Trao đổi ý kiến:
Về thiết kế tính chọn máy bơm
cho các trạm bơm tưới tiêu ngành thuỷ lợi
ThS. Nguyễn Kim Lân,
Chuyên viên chính,
Cục Quản lý XD Công trình (Bộ NN&PTNT)
Máy bơm là thiết bị động lực chủ yếu trong các trạm bơm tưới hoặc tiêu nước ngành thuỷ lợi. Hàng vạn máy bơm lắp đặt cho hàng ngàn trạm bơm ở nước ta đã và đang phát huy tốt hiệu quả, phục vụ phát triển nông nghiệp nông thôn và góp phần phát triển kinh tế đất nước.
Qua thực tiễn ở nhiều công trình trạm bơm, các tổ máy bơm vận hành khá ổn định, đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật đặt ra. Tuy nhiên, ở một số trạm bơm, thiết bị các tổ máy bơm gặp sự cố trong quá trình vận hành, có trường hợp bộc lộ ngay từ giai đoạn lắp đặt vào công trình. Dẫn chứng một số sự cố gặp phải trong thời gian qua là: Máy bơm chỉ vận hành được khi mực nước bể hút ở mức cao, khi mực nước gần tới mực nước thiết kế thì máy dừng chạy; trục máy bơm bị đứt gãy sau một số giờ chạy máy; máy rung động nhiều khi vận hành; lưu lượng máy bơm thực tế thấp hơn so với chỉ tiêu thiết kế; … .
Có nhiều yếu tố ở các khâu liên quan đến sự hoạt động ổn định của tổ máy bơm, một số khâu chính gồm: thiết kế, lựa chọn hãng cung cấp thiết bị, độ chính xác đạt được khi lắp đặt máy bơm vào công trình, trình độ của người vận hành, mức độ bảo trì bảo dưỡng, … . Nội dung bài viết tập trung trao đổi về khâu thiết kế tính chọn máy bơm khi thiết kế trạm bơm tưới tiêu trong ngành thuỷ lợi, đặc biệt là các trạm bơm sử dụng máy bơm có lưu lượng Q = 6.000 m3/h, 8.000 m3/h, 10.800 m3/h, 25.000 m3/h hoặc lớn hơn.
Với quan niệm máy bơm là sản phẩm của hãng sản xuất máy bơm, người thiết kế thường chỉ làm nhiệm vụ tra catalog máy bơm để chọn ra thông số máy, sử dụng các thông số tra được từ catalog làm các chỉ tiêu kỹ thuật ghi vào hồ sơ thiết kế công trình. Qua thực tế cho thấy, bước tính chọn máy bơm thường được thực hiện đơn giản như sau: Từ nhu cầu về lưu lượng và cột nước bơm, tra các thông số của máy bơm về lưu lượng Q m3/h, cột nước bơm H m, công suất động cơ N kW, số vòng quay n v/ph, … trong catalog máy bơm của một hãng sản xuất, lấy các thông số này lập thành hồ sơ thiết kế, đồng thời là thông số của máy bơm sẽ dùng để lắp đặt vào công trình.
Cách làm như trên đã bỏ qua nhiều yếu tố quan trọng liên quan đến tổ máy bơm: sự phù hợp về kiểu loại máy bơm đối với địa hình và môi trường công trình, sự thích hợp của loại máy theo nhu cầu sử dụng, tính năng kỹ thuật, tính kinh tế, … và tiềm ẩn nguy cơ bất lợi đối với sự vận hành tổ máy bơm.
Trước hết, điều thường gặp trong các hồ sơ thiết kế trạm bơm là thiếu sự so chọn các phương án với kiểu loại máy bơm khác nhau, các phương án bố trí máy bơm khả thi, so sánh giữa các phương án về mức độ đáp ứng các chỉ tiêu kỹ thuật, tính kinh tế về suất tiêu hao năng lượng và mức đầu tư, điểm lợi thế và bