Nghiên cứu tính toán, thiết kế phần dẫn dòng máy bơm kiểu hỗn hợp lưu chạy động cơ điện chìm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐẶNG QUANG HÀO

NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN, THIẾT KẾ PHẦN DẪN DÒNG MÁY
BƠM KIỂU HỖN LƯU CHẠY ĐỘNG CƠ ĐIỆN CHÌM

LUẬN VĂNTHẠC SĨ KHOA HỌC CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

1


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

ĐẶNG QUANG HÀO

NGHIÊN CỨU TÍNH TỐN, THIẾT KẾ PHẦN DẪN DÒNG MÁY
BƠM KIỂU HỖN LƯU CHẠY ĐỘNG CƠ ĐIỆN CHÌM

Chun ngành: Máy và tự động thủy khí
Mã số: CB150052

LUẬN VĂNTHẠC SĨ KHOA HỌC CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. TRƯƠNG VIỆT ANH
2. PGS.TS. NGUYỄN VĂN BÀY

LỜI CẢM ƠN

Hà Nội – 2018

2


Trước hết, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến PGS. TS Trương Việt
Anh và PGS. TS Nguyễn Văn Bày, những người thầy đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ
em có hiệu quả suốt q trình thực hiện luận văn này.
Em xin trân trọng cảm ơn các thầy cô trong Bộ môn Máy và tự động thuỷ khí,
Viện cơ khí động lực, Trường Đại học bách khoa Hà nội đã giúp đỡ, chỉ dẫn cho em
hoàn thành luận văn.
Tôi xin đặc biệt cảm ơn ông Tổng giám đốc Nguyễn Trọng Nam, người đã động
viên, khuyến khích tôi tham gia nghiên cứu khoa học, đăng ký làm luận văn, đã tạo
điều kiện thuận lợi về mọi mặt trong quá trình thực hiện luận văn thạc sỹ khoa học.
Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể lãnh đạo Công ty, các anh chị em cán bộ, công
nhân viên trong Công ty CP chế tạo bơm Hải Dương, đã tận tình giúp đỡ tơi trong cơng
việc thiết kế, chế tạo, thử nghiệm máy bơm chìm hỗn lưu trục ngang, kiểu cápsul,
phục vụ tốt cho đề tài nghiên cứu của luận văn.
Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình, các bạn bè, đồng nghiệp đã động viên và
có những góp ý bổ ích, giúp cho tơi hồn thành tốt luận văn.

Tác giả luận văn

Đặng Quang Hào

3


LỜI CAM ĐOAN

Tác giả luận văn Thạc sỹ xin cam đoan, đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tơi.
Các số liệu, kết quả nghiên cứu trình bày trong luận văn là hoàn toàn trung thực và
chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác. Việc tham khảo các
nguồn tài liệu đã được thực hiện với các trích dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo đúng
quy định.
Hà Nội, ngày tháng năm 2018
Tác giả

Đặng Quang Hào

4


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU
Q -Lưu lượng (m3/h)
Qtt - Lưu lượng tính tốn (m3/h)
Hlt - Cột áp lý thuyết (m)
Hlt - Cột áp lý thuyết khi số cánh dẫn vô cùng (m)
Htk - Cột áp thiết kế (m)
Hh-

Cột áp hút (m)

Hx- Cột áp xả (m)
n - Số vòng quay quay (v/ph)
ns – Số vịng quay đặc trưng (khơng thứ ngun)
Z1 - Số lá cánh bánh công tác của máy bơm (khơng thứ ngun)
Z2 – Số lá cánh hướng dịng (khơng thứ nguyên)
Ntr - Công suất trục (kW)
Nđc- Công suất động cơ điện (kW)

Ntl – Công suất thủy lực (kW)
ηb - Hiệu suất bơm (%)
ηđc- Hiệu suất động cơ (%)
ηll - Hiệu suất lưu lượng (%)
ηck- Hiệu suất cơ khí (%)
ηtl - Hiệu suất thủy lực (%)
ηch – Hiệu suất cánh hướng(%)
ηbx,ch – Hiệu suất bánh công tác và cánh hướng dòng (%)
ηh,d – Hiệu suất ống hút và ống đẩy (%)
ηlprofin- Hiệu suất lưới profin lá cánh(%)
γ - Trọng lượng riêng (N/m3)
ρ - Khối lượng riêng (kg/m3)
g - Gia tốc trọng trường (m/s2)

5


Vz - Vận tốc hướng trục trước và sau bánh công tác (m/s)
V1 – Vận tốc lối vào bộ phận hướng dòng (m/s)
V2 – Vận tốc tại miệng ra bộ phận hướng dịng (m/s)
db- Đường kính bầu bánh cơng tác (m)

d b – Tỷ số bầu (không thứ nguyên)
D1- Đường kính tại lối vào bánh cơng tác (m)
D3- Đường kính tại lối ra bộ phận hướng dịng (m)
D4- Đường kính bầu của bộ phận hướng dịng (m)

1 - Góc vào lá cánh bánh cơng tác (độ)
2 - Góc ra lá cánh bánh cơng tác (độ)
ω – Vận tốc góc của trục bơm (rad/s)

U1 – Vận tốc vòng tại mép vào (m/s)
U2 – Vận tốc vòng tại mép ra (m/s)
W1 - Vận tốc theo tại mép vào (m/s)
W2 - Vận tốc theo tại mép ra (m/s)

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
-

BCT -Bánh cơng tác
CHD - Cánh hướng dịng
CP - Cổ phần
NXB - Nhà xuất bản
NCKH - Nghiên cứu khoa học
KHKT -Khoa học kỹ thuật
REMECO-Trung tâm nghiên cứu, tư vấn cơ điện và xây dựng

6


DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ
TT
1
2
3

Nội dung các hình và đồ thị
Hình 1.1 Thiết kế cánh hướng dịng máy bơm chìm tại Trung Quốc
Hình 1.2 Sự khác biệt về góc loe của máy bơm hướng trục thơng thường và máy
bơm chìm hướng trục
Hình 1.3 Mơ hình 3D và hình ảnh thực tế máy bơm chìm dùng cho bơm nước

biển

Tr.
17
18
19

4

Hình 1.4 Mơ hình 3D CFD kết hợp giữa bánh cơng tác và bộ phận hướng dịng

20

5

Hình 1.5 Bánh cơng tác, bộ phận hướng dòng máy bơm hướng trục
kiểu GV - IMP

20

6

Hình 1.6 Véc tơ vận tộc trong hệ thống dẫn dịng máy bơm kiểu GV-IMP

21

7
8

Hình 1.7. Sơ đồ dịng chảy phía sau bánh cơng tác (phần màu đen thể hiện vận tốc

dọc trục)
Hình 1.8 Máy bơm chìm hỗn lưu trục đứng với
ống xả kiểu buồng xoắn 37 kW

