WesterntechVN – Việc lựa chọn Cao Trình Đặt Máy Bơm (Vam) không chỉ là một phép tính toán kỹ thuật đơn lẻ tại điểm thiết kế mà là một quá trình kiểm tra toàn diện để đảm bảo an toàn khí thực trong mọi chế độ vận hành của máy bơm. Vam phải là một giá trị tối ưu: đủ cao để giảm thiểu khối lượng xây lắp (kinh tế) nhưng đủ thấp để chống lại khí thực ngay cả trong điều kiện bất lợi nhất.

Bài viết chuyên sâu này sẽ trình bày Quy Trình Ba Bước để xác định và kiểm tra Vam an toàn khí thực (Phần III). Chúng ta sẽ phân tích cách sử dụng các công thức (5-8, 5-9, 5-10) để kiểm tra Vam tại Chế độ Thiết Kế ($H_{\text{tk}}$), Chế độ Cột Nước Lớn Nhất ($H_{\max}$), và Chế độ Cột Nước Nhỏ Nhất ($H_{\min}$). Đặc biệt, chúng ta sẽ làm rõ sự khác biệt trong việc sử dụng mực nước bể hút $Z_{bh \min}$ và $Z_{bh \max}$ cho từng chế độ kiểm tra, và yêu cầu kỹ thuật về độ nhúng BXCT đối với bơm hướng trục.

Xác Định Cao Trình Đặt Máy Bơm Theo Trạng Thái Thiết Kế

• 1.1. Mục Tiêu: Tính $\nabla_{dm}$ dựa trên điều kiện vận hành tối ưu (Thiết Kế).
• 1.2. Công thức Cơ bản (Công thức 5-8):

$$ \nabla_{dm} \le Z_{bh \min} + [h_s]_{\text{tk}} \quad \mathbf{(5-8)}$$

• • $[h_s]_{\text{tk}}$: Độ cao hút cho phép, được tính toán tại trạng thái thiết kế ($Q_{\text{tk}}, H_{\text{tk}}$).
    • Dùng công thức (5-3) cho Bơm Ly Tâm (dựa trên $[H_{ck}]$).
    • Dùng công thức (5-4) cho Bơm Hướng Trục (dựa trên $\Delta h$).
  • $Z_{bh \min}$ (Mực Nước Thấp Nhất): Đây là mực nước nguy hiểm nhất đối với khí thực vì nó làm tăng độ cao hút $h_s$ (hoặc giảm $\text{NPSH}_{\text{A}}$). Do đó, Vam phải được đặt an toàn ngay cả khi mực nước bể hút ở mức thấp nhất.
• 1.3. Lựa chọn $\nabla_{dm}$ Sơ bộ:
  • Giá trị $\nabla_{dm}$ tính được từ (5-8) là cao trình an toàn tối đa. Chuyên gia sẽ chọn một giá trị $\nabla_{dm}$ nhỏ hơn hoặc bằng giá trị này để đảm bảo độ an toàn cao hơn.

Kiểm Tra Cao Trình Đặt Máy Bơm Ở Các Chế Độ Vận Hành Giới Hạn

• 2.1. Yêu Cầu Kiểm Tra Giới Hạn:
  • Cao trình $\nabla_{dm}$ đã chọn phải đảm bảo không sinh khí thực ngay cả khi máy bơm làm việc ở các chế độ giới hạn $H_{\max}$ và $H_{\min}$, vì tại các chế độ này, hình thái dòng chảy và $\text{NPSH}_{\text{R}}$ sẽ thay đổi so với điểm thiết kế.
• 2.2. Kiểm Tra Chế Độ Cột Nước Lớn Nhất ($H_{\max}$):
  • Công thức Kiểm tra (Công thức 5-9):

