Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số kích thước và kết cấu của bộ phận hướng dòng đến hiệu suất của bơm chìm hướng trục ở Việt Nam

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

NGUYỄN MINH TUẤN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THƠNG SỐ KÍCH THƯỚC
VÀ KẾT CẤU CỦA BỘ PHẬN HƯỚNG DỊNG ĐẾN HIỆU SUẤT CỦA
BƠM CHÌM HƯỚNG TRỤC Ở VIỆT NAM

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Hà Nội – 2017


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

NGUYỄN MINH TUẤN

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THƠNG SỐ KÍCH THƯỚC
VÀ KẾT CẤU CỦA BỘ PHẬN HƯỚNG DỊNG ĐẾN HIỆU SUẤT CỦA
BƠM CHÌM HƯỚNG TRỤC Ở VIỆT NAM

Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực
Mã số: 62520116

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. GS.TS. NGUYỄN THẾ MỊCH
2. PGS.TS. NGUYỄN VĂN BÀY

Hà Nội – 2017


LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành luận án tiến sỹ, tơi rất may mắn và vinh dự nhận được sự hướng dẫn,
chỉ bảo tận tình của hai nhà khoa học là GS. TS. Nguyễn Thế Mịch và PGS.TS. Nguyễn
Văn Bày. Tôi xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ có hiệu quả của hai thày.
Tôi gửi lời cảm ơn chân thành đến các thày, cô trong Bộ môn Máy và tự động thủy
khí, Viện cơ khí động lực, trường đại học Bách khoa Hà Nội.
Tôi xin cảm ơn đến anh em đồng nghiệp nói chung và anh em đồng nghiệp trong
Trung tâm nghiên cứu tư vấn cơ điện và xây dựng nói riêng đã ln động viên, giúp đỡ, tạo
mọi điều kiện thuận lợi cho tơi trong q trình nghiên cứu và công tác.
Tôi xin chân thành cảm ơn đến tập thể lãnh đạo, anh em nhân viên kỹ thuật, công
nhân của Công ty CP chế tạo bơm Hải Dương, Công ty CP chế tạo điện cơ Hà Nội đã giúp
đỡ tận tình trong quá trình thực hiện luận án và có nhiều góp ý, hỗ trợ rất quý báu về thiết
kế, chế tạo cũng như thử nghiệm các máy mẫu trong luận án tiến sỹ của tôi.
Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến ông, bà, bố mẹ, anh em trong gia
đình tơi, đặc biệt là người vợ và con gái nhỏ yêu quý của tôi đã nhẫn nại, chịu nhiều khó
khăn, thiệt thịi ln ln bên cạnh tơi để động viên, khuyến khích cho tơi vượt qua mọi
khó khăn để hồn thành luận án tiến sỹ này.
Nghiên cứu sinh

Nguyễn Minh Tuấn


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án tiến sỹ này là của riêng tôi. Các kết quả, số liệu của luận án
là trung thực và chưa được ai công bố trên bất kỳ tài liệu nào.
Hà Nội, ngày

tháng

Người hướng dẫn khoa học

Nghiên cứu sinh

GS. TS. Nguyễn Thế Mịch

Nguyễn Minh Tuấn

PGS.TS. Nguyễn Văn Bày

năm 2017


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 nguyên)
Z1 - Số lá cánh bánh công tác của máy bơm (không thứ nguyên)
Z2 – Số lá cánh hướng dịng (khơng thứ ngun)
Ntr - Cơng suất trục (kW)
Nđc- Cơng suất động cơ (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)


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 vào bánh cơng tác (m)
D3- Đường kính miệng 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)

 loe - Góc loe của bầu bộ phận hướng dịng (góc loe cánh hướng dịng) (độ)
θ – Góc mở ống (độ)

θtư – Góc mở tối ưu (độ)
U- Điện thế (V)
I- Dòng điện (A)
KQ – Hệ số lưu lượng (không thứ nguyên)
KH – Hệ số cột áp(không thứ nguyên)
kγloe – Hệ số tổn thất do góc loe γloe (không thứ nguyên)
kθ , φ – Hệ số tổn thất do góc loe θ (khơng thứ ngun)
k1 – Hệ số tỷ lệ tổn thất cột áp (không thứ nguyên)
k2 – Hệ số cột áp lý thuyết (không thứ nguyên)
Rtb – Bán kính trung bình tiết diện prơfin cánh bánh cơng tác (m)
αb, αm – Góc đặt cánh ở tiết diện bầu và mép ngoài (độ)
l/t – Độ mau lưới cánh (khơng thứ ngun)
ω – Vận tốc góc của trục bơm (rad/s)
U – Vận tốc vòng trước và sau lưới cánh (m/s)
σ – Hệ số xâm thực (không thứ nguyên)
Kε – Hệ số vận tốc kinh tuyến (không thứ nguyên)


hx - Tổn thất năng lượng tương đối trong bánh công tác (không thứ nguyên)
ΔH – Tổng tổn thất thủy lực trong máy bơm chìm hướng trục (m)
Σhw – Tổng tổn thất thủy lực trong máy bơm hướng trục thông thường (m)
hγloe - Tổn thất do góc loe bộ phận hướng dòng (m)
Δh1 - Tổn thất trong phần loe (m)

htl - Tổn thất thủy lực ở dạng tương đối (không thứ nguyên)
hh - Tổn thất thủy lực tại ống hút ở dạng tương đối (không thứ nguyên)
hd - Tổn thất thủy lực tại ống đẩy ở dạng tương đối (không thứ nguyên)
hbx - Tổn thất thủy lực tại bánh công tác ở dạng tương đối (không thứ nguyên)

hch - Tổn thất thủy lực tại cánh hướng dòng ở dạng tương đối (không thứ nguyên)

hd ,t

- Tổn thất thủy lực tại ống dẫn và ống tháo ở dạng tương đối (không thứ nguyên)

hprofin – Tổn thất thủy lực do profin lá cánh (m)

h bxprofin- Tổn thất thủy lực do profin lá cánh bánh công tác ở dạng tương đối (không thứ
nguyên)
δ - Chiều dày của lớp biên
δ**- Chiều dày tổn thất mạch động
Г’ - Giá trị của các thơng số hình dạng
Г1 - Giá trị của các thơng số hình dạng khi xét đến chiều dày tổn thất mạch động δ**.
λ - Hệ số cản trong chuyển động rối của chất lỏng trong ống (không thứ nguyên)
v0 – Vận tốc trung bình của dịng chảy trong tiết diện (m/s)
vmax – Vận tốc ở trục (m/s)
r – Bán kính ống (m)
f1 – Diện tích tiết diện vào của ống (m2)
f2 – Diện tích tiết diện ra của ống (m2)
s = f2/f1 – Độ mở ống (không thứ nguyên)