21
23

9

Hình 1.9 Máy bơm chìm hỗn lưu trục ngang di động trên ray nghiêng

24

10

Hình 1.10. Các máy bơm chìm hướng trục cơng suất 37, 55, 75 kW

25

11

Hình 1.11 Máy bơm chìm hướng trục ngang kiểu capsul, cơng suất 7,5 kW

25

12

Hình 1.12. Tổ máy bơm chìm hướng trục đứng, cơng suất 37, 55 kW

26

13

Hình 1.13. Máy bơm chìm hướng trục đứng và hướng trục ngang kiểu capsul

27

14

Hình 2.1 - Bơm hỗn lưu có ống xả kiểu buồng xoắn, trục ngang

30

15

Hình 2.2 - Bơm hỗn lưu có ống xả kiểu cánh dẫn, trục đứng

30

16

Hình 2.3 - Đường đặc tính bơm hỗn lưu

32

17

Hình 2.4 - Tam giác vận tốc dòng chảy ở lối vào và lối ra của bánh cơng tác

42

18

Hình 2.5 - Sơ đồ xây dựng đường dịng đẳng thế trong mặt phẳng kinh tuyến

47

19

Hình 2.6 - Biểu đồ xác định gia số chiều dài đường đẳng thế ∆σ

47

20

Hình 2.7 - Sơ đồ đường dịng đẳng thế trong mặt phẳng kinh tuyến của BCT

48

7


21

Hình 2.8 - Phân bố vận tốc theo đường dịng trong mặt phẳng kinh tuyến của
BCT

48

22

Hình 2.9 - thiết kế biên dạng của BCT bằng phương pháp BHBG

49

23

Hình 2.10 - Bản vẽ biên dạng của BCT

49

24

Hình 2.11: Kích thước động cơ điện chìm phần lắp với đầu bơm

50

25

Hình 2.12: Bản vẽ lắp đầu bơm sơ bộ

50

26

Hình 2.13: Bản vẽ biên dạng cánh hướng dịng

52

27

Hình 3.1. Lựa chọn thơng số đầu vào để tính tốn bánh cơng tác bằng phần mềm
Pumpal

59

28

Hình 3.3. Chương trình mơ phỏng bằng phần mềm Pumpal

59

29

Hình 3.4 Tiết diện kinh tuyến của phần dẫn dòng được thể hiện trên phần mềm

67

30

Hình 3.5 Mơ hình 3D phần dẫn dịng của bơm thể hiện trên phần mềm

67

31

Hình 3.6 Tính tốn theo đường dịng (MST - multistreamline)

68

32

Hình 3.7 - Mơ hình đường dịng

69

33

Hình 3.8 - Kết quả tính tốn MST

69

34

Hình 3.9 Phân bố vận tốc tương đối

69

35

Hình 3.10 Phân bố vận tốc kinh tuyến

70

36

Hình 3.11 Phân bố góc lệch của lá cánh với phương dịng chảy của đường dịng
trung bình

70

37

Hình 3.12 Phân bố góc lệch của lá cánh với phương dịng chảy

71

38

Hình 3.13 Phân bố tải trên lá cánh

71

39

Hình 3.14 Sự gia tăng cột áp

72

40

Hình 3.15 Biến thiên tải lá cánh trên chiều dài lá cánh

73

41

Hình 3.16 Góc đặt lá cánh BCT sau hiệu chỉnh

76

42

Hình 3.17 Góc lệch dịng chảy với lá cánh của BCT sau khi hiệu chỉnh

77

8


43

Hình 3.18 Điều chỉnh chiều dày lá cánh dẫn

78

44

Hình 3.20 tiết diện lối vào ban đầu:0.106m2

78

45

Hình 3.21 tiết diện lối vào:0.109m2

79

46

Hình 3.22 hiệu chỉnh tiết diện lối vào:0.1035m2

79

47

Hình 3.23. Hiệu chỉnh tiết diện lối vào:0.098m2

80

48

Hình 3.24 hiệu chỉnh tiết diện lối vào:0.095m2

80

49

Hình 3.25 Ảnh hưởng của tiết diện lối vào BHD đến cột áp

80

50

Hình 3.26 Ảnh hưởng của tiết diện lối vào BHD đến hiệu suất thủy lực

81

51

Hình 3.27 Tải phân bố trên lá cánh BCT

81

52

Hình 3.28 Phân bố diện tích máng dẫn - BCT

82

53

Hình 3.29 Tải phân bố trên cánh dẫn - BHD

82

54

Hình 3.30 Góc lệch dịng chảy với lá cánh dẫn - BHD

83

55

Hình 3.31 Sự gia tăng cột áp

83

56

Hình 3.32 Mơ hình sau hiệu chỉnh

84

57

Hình 3.33 Chia lưới mơ hình

84

58

Hình 3.34 Bảng thơng số chia lưới

84

59

Hình 3.35 Cài đặt điều kiện biên

85

60

Hình 3.36 Cài đặt mơ hình tính tốn

86

61

Hình 3.37 Thực hiện tính tốn

87

62

Hình 3.38 Phân bố vận tốc tương đối

88

63

Hình 3.39 Phân bố áp suất

88

64

Hình 3.40 Phân bố áp suất tại bầu và đĩa

89

9


65

Hình 3.41 Phân bố vận tốc

89

66

Hình 3.42 Kiểm tra hiện tượng xâm thực tại các mép vào lá cánh

90

67

Hình 3.43 Phân bố vận tốc tại Q = Qtt

90

68

Hình 3.44 Phân bố vận tốc tại Q = 0,9Qtt

91

69

Hình 3.45 Phân bố vận tốc tại Q = 1,1Qtt

91

70

Hình 3.46 Phân bố áp suất tại Q = Qtt

92

71

Hình 3.47 Phân bố áp suất tại Q = 0,9Qtt

92

72

Hình 3.48 Phân bố áp suất tại Q = 1,1Qtt

92

73

Hình 3.49 Phân bố dịng chảy trong bộ dẫn dịng

93

74

Hình 3.50 Vùng xâm thực

93

75

Hình 3.51 Đường cong đặc tính H - Q

94

76

Hình 3.52 Đường cong đặc tính N - Q

94

77

Hình 3.53 Đường cong đặc tính η - Q

95

78

81

Hình 4.1 Bản lắp máy bơm chìm hỗn lưu trục ngang, kiểu cápsul, với ống xả kiểu
cánh dẫn
Hình 4.2 Hình ảnh máy bơm chìm hỗn lưu trục ngang, kiểu cáp sul của đề tài
luận văn (HLC2100-13)
Hình 4.3 Sơ đồ hệ thống điều khiển trong thử nghiệm máy bơm chìm hỗn lưu
trục ngang, kiểu capsul
Hình 4.4 Hệ thống thử nghiệm máy bơmcủa Cơng ty CPchế tạo bơm Hải Dương

