Nguyên lý hoạt động của máy bơm ly tâm Dựa trên tác động của lực ly tâm. Khi cánh quạt quay với tốc độ cao, chất lỏng bị đẩy từ tâm cánh quạt ra rìa ngoài dưới tác động của lực ly tâm, nhờ đó thu được động năng và năng lượng áp suất. Quy trình hoạt động cụ thể như sau:
1. Chất lỏng đi vào khu vực trung tâm của cánh quạt thông qua cửa hút của máy bơm.
2. Sự quay của cánh quạt tạo ra lực ly tâm, khiến chất lỏng di chuyển từ tâm cánh quạt ra mép ngoài dọc theo các đường đi của cánh quạt.
3. Chất lỏng thu được động năng và năng lượng áp suất bên trong cánh bơm và sau đó được xả vào vỏ bơm.
4. Bên trong vỏ bơm, một phần động năng của chất lỏng được chuyển đổi thành năng lượng áp suất và cuối cùng chất lỏng được xả ra ngoài qua cửa xả.
Trong quá trình vận hành bơm ly tâm, cánh bơm hoạt động bằng cách chuyển đổi năng lượng cơ học thành năng lượng của chất lỏng. Khi chất lỏng chảy qua cánh bơm, cả áp suất và vận tốc đều tăng. Theo phương trình Bernoulli, sự gia tăng tổng năng lượng của chất lỏng chủ yếu được biểu hiện bằng sự gia tăng năng lượng áp suất, cho phép bơm ly tâm vận chuyển chất lỏng lên độ cao lớn hơn hoặc vượt qua lực cản lớn hơn của hệ thống.
Điều quan trọng cần lưu ý là điều kiện tiên quyết để bơm ly tâm hoạt động bình thường là khoang bơm phải được đổ đầy chất lỏng. Lý do là vì lực ly tâm chỉ tác động lên chất lỏng chứ không tác động lên chất khí. Nếu có không khí trong khoang bơm, bơm sẽ không thể tạo áp suất bình thường, dẫn đến hiện tượng "khóa hơi", cuối cùng dẫn đến hiện tượng xâm thực.
1. Áp suất đầu vào không đủ hoặc áp suất đầu vào không đủ
Môi trường đầu vào không đủ là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra hiện tượng xâm thực ở bơm ly tâm. Các trường hợp sau đây có thể dẫn đến môi trường đầu vào không đủ:
a. Mức chất lỏng thấp: Khi mực chất lỏng trong hồ bơi, bể chứa hoặc thùng chứa giảm xuống dưới ống hút của máy bơm hoặc mức hiệu quả tối thiểu, máy bơm có thể hút không khí thay vì chất lỏng, dẫn đến hiện tượng sủi bọt.
b. Lực hút quá mức: Đối với bơm ly tâm không tự mồi, nếu độ cao lắp đặt vượt quá độ cao hút cho phép, ngay cả khi ống hút được nhúng trong chất lỏng, bơm vẫn không thể hút chất lỏng lên, dẫn đến tình trạng thiếu chất lỏng bên trong bơm. Theo nguyên lý vật lý, độ cao hút tối đa lý thuyết của bơm ly tâm không tự mồi là khoảng 10 mét cột nước (giá trị áp suất khí quyển). Tuy nhiên, xét đến các tổn thất khác nhau, độ cao hút thực tế thường dưới 6-7 mét.
c. Áp suất đầu vào không đủ: Trong các ứng dụng yêu cầu áp suất đầu vào dương, nếu áp suất đầu vào được cung cấp thấp hơn giá trị yêu cầu, máy bơm có thể không cung cấp đủ chất lỏng, gây ra hiện tượng sủi bọt.
d. Thiết kế hệ thống kém: Trong một số thiết kế hệ thống, nếu đường ống hút quá dài, đường kính ống quá nhỏ hoặc có quá nhiều khúc cua, sức cản của đường ống sẽ tăng lên, làm giảm áp suất đầu vào và ngăn máy bơm ly tâm hút chất lỏng đúng cách.
Các nghiên cứu điển hình cho thấy khoảng 35% sự cố bơm ly tâm trong ngành công nghiệp hóa dầu là do môi trường đầu vào không phù hợp hoặc áp suất đầu vào không đủ. Vấn đề này đặc biệt phổ biến trong các hệ thống vận chuyển dầu do độ nhớt và áp suất hơi cao của các sản phẩm dầu.
2. Tắc nghẽn ở đường ống đầu vào
Tắc nghẽn đường ống đầu vào là một nguyên nhân phổ biến khác gây ra hiện tượng rỗ khí ở bơm ly tâm. Các biểu hiện cụ thể bao gồm:
a. Màn hình hoặc bộ lọc bị tắc: Trong quá trình vận hành lâu dài, lưới lọc hoặc bộ lọc trong đường ống đầu vào có thể dần bị tắc nghẽn do tạp chất hoặc cặn bẩn, hạn chế dòng chảy của chất lỏng.
b. Sự hình thành cặn bên trong đường ống: Đặc biệt khi xử lý nước cứng, nước có hàm lượng ion canxi và magie cao hoặc các chất lỏng hóa học cụ thể, cặn hoặc cặn tinh thể có thể hình thành trên thành bên trong của đường ống, làm giảm đường kính hiệu quả theo thời gian.
c. Vật thể lạ xâm nhập: Việc vô tình đưa các vật thể như lá cây, túi ni lông hoặc cây thủy sinh vào đường ống hút có thể làm tắc các khuỷu hoặc van, cản trở dòng chảy của chất lỏng.
d. Van đóng một phần: Các lỗi vận hành, chẳng hạn như không mở hoàn toàn các van trong đường ống hút hoặc trục trặc van bên trong, cũng có thể dẫn đến lưu lượng không đủ.
e. Hỏng van chân: Trong các hệ thống được trang bị van chân, nếu van chân bị trục trặc (ví dụ, lò xo bị biến dạng hoặc bề mặt gioăng bị hỏng), điều này có thể ảnh hưởng đến khả năng hút chất lỏng đúng cách của máy bơm.