ξ – Hệ số cản phần loe (không thứ nguyên)
ξtp – Hệ số cản tồn phần (khơng thứ ngun)
χd và χt - Hệ số chuyển giá trị của hệ số tổn thất thủy lực cục bộ ζ (không thứ nguyên)
Xp – Lực cản
Yp- Lực nâng
tgλ - Chất lượng nghịch đảo của profin
tgλbx - Chất lượng nghịch đảo của profin lưới cơ bản
dp/dx - Đại lượng của građiên áp lực

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

- HPMC - Công ty cổ phần Chế tạo bơm Hải Dương
- Bộ KH&CN - Bộ Khoa học và công nghệ
- CP - Cổ phần
- HTCĐ – Hướng trục chìm đứng
- KHCN: Khoa học cơng nghệ.
- NXB – Nhà xuất bản
- NCKH – Nghiên cứu khoa học
- PTNT – Phát triển nơng thơn
- BHBG – Biến hình bảo giác


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
TT

Nội dung các bảng biểu

Trang

1

Bảng 2.1. Xây dựng đường dòng đẳng tốc trong mặt phẳng kinh tuyến

28

2

Bảng 2.2. Xây dựng đường dòng đẳng thế trong mặt phẳng kinh tuyến

31

3

Bảng 2.3. Giá trị hệ số tổn thất cho phần loe đối với các rãnh có hình dạng tiết
diện khác nhau

47

4

Bảng 2.4. Kết quả tính tốn lý thuyết hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục
với các góc loe của bộ phận hướng dòng khác nhau

58

5

Bảng 2.5. Các kích thước cơ bản của bộ phận hướng dịng với các trường hợp
góc loe

59

6

Bảng 2.6. Kết quả tính tốn lý thuyết hiệu suất máy bơm chìm với các trường
hợp số vòng quay đặc trưng khác nhau

60

7

Bảng 4.1. Dung sai các thông số khảo nghiệm máy bơm

123

8

Bảng 4.2. Bảng kết quả hiệu chỉnh thơng số kỹ thuật máy bơm chìm hướng trục

124

9

Bảng 4.3. Các thông số kỹ thuật của máy bơm chìm hướng trục HTCĐ 2.600-4,5

126

10
11
12

Bảng 4.4. Các thơng số kỹ thuật của máy bơm chìm hướng trục HTCĐ 3.300 - 3
Bảng 4.5. Các thông số kỹ thuật của máy bơm chìm hướng trục HTCĐ 2.400-4,5
Bảng 4.6. Các thơng số kỹ thuật của máy bơm chìm hướng trục (Z1 = 4, Z2 = 5)
Bảng 4.7. Các thông số kỹ thuật của máy bơm chìm hướng trục HTCĐ 3.300 - 3
có Z1 =4, Z2 = 7
Bảng 4.8. Các thông số kỹ thuật của máy bơm chìm hướng trục tại góc
γloe = 760
Bảng 4.9. Các thơng số kỹ thuật của máy bơm chìm hướng trục HTCĐ 3.300 - 3

có γloe = 600
Bảng 4.10. Các thơng số kỹ thuật của máy bơm chìm hướng trục HTĐ 3.300-3
có γloe = 00

127
128
130

13
14
15
16

131
132
133
134


DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ

TT

Nội dung các hình và đồ thị

Trang

1

Hình 1.1. Sản phẩm máy bơm chìm hướng trục của hãng ABS (Đức)

5

2

Hình 1.2. Máy bơm chìm của Flygt

5

3

Hình 1.3. Máy bơm chìm của EBARA (Nhật Bản)

6

4

Hình 1.4. Kết cấu tổ máy bơm chìm – động cơ điện chìm của hãng Sverdmash
(Nga)

6

5

Hình 1.5. Kết cấu máy bơm chìm hướng trục DAF 48-19012 (N=190kW,
n=590v/ph) của hãng DaiJin – Hàn Quốc

7

6

Hình 1.6. Bơm capsul của Cơng ty Cam Tuyền (Trung Quốc)

8

7

Hình 1.7. Bơm capsul của Cơng ty Khải Tuyền (Trung Quốc)

8

8

Hình 1.7a. Mặt cắt bộ phận hướng dịng máy bơm chìm hướng trục với góc loe
γloe

9

9

Hình 1.8. Sơ đồ miền tính tốn cánh hướng dịng máy bơm chìm tại
Trung Quốc

10

10

Hình 1.9. Mơ hình bơm của Trường Đại học Thanh Hoa, Bắc Kinh

10

11

Hình 1.10. Mơ hình 3D máy bơm chìm hướng trục phục vụ thốt nước thải

11

12

Hình 1.11. Phân bố áp suất trên bề mặt cánh hướng dịng bơm nước thải

11

13

Hình 1.12. Sự tác động hạt rắn gây mài mòn cánh hướng dịng bơm nước thải

11

14

Hình 1.13. Mơ hình 3D và hình ảnh thực tế máy bơm chìm bơm nước biển

12

15

Hình 1.14. Mơ hình 3D CFD kết hợp giữa bánh cơng tác và bộ phận hướng dịng

13

16

Hình 1.15. Hiệu suất máy bơm theo mơ phỏng số

13

17

Hình 1.16. Mặt cắt kinh tuyến máy bơm hướng trục kiểu GV - IMP

13


18

Hình 1.17. Giao diện phần mềm mơ phỏng CFX – TASCflow

14

19

Hình 1.18. Chia lưới cho cánh hướng dịng máy bơm kiểu GV – IMP

14

20

Hình 1.19. Véc tơ vận tộc trong hệ thống dẫn dịng máy bơm kiểu GV-IMP

14

21

Hình 1.20. Các tổ máy bơm chìm - động cơ điện chìm của REMECO

17

22

Hình 1.21. Tổ máy bơm chìm trục ngang (kiểu capsul) của REMECO

17

23

Hình 1.22. Kết cấu tổ máy bơm chìm hướng trục đứng HTCĐ1.900-4

19

24

Hình 2.1. Sơ đồ tính tốn cánh hướng dịng bơm hướng trục

25

25

Hình 2.2. Tam giác vận tốc của dịng chảy trong cánh hướng dịng bơm
hướng trục

26

26

Hình 2. 3. Kết cấu máy bơm chìm hướng trục

27

27

Hình 2.4. Sơ đồ phần dẫn dịng bơm hướng trục chìm và xây dựng đường dịng
đẳng tốc