82

Hình 4.5 Kết quả thử nghiệm bơm chìm hỗn lưu HLCX2.100-13

100

83

Hình 4.6 Đường đặc tính thực nghiệm bơm chìm hỗn lưu HLCX2.100-13

101

84

Bảng 4.1 - Hệ số tổn thất qua cút 

103

85

Bảng 4.2 - Hệ số tổn thất ma sát

104

86

Hình 4.7 So sánh đường đặc tính H - Q

105

87

Hình 4.8 So sánh đường đặc tính N - Q

105

88

Hình 4.9 So sánh đường đặc tính η - Q

105

79
80

10

97
97
98
99


89

Bảng 4.3 Tiêu chuẩn sai số thử nghiệm ISO 9906

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ......................................................................................................................................... 13
1. Lý do chọn đề tài ............................................................................................. 13
2. Mục tiêu của đề tài ............................................................................................ 14
3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài .......................................................................... 14
4. Cơ sở khoa học và ý nghĩa thực tiễn................................................................. 14
5. Phương pháp nghiên cứu .................................................................................. 15
6. Cấu trúc của luận văn ....................................................................................... 15

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................................................... 16
I. Tổng quan tình hình nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy bơm chìm trên thế giới
và ở Việt Nam ........................................................................................................... 16
1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy bơm chìm trên thế
giới ........................................................................................................................ 16
1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy bơm chìm ở Việt
Nam ....................................................................................................................... 22
1.3 Kết luận chương 1 .......................................................................................... 29
CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN, THIẾT KẾ MÁY BƠM CHÌM
HỖN LƯU ....................................................................................................................................................... 31
2.1 Các khái niệm cơ bản..................................................................................... 31
2.2 Cột áp của bánh công tác máy bơm hỗn lưu trục ngang, ống xả kiểu cánh dẫn
................................................................................................................................... 32
2.3 Đường đặc tính cột áp của bơm hỗn lưu........................................................ 32
2.4. Tính tốn thiết kế bánh cơng tác và cánh hướng dịng của bơm hỗn lưu ...... 33
2.4.1. Xác định hình dạng tiết diện kinh tuyến bánh công tác bơm hỗn lưu .... 33
2.4.2. Phương pháp thiết kế bánh công tác với việc sử dụng tổng hợp phương
pháp dòng tia và phương pháp chia lưới .............................................................. 34
2.4.4 Tính tốn và thiết kế cơ cấu dẫn dịng ra ............................................... 36
2.5 Áp dụng phương pháp tính tốn lý thuyết vào việc tính tốn, thiết kế phần dẫn
dịng của máy bơm chìm hỗn lưu trục ngang, kiểu cápsul ........................................ 37
2.5.1 Xác định các thông số cơ bản của bánh cơng tác ................................... 37
2.5.2 Xác định các kích thước cơ bản của bánh cơng tác ................................ 39
2.5.3 Tính tốn xây dựng biên dạng BCT........................................................ 45

11

106

2.5.4 Tính tốn thiết kế buồng dẫn dịng ra ..................................................... 49
2.6. Kết luận chương 2 .......................................................................................... 52
CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ THIẾT KẾ
THỦY LỰC PHẦN DẪN DỊNG CỦA MÁY BƠM CHÌM HỖN LƯU TRỤC
NGANG, KIỂU CÁPSUL ........................................................................................................................ 53
3.1 Tổng quan về chương trình phần mềm mơ phỏng dịng chảy thủy lực
trong bơm .................................................................................................................. 53
+ Lựa chọn mơ hình tính tốn .............................................................................. 57
Mơ hình k -ε ............................................................................................... 58
Mơ hình k -ω ............................................................................................. 59
Nhận xét và lựa chọn mơ hình rối ............................................................. 62
3.2 Mơ phỏng dịng chảy thủy lực trong máy bơm chìm hỗn lưu trục ngang, kiểu
cápsul ......................................................................................................................... 62
3.2.1 Nhập mơ hình 3D vào phần mềm để tính tốn ....................................... 62
3.2.2 Tính tốn theo đường dịng (MST) ......................................................... 63
3.2.3 Thực hiện hiệu chỉnh mẫu bơm .............................................................. 69
3.2.3 Tính tốn CFD (computal fluid dynamic) .............................................. 79
3.3. Kết luận chương 3 .......................................................................................... 90
CHƯƠNG IV. PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ THỰC NGHIỆM THIẾT KẾ PHẦN
DẪN DÒNG CỦA BƠM HỖN LƯU TRỤC NGANG, KIỂU CÁPSUL........................... 92
4.1 Kết quả thử nghiệm........................................................................................ 92
4.2 So sánh kết quả thực nghiệm với kết quả mô phỏng ..................................... 99
4.2.1 Nhận xét................................................................................................. 101
4.2.2 Phân tích đánh giá ................................................................................. 101
4.3. Kết luận chương 4 ........................................................................................ 103
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .........................................................................................................103

