Máy bơm có hệ số NPSH thấp là gì? Cách chọn bơm để tránh xâm thực hiệu quả

1. Giới thiệu

Trong quá trình vận hành máy bơm nước, một trong những vấn đề kỹ thuật thường gặp và có thể gây hư hỏng nghiêm trọng là hiện tượng xâm thực (cavitation). Xâm thực không chỉ làm giảm hiệu suất bơm mà còn phá hủy cánh bơm và gây rung động mạnh trong hệ thống. Một yếu tố quan trọng giúp hạn chế tình trạng này chính là hệ số NPSH (Net Positive Suction Head).

Bài viết này sẽ phân tích khái niệm máy bơm có hệ số NPSH thấp, lý do tại sao cần quan tâm đến thông số này và cách chọn máy bơm đúng chuẩn để tránh hiện tượng xâm thực.

2. Khái niệm về NPSH

NPSH (Net Positive Suction Head) là chỉ số thể hiện áp suất cần thiết ở cửa hút bơm để ngăn chặn sự hình thành bong bóng hơi trong chất lỏng. Có hai giá trị NPSH quan trọng:

• NPSH available (NPSHa): là áp suất khả dụng của hệ thống tại vị trí cửa hút bơm, phụ thuộc vào độ cao hút, áp suất môi trường, tổn thất đường ống, và đặc tính chất lỏng.
• NPSH required (NPSHr): là giá trị do nhà sản xuất cung cấp, thể hiện áp suất tối thiểu cần thiết tại cửa hút để máy bơm hoạt động bình thường mà không xảy ra xâm thực.

Điều kiện để bơm vận hành an toàn:

NPSHa > NPSHr

Nếu NPSHa thấp hơn NPSHr, hiện tượng xâm thực chắc chắn sẽ xảy ra.

3. Máy bơm có hệ số NPSH thấp là gì?

Một máy bơm được gọi là có hệ số NPSH thấp khi giá trị NPSHr mà nhà sản xuất đưa ra nhỏ hơn so với nhiều loại bơm thông thường. Điều này đồng nghĩa với việc:

• Bơm có khả năng hoạt động an toàn ngay cả khi áp suất hút không cao.

• Giảm nguy cơ xâm thực khi lắp đặt ở hệ thống có điều kiện hút khó khăn.

• Phù hợp cho các ứng dụng như: hút bồn chứa đặt thấp, hệ thống đường hút dài, chất lỏng có nhiệt độ cao dễ bốc hơi.

Ví dụ:

• Bơm ly tâm trục đứng thường có NPSHr thấp hơn so với bơm trục ngang cùng công suất.

• Một số bơm cánh đặc biệt (bơm hút sâu, bơm cho dầu nóng) được thiết kế chuyên biệt để giảm NPSHr.

4. Hiện tượng xâm thực và hậu quả

Xâm thực xảy ra khi áp suất tại cửa hút bơm nhỏ hơn áp suất hóa hơi của chất lỏng, dẫn đến việc hình thành bong bóng hơi. Khi bong bóng này di chuyển vào vùng áp suất cao hơn trong buồng bơm, chúng nổ vỡ và gây ra:

• Ăn mòn cơ học: cánh bơm bị rỗ, mòn nhanh chóng.
• Rung động và tiếng ồn: ảnh hưởng đến độ ổn định của toàn hệ thống.
• Giảm hiệu suất bơm: lưu lượng và cột áp không đạt như thiết kế.
• Hỏng hóc nặng: trong nhiều trường hợp, xâm thực kéo dài dẫn đến gãy cánh, kẹt trục hoặc cháy động cơ.

5. Cách chọn máy bơm để tránh xâm thực

Để lựa chọn máy bơm phù hợp và hạn chế tối đa xâm thực, cần lưu ý:

Tính toán NPSHa chính xác

• Xác định chiều cao hút (từ mặt nước đến tâm bơm).
• Tính tổn thất áp suất đường ống (ma sát, phụ kiện).
• Xem xét áp suất môi trường và nhiệt độ chất lỏng.

So sánh NPSHa và NPSHr

• Luôn đảm bảo NPSHa > NPSHr ít nhất 0,5 – 1 m để có hệ số an toàn.
• Khi hệ thống phức tạp, nên chọn bơm có NPSH thấp để tránh rủi ro.

Chọn máy bơm phù hợp ứng dụng

• Hệ thống hút sâu: chọn bơm trục đứng hoặc bơm có thiết kế đặc biệt giảm NPSHr.
• Chất lỏng nóng: ưu tiên bơm có cánh đặc biệt, tốc độ quay thấp.
• Công nghiệp hóa chất: chọn bơm có vật liệu chịu ăn mòn và NPSH thấp.

Thiết kế và lắp đặt hợp lý

• Đặt bơm gần bồn chứa để giảm chiều cao hút.
• Hạn chế co, cút, van trên đường hút.
• Đảm bảo đường ống hút đủ đường kính, không bị rò khí.

Vận hành và bảo trì đúng cách

• Không để bơm chạy khô.
• Theo dõi áp suất, lưu lượng để phát hiện bất thường.
• Vệ sinh định kỳ lưới lọc, đường hút.

Tư vấn chọn máy bơm theo độ sâu hút: Hướng dẫn chi tiết cho người dùng

6. Kết luận

Máy bơm có hệ số NPSH thấp là giải pháp hiệu quả trong những hệ thống có điều kiện hút khó khăn, giúp hạn chế hiện tượng xâm thực và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Khi lựa chọn bơm, ngoài công suất và lưu lượng, cần đặc biệt chú ý đến thông số NPSHr và so sánh với NPSHa thực tế của hệ thống.

Một thiết kế hợp lý cùng việc chọn bơm phù hợp sẽ giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí bảo trì, nâng cao hiệu quả vận hành và đảm bảo an toàn cho toàn bộ hệ thống.