Trong phân tích ghép song song cơ bản, ta thường bỏ qua tổn thất thủy lực trên đường ống riêng ($h_{msr}$) của từng máy bơm (đoạn từ bể hút đến điểm nối chung $M$). Tuy nhiên, trong các hệ thống phức tạp hoặc khi ống riêng dài/nhiều phụ kiện, việc bỏ qua $h_{msr}$ có thể dẫn đến việc xác định sai lệch Điểm Công Tác Chung (A). $h_{msr}$ làm giảm cột nước thực tế mà bơm truyền đến điểm nối $M$, do đó cần phải được hiệu chỉnh trước khi vẽ đường đặc tính tổng.
Bài viết chuyên sâu này sẽ tập trung vào phương pháp tối ưu hóa điểm công tác chung bằng cách kể đến tổn thất ống riêng ($h_{msr}$) (Hình 6-6). Chúng ta sẽ trình bày kỹ thuật trừ tung độ để hiệu chỉnh đường đặc tính của từng bơm thành phần, từ đó vẽ đường đặc tính chung hiệu chỉnh $(I + II)’$ chính xác. Đồng thời, chúng ta sẽ phân tích một yêu cầu an toàn quan trọng: kiểm tra công suất trục máy bơm ở chế độ làm việc riêng lẻ, đặc biệt đối với bơm ly tâm, để đảm bảo động cơ không bị quá tải.
Phần 1: Hiệu Chỉnh Đường Đặc Tính Bơm Khi Kể Đến Tổn Thất Ống Riêng ($h_{msr}$)
- 1.1. Bản Chất của Tổn Thất Ống Riêng ($h_{msr}$):
- $h_{msr}$ là tổn thất cột nước xảy ra trên đoạn ống riêng từ cửa ra máy bơm đến điểm nối chung $M$. Tổn thất này phụ thuộc vào lưu lượng $Q$ của chính máy bơm đó ($\Delta H_{msr} = k \cdot Q^2$).
- Tác động: $h_{msr}$ làm giảm cột nước thực tế mà bơm cung cấp tại điểm $M$.
- 1.2. Phương Pháp Hiệu Chỉnh (Trừ Tung Độ):
- Để xác định cột nước thực tế tại $M$, ta phải trừ tung độ của đường đặc tính gốc $H-Q$ của mỗi máy bơm đi giá trị tổn thất $h_{msr}$ tương ứng với lưu lượng $Q$ của máy đó.
- Đường đặc tính hiệu chỉnh: $H’_{\text{i}}(Q) = H_{\text{i}}(Q) – h_{msr}(Q)$.
- Quy trình:
- Với từng máy bơm (I, II), tính toán $h_{msr}$ tương ứng với các mức $Q$ khác nhau.
- Vẽ đường $H'(Q)$ (đường $I’$ và $II’$ trong Hình 6-6).
- Chỉ tiến hành cộng hoành độ (như đã trình bày ở Bài 1) trên đường đặc tính đã hiệu chỉnh ($I’$ và $II’$) để có được đường đặc tính chung cuối cùng $(I + II)’$.
- Giao điểm $A$ của $(I + II)’$ và $H_{\text{o}}$ là điểm công tác chung chính xác.
Phần 2: Tối Ưu Hóa Điểm Công Tác Chung Về Mặt Hiệu Suất
- 2.1. Mục Tiêu Tối Ưu:
- Khi ghép song song, ta phải chọn điểm công tác sao cho hiệu suất ($\eta$) của từng máy bơm thành phần cùng đạt trị số cao nhất (hoặc gần $\eta_{\max}$ nhất có thể).
- 2.2. Chiến Lược Lựa Chọn Ống (Như đã đề cập ở Bài 1):
- Để đẩy điểm công tác chung $A$ về vùng $\eta_{\max}$ (thường là vùng $Q$ lớn và $H$ nhỏ), ta cần một Đường Đặc Tính Đường Ống ($H_{\text{o}}$) thoải.
- Biện pháp: Tăng đường kính ống chung. Mặc dù đầu tư tăng, nhưng nó giúp tăng lưu lượng chung và cải thiện hiệu suất chung của hệ thống, dẫn đến hiệu quả kinh tế lâu dài.
- 2.3. Cân bằng Thiết Kế và Vận Hành:
- Sau khi xác định điểm công tác $A$ tối ưu, lưu lượng $Q_{A’}$ và $Q_{A”}$ của từng bơm phải được kiểm tra lại trên đường đặc tính $\eta-Q$ của chúng. Nếu chúng nằm gần $\eta_{\max}$, thiết kế là tối ưu. Nếu chúng quá xa $\eta_{\max}$, cần xem xét điều chỉnh lại kích thước ống hoặc chọn lại loại bơm.
Phần 3: Phân Tích An Toàn Công Suất Trục ($N$) Khi Bơm Ly Tâm Làm Việc Riêng Lẻ
- 3.1. Tính Chất Công Suất của Bơm Ly Tâm:
- Đường đặc tính $N-Q$ của bơm ly tâm thường tăng khi $Q$ tăng. (Ngoại trừ bơm có cột nước rất cao).
- Nguy cơ quá tải: Khi bơm ly tâm làm việc ở lưu lượng lớn, công suất trục yêu cầu $N$ sẽ lớn.
- 3.2. Kiểm Tra An Toàn Công Suất (An Toàn Trục Máy):
- Nguyên tắc: Khi các máy bơm ghép song song, lưu lượng của chúng khi làm việc chung ($Q_{A’}, Q_{A”}$) thường nhỏ hơn khi chúng làm việc riêng lẻ ($Q_{A I}, Q_{A I I}$) (do $H_{\text{A}} > H_{A I}$).
- Trường hợp kiểm tra nguy hiểm: Để đảm bảo an toàn cho Động Cơ Trục Máy Bơm, ta nên kiểm tra công suất trục máy bơm trong trường hợp máy bơm làm việc riêng lẻ tại điểm giao với đường đặc tính ống ($Q_{A I}$ và $Q_{A I I}$), vì tại đó $Q$ lớn hơn và $H$ nhỏ hơn, dẫn đến công suất yêu cầu $N$ lớn hơn so với khi làm việc song song.
- Quy tắc An toàn: Công suất danh định của động cơ phải lớn hơn công suất yêu cầu $N$ tại điểm $Q$ lớn nhất khi bơm làm việc riêng lẻ (hoặc lớn hơn công suất tại điểm công tác xa nhất về phía $Q$ lớn).
Phân tích ghép song song nâng cao đòi hỏi sự tỉ mỉ trong việc hiệu chỉnh đường đặc tính bơm ly tâm bằng cách trừ đi tổn thất ống riêng ($h_{msr}$) để đảm bảo độ chính xác của Điểm Công Tác Chung (A). Đồng thời, chiến lược tối ưu hóa phải hướng đến việc đảm bảo mỗi bơm thành phần làm việc gần hiệu suất tối đa và tuyệt đối không thể bỏ qua yêu cầu kiểm tra an toàn công suất trục ở chế độ làm việc riêng lẻ ($Q$ lớn nhất) đối với bơm ly tâm, để ngăn ngừa nguy cơ quá tải động cơ và kéo dài tuổi thọ thiết bị.