12

LỜI MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Do điều kiện địa hình, khí hậu, thủy văn của vùng nhiệt đới gió mùa, mực nước các
sơng suối ở nước ta thường có sự thay đổi rất nhiều, nhanh, đột ngột. Điều đó ln gây
úng ngập trên phạm vi diện tích rộng, làm ngập, hư hỏng hàng ngàn tổ máy bơm –
động cơ điện, dẫn đến tổn thất rất lớn về tài sản, làm mất mùa, ảnh hưởng khơng nhỏ
đến tình hình an ninh xã hội. Sử dụng các máy bơm chìm phục vụ tưới tiêu trong nông
nghiệp và chống úng ngập sẽ khắc phục được tình trạng nêu trên.
Trong điều kiện phát triển nhanh của các ngành cơ khí, điện, điện tử, các quốc gia
trên thế giới đã đạt nhiều thành tựu khoa học công nghệ trong lĩnh vựcnghiên cứu, thiết
kế và chế tạocác máy bơm chìm – động cơ điện chìm. Đến nay, loại sản phẩm cơng
nghệ tiên tiến này của các hãng bơm lớn như ABS (Đức), Flygt (Thụy điển), EBARA
(Nhật Bản)...đã đạt đến mức độ hoàn thiện cao và được xuất khẩu đi khắp thế giới với
nhu cầu sử dụng ngày một tăng. Trong khi đó, các sản phẩm máy bơm chìm – động cơ
điện chìm ở Việt Nam mới dừng lại ở dạng sản phẩm của các đề tài nghiên cứu và dự
án sản xuất thử nghiệm; vẫn chưa có sản phẩm máy bơm chìm - động cơ điện chìm nào
đạt chất lượng cao và sản xuất theo quy mơ hàng hóa phục vụ nhu cầuthực tế.
Cho đến nay, các máy bơm chìm đã, đang được sử dụng ở Việt nam đều phải nhập
khẩu từ nước ngoài. Các tổ máy bơm chìm nhập khẩu có giá thành cao, không chủ
động được về cung cấp thiết bị thay thế, sửa chữa nếu có hư hỏng xảy ra. Điều này địi
hỏi phải nhanh chóng nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các tổ máy bơm chìm trong nước
với chất lượng tốt và giá thành hạ, đảm bảo khả năng tự thay thế, sửa chữa phụ tùng
không phụ thuộc vào chuyên gia nước ngoài. Thực tế sử dụng các tổ máy bơm chìm
nhập khẩu cho thấy, vấn đề thiết kế, chế tạo được các máy bơm chìm ly tâm hoặc hỗn
lưu với phần xả kiểu buồng xoắn, khơng có gì khác biệt nhiều so với các máy bơm ly
tâm, hỗn lưu thông thường(động cơ kéo bơm được làm mát bằng khơng khí và đặt trên
cạn). Trong khi đó, các máy bơm chìm hỗn lưu với phần xả kiểu ống cánh hướng có
kết cấukhác biệt so với máy bơm hỗn lưu thông thường. Thực tế đã chỉ rõ rằng, cần
nghiên cứu bài bản và chuyên sâu về tình hình thủy lực trong phần dẫn dịng của máy
bơm chìm hỗn lưu với bộ phận xả kiểu ống cánh hướng, trên cơ sở đó, có thể thiết kế,

chế tạo phần dẫn dịng tốt nhất cho các máy bơm chìm hỗn lưucác loại cơng suất khác
nhau. Điều đó sẽ cho phép tránh được những rủi ro, tiết kiệm được thời gian và sức lao
động của các doanh nghiệp khi thiết kế, chế tạo các tổ máy bơm chìm hỗn lưu cơng
suất lớn phục vụ nhu cầu trong nước và hướng tới xuất khẩu.
Xuất phát từ tình hình thực tế và nhu cầu của sản xuất, đời sống về máy bơm chìm
hỗn lưu phục vụ tưới tiêu trong nông nghiệp và chống úng ngập, luận án thạc sỹ khoa

13


học đã đề xuất đề tài: " Nghiên cứu tính tốn, thiết kế phần dẫn dịng máy bơm kiểu
hỗn lưu chạy động cơ điện chìm”nhằm góp phần từng bước phát triển sản phẩm máy
bơm chìm do Việt Nam tự thiết kế, chế tạo, phục vụ nhu cầu trong nước, nâng cao thị
phần nội địa hóa, tham gia vào cuộc cạnh tranh với sản phẩm cùng loại của các nước
trong khu vực vàthế giới.
2. Mục tiêu của đề tài
Ứng dụng phần mềm mô phỏng để đánh giá chất lượng thủy lực phần dẫn dịng,
phục vụ cho thiết kế, chế tạo hồn chỉnh máy bơm chìm hỗn lưu có phần xả kiểu ống
cánh dẫn, phục vụ tưới tiêu trong nông nghiệp.
3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Từ thực tế thiết kế, chế tạo và sử dụng các máy bơm chìm kiểu hỗn lưu phục vụ
sản xuất nông nghiệp cho thấy, kết cấu của máy bơm chìm này có đặc điểm là bộ phận
hướng dòng được gắn trực tiếp với động cơ điện chìm qua bầu của bộ phận hướng
dịng, do đó, kích thước vỏ động cơ điện chìm làm cho bầu ra của bộ phận hướng dịng
có đường kính lớn hơn nhiều so với phần bầu của bộ phận hướng dòng máy bơm kiểu
hỗn lưu đứng thơng thường. Ngồi ra, bánh công tác được lắp trực tiếp với trục động
cơ nên kích thước dài của bộ dẫn dịng có khả năng điều chỉnh không được nhiều do
liên quan đến thiết kế động cơ. Phạm vi nghiên cứu của luận án là nghiên cứu, thiết kế
bộ phận dẫn dòng của bơm ứng với đường kính bầu ra lớn và chiều dài được định trước
làm sao để đạt được hiệu suất tốt nhất.

4. Cơ sở khoa học và ý nghĩa thực tiễn
a) Cơ sở khoa học
Các máy bơm chìm đã được nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và sử dụng trong thực
tế từ những năm đầu thế kỷ 20. Cơ sở lý thuyết tính tốn, thiết kế máy bơm chìm vẫn
phải dựa vào lý thuyết chung về máy bơm cánh dẫn. Tuy nhiên, trong thiết kế máy
bơm chìm có tính đặc thù kết cấu riêng để phù hợp với kích thược và hình dạng của
động cơ điện chìm. Vì vậy, việc tính tốn, thiết kế phần dẫn dẫn dòng nhằm đạt được
phương án tối ưu, tạo được máy bơm có chất lượng tốt, hiệu suất cao, đến nay, vẫn là
vấn đề kỹ thuật được các nhà nghiên cứu và doanh nghiệp quan tâm. Đối với bơm chìm
hỗn lưu, việc tính tốn thủy lực cho bánh cơng tác và phần dẫn dịng là bài tốn khó,
rất cần được tiếp tục đầu tư nghiên cứu, nhằm nâng cao chất lượng, hiệu suất và tuổi
thọ của máy. Ở trong nước, các máy bơm chìm chủ yếu được nhập từ các hãng nước
ngoài và chỉ mới bắt đầu được nội địa hóa một số sản phẩm trong khoảng 10 năm gần
đây.. Đề tài này tập trung nghiên cứu về phần hướng dịng máy bơm chìm hỗn lưu có

14


phần xả kiểu ống cánh dẫn, công suất khoảng 100 kW, đang có nhu cầu rất lớn phục vụ
cấp nước thủy lợi ở vùng đồng bằng Bắc Bộ.
b) Ý nghĩa thực tiễn
Ngành nông nghiệp Việt nam đã chú ý đến việc nhập khẩu các tổ máy bơm chìm
kiểu ly tâm, hướng trục và hỗn lưu với các loại công suất khác nhau từ những năm
1990 phục vụ tưới tiêu trong nơng nghiệp. Các tài liệu kỹ thuật về bơm chìm hầu như
khơng có. Từ năm 2.000 đến nay, đã có một số đơn vị và cá nhân triển khai các đề tài
nghiên cứu về máy bơm chìm phục vụ tưới tiêu trong nơng nghiệp. Đã có một số bài
báo, tài liệu kỹ thuật về máy bơm chìm, tuy nhiên, số lượng cịn q ít và hàm lượng
khoa học cũng chưa cao. Do điều kiện thực tế biến đổi khí hậu, ở Việt nam có nhiều
vùng ln tồn tại tình trạng mực nước sông thay đổi nhiều, nhanh, đột ngột làm ngập
úng, gây hỏng các máy bơm lắp động cơ thông thường, dẫn đến tổn thất lớn về kinh tế.

