NPSH - Khả năng hút và hiện tượng xâm thực của máy bơm

 NPSH - KHẢ NĂNG HÚT CỦA MÁY BƠM VÀ HIỆN TƯỢNG XÂM THỰC

NPSH: (Net Positive Suction Head): được định nghĩa là áp suất hơi bão hòa dự trữ trong buồng bơm. Giá trị NPSH thể hiện vấn đề xâm thực khí và khả năng hút sâu cho phép của máy bơm. Giá trị NPSH bao gồm NPSHr và NPSHa.

NPSHr : (Require Net Positive Suction Head) Là giá trị cột áp cần thiết để máy bơm hút được nước mà không xảy ra hiện tưởng xâm thực và được xác định trên đường cong đặc tính của máy bơm. Giá trị của NPSHr càng lớn thì khả năng hút sâu của bơm càng kém.

NPSHa : (Available Net Positive Suction Head) Là NPSH sẵn có hay NPSH thực tế của 1 hệ thống máy bơm cụ thể, nó được xác định bởi các yêu tố như đường ống, lưu lượng, nhiệt độ chất lỏng, các phụ kiện lắp đặt,…

Việc tính toán và so sánh giá trị NPSHa và NPSHr để đánh giá và kiểm tra khả năng hút sâu của máy bơm mà không xảy ra hiện tượng xâm thực. Điều kiện để máy bơm hoạt động tốt và không bị xâm thực khi :

NPSHa > NPSHr

Giá trị NPSHa sẽ được tính toán và xác định như sau :

NPSHa = Ha + Hs – Hf – Hvp - Hi

Trong đó:

-         Ha = áp suất khí quyển tại mực nước biển = 10.33 (m)

-         Hvp = áp suất bay hơi của chất lỏng phụ thuộc vào nhiệt độ chất lỏng

-         Hs = cột áp tĩnh đầu hút của bơm được tính từ mặt thoáng (thấp nhất) của chất lỏng tới đường tâm hút của bơm.

-         Hf = tổn thất ma sát phía hút qua đường ống hút và phụ kiện đấu nối.

-         Hi  = Hệ số dự phòng (Hi = 0.5 m)

Lưu ý : Với trường hợp bể hút là bể kín thì công thức tính NPSHa như sau:

NPSHa = Hs - Hf - Hi

Hình 1: Sơ đồ mô tả độ hút sâu của máy bơm (Hs).

Hiện tượng xâm thực và ảnh hưởng tới máy bơm :

-      Hiện tượng xâm thực là hiện tượng mà chất lỏng trong buồng bơm bay hơi và sinh ra bọt khí hay túi khí tại một giá trị áp suất tới hạn / áp suất hóa hơi của chất lỏng.
-      Việc lặp đi lặp lại của các bọt khí bị vỡ tung này sẽ ảnh hưởng rất lớn tới bề mặt kim loại. Gây ra hao mòn, hỏng hóc, thường nhìn thấy rõ nhất ở các bơm cánh quạt, tua bin của máy bơm nơi xảy ra sự thay đổi đột ngột theo hướng của chất lỏng.

Tác hại của hiện tượng xâm thực tới máy bơm

-        Gây tiếng ồn và rung động

-         Tăng tổn thất thủy lực

-         Phá hủy, bong chóc bề mặt tiếp xúc của bơm

-         Giảm lưu lượng, công suất yêu cầu, hiệu suất của máy bơm

Hình 2 : Xâm thực gây phá hủy cánh bơm.

Một số nguyên nhân gây ra hiện tượng xâm thực:

-      Tốc độ dòng chảy qua máy bơm càng lớn sẽ càng dễ gây ra hiện tượng xâm thực.

-      Máy bơm làm việc ở cột áp thấp hơn cột áp thiết kế là nguyên nhân làm giảm áp suất và tạo các bọt khí.

-      Tổn thất trong đường ống đầu vào (ống hút) của máy bơm nước càng lớn thì nguy cơ bị hiện tượng xâm thực càng cao.

-     Thiết kế cánh bơm cũng có ảnh hưởng đến hiện tượng xâm thực máy bơm, nếu bề mặt cánh gồ ghề, không được nhẵn thì khi quay sẽ làm tạo ra các bọt khí.

-      Máy bơm được lắp đặt ở độ cao lớn so với mực nước biển.

-      Do nhiệt độ môi trường cao hơn so với thiết kế của nhà sản xuất khuyến cáo.

Một số dấu hiệu nhận biết hiện tượng xâm thực:

-      Máy bơm nước bị xâm thực sẽ tạo ra tiếng ồn rất lớn và khó chịu.

-      Máy bơm rung lắc mạnh.

-      Lưu lượng nước đầu ra không ổn định hoặc giảm đột ngột.

-      Điện năng sử dụng của bơm tăng nhanh đột ngột.

Một số cách khắc phục hiện tượng xâm thực :

-      Tăng áp suất chất lỏng, giảm nhiệt độ chất lỏng vào máy bơm dẫn tới NPSHa tăng làm giảm nguy cơ xảy ra hiện tượng xâm thực.

-     Giảm tổn thất trên đường ống hút như tăng đường kính ống hút, giảm cút cong, giảm chiều dài ống hút dẫn tới NPSHa tăng làm giảm nguy cơ xảy ra hiện tượng xâm thực.

-      Lựa chọn máy bơm phù hợp với thiết kế để có NPSHr tốt nhất.

Hình 3: Đường cong của máy bơm và đường cong NPSH.

Prepared by Tung_NB