Phân tích đặc tuyến thủy lực và kiểm soát búa nước ở bơm chìm

Việc vận hành bơm chìm không chỉ phụ thuộc vào thông số trên nhãn máy. Hiệu suất thực tế được quyết định bởi sự giao thoa giữa hệ thống đường ống và thiết bị. Hiểu rõ vị trí điểm vận hành bơm chìm nước thải giúp tối ưu hóa điện năng. Đồng thời, kỹ thuật viên có thể ngăn chặn các sự cố vỡ ống do áp lực. Đây là kiến thức thủy lực nâng cao trong /quy-trinh-xu-ly-nuoc-thai-sinh-hoat.

1. Xác định điểm vận hành tối ưu (BEP – Best Efficiency Point)

Điểm vận hành thực tế là giao điểm của đường đặc tuyến bơm và đường đặc tuyến đường ống.

Đường đặc tuyến hệ thống đường ống ($H_{ht}$) được xác định qua công thức:

Trong đó:

• $Z$: Chiều cao hình học từ mực nước hố thu đến điểm xả cao nhất ($m$).

• $\Delta h$: Tổng tổn thất áp suất dọc đường và tổn thất cục bộ tại co cút, van ($m$).

Bạn cần chọn bơm sao cho giao điểm này nằm gần điểm $BEP$ nhất. Nếu điểm vận hành lệch quá xa về bên phải, lưu lượng tăng cao gây quá tải motor. Nếu lệch quá xa về bên trái, bơm bị hiện tượng dòng chảy quẩn gây rung lắc mạnh.

2. Tính toán tổn thất áp suất để tránh chọn sai cột áp

Tổn thất cục bộ tại các phụ kiện ngành nước thải thường rất lớn do độ nhớt cao.

Để tính tổn thất dọc đường ống ($h_d$), kỹ sư thường dùng công thức Darcy-Weisbach:

Trong đó $L$ là chiều dài ống, $D$ là đường kính và $v$ là vận tốc dòng chảy. Đối với nước thải, bạn nên duy trì vận tốc $v$ từ $1.5$ đến $2.5$ $m/s$. Nếu vận tốc nhỏ hơn $1.0$ $m/s$, bùn và cặn hữu cơ sẽ bị lắng đọng gây tắc nghẽn ống. Nếu vận tốc quá lớn, tổn thất áp suất tăng theo lũy thừa bậc hai gây lãng phí công suất.

3. Kiểm soát hiện tượng búa nước (Water Hammer) khi ngắt bơm

Búa nước là sự cố tăng áp đột ngột khi dòng chất lỏng bị dừng lại quá nhanh.

Khi bơm chìm dừng đột ngột, cột nước đang lao đi cao tốc sẽ dội ngược lại hố thu. Dòng nước va đập mạnh vào cánh van một chiều đang đóng, tạo ra sóng áp lực cực lớn. Sóng áp suất này lan truyền dọc đường ống với vận tốc âm thanh. Hiện tượng này gây ra tiếng nổ lớn và có thể làm nứt vỡ đường ống, bục phớt bơm.

Để triệt tiêu búa nước, bạn hãy cài đặt thời gian giảm tốc ($Deceleration$ $time$) trên biến tần từ $10$ đến $15$ giây. Việc dừng bơm từ từ giúp dòng chảy suy hao động năng một cách an toàn. Ngoài ra, bạn nên lắp đặt các loại van một chiều dạng cánh lật lò xo đóng nhanh. Thiết bị này giúp đóng cửa van trước khi dòng nước kịp đảo chiều thủy lực.