Sử dụng các máy bơm chìm sẽ khắc phục được tình trạng nêu trên. Do đó, nghiên cứu
thiết kế, chế tạo và ứng dụng máy bơm chìm nói chung và bơm chìm hỗn lưu nói riêng
là rất cần thiết, góp phần đáp ứng các yêu cầu của thực tế sản xuất.Dự kiến đề tài sẽ
nghiên cứu máy bơm chìm hỗn lưu trục ngang kiểu capsul, có phần xả kiểu ống cánh
dẫn,cột nước thiết kế Htk= 13 m, lưu lượng tính tốn Qtt = 2.100 m3/h, lắp với động cơ
điện chìm cơng suất Nđc = 110 kW, di động trên ray nghiêng, phục vụ tưới tiêu trong
nông nghiệp.
5. Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp chặt chẽ giữa tính tốn lý thuyết với thực nghiệm, đồng thời, dùng phần
mềm thiết kế mô phỏng thủy lực để nghiên cứu về phân bố vận tốc, áp suất và khả
năng xâm thực trong bơm, những yếu tố ảnh hưởng, làm thay đổi hiệu suất của bơm.
6. Cấu trúc của luận văn
Nội dung chính của luận văn gồm Lời mở đầu và 4 chương:
Chương I: Tổng quan về tình hình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy bơm chìm trên
thế giới và ở Việt nam
Chương II: Cơ sở lý thuyết và tính tốn, thiết kế máy bơm chìm hỗn lưu
Chương III: Ứng dụng phần mềm mô phỏng đánh giá thiết kế thủy lực phần
dẫn dịng của máy bơm chìm hỗn lưu trục ngang, kiểu cápsul
Chương IV: Phân tích, đánh giá thực nghiệm thiết kế phần dẫn dòng của máy bơm
chìm hỗn lưu trục ngang, kiểu cápsul
Kết luận và kiến nghị

15


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
I. Tổng quan tình hình nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy bơm chìm trên thế giới
và ở Việt Nam
1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thiết kế, chế tạo máy bơm chìm trên thế giới
Ngành cơng nghiệp chế tạo máy bơm trên thế giới đã đạt được nhiều thành tựu trong

nghiên cứu lý thuyết cơ bản, trong thiết kế, chế tạo và áp dụng vào sản xuất khoảng
1.500 loại máy bơm. Máy bơm chìm đã được nghiên cứu sâu và đạt đến trình độ cao về
cơ sở lý thuyết tính tốn, thiết kế, chế tạo, đặc biệt là các bơm chìm phục vụ nơng nghiệp
và cơng nghiệp[6].
Ở các nước cơng nghiệp phát triển, máy bơm chìm nói chung và máy bơm chìm hỗn
lưu nói riêng, đã được chú ý đầu tư nghiên cứu, chế tạo và áp dụng vào sản xuất phục vụ
nông nghiệp, công nghiệp, xây dựng, giao thông từ những năm 1940 - 1950. Các bơm
chìm đã đạt chất lượng cao với các thơng số kỹ thuật khác nhau: công suất N = (0,1 5.000)KW, H = (1,0 – 500)m, Q = (1,0 - 30.000) m3/h. Thực tế đang sử dụng rộng rãi
các máy bơm chìm lắp với các động cơ điện chìm kiểu khô, kiểu nửa ướt và kiểu ướt.
Các động cơ điện chìm phân thành loại một pha hay 3 pha kiểu lồng sóc và quấn dây.
Phổ biến nhất là các máy bơm chìm kiểu giếng sâu trục đứng hay trục ngang một tầng
hay nhiều tầng cánh phục vụ cho cấp nước trong nông nghiệp, sinh hoạt đời sống dân
sinh. Các máy bơm chìm trục đứng ly tâm, hỗn lưu (dịng chéo) hay bơm hướng trục
chìm được nghiên cứu,thiết kế, chế tạo và áp dụng rộng rãi trong nông nghiệp và các
mục đích khác[5], [7]. Hầu như các hãng sản xuất bơm có uy tín của các nước cơng
nghiệp phát triển đều quan tâm nghiên cứu và phát triển máy bơm chìm các loại. Các
hãng nổi tiếng với các sản phẩm máy bơm chìm - động cơ chìm như: Flygt (Thụy Điển),
ABS, Mona (Đức), Ômêga (Tây Ban Nha), Kubota, Ebara, Hitachi (Nhật),
Powermachines (Nga), Huynđai, Daijin (Hàn Quốc), các hãng bơm của Pháp, Anh,...,
[8].
Hãng ABS của Cộng hoà liên bang Đức được thành lập từ cuối thế kỷ 19 và bắt đầu
chế tạo máy bơm chìm từ những năm 1950. ABS có doanh thu hàng năm nhiều tỷ đô la
do cung cấp số lượng rất lớn máy bơm chìm cho hơn 100 nước trên thế giới. ABS sản
xuất hàng trăm loại bơm chìm (cả động cơ điện chìm và bơm chìm) với cơng suất N =
(0,16 - 15.000) KW, lưu lượng đạt tới Qmax = 25.000 m3/h và cột áp Hmax = 220 m. ABS
luôn được xếp trong hàng ngũ những hãng đứng đầu thế giới về chế tạo máy bơm
chìm[8].

