WesterntechVN – Bơm Cánh Quạt (Turbine Pump) là nhóm máy bơm có tính kinh tế cao, an toàn và linh hoạt nhất trong ngành thủy lực, chiếm phần lớn thị phần máy bơm trên thế giới, đặc biệt là trong lĩnh vực tưới tiêu và cấp thoát nước.

Tuy nhiên, sự đa dạng của bơm cánh quạt đòi hỏi một hệ thống phân loại khoa học để tối ưu hóa việc lựa chọn thiết bị cho từng nhu cầu cụ thể. Sự phân loại này không chỉ dựa trên hình dáng bên ngoài mà còn dựa trên hiệu suất thủy lực (Cột nước H), cấu trúc cơ khí (vị trí trục, số cấp) và đặc tính hóa lý của chất lỏng cần bơm.

Bài viết chuyên sâu này, dưới góc độ của một chuyên gia kỹ thuật sản xuất bơm, sẽ tập trung phân tích chi tiết các tiêu chí phân loại bơm cánh quạt và đưa ra chiến lược lựa chọn bơm tối ưu dựa trên mục tiêu kỹ thuật. Chúng ta sẽ làm rõ sự khác biệt cốt lõi giữa Bơm Ly Tâm, Bơm Hướng Trục và Bơm Cánh Chéo về mặt thủy lực, và cách phân loại theo cột nước (thấp, trung bình, cao) ảnh hưởng đến thiết kế cấu tạo (một cấp, đa cấp) của bơm.

Phân Loại Theo Hình Dạng Bánh Xe Công Tác (BXCT) – Cơ Sở Thủy Lực

Đây là cách phân loại cơ bản nhất, quyết định đường đặc tính H−Q của bơm cánh quạt:

• 1.1. Bơm Ly Tâm (Centrifugal/Radial Flow Pump):
  • Đặc điểm BXCT: Cánh quạt đẩy chất lỏng theo phương hướng tâm (xuyên tâm).
  • Đặc tính Thủy Lực: Cột nước (H) trung bình đến cao, Lưu lượng (Q) trung bình. Chất lỏng nhận năng lượng chủ yếu là áp suất.
  • Ứng dụng Tối Ưu: Cấp nước đô thị, công nghiệp, bơm hóa chất, nơi cần áp lực cao để đẩy chất lỏng đi xa hoặc lên cao.
• 1.2. Bơm Hướng Trục (Axial Flow Pump):
  • Đặc điểm BXCT: Cánh quạt hoạt động giống như cánh máy bay, đẩy chất lỏng theo phương song song với trục bơm.
  • Đặc tính Thủy Lực: Cột nước (H) rất thấp, Lưu lượng (Q) rất lớn. Chất lỏng nhận năng lượng chủ yếu là động năng.
  • Ứng dụng Tối Ưu: Tưới tiêu quy mô lớn (trạm bơm tiêu nước), công trình thủy lợi, nơi cần di chuyển khối lượng nước lớn qua một chênh lệch độ cao nhỏ (hút/tiêu úng).
• 1.3. Bơm Cánh Chéo (Mixed Flow Pump):
  • Đặc điểm BXCT: Kết hợp giữa hướng tâm và hướng trục, đẩy chất lỏng theo phương chéo (góc nghiêng).
  • Đặc tính Thủy Lực: Cột nước (H) trung bình, Lưu lượng (Q) lớn (nằm giữa bơm ly tâm và hướng trục).
  • Ứng dụng Tối Ưu: Thoát nước nông nghiệp, cấp nước công nghiệp với yêu cầu H và Q lớn hơn bơm hướng trục nhưng vẫn cần lưu lượng cao.

Phân Loại Theo Cấu Trúc Cơ Khí và Yêu Cầu Cột Nước (H)

