Khi
mở khóa hồn tồn thì có điểm làm việc A (H A,QA). Khi đóng bớt khóa lại thì
tổn thất khóa sẽ tăng lên ( ξ A → ξ B ) lưu lượng của hệ thống giảm đi, nghĩa là
đường đặc tính lưới sẽ thay đổi, dốc hơn, trong khi đó đường đặc tính bơm
vẫn không thay đổi, điểm làm việc chuyển từ A đến B (HB,QB).
Phương pháp điều chỉnh này đơn giản, thuận tiện nhưng khơng tinh tế
vì sẽ gây nên tổn thất ở khóa khi điều chỉnh và chỉ điều chỉnh được trong
những phạm vi hạn chế.
2.3.2.2. Điều chỉnh bơm bằng số vòng quay của trục bơm
Nội dung của phương pháp này là làm thay đổi đường đặc tính riêng
của bơm bằng cách thay đổi số vòng quay của trục bơm. Phương pháp này chỉ
áp dụng cho các bơm có thiết bị thay đổi số vòng quay. So với với phương
pháp điều chỉnh bằng khoá phương pháp này tinh tế hơn. Nhưng đối với bơm

Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

Lớp: Thiết bị dầu khí K51
24


Trường Đại học Mỏ - Địa Chất

Đồ án tốt nghiệp

không có thiết bị thay đổi số vịng quay thì phương pháp điều chỉnh bằng
khố lại là phương pháp thơng dụng.
H

nB

HB

nA

HA

0

B
A

QB

QA

Q

Hình 2.13 Điều chỉnh bằng cách thay đổi số vịng quay
Hình 2.13 thể hiện của phương pháp điều chỉnh này. Điểm làm việc của
bơm A (HA ,QA) ứng với số vòng quay n A. Khi tăng số vòng quay đến n B >nA
thì đường đặc tính của bơm sẽ khác đi, trong khi đó đường đặc tính lưới
khơng thay đổi, điểm làm việc chuyển từ A đến B.
2.3.2.3. Điều chỉnh bơm bằng cách lắp đặt bánh công tác thay thế
Trong thực tế các nhà chế tạo đã sản xuất các bánh cơng tác mới có các
tham số ít nhiều có sự thay đổi. Các bánh cơng tác thay thế có kích thước b '2
khác với kích thước chuẩn b 2 . Tuy nhiên, sự phụ thuộc tuyến tính vào b 2 của
lưu lượng vẫn được duy trì.

Hình 2.14: Đặc tính hiệu suất khi lắp đặt bánh cơng tác thay thế
Trên hình 2.14:

Sinh viên: Đinh Ngọc Tân

Lớp: Thiết bị dầu khí K51
25