16

Cùng với các máy bơm chìm hỗn lưu trục đứng, các máy bơm chìm hỗn lưu trục
ngang (kiểu cápsul) đã được các nước trên thế đầu tư nghiên cứu từ rất lâu. Đặc điểm nổi
bật của loại máy bơm này là làm việc trong điều kiện đòi hỏi lưu lượng lớn, cột nước
trung bình[11].
Hiện nay, các hãng bơm lớn của Trung Quốc như Khải Tuyền (Thượng Hải), Thiên
Tuyền (Thượng Hải), Cam Tuyền (Thiên Tân)…cũng đã quan tâm, đầu tư, thiết kế, chế
tạo máy bơm chìm hỗn lưu, hướng trục để phục vụ nhu cầu trong nước và xuất khẩu. Sản
phẩm máy bơm chìm loại này cũng đã đạt tới lưu lượng Q = 20.000m3/h, công suất tới
N=800kW, với sản lượng trung bình đạt 1.000 tổ máy/năm[11].
Các hãng sản xuất bơm chìm đang chú ý đầu tư nghiên cứu sâu về nâng cao tuổi thọ,
độ bền, khả năng làm việc theo nguyên lý tự động hoá của thiết bị cũng như nâng cao
chất lượng thuỷ lực phần dẫn dòng của bơm chìm; nghiên cứu các kết cấu mới nhằm
tăng cơng suất, cột áp và lưu lượng của mỗi tổ máy bơm (N = 10.000 KW, H = (400 –
600) m, Q = 40.000 m3/h). Lý thuyết tính tốn thiết kế máy bơm chìm đã đạt được nhiều
thành tựu lớn, đặc biệt, về phần tính tốn kết cấu các loại bơm chìm ly tâm, hỗn lưu
(dòng chéo) và hướng trục (kể cả trục ngang và trục đứng) với cấu tạo gối đỡ chịu lực,
hệ thống làm kín cơ khí, biện pháp bơi trơn và làm mát. Lý thuyết tính tốn đang được
tiếp tục hoàn thiện và phát triển[15].
Ngày nay, các nước ASEAN và châu Á đã có nhiều liên doanh, liên kết với các hãng
bơm lớn trên thế giới trong nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các kiểu bơm chìm với các
loại công suất khác nhau và đạt kết quả tốt. Rút kinh nghiệm của các nước công nghiệp
phát triển, các nước ASEAN và châu Á cũng sử dụng rất rộng rãi các máy bơm chìm;
đầu tư cho nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các loại bơm chìm phục vụ nội tiêu và xuất
khẩu đạt hiệu quả cao. Ví dụ điển hình là, ở Malaixia, đã sử dụng các loại máy bơm
chìm với tỉ lệ đặc biệt lớn (chiếm tới 90% toàn bộ số lượng bơm đang hoạt động), phục
vụ cho tưới tiêu trong nông nghiệp. Nguyên nhân dẫn đến tình hình trên là do tính ưu
việt của bơm chìm: cơng trình trạm đơn giản, rất phù hợp với các vùng có sự thay đổi
mực nước nhiều, nhanh, đột ngột và đặc biệt là, không gây tiếng ồn (nguyên nhân quan
trọng nhất để Malaixia sử dụng bơm chìm với tỉ lệ cao). Ngồi ra, bơm chìm cho phép sử

dụng với mức độ tự động hoá cao, rất thuận lợi cho Malaixia khi đang thiếu hụt nghiêm
trọng lực lượng lao động[8], [10].
Sản phẩm máy bơm chìm nói chung, trong đó có các máy bơm chìm hỗn lưu nói
riêng, đã được các hãng bơm lớn của các nước trên thế giới quan tâm nghiên cứu, phát
triển đa dạng về chủng loại với các thơng số kỹ thuật cũng như kích thước hình học,

17


kết cấu phù hợp, đáp ứng các điều kiện làm việc trong thực tế sản xuất. Tuy nhiên,
hiện nay có rất ít hãng cơng bố các kết quả nghiên cứu .
Cùng với sự phát triển nhanh của ngành công nghệ thơng tin, trên thế giới, đã có
nhiều chương trình phần mềm thiết kế mơ phỏng tình hình thủy lực trong phần dẫn
dịng của các máy bơm chìm nói chung và các bơm chìm hỗn lưu với ống xả kiểu cánh
hướng, nói riêng. Các chương trình phần mềm này đã được ứng dụng rộng rãi vào sản
xuấtvà đạt kết quả tốt trong khảo sát,thiết kế máy bơm hỗn lưu trong thực tế nghiên
cứu và thiết kế, chế tạo sản phẩm. Một số cơng trình nghiên cứu đã và đang được thực
hiện ở các nước trên thế giới:
a) Ở Trung Quốc: Tại Hội thảo kỹ thuật chất lỏng (ASME 2009 Fluids Engineering
Division Summer Meeting) diễn ra tại bang Cororado (Mỹ), nhóm tác giả Bin
Chen, Lanjin Zhang, Kewei Zhang và Guangjie Peng ( Trung quốc), đã công bố kết
quả sử dụng phần mềm mơ phỏng với cơng cụ CFD và kết quả thí nghiệm về hiệu suất
máy bơm chìm hỗn lưu khi tính tốn thiết kế cánh hướng dịng bằng phương pháp mới
trong bài báo về nghiên cứu cánh hướng dòng máy bơm chìm ( hình 1.1) [14].

Hình 1.1 Thiết kế cánh hướng dịng máy bơm chìm tại Trung Quốc
Trong bài báo này, nhóm tác giả đã sử dụng phần mềm mơ phỏng thủy lực thương
mại Star – CD để mơ phỏng dịng chảy trong bơm và phân tích hiệu suất thủy lực. Mơ
hình máy bơm chìm được nhóm tác giả lựa chọn để nghiên cứu có cơng suất động cơ
điện chìm N = 14 kW và số vòng quay n = 1.450 v/ph. Mơ hình bơm được lựa chọn

trình bày tại hình 1.2.

18


a)

b)

Hình 1.2. Sự khác biệt về góc loe của máy bơm hướng trục thơng thường
và máy bơm chìm hướng trục
(a – Máy bơm thơng thường, b – Máy bơm chìm hướng trục)
Nhóm tác giả đã phân tích sự khác nhau giữa bộ phận hướng dịng của máy bơm
chìm hỗn lưu có phần xả kiểu ống cánh dẫn và máy bơm hỗn lưu thông thường cùng
loại. Các tác giả cũng giải thích về một số nguyên nhân làm cho hiệu suất máy bơm
chìm hỗn lưu với góc loe lớn thấp hơn máy bơm hỗn lưu cùng loại với góc loe nhỏ
hơn, đồng thời, đã đưa ra kết quả nghiên cứu về hiệu suất thủy lực của máy bơm đạt
được bằng mô phỏng số và bằng thực nghiệm[14]. Bài báo trình bày phương pháp thiết
kế mới cho cánh hướng dịng có thể giúp cho hiệu suất thủy lực tăng thêm 5%. Cánh
hướng dòng là yếu tố ảnh hưởng khá nhiều đến hiệu suất thủy lực của bơm chìm kiểu
hỗn lưu.
b) Ở Na Uy: Năm 2005, tại Hội nghị chuyên đề quốc tế về cơng nghệ sử dụng
máy bơm, nhóm tác giả Adrea Hosy, Sigve Gjerstad và Jostein Smaamo (Na Uy), đã
công bố kết quả nghiên cứu trong bài báo “ Thiết kế và phát triển các máy bơm điện
chìm dùng cho lưu lượng lớn (Design and development electric submersible pumps for
large capacities)”[17].Nhóm tác giả sử dụng mơ hình bơm hỗn lưu với thông số kỹ
thuật:
-