27

28

Hình 2.5. Phân bố vận tốc theo đường dịng
kinh tuyến

29

29

Hình 2.6. Sơ đồ xây dựng đường dịng đẳng thế trong mặt phẳng kinh tuyến

30

30

Hình 2.7. Biểu đồ xác định gia số chiều dài đường đẳng thế 

30

31

Hình 2.8. Sơ đồ đường dòng đẳng thế trong mặt phẳng kinh tuyến

31

32

Hình 2.9. Phân bố vận tốc theo đường dịng đẳng thế trong mặt phẳng kinh tuyến

32

33

Hình 2.10. Dựng profin cánh hướng trên mặt phẳng BHBG bằng phương pháp
dịng một chiều

32

34

Hình 2.11. Sơ đồ BHBG mặt nón sang mặt trụ trải ra trên mặt phẳng

33

35

Hình 2.12. Tiết diện trụ của bánh cơng tác trong bơm hướng trục

34

36

Hình 2.13. Lưới thẳng các profin và tam giác vận tốc của dòng chất lỏng ở lối
vào và lối ra của bánh cơng tác

35

37

Hình 2.14. Tam giác vận tốc của lưới thẳng profin

36

38

Hình 2.15. Vịng khép kín bao profin để xác định lưu số vận tốc bao quanh profin
trong lưới

37

đẳng tốc trong mặt phẳng


39

Hình 2.16. Kết cấu phần dẫn dịng máy bơm chìm hướng trục và máy bơm
hướng trục thơng thường

42

40

Hình 2.17. Phân bố vận tốc theo tiết diện trong các dòng chảy rối nhanh dần và
chậm dần

44

41

Hình 2.18. Profin vận tốc ở những tiết diện khác nhau của phần loe
(Sự tạo thành xốy trong máng dẫn dịng có góc loe (θ) lớn)

45

42

Hình 2.19. Sơ đồ tính tốn tổn thất thủy lực qua hệ thống dẫn dịng máy bơm
chìm hướng trục có góc loe cánh hướng mở dần γloe

48

43

Hình 2.20. Kết cấu động cơ điện chìm cơng suất N =55kW -590v/ph

55

44

Hình 2.21. Kết cấu bộ phận hướng dịng có góc loe γloe = 760

56

45

Hình 2.22. Kết cấu bộ phận hướng dịng có góc loe γloe = 600

56

46

Hình 2.23. Kết cấu bộ phận hướng dịng có góc loe γloe = 420

57

47

Hình 2.24. Kết cấu bộ phận hướng dịng có góc loe γloe = 300

57

48

Hình 2.25. Kết cấu bộ phận hướng dịng có góc loe γloe = 200

57

49

Hình 2.26. Kết cấu bộ phận hướng dịng máy bơm hướng trục thơng thường có
góc loe γloe = 00

57

50

Hình 2.27. Mối quan hệ giữa ηb = f (γloe ) xác định bằng lý thuyết

59

51

Hình 2.28. Kết cấu của bộ phận hướng dịng với ns = 600

61

52

Hình 2.29. Kết cấu bộ phận hướng dịng với ns = 1.000

62

53

Hình 2.30. Kết cấu bộ phận hướng dịng với ns = 1.200

63

54

Hình 2.31. Mối quan hệ giữa ηb = f (ns)

66

55

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

68

56

Hình 3.2. Lựa chọn kết cấu phần dẫn dịng và thơng số đầu vào phần cánh hướng
dịng để mơ phỏng bằng phần mềm Pumpal

69

57

Hình 3.3. Chương trình mơ phỏng bằng phần mềm Pumpal

69

58

Hình 3.4. Lựa chọn kết cấu bánh cơng tác, bộ phận hướng dịng của máy bơm
chìm hướng trục có ns = 600

77

59

Hình 3.5. Mơ phỏng trường véc tơ vận tốc dòng chảy qua hệ thống dẫn dịng
máy bơm chìm hướng trục có ns = 600

77


60

Hình 3.6. Phân bố trường vận tốc của dịng chảy (từ tiết diện gốc đến tiết diện
biên) trong hệ thống cánh máy bơm chìm hướng trục đứng có ns =600

77

61

Hình 3.7. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm hướng trục có ns = 600

78

62

Hình 3.8. Lựa chọn kết cấu hệ thống cánh máy bơm chìm hướng trục có ns = 900

79

63

Hình 3.9. Mơ phỏng trường véc tơ vận tốc dịng chảy trong hệ thống cánh máy
bơm chìm hướng trục có ns = 900

79

64

Hình 3.10. Phân bố trường vận tốc của dòng chảy (từ tiết diện gốc đến tiết diện
biên) trong hệ thống cánh máy bơm chìm hướng trục đứng có ns =900

79

65

Hình 3.11. Đường cong quan hệ giữa hiệu suất của bơm và lưu lượng ηb,2 = f (Q)
trường hợp giá trị số vịng quay đặc trưng ns = 900

80

66

Hình 3.12. Lựa chọn kết cấu bánh công tác, bộ phận hướng dịng của máy bơm
chìm hướng trục có ns = 1.000

81

67

Hình 3.13. Mơ phỏng trường véc tơ vận tốc dịng chảy qua hệ thống cánh máy
bơm chìm hướng trục có ns =1.000

81

68

Hình 3.14. Trị số của trường vận tốc dịng chảy qua hệ thống cánh (từ tiết diện
gốc đến tiết diện biên) máy bơm chìm hướng trục có ns = 1.000

81

69

Hình 3.15. Đường cong quan hệ giữa hiệu suất của bơm và lưu lượng ηb,3 = f (Q)
trường hợp giá trị số vịng quay đặc trưng ns = 1.000

82

70

Hình 3.16. Lựa chọn kết cấu bánh công tác, bộ phận hướng dịng của máy bơm
chìm hướng trục có ns = 1.200

83

71

Hình 3.17. Trị số của trường vận tốc dòng chảy qua hệ thống cánh (từ tiết diện
gốc đến tiết diện biên) máy bơm chìm hướng trục có ns = 1.200

83

72

Hình 3.18. Trị số vận tốc dòng chảy qua hệ thống cánh máy bơm chìm hướng
trục có ns = 1200 (tại tiết diện gốc)

84

73

Hình 3.19. Đường cong quan hệ giữa hiệu suất của bơm và lưu lượng
ηb,4 = f (Q), trường hợp số vịng quay đặc trưng ns = 1200

84

74

Hình 3.20. Lựa chọn kết cấu bánh cơng tác, bộ phận hướng dịng của máy bơm
chìm hướng trục có ns = 1.400

85

75

Hình 3.21. Mơ phỏng trường vận tốc dịng chảy qua hệ thống cánh máy bơm
chìm hướng trục có ns = 1400 (tại tiết diện gốc)

85

76

Hình 3.22. Góc véc tơ vận tốc dịng chảy qua hệ thống cánh máy bơm chìm
hướng trục có ns = 1400