$$ \nabla’_{dm} \le Z_{bh \min} + [h_s]_{\text{Hmax}} \quad \mathbf{(5-9)}$$

• • Phân tích:
    • $Z_{bh \min}$: Vẫn sử dụng mực nước thấp nhất, vì đây là điều kiện bất lợi nhất về độ cao hút.
    • $[h_s]_{\text{Hmax}}$: Được tính bằng cách tra $[H_{ck}]$ hoặc $\Delta h$ ứng với cột nước $H_{\max}$ và lưu lượng tương ứng $Q_{\max}$ trên đường đặc tính bơm.
• 2.3. Kiểm Tra Chế Độ Cột Nước Nhỏ Nhất ($H_{\min}$):
  • Công thức Kiểm tra (Công thức 5-10):

$$ \nabla”_{dm} \le Z_{bh \max} + [h_s]_{\text{Hmin}} \quad \mathbf{(5-10)}$$

• • Phân tích:
    • $Z_{bh \max}$ (Mực Nước Cao Nhất): Chế độ $H_{\min}$ thường đi kèm với lưu lượng $Q_{\min}$ (thường xảy ra khi áp suất hệ thống cao, ví dụ: bơm làm việc với mực nước bể đẩy cao, hoặc khi mực nước bể hút cao).
    • $[h_s]_{\text{Hmin}}$: Được tính bằng cách tra $[H_{ck}]$ hoặc $\Delta h$ ứng với cột nước $H_{\min}$ và lưu lượng tương ứng $Q_{\min}$ trên đường đặc tính bơm.

Lựa Chọn Cao Trình Đặt Máy Bơm Tối Ưu và Yêu Cầu Độ Nhúng

• 3.1. Điều Kiện Lựa Chọn Vam An Toàn:
  • Cao trình đặt máy bơm cuối cùng ($\nabla_{dm}$) được chọn phải là giá trị thỏa mãn cả ba điều kiện kiểm tra, tức là:

$$ \nabla_{dm} \le \min \{\nabla_{dm}, \nabla’_{dm}, \nabla”_{dm}\}$$

• • Giá trị $\nabla_{dm}$ nhỏ nhất trong ba trường hợp sẽ là cao trình an toàn tối đa có thể chọn, đảm bảo chống khí thực trong mọi điều kiện vận hành.
• 3.2. Yêu Cầu Về Độ Nhúng BXCT (Bơm Hướng Trục):
  • Đối với bơm hướng trục (và các loại bơm nhúng chìm hoặc đặt thấp), nhà máy chế tạo thường có một yêu cầu bổ sung: Độ Sâu Nhúng Tối Thiểu của $\text{BXCT}$ dưới mực nước thấp nhất $Z_{bh \min}$, sao cho $[h_s] < 0$.
  • Lý do: Điều này nhằm ngăn ngừa sự hình thành xoáy nước bề mặt (Vortex) trên mặt bể hút (khi $\text{BXCT}$ quá gần mặt thoáng), vốn có thể cuốn theo không khí và gây ra khí thực.
  • Quy tắc: Nếu $\nabla_{dm}$ đã chọn thỏa mãn điều kiện khí thực $\nabla_{dm} \le Z_{bh \min} + [h_s]$ và yêu cầu về độ nhúng BXCT của nhà chế tạo, thì $\nabla_{dm}$ đó là an toàn.

Việc xác định Cao Trình Đặt Máy Bơm (Vam) là một quá trình kỹ thuật đa chiều, không chỉ dừng lại ở chế độ thiết kế mà còn phải mở rộng kiểm tra sang các chế độ giới hạn $H_{\max}$ và $H_{\min}$. Bằng cách kết hợp các công thức (5-8, 5-9, 5-10) với sự lựa chọn phù hợp của $Z_{bh \min}$ và $Z_{bh \max}$, chuyên gia kỹ thuật có thể xác định một cao trình Vam tối ưu, vừa đảm bảo an toàn tuyệt đối về khí thực trong mọi tình huống, vừa tối thiểu hóa chi phí xây lắp công trình.