Lưu lượng: Q = 7.000m3/h

Cột nước: H = 213 ft ≈ 64 m
Số vòng quay: n = 980v/ph
Đường kính bánh cơng tác: D1 = 825mm

19

- Số lá cánh bánh công tác: Z1 = 6
- Số lá cánh hướng dòng: Z2 = 11
- Tần số: f = 50Hz


Mơ hình 3D của máy bơm và hình ảnh thực tế trình bày trên hình 1.3

Hình1.3Mơ hình 3D máy bơm chìm dùng cho bơm nước biển
Nhóm tác giả đã sử dụng cơng cụ CFD để mơ phỏng dịng chảy trong máy bơm

Hình 1.4 Mơ hình 3D CFD kết hợp giữa bánh cơng tác
và bộ phận hướng dịng
Theo kết quả đạt được từ nhóm tác giả cơng bố, với các thơng số kỹ thuật máy
bơm chìm đã được chọn, tại điểm có cơng suất trục Ntr = 800kW, hiệu suất của máy
bơm chìm theo mơ phỏng số có thể đạt trên 80% (máy bơm hỗn lưu với cánh hướng
dòng và cánh bánh công tác phù hợp) [17].
c) Ở Ucraina: Anatoliy A. Yevtushenko, Alexey N. Kochevsky, Natalya A.
Fedotova của Đại học tổng hợp Ki ép, Ucraina, năm 2004, đã công bố công trình
nghiên cứu của mình trên bài báo [18]. Máy bơm chìm hướng trục kiểu GV-IMP đã
sử dụng bộ phận cánh hướng dịng với góc khuyếch tán lớn. Mơ hình nghiên cứu được
nhóm tác giả lựa chọn thể hiện trên hình 1.5 [18].

20

Hình 1.5Bánh cơng tác, bộ phận hướng dịng máy bơm hướng trục
kiểu GV - IMP
Một số thông số kỹ thuật của máy bơm chìm mơ hình với phần dẫn dịng được
nhóm tác giả sử dụng là:
- Đường kính bánh cơng tác: D1 = 180mm
- Số lá cánh bánh công tác: Z1 = 4
- Số lá cánh hướng dòng: Z2 = 5
- Góc bộ phận hướng dịng: γloe = 240
Cơng trình nghiên cứu với 03 giá trị tỷ số bầu cánh: d b = 0,28; 0,39 và 0,5.
Nhóm tác giả đã sử dụng phần mềm CFX – TASCflow với sự hỗ trợ của CFD để
mơ phỏng dịng chảy trong máy bơm chìm hỗn lưu. Cũng tương tự như các phần mềm
mơ phỏng khác, nhóm tác giả tiến hành chia lưới để mơ phỏng dịng chảy thủy lực
trong bộ phận hướng dịng (hình 1.7)[18].

Hình 1.6 Véc tơ vận tộc trong hệ thống dẫn dòng máy bơm kiểu GV-IMP

21


Hình 1.7. Sơ đồ dịng chảy phía sau bánh cơng tác (phần màu đen thể hiện vận tốc dọc trục)
Thông qua mơ phỏng bằng phần mềm chun dụng, nhóm tác giả rút ra một số
kếtluận sau:
- Dòng chảy ngược lại phía sau cánh hướng dịng khơng tồn tại trong trường hợp d b
= 0,28.
- Dịng xốy sau bánh cơng tác dạng hỗn lưu phụ thuộc nhiều vào lưu lượng của
bơm. Tại điểm lưu lượng tính tốn, các xốy cịn lại được tạo ra bởi cánh hướng dịng
phía sau bánh cơng tác. Tại khu vực lưu lượng nhỏ, xuất hiện dòng chảy xoáy quanh
trục.
- Phân bố vận tốc hướng trục sau bánh cơng tác cũng phụ thuộc vào tỷ số bầu(hình

1.7).
1.2 Tổng quan tình hình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy bơm chìm ở Việt Nam
Việt Nam là nước có nền nông nghiệp lúa nước truyền thống. Kinh tế nông nghiệp
là một trong những yếu tố chủ đạo để phát triển đất nước. Vấn đề ứng dụng các thiết bị
cơ điện dùng cho sản xuất nông nghiệp luôn được quan tâm, trong đó, có các tổ máy
bơm nói chung và máy bơm chìm nói riêng, phục vụ cơng tác tưới tiêu, chống hạn và
chống úng ngập.
Đến nay, đã có nhiều đơn vị trong nước tham gia vào nghiên cứu thiết kế, chế tạo
máy bơm phục vụ nhu cầu tưới tiêu như: Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam, Trường
Đại học thủy lợi Hà Nội, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội,Cty cổ phần chế tạo bơm
Hải Dương, Tổng công ty cơ điện, xây dựng nông nghiệp và thủy lợi ( nay là Tổng
Công ty cơ điện xây dựng – CTCP), .... Các đơn vị nàyđã thiết kế, chế tạo các sản
phẩm máy bơm truyền thống (máy bơm hướng trục, ly tâm, hỗn lưu) và sử dụng
động cơ điện thông thường.
Thời gian qua, Viện bơm và thiết bị thủy lợi thuộc Viện Khoa học thủy lợi Việt Nam
cũng đã triển khai nghiên cứu về máy bơm chìm hướng trục đứng và hướng trục ngang
kiểu capsul theo các đề tài cấp Nhà nước và cấp Bộ Nông nghiệp và PTNT quản lý.
Tuy vậy, các kết quả nghiên cứu đạt được cịn ít cơng bố trên các tạp chí và ấn phẩm

22


khoa học trong nước, các sản phẩm nghiên cứu chưa được ứng dụng vào sản xuất.
Năm 2014, GS.TS Lê Danh Liên, chủ nhiệm đề tài nghiên cứu cấp Nhà nước [3],
đã trình bày rất chi tiết về phương pháp tính tốn, thiết kế profin các lá cánh bánh cơng
tác và cánh hướng dịng máy bơm chìm cột nước thấp kiểu capsul. Tác giả cũng đã
trình bày quy trình và phương pháp tính tốn, xác định các tổn thất thủy lực, tổn thất
lưu lượng cũng như tổn thất chung của bơm chìm hướng trục. Máy bơm chìm hướng
trục ngang kiếu capsul của đề tài lắp với động cơ điện chìm nhập của Trung Quốc có
cơng suất 75 kW. Tổ máy đã được lắp cho trạm bơm Sơn Đà, huyện Ba Vì, Hà nội[3].