86

77

Hình 3.23. Phân bố trường vận tốc của dòng chảy (từ tiết diện gốc đến tiết diện
biên) trong hệ thống cánh máy bơm chìm hướng trục đứng có ns = 1400

86

78

Hình 3.24. Đường cong quan hệ giữa hiệu suất của bơm và lưu lượng
ηb,5 = f (Q), trường hợp số vòng quay đặc trưng ns = 1.400

86


79

Hình 3.25. Lựa chọn kết cấu bánh cơng tác, bộ phận hướng dịng của máy bơm

chìm hướng trục có Z1 =3, Z2 = 8

89

80

Hình 3.26. Mơ phỏng trường vec tơ vận tốc trong hệ thống cánh máy bơm chìm
hướng trục có Z1 =3, Z2 = 8 (từ tiết diện bầu đến tiết diện biên ngồi lá cánh)

90

81

Hình 3.27. Mơ phỏng giá trị độ lớn vận tốc dòng chảy trong hệ thống cánh máy
bơm chìm hướng trục có Z1 =3, Z2 = 8 (tại tiết diện ½ lá cánh)

90

82

Hình 3.28. Mơ phỏng góc của véc tơ vận tốc dịng chảy trong hệ thống cánh máy
bơm chìm hướng trục có Z1 =3, Z2 = 8 (tại tiết diện ½ lá cánh)

90

83

Hình 3.29. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm hướng trục có Z1 =3, Z2 = 8

90

84

Hình 3.30. Lựa chọn kết cấu bánh cơng tác, bộ phận hướng dịng của máy bơm
chìm hướng trục có Z1 =4, Z2 = 5

91

85

Hình 3.31. Mơ phỏng giá trị độ lớn vận tốc dòng chảy trong hệ thống cánh máy
bơm chìm hướng trục có Z1 =4, Z2 = 5

91

86

Hình 3.32. Mơ phỏng góc của véc tơ vận tốc dịng chảy trong hệ thống cánh máy
bơm chìm hướng trục có Z1 =4, Z2 = 5

92

87

Hình 3.33. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm hướng trục có Z1 = 4, Z2 = 5

92

88

Hình 3.34. Mơ phỏng trường vec tơ vận tốc trong hệ thống cánh máy bơm chìm
hướng trục có Z1 =4, Z2 = 7

93

89

Hình 3.35. Mơ phỏng trường vận tốc trong hệ thống cánh máy bơm chìm hướng
trục có Z1 =4, Z2 = 7

93

90

Hình 3.36. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm hướng trục có Z1 = 4, Z2 = 7

94

91

Hình 3.37. Lựa chọn kết cấu bánh cơng tác, bộ phận hướng dịng của máy bơm
chìm hướng trục có Z1 =4, Z2 = 9

94

92

Hình 3.38. Mơ phỏng trường véc tơ vận tốc dòng chảy trong hệ thống cánh máy
bơm chìm hướng trục có Z1 =5, Z2 = 9

95

93

Hình 3.39. Phân bố trường vận tốc của dịng chảy (từ tiết diện gốc đến tiết diện
biên) trong hệ thống cánh máy bơm chìm hướng trục đứng
có Z1 =5, Z2 = 9

95

94

Hình 3.40. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm hướng trục có Z1 =4, Z2 = 9

95

95

Hình 3.41. Lựa chọn kết cấu bánh cơng tác, bộ phận hướng dịng của máy bơm
chìm hướng trục có Z1 =2, Z2 = 3

96

96

Hình 3.42. Mơ phỏng trường véc tơ vận tốc dịng chảy trong hệ thống cánh máy
bơm chìm hướng trục có Z1 =2, Z2 = 3

96

97

Hình 3.43. Phân bố trường vận tốc của dòng chảy (từ tiết diện gốc đến tiết diện
biên) trong hệ thống cánh máy bơm chìm hướng trục đứng có Z1 =2, Z2 = 3

97


98

Hình 3.44. Đường cong hiệu suất máy bơm chìm hướng trục có Z1 =2, Z2 = 3

97

99

Hình 3.45. Lựa chọn kết cấu phần dẫn dịng máy bơm chìm hướng trục có góc
loe cánh hướng γloe,1 = 760

99

100

Hình 3.46. Phân bố trường vận tốc của dòng chảy (từ tiết diện gốc đến tiết diện
biên) trong hệ thống cánh máy bơm chìm hướng trục đứng có γloe,1 = 760

100

101

Hình 3.47. Dịng chảy qua phần dẫn dịng máy bơm chìm hướng trục có góc loe
cánh hướng γloe,1 = 760 (tại vị trí ½ lá cánh)

100

102

Hình 3.48. Sự biến đổi của góc dịng chảy qua bộ phận dẫn dịng có góc loe cánh
hướng γloe,1 = 760 (tại vị trí ½ lá cánh)

100

103

Hình 3.49. Đường cong quan hệ giữa hiệu suất và lưu lượng của bơm
ηb,1 = f (Q), trường hợp góc loe cánh hướng γloe,1 = 760

101

104

Hình 3.50. Lựa chọn kết cấu phần dẫn dịng máy bơm chìm hướng trục có góc
loe cánh hướng γloe,2 = 600

101

105

Hình 3.51. Phân bố trường vận tốc của dòng chảy (từ tiết diện gốc đến tiết diện
biên) trong hệ thống cánh máy bơm chìm hướng trục đứng có γloe,1 = 600

102

106

Hình 3.52. Dịng chảy qua phần dẫn dịng máy bơm chìm hướng trục có góc loe
cánh hướng γloe,2 = 600 (tại vị trí tiết diện gốc)

102

107

Hình 3.53. Sự biến đổi của góc dịng chảy qua bộ phận dẫn dịng có góc loe cánh
hướng γloe,2 = 600

102

108

Hình 3.54. Đường cong quan hệ giữa hiệu suất của bơm và lưu lượng
ηb,2 = f (Q), trường hợp góc loe bầu bộ phận cánh hướng γloe,2 = 600

103

109

Hình 3.55. Kết cấu bộ phận dẫn dịng có góc loe cánh hướng γloe,4 = 300

104

110

Hình 3.56. Trường vận tốc dịng chảy qua bộ phận dẫn dòng (từ tiết diện gốc đến
tiết diện biên) của máy bơm chìm hướng trục có góc loe cánh hướng
γloe,4 = 300

104

111

Hình 3.57. Đường cong quan hệ giữa hiệu suất của bơm và lưu lượng
ηb,4 = f (Q), trường hợp góc loe cánh hướng γloe,4 = 300

105

112

Hình 3.58. Kết cấu bộ phận dẫn dịng có góc loe cánh hướng γloe,5 = 200

106

113

Hình 3.59. Phân bố trường vận tốc của dịng chảy (từ tiết diện gốc đến tiết diện
biên) trong hệ thống cánh máy bơm chìm hướng trục đứng có γloe,1 = 200