Dữ liệu thống kê cho thấy khoảng 25% trường hợp bọt khí do bơm ly tâm trong hệ thống cấp thoát nước đô thị là do tắc nghẽn đường ống đầu vào. Vấn đề này đặc biệt phổ biến trong các hệ thống xử lý nước thải có hàm lượng chất rắn lơ lửng cao.
3. Loại bỏ không khí không hoàn toàn khỏi khoang bơm
Việc loại bỏ không hoàn toàn không khí khỏi khoang bơm là nguyên nhân quan trọng gây ra hiện tượng rỗ khí trong bơm ly tâm. Các biểu hiện chính bao gồm:
a. Không chuẩn bị đầy đủ trước khi khởi động ban đầu: Sau khi lắp đặt ban đầu hoặc ngừng hoạt động trong thời gian dài, bơm ly tâm phải được mồi để loại bỏ không khí khỏi thân bơm. Nếu mồi không đủ, không khí còn sót lại có thể ngăn bơm đạt được áp suất vận hành bình thường.
b. Khả năng tự mồi không đủ: Máy bơm ly tâm không tự mồi không thể tự xả khí mà phải phụ thuộc vào mồi bên ngoài. Mặc dù một số máy bơm tự mồi có khả năng tự mồi nhất định, nhưng phương pháp khởi động không đúng cách hoặc độ cao mồi quá lớn có thể dẫn đến việc xả khí kém.
c. Rò rỉ không khí trong hệ thống đường ống: Các vết nứt nhỏ ở các kết nối đường ống hút, điểm bịt kín hoặc đường ống cũ có thể khiến không khí xâm nhập vào hệ thống dưới áp suất âm. Điều này đặc biệt nguy hiểm vì ngay cả khi bơm được mồi đúng cách ban đầu, không khí vẫn có thể tích tụ theo thời gian, cuối cùng gây ra hiện tượng xâm thực.
d. Lỗi phớt: Phớt trục bị mòn hoặc lắp đặt không đúng cách (ví dụ: phớt cơ khí hoặc phớt đóng gói) có thể khiến không khí bên ngoài xâm nhập vào máy bơm, đặc biệt là khi áp suất phía hút thấp hơn áp suất khí quyển.
Trong các ứng dụng công nghiệp, khoảng 20% trường hợp hiện tượng sủi bọt khí của bơm ly tâm là do không loại bỏ hết không khí ra khỏi khoang bơm. Vấn đề này đặc biệt phổ biến trong quá trình khởi động ban đầu sau khi lắp đặt hoặc bảo trì.
4. Nguyên nhân khác
Ngoài những nguyên nhân chính nêu trên, còn có những yếu tố khác cũng có thể dẫn đến hiện tượng rỗ khí ở bơm ly tâm:
a. Sự bay hơi của chất lỏng: Khi xử lý chất lỏng có nhiệt độ cao hoặc dễ bay hơi, nếu áp suất đường ống hút giảm xuống dưới áp suất hơi bão hòa của chất lỏng ở nhiệt độ đó, chất lỏng có thể bốc hơi, tạo thành bọt khí. Điều này có thể ngăn bơm hút chất lỏng hoặc gây ra hiện tượng xâm thực.
b. Lỗi vận hành: Các yếu tố của con người, chẳng hạn như vận hành van không đúng cách hoặc không tuân theo quy trình khởi động, có thể dẫn đến hiện tượng sủi bọt khí ở bơm.
c. Sự cố hệ thống điều khiển: Trong hệ thống điều khiển tự động, lỗi ở cảm biến mức, cảm biến áp suất hoặc lỗi trong logic lập trình PLC có thể khiến máy bơm khởi động hoặc hoạt động trong điều kiện không phù hợp, dẫn đến hiện tượng xâm thực.
d. Các vấn đề về nguồn điện hoặc động cơ: Trình tự pha nguồn không chính xác gây đảo ngược động cơ có thể khiến bơm không hút được chất lỏng đúng cách. Điện áp không ổn định gây ra dao động tốc độ động cơ cũng có thể làm gián đoạn hoạt động bình thường của bơm.
e. Tác động của nhiệt độ: Trong điều kiện môi trường khắc nghiệt, chẳng hạn như vùng lạnh, việc cách nhiệt không đủ có thể khiến chất lỏng trong đường ống đóng băng, cản trở dòng chảy. Trong môi trường nhiệt độ cao, chất lỏng có thể bốc hơi, tạo thành khóa hơi.
Nghiên cứu chỉ ra rằng những nguyên nhân khác này chiếm khoảng 20% các trường hợp rỗ khí bơm ly tâm. Mặc dù tỷ lệ này tương đối nhỏ, nhưng chúng có thể là những yếu tố quan trọng trong các tình huống hoặc điều kiện cụ thể và không nên bỏ qua.
Mạng IPv6 được hỗ trợ