Đơn vị đi tiên phong cho công tác nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các động cơ điện chìm
và máy bơm chìm ở nước ta là Trung tâm nghiên cứu, tư vấn cơ điện và xây dựng
(REMECO) thuộc Tổng Công ty cơ điện xây dựng – CTCP. Từ năm 2.000 đến nay,
Trung tâm REMECO đã thực hiện nhiều đề tài theo Nghị định thư, các đề tài và dự án
SXTN cấp Nhà nước, cấp Bộ, cấp thành phố quản lý về nghiên cứu, thiết kế và chế tạo
máy bơm chìm và động cơ điện chìm. Trung tâm REMECO đã hợp tác với các đơn vị
sản xuất trong nước (Công ty CP chế tạo điện cơ Hà Nội, Công ty CP chế tạo máy điện
Việt Nam Hungary, Công ty CP chế tạo bơm Hải Dương, Cơng ty cơ khí thủy lợi Hải
Dương...), các hãng bơm chìm lớn trên thế giới: ABS, EMU (Đức), Daijin (Hàn Quốc),
EXTREN (Hungary),..., trong lĩnh vực nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy bơm chìm động cơ điện chìm. Các sản phẩm máy bơm chìm ( kể cả động cơ điện chìm) của
Trung tâm REMECO nghiên cứu, chế tạo trong nước với công suất N = 37,55 và 75
kW bước đầu ứng dụng thành công vào thực tế tưới tiêu cho nông nghiệp tại một số địa
phương : n Dũng (Bắc Giang), Đơng Sơn (Thanh Hóa), Cẩm Thủy (Thanh Hóa),
Quỹ Độ (Nam Định),..., được người sử dụng đánh giá cao và chấp nhận tiếp tục mở
rộng phạm vi ứng dụng. Trung tâm đã công bố một số kết quả đạt được trên các tạp chí
khoa học công nghệ ở trong nước.
Năm 2002, PGS.TS Nguyễn Văn Bày đã hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học cấp
Nhà nước về thiết kế, chế tạo máy bơm chìm hỗn lưu trục đứng với phần xả kiểu buồng
xoắn. Đây là đề tài đi sâu nghiên cứu về máy bơm chìm được thực hiện lần đầu tiên ở
Việt nam. Chủ nhiệm đề tài đã trình bày đầy đủ về tính tốn, thiết kế profin lá cánh
bánh công tác, thiết kế ống xả kiểu buồng xuắn cho bơm hỗn lưu trục đứng cơng suất
37 kW. Máy bơm chìm hỗn lưu đầu tiên (Agrex 285/4) đã được chế tạo và lắp cho trạm
bơm Se Đình, huyện Lập Thạch, tỉnh Vĩnh Phúc. Bơm làm việc ổn định, độ bền tốt,
được người sử dụng chấp nhận ứng dụng vào sản xuất ( hình 1.9)[7].

23


Hình 1.8 Máy bơm chìm hỗn lưu trục đứng với
ống xả kiểu buồng xoắn 37 kW

Năm 2005,là chủ nhiệm Dự án Sản xuất thử nghiệm về chế tạo các máy bơm chìm
cơng suất N = (37,55,75) kW, PGS.TS Nguyễn Văn Bày đã hồn thiện thiết kế và cơng
nghệ chế tạo máy bơm chìm hỗn lưu với ống xả kiểu buồng xoắn. Hai máy bơm chìm
hỗn lưu trục đứng của Dự án SXTN với công suất N = 37 và 55 kW đã được chế tạo và
lắp cho trạm bơm ..., huyện Yên Dũng, tỉnh Bắc Giang. Máy bơm đạt chất lượng tốt,
làm việc ổn định, phục vụ rất hiệu quả cho công tác tưới tiêu trong nông nghiệp từ
năm 2005 đến nay, được người sử dụng đánh giá cao[8].
Trên cơ sở đạt được trong nghiên cứu đề tài khoa học công nghệ và dự án SXTN về
thiết kế, chế tạo máy bơm chìm hỗn lưu ống xả kiểu buồng xoắn, PGS.TS Nguyễn Văn
Bày đã tiếp tục là chủ nhiệm đề tài nghiên cứu cấp Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông
thôn quản lý về thiết kế, chế tạo máy bơm chìm hỗn lưu trục ngang với ống xả kiểu
buồng xoắn. Tác giả đã chú ý đến việc lựa chọn phương án kết cấu của bơm chìm hỗn
lưu và kết cấu của hệ thống xe goòng, đảm bảo xe chạy ổn định trên ray nghiêng đặt
trên triền đê dài và cao, có nhiều đoạn gấp khúc. Đề tài đã giới thiệu việc xây dựng
phần mềm tính tốn profin lá cánh bánh cơng tác của bơm hỗn lưu; đã trình bày về kết
quả tính tốn, thiết kế tổng thể máy bơm hỗn lưu trục ngang với ống xả kiểu buồng
xoắn, đặt trên xe goòng với các hệ thống lò xo đặc biệt, cho phép xe chạy nhanh, ổn
định trên hai đường ray nghiêng có độ dốc cao và độ gấp khúc phức tạp. Bơm chìm
hỗn lưu trục ngang di động trên ray nghiêng (HLCN 1000-14), công suất 55 kW, đã

24


được lắp cho trạm bơm Cẩm Thủy, tỉnh Thanh Hóa, phục vụ tưới tiêu trong nơng
nghiệp (hình 1.9).
Đề tài cũng đã giới thiệu về tính tốn, thiết kế cụm khớp nối thủy lực phục vụ cho việc
giáp nối tự động miệng xả (phần di động) của bơm chìm và bích ống xả cố định của
trạm bơm. Đây là vấn đề kỹ thuật địi hỏi u cầu cao đối với cơng tác thiết kế và công
nghệ chế tạo, rất quan trọng và cần thiết cho bất kỳ máy bơm chìm hỗn lưu trục
ngang,di động trên ray nghiêng(hình 1.9) [8], [11], [13].

Hình 1.9Máy bơm chìm hỗn lưu trục ngang di động trên ray nghiêng
Trong các năm 2007 – 2011, PGS.TS Nguyễn Văn Bày là chủ nhiêm các đề tài và
dự án SXTN về thiết kế, chế tạo, lắp đặt vào sản xuất các máy bơm chìm hướng trục
đứng và trục ngang, cơng suất N = (1,5; 7,5; 15; 37; 55 và 75) kW, cột nước H = (0,5
– 8,0)m, lưu lượng Q = (100 – 9.000) m3/h( hình 1.10).

Hình 1.10. Các máy bơm chìm hướng trục cơng suất 37, 55, 75 kW
Năm 2011, KS Nguyễn Minh Tuấn là chủ nhiệm dự án SXTN cấp Bộ Nông nghiệp và

25