106

114

Hình 3.60. Véc tơ vận tốc dịng chảy qua bộ phận dẫn dịng của máy bơm chìm
hướng trục có góc loe cánh hướng γloe,5 = 200 (tại tiết diện gốc của lá cánh)

106

115

Hình 3.61. Đường cong quan hệ giữa hiệu suất của bơm và lưu lượng ηb,5 = f
(Q), trường hợp góc loe cánh hướng γloe,5 = 200

107

116

Hình 3.62. Lựa chon kết cấu phần dẫn dòng máy bơm hướng trục thơng thường
trường hợp góc loe cánh hướng γloe,6 = 00

108


117

Hình 3.63. Phân bố trường vận tốc trong hệ thống dẫn dịng máy bơm hướng trục
thơng thường trường, hợp góc loe cánh hướng γloe,6 = 00

108

118

Hình 3.64. Véc tơ vận tốc trong hệ thống dẫn dòng máy bơm hướng trục thơng

thường, trường hợp góc loe cánh hướng γloe,6 = 00 (tại vị trí mặt cắt R2)

108

119

Hình 3.65. Đường cong quan hệ giữa hiệu suất của bơm và lưu lượng
ηb,6 = f (Q), trường hợp góc loe cánh hướng γloe,6 = 00

109

120

Hình 4.1. Sơ đồ hệ thống thử nghiệm bơm của Cơng ty CP chế tạo bơm
Hải Dương

114

121

Hình 4.2. Sơ đồ lắp đặt tổng thể hệ thống thử nghiệm máy bơm chìm hướng trục
của Cơng ty CP chế tạo bơm Hải Dương

119

122

Hình 4.2a. Đường đặc tính của động cơ điện chìm 55kW/590v/ph

122

123

Hình 4.3. Hệ thống thử nghiệm máy bơm chìm hướng trục của Cơng ty CP chế
tạo bơm Hải Dương

125

124

Hình 4.4. Hệ thống máy tính tại phịng điều hành trung tâm hệ thống thử nghiệm
bơm của Công ty CP chế tạo bơm Hải Dương

125

125

Hình 4.5. Đường đặc tính máy bơm chìm hướng trục (ns = 600, γloe = 420)

126

126

Hình 4.6. Đường đặc tính máy bơm chìm hướng trục HTCĐ3.300-3
(ns = 900, γloe = 420)

126

127

Hình 4.7. Đường đặc tính máy bơm chìm hướng trục (ns = 1.400, γloe = 420)

128

128

Hình 4.8. Tổng hợp quan hệ giữa ηb = f(ns) xác định bằng thực nghiệm và lý
thuyết

129

129

Hình 4.9. Đường đặc tính máy bơm chìm hướng trục HTCĐ 3.300 - 3 (Z1 = 4,
Z2 = 5, γloe = 420)

130

130

Hình 4.10. Đường đặc tính máy bơm chìm hướng trục HTCĐ 3.300 - 3 có Z1 =
4; Z2 = 7 (( Z1 = 4; Z2 = 7, ns = 900, γloe = 420)

131

131

Hình 4.11. Đường đặc tính máy bơm chìm hướng trục (γloe = 760, ns =900)

132

132

Hình 4.12. Đường đặc tính máy bơm chìm hướng trục HTCĐ 3.300 - 3
(γloe = 600, ns =900)

133

133

Hình 4.13. Đường đặc tính máy bơm hướng trục đứng HTĐ3.300-3
(γloe = 00, ns =900)

134

134

Hình 4.14. Tổng hợp quan hệ giữa ηb = f(γloe) xác định bằng thực nghiệm và
lý thuyết

135


MỤC LỤC
Danh mục các ký hiệu và chữ viết tắt
Danh mục các bảng
Danh mục các hình vẽ, đồ thị
Lời mở đầu ......................................................................................................................... 1
Chương 1. Tổng quan ....................................................................................................... 4
1.1. Tổng quan tình hình nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng máy bơm chìm

trên thế giới và ở Việt Nam. .................................................................................................... 4
1.2. Đánh giá về nghiên cứu máy bơm chìm trên thế giới và ở Việt Nam .................. 19
1.3. Kết luận chương 1 ................................................................................................. 22
Chương 2. Cơ sở lý thuyết dịng chảy trong bơm hướng trục và ảnh hưởng của
thơng sớ kích thước, kết cấu bộ phận hướng dịng đến hiệu suất của máy bơm chìm
hướng trục .............................................................................................................................. 24
2.1. Cơ sở lý thuyết dòng chảy trong máy bơm hướng trục và bơm chìm
hướng trục. ............................................................................................................................... 24
2.2. Cơ sở lý thuyết tính tốn lưới các profin và đường đặc tính của bơm
hướng trục ................................................................................................................................ 33
2.3. Lý thuyết về hiệu suất máy bơm và vấn đề tổn thất trong bơm hướng trục ......... 36
2.4. Lý thuyết tính tốn hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục .............................. 41
2.5. Ứng dụng kết quả nghiên cứu lý thuyết để tính tốn hiệu suất máy bơm chìm
hướng trục ................................................................................................................................ 53
2.6. Kết luận chương 2 ................................................................................................. 66
Chương 3: Khảo sát, đánh giá sự ảnh hưởng của một số thông số kích thước,
kết cấu bộ phận hướng dịng đến hiệu suất của bơm hướng trục chìm bằng mơ
phỏng sớ .................................................................................................................................. 67
3.1. Tổng quan về chương trình phần mềm mơ phỏng dịng chảy thủy lực
trong bơm ................................................................................................................................ 67
3.2. Khảo sát, đánh giá sự ảnh hưởng của thông số kích thước, kết cấu bộ phận
hướng dịng đến hiệu suất của máy bơm chìm hướng trục ...................................................... 76
3.2.1. Khảo sát, đánh giá sự ảnh hưởng của số vòng quay đặc trưng đến hiệu suất
của bơm chìm hướng trục ........................................................................................................ 76
3.2.2. Khảo sát đánh giá sự ảnh hưởng của số lá cánh đến hiệu suất máy bơm chìm
hướng trục ................................................................................................................................ 88
3.2.3. Khảo sát, đánh giá sự ảnh hưởng của của góc loe bộ phận hướng dịng đến
hiệu suất bơm chìm hướng trục ............................................................................................... 98
3.2.4. Kết luận chương 3 ............................................................................................. 110

Chương 4: Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình máy bơm chìm hướng trục ................ 111
4.1. Giới thiệu hệ thống thử nghiệm máy bơm của Công ty CP chế tạo bơm
Hải Dương ............................................................................................................................... 111
4.1.1. Các hệ thống thử nghiệm máy bơm hiện có tại Việt Nam................................. 111
4.1.2. Giới thiệu chung về hệ thống thử nghiệm máy bơm của Công ty CP chế tạo
bơm Hải Dương ....................................................................................................................... 111
4.2. Xác định sai số đo ........................................................................................................ 114
4.3. Xây dựng quy trình thử nghiệm máy bơm chìm hướng trục ....................................... 118
4.3.1. Các bước thực hiện trong quy trình thử nghiệm máy bơm chìm
hướng trục ................................................................................................................................ 118
4.3.2. Số liệu tính tốn ................................................................................................. 120
4.3.3. Xây dựng đường đặc tính .................................................................................. 122
4.3.4. Đánh giá kết quả thử nghiệm ............................................................................. 123
4.4. Vấn đề thiết bị đo và phương pháp hiệu chỉnh số liệu thử nghiệm ............................. 123
4.4.1. Vấn đề thiết bị đo ............................................................................................... 123
4.4.2. Phương pháp hiệu chỉnh số liệu ......................................................................... 123
4.5. Tổng hợp các kết quả thử nghiệm và phân tích đánh giá kết quả nghiên cứu
thực nghiệm ............................................................................................................................. 125
4.5.1. Thử nghiệm xác định ảnh hưởng của số lá cánh bánh cơng tác, cánh hướng
dịng đến đặc tính năng lượng của máy bơm chìm hướng trục ............................................... 126
4.5.2. Thử nghiệm xác định ảnh hưởng của góc loe γloe bộ phận hướng dịng máy
bơm chìm hướng trục .............................................................................................................. 129
4.5.3. Thử nghiệm xác định ảnh hưởng của số vòng quay đặc trưng trong máy bơm
chìm hướng trục ....................................................................................................................... 132
4.6. Kết luận chương 4 ........................................................................................................ 135
4.7. Kết quả và bàn luận ..................................................................................................... 136
Kết luận và kiến nghị ........................................................................................................ 139
Tài liệu tham khảo
Danh mục các cơng trình đã cơng bớ của luận văn

Phụ lục


LỜI MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
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 vực các máy bơm chìm – động cơ
điện chìm. Đến nay, loại sản phẩm công 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 mô hàng hóa phục vụ nhu cầu
thực tế [11,13].
.
Hiện nay, ngồi nhu cầu phục vụ cung cấp nước cho sản xuất nông nghiệp, nhu cầu cần
bơm lượng nước lớn chống úng ngập cho các địa phương ven biển, đồng bằng sông Cửu Long
với chiều cao chênh lệch địa hình khơng nhiều ∆Z=(1-3)m và ảnh hưởng của thủy triều cũng
rất cần thiết.... Các địa phương vùng đồng bằng sông Hồng với chênh lệch địa hình phổ biến
∆Z=(4-5)m địi hỏi phải có các tổ máy bơm chìm, trong đó, có các máy bơm chìm hướng trục
nhằm khắc phục tình trạng hở trõ bơm trong mùa cạn và ngập động cơ trong mùa mưa. Các tổ
máy bơm chìm nhập khẩu có giá thành cao, khơng chủ động được thiết bị thay thế, sửa chữa
nếu có hư hỏng xảy ra. Điều này đòi 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 khơng phụ thuộc vào chun gia nước ngồi. 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, 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 hướng trục, do kết cấu phần dẫn dịng có khác biệt khá lớn so với máy bơm hướng trục
thơng thường, đặc biệt là bộ phận hướng dịng – với góc loe của phần bầu cánh lớn hơn rất

nhiều. Các sản phẩm máy bơm chìm – động cơ điện chìm của các đề tài nghiên cứu, dự án sản
xuất thử nghiệm được thực hiện tại Việt Nam bước đầu đã cho thấy góc loe bầu cánh lớn của
bộ phận hướng dịng máy bơm chìm hướng trục (trục đứng và trục ngang) có ảnh hưởng
khơng nhỏ đến hiệu suất làm việc của bơm. Nói chung, thực tế đã chỉ rõ rằng, phải nghiên cứu
bài bản và chuyên sâu về kích thước hình học và kết cấu của bộ phận hướng dịng máy bơm
chìm hướng trục. Làm sáng tỏ vấn đề này sẽ tạo cơ sở để thiết kế, chế tạo phần dẫn dịng tốt
nhất cho các máy bơm chìm hướng trục các 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

1


thiết kế, chế tạo các tổ máy bơm chìm hướng trục công suất lớn phục vụ nhu cầu trong nước
và hướng tới xuất khẩu [12,14].
.
Xuất phát từ nhu cầu của sản xuất và đời sống về máy bơm chìm hướng trục phục vụ tưới
tiêu trong nông nghiệp và chống úng ngập, đề tài luận án tiến sỹ kỹ thuật đã được đề xuất
” Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thơng số kích thước và kết cấu của bộ phận hướng dịng
đến hiệu suất của bơm chìm hướng trục ở Việt Nam” nhằm góp phần từng bước phát triển sản
phẩm máy bơm chìm – động cơ điện chìm do Việt Nam thiết kế, chế tạo phục vụ nhu cầu
trong nước, nâng cao thị phần bơm chìm nội địa, có khả năng cạnh tranh được sản phẩm cùng
loại với các nước trong khu vực và trên thế giới.
2. Mục tiêu của đề tài
a) Về lý luận
Đóng góp cho khoa học chuyên ngành các phương pháp tính tốn, thiết kế bộ phận hướng
dịng máy bơm chìm hướng trục với sự thay đổi thơng số hình học, kết cấu của bơm.
b) Về thực tiễn
Cung cấp cơ sở khoa học trong công tác thiết kế, lựa chọn góc loe hợp lý của bộ phận
hướng dịng máy bơm chìm hướng trục với số vịng quay đặc trưng thơng dụng và số lá cánh
hướng dịng điển hình.