• 2.1. Phân Loại Theo Vị Trí Đặt Trục:
  • Bơm Trục Ngang (Horizontal Shaft): Phổ biến nhất (như Hình 2-1). Ưu điểm: dễ lắp đặt, bảo trì, tiếp cận cơ cấu chống rò (vòng đệm). Nhược điểm: chiếm diện tích lớn, NPSH kém.
  • Bơm Trục Đứng (Vertical Shaft): Tiết kiệm diện tích. Thường dùng trong bơm giếng khoan sâu (bơm chìm) hoặc các trạm bơm lớn nơi trục động cơ đặt trên cao.
  • Bơm Trục Xiên (Inclined Shaft): Ít phổ biến hơn, dùng trong các trạm bơm có thiết kế đặc biệt.
• 2.2. Phân Loại Theo Số Lượng BXCT trên Một Trục:
  • Bơm Một Cấp (Single-Stage): Chỉ có một BXCT. Đơn giản, chi phí thấp, phù hợp với H thấp và trung bình.
  • Bơm Đa Cấp (Multi-Stage): Có nhiều BXCT nối tiếp nhau trên cùng một trục.
    • Nguyên Lý: Chất lỏng được đẩy từ BXCT này sang BXCT tiếp theo, áp suất được cộng dồn sau mỗi cấp.
    • Ứng dụng Tối Ưu: Bơm Cột Nước Cao (H>60m). Ví dụ: Cấp nước cho nhà cao tầng, bơm dầu trong đường ống dài.
• 2.3. Phân Loại Theo Cột Nước H:
  • Bơm Cột Nước Thấp (H<20m): Thường là bơm hướng trục hoặc ly tâm một cấp.
  • Bơm Cột Nước Trung Bình (H=20−60m): Phổ biến là bơm ly tâm một cấp hoặc bơm cánh chéo.
  • Bơm Cột Nước Cao (H>60m): Bắt buộc phải là bơm ly tâm đa cấp.

Phân Loại Theo Loại Chất Lỏng Cần Bơm và Ứng Dụng Đặc Thù

Việc lựa chọn vật liệu và kết cấu bơm phụ thuộc hoàn toàn vào đặc tính của chất lỏng.

• 3.1. Bơm Nước Sạch và Chất Lỏng Thông Thường:
  • Đặc điểm: Bơm nước có hàm lượng hạt rắn nhỏ, hỗn hợp chất xâm thực hóa học ít, nhiệt độ nhỏ hơn 100∘C.
  • Yêu cầu Kỹ thuật: Vật liệu gang hoặc thép carbon, cấu tạo tiêu chuẩn (BXCT kín), khe hở nhỏ để tối ưu hiệu suất.
• 3.2. Bơm Chất Lỏng Chứa Bùn Cát, Đất Hạt Cùng (Slurry Pumps):
  • Thách Thức: Mài mòn (Abrasion) cao.
  • Yêu cầu Kỹ thuật: BXCT phải là loại hở (Open) hoặc bán hở (Semi-Open) để tránh kẹt. Vật liệu phải là hợp kim chịu mài mòn cao (Chrome cao) hoặc cao su.
• 3.3. Bơm Nước Bẩn, Nước Thải (Sewage Pumps):
  • Thách Thức: Chứa tạp chất xơ, sợi, chất rắn lớn.
  • Yêu cầu Kỹ thuật: Cánh bơm dạng Vortex hoặc cánh cắt (Chopper) để xử lý và nghiền nát chất rắn, chống tắc nghẽn. Thường là bơm trục đứng hoặc bơm chìm.
• 3.4. Bơm Giếng Khoan (Submersible Well Pumps):
  • Đặc điểm: Thường là bơm ly tâm đa cấp, trục đứng, động cơ và thân bơm đặt chìm hoàn toàn trong giếng.
  • Ứng dụng Tối Ưu: Hút nước ngầm sâu, cung cấp nước cho vùng thiếu nước.
• 3.5. Bơm Chất Lỏng Hóa Học (Chemical Pumps):
  • Thách Thức: Ăn mòn hóa học (Corrosion) cao.
  • Yêu cầu Kỹ thuật: Vật liệu chuyên dụng: Inox 316, Hastelloy, Titanium, hoặc các loại vật liệu phi kim loại như PTFE, PVDF. Yêu cầu hệ thống gioăng phớt kín tuyệt đối (phớt kép hoặc bơm không phớt).

Sự phong phú trong phân loại bơm cánh quạt là minh chứng cho tính ưu việt và khả năng thích ứng của chúng. Việc lựa chọn bơm không chỉ đơn thuần là so sánh giá cả mà là một quyết định kỹ thuật chiến lược: Cần phải xác định chính xác tỷ lệ H/Q để chọn loại BXCT (Ly tâm, Hướng trục, Cánh chéo), tính toán H để chọn số cấp (một cấp hay đa cấp), và phân tích đặc tính chất lỏng để quyết định vật liệu và cấu tạo (BXCT kín hay hở). Nắm vững các tiêu chí phân loại này là chìa khóa để đạt được hiệu suất bơm tối ưu, kéo dài tuổi thọ thiết bị và đảm bảo tính kinh tế cao trong mọi dự án thủy lực.