3. Phạm vi nghiên cứu của đề tài
Từ thực tế thiết kế, chế tạo và sử dụng các máy bơm chìm hướng trục phục vụ sản xuất
nơng nghiệp cho thấy, kết cấu của máy bơm chìm hướng trục 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 của bộ phận hướng dịng có góc loe lớn hơn nhiều so
với phần bầu của bộ phận hướng dịng máy bơm hướng trục thơng thường. Nghiên cứu sự
khác biệt này chính là nghiên cứu ảnh hưởng của trị số góc loe bộ phận hướng dịng máy
bơm chìm hướng trục tác động đến hiệu suất của bơm. Phạm vi nghiên cứu của luận án là
nghiên cứu ảnh hưởng của góc loe bầu bộ phận hướng dịng đến hiệu suất bơm với các trị số
của số vòng quay đặc trưng thơng dụng và số lá cánh hướng dịng điển hình của bơm chìm
hướng trục.
4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
a) Ý nghĩa khoa học
- Thiết lập được biểu thức đánh giá ảnh hưởng của góc loe bộ phận hướng dòng và số
vòng quay đặc trưng của bơm tới hiệu suất của bơm chìm hướng trục.
- Xác định được ảnh hưởng của góc loe bộ phận hướng dịng tới hiệu suất của bơm chìm
hướng trục,từ đó chỉ ra góc loe giới hạn của bộ phận hướng dịng trong chìm hướng trục
không nên vượt quá 600.
2


- Xác định được ảnh hưởng của số vòng quay đặc trưng ns tới hiệu suất của bơm chìm
hướng trục. Kết quả cho thấy số vòng quay đặc trưng của bơm chìm hướng trục tốt nhất nên
lấy trong giới hạn ns ≤ 1000.
b) Ý nghĩa thực tiễn
Cung cấp cho các nhà thiết kế các thông tin cần thiết, trên cơ sở đó, có thể lựa chọn được
thơng số hình học ( góc loe bầu cánh hướng dịng) hợp lý khi thiết kế bộ phận hướng dịng
máy bơm chìm hướng trục.
5. Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp chặt chẽ giữa tính tốn lý thuyết với thực nghiệm, đồng thời, dùng phần mềm mô

phỏng để nghiên cứu, đánh giá sự ảnh hưởng của trị số góc loe bộ phận hướng dịng máy bơm
chìm hướng trục đến hiệu suất của bơm với các trị số số vịng quay đặc trưng thơng dụng và
số lá cánh hướng dịng điển hình của bơm đang được sử dụng tại Việt nam.
6. Điểm mới của luận án
- Xây dựng được cơng thức xác định ảnh hưởng của góc loe bộ phận hướng dòng (γloe)
đến hiệu suất máy bơm chìm hướng trục (ηb). Cụ thể là:

b  ck .ll .tl  ck .ll .(1  k1 

1,22
0,011.  loe
(V1  V2 ) 2
)
2 gk2 H tk

Trên cơ sở công thức nêu trên, có thể thơng qua mối quan hệ của các thơng số: lưu lượng,
cột áp, số vịng quay, số vòng quay đặc trưng và hiệu suất của bơm, trên cơ sở đó, tính tốn
hiệu suất của bơm khi biết các thông số kỹ thuật ban đầu.
- Đã đề xuất được cách sử dụng vấn đề nghiên cứu tính toán tổn thất thủy lực trong ống
loe cho việc đi sâu nghiên cứu tính tốn tổn thất thủy lực trong bộ phận hướng dịng máy bơm
chìm hướng trục đạt kết quả tốt.
- Đánh giá được sự ảnh hưởng của góc loe bộ phận hướng dòng (γloe), số vòng quay đặc
trưng (ns), số lá cánh hướng dòng (Z2) đến hiệu suất máy bơm chìm hướng trục (ηb).
Đặc điểm nổi bật của luận án là tập trung nhiều hơn về phần nghiên cứu thực nghiệm với
các máy bơm chìm hướng trục trong phịng thí nghiệm.
7. Cấu trúc của luận án
Nội dung chính của luận án gồm Lời mở đầu và 4 chương: Chương 1 Tổng quan tình hình
nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và sử dụng máy bơm chìm trên thế giới và ở Việt Nam; Chương 2
Cơ sở lý thuyết dòng chảy trong bơm hướng trục và ảnh hưởng của thông số kích thước, kết
cấu bộ phận hướng dịng đến hiệu suất máy bơm chìm hướng trục; Chương 3 Khảo sát, đánh

giá sự ảnh hưởng của thơng số kích thước, kết cấu bộ phận hướng dịng đến hiệu suất máy
bơm chìm hướng trục bằng mô phỏng số; Chương 4 Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình máy
bơm chìm hướng trục. Kết quả đạt được, bàn luận và kết luận, kiến nghị .
3


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng máy bơm chìm trên
thế giới và ở Việt Nam
1.1.1 Tổng quan tình hình nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng máy bơm chìm trên thế giới
1.1.1.1 Tình hình nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng máy bơm chìm trên thế giới
Cùng với sự phát triển nhanh của ngành cơ khí - điện nói chung, các máy bơm chìm động cơ điện chìm đã được chú ý đầu tư nghiên cứu từ những năm 1920-1930 và đạt kết quả
tốt vào những năm 1940–1950 phục vụ cho nhiều nhu cầu mục đích khác nhau: tưới tiêu trong
nơng nghiệp, bơm nước thải và cấp nước cho công nghiệp, sinh hoạt. Ở các nước công nghiệp
phát triển, vấn đề nghiên cứu, chế tạo và sử dụng máy bơm chìm - động cơ điện chìm đã được
quan tâm nhiều và đạt đến trình độ cao như sản phẩm của hãng Flygt( Thụy Điển), ABS,
EMU, KSB (Đức), Omega (Tây Ban Nha), EBARA, Toshiba (Nhật), Huyndai, Sumjung,
Daijin (Hàn Quốc), Energomash (Nga)... [10,29,37, 38].
Ngày nay, hàng vạn máy bơm chìm-động cơ điện chìm với các chủng loại: ly tâm,
hướng trục, hỗn lưu kiểu trục đứng, trục ngang…có công suất N = (0,1–5.000) kW, cột áp
H=(1-500) m, lưu lượng Q = (0,1-30.000) m3/h đã được thiết kế, chế tạo và sử dụng rộng rãi
trong sản xuất, đóng góp quan trọng vào sự phát triển của các ngành nông nghiệp, công
nghiệp, xây dựng, giao thông vận tải…[12,20,37].
Các thiết bị nêu trên vẫn đang được các nước trên thế giới, đặc biệt là các nước có nền
cơng nghiệp phát triển và các nền kinh tế mới nổi, tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện để ngày một
nâng cao về số lượng cũng như chất lượng sản phẩm, phù hợp với nhiều điều kiện làm việc và
các nhu cầu khác nhau…
Có thể tham khảo một số sản phẩm máy bơm chìm – động cơ điện chìm với kết cấu đặc
trưng của các hãng khác nhau trên thế giới [19,20,21]: Hãng ABS (Đức) – hình 1.1, hãng
Flygt (Thụy Điển) – hình 1.2, hãng EBARA (Nhật Bản) – hình 1.3 và hãng Dai Jin (Hàn

Quốc) – hình 1. 4.

4


b)
a)

Hình 1.1 Sản phẩm máy bơm chìm hướng trục của hãng ABS (Đức)
(a. Tổ máy bơm chìm hướng trục, b. Kết cấu phần dẫn dòng)
ABS là hãng nghiên cứu thiết kế, chế tạo và cung cấp sản phẩm các tổ máy bơm chìm
nói chung và bơm chìm hướng trục nói riêng nổi tiếng của Đức cũng như trên thế giới. ABS
đã nghiên cứu với đa dạng chủng loại máy bơm chìm hướng trục nhằm đáp ứng các yêu cầu sử
dụng. Hãng đã chế tạo các động cơ điện với kích thước đường kính nhỏ, tăng kích thước chiều
dài, khi ấy, cho phép làm giảm góc loe của bầu bộ phận hướng dịng.Với các máy bơm chìm
hướng trục của ABS theo các tài liệu cung cấp về sản phẩm của hãng này thường có góc loe
bộ phận hướng nhỏ (γloe < 450).
Flygt của Thụy Điển cũng là một trong
các hãng bơm chìm có uy tín và chất lượng
cao trên thế giới. Sản phẩm của hãng đã được
đầu tư nghiên cứu từ những năm 1950, đến
nay, đã đạt được nhiều thành công và đã cung
cấp cho hầu khắp các nước trên thế giới.
Cũng như ABS, động cơ điện chìm của Flygt
được thiết kế, chế tạo với đường kính nhỏ
nhằm mục đích làm giảm góc loe của bộ phận
hướng dịng. Theo đo đạc thực tế và tham
khảo các tài liệu liên quan đối với dịng máy
bơm chìm hướng trục đứng của Flygt, góc loe
của bộ phận hướng dịng của hãng này tương

Hình 1.2 Máy bơm chìm của Flygt
đối nhỏ (γloe < 400).
5


Ở châu Á, Nhật Bản là nước duy
nhất trong nhóm G7, có cơng nghệ chế
tạo các sản phẩm máy bơm chìm nói
chung và máy bơm chìm hướng trục nói
riêng, đạt trình độ tương tự như ở các
nước G7 khác. Sản phẩm máy bơm
chìm hướng trục của Nhật bản, trong
đó, tiêu biểu là của hãng EBARA, có
kết cấu nhỏ gọn, hợp lý. Động cơ điện
chìm lắp với các máy bơm chìm
thường có kích thước nhỏ về chiều
ngang, góc loe của bộ phận hướng dòng
cũng
nằm trong giới hạn chung
(γloe = (350 - 450)).
Nga là quốc gia có nền khoa học cơng
nghệ phát triển. Các nhà khoa học đã đạt
nhiều thành tựu trong lĩnh vực nghiên cứu,
chế tạo các loại máy bơm cho nhiều mục đích

Hình 1.3 Máy bơm chìm của EBARA (Nhật
Bản)

khác nhau. Hiện nay, Tập đoàn Sverdmash là
một trong những hãng sản xuất bơm lớn nhất

của Nga. Hãng đã có quan hệ tốt với Việt
nam, đã chuyển giao nhiều công nghệ tiên
tiến trong thiết kế, chế tạo máy bơm, trong đó
có máy bơm chìm kiểu giếng sâu cho Việt
nam.. Máy bơm chìm – động cơ điện chìm
của Sverdmash đã chế tạo đạt lưu lượng
20.000m3/h, cơng suất động cơ điện chìm tới
1.000 kW.
Hãng Sverdmash hiện nay chủ yếu sản
xuất các loại máy bơm chìm với cơng suất
lớn phục vụ nhu cầu tưới tiêu địi hỏi lưu
lượng lớn. Các máy bơm chìm hướng trục Hình 1.4 Kết cấu tổ máy bơm chìm – động cơ
điện chìm của hãng Sverdmash (Nga)
của Nga thường có góc loe bộ phận hướng
dịng (γloe = (400 - 500).
6


Hàn Quốc cũng là một trong các nước đầu tư rất lớn về nghiên cứu phát triển các sản
phẩm máy bơm chìm nói chung và máy bơm chìm hướng trục nói riêng. Hiện nay, có nhiều
hãng chế tạo máy bơm. Một trong những hãng nổi tiếng về chế tạo bơm của Hàn Quốc là
Daijin.Với phương châm học hỏi, chuyển giao cơng nghệ của các nước tiên tiến, trong đó, chủ
yếu là Nga và Nhật Bản, các hãng bơm của Hàn Quốc thường có kết cấu tương tự như đối với
các sản phẩm của hai nước này. Tuy nhiên, trong điều kiện công nghệ của Hàn Quốc, các tổ
máy bơm chưa thực sự nhỏ gọn như đối với các nước G7. Góc loe của các loại máy bơm chìm
hướng trục của hãng DaiJin nói riêng và của các hãng khác ở Hàn Quốc nói chung, thường có
góc loe bộ phận hướng dòng (γloe < 500), điều này được thể hiện rõ qua mặt cắt tổng thể máy
bơm hướng trục chìm của hãng DaiJin (Hàn Quốc – hình 1.5) [12,18].Thơng số kỹ thuật của tổ
máy bơm chìm hướng trục DAF 48-19012: Cơng suất động cơ điện chìm: N = 190 kW, số
vịng quay: n = 590v/ph, lưu lượng tính tốn: Qtt = 8.160m3/h, cột nước thiết kế: Htk = 5,7m.

Với thông số kỹ thuật đã cho,
xác định được số vòng quay đặc
trưng của máy bơm là: ns ≈ 878.
Hiệu suất máy bơm tại điểm
thiết kế: ηbtk ≈ 74,5% (với hiệu suất
động cơ điện chìm ηđc,max = 89%).
Theo hình 1.11, có thể xác định
các kích thước cơ bản của bộ phận
hướng dịng máy bơm chìm hướng
trục DAF 48-19012[19]:
+ Chiều cao bộ phận hướng
dịng: h = 535mm
+ Đường kính miệng vào bộ
phận hướng dịng: Dv = 760mm
+ Đường kính miệng ra bộ phận
hướng dịng: Dr = 1.090mm
+ Góc loe của bầu bộ phận
hướng dịng: γloe = 47o.

Hình 1.5 Kết cấu máy bơm chìm hướng trục
DAF 48-19012 (N=190kW, n=590v/ph) của hãng
DaiJin – Hàn Quốc
(a. Mặt cắt dọc tổ máy bơm chìm; b. Kết cấu bộ phận
hướng dịng)

Máy bơm chìm hướng trục của hãng DaiJin được chế tạo theo gam (với số vòng quay đặc
trưng và kết cấu tương tự cho các tổ máy bơm với cơng suất khác nhau) với các sai lệch về
kích thước hình học trong điều kiện cho phép.
Đối với máy bơm chìm cơng suất N=190kW, hiệu suất máy bơm ηb = 74,5% thực sự chưa
cao (máy bơm hướng trục thông thường công suất tương đương (N > 180kW) do Việt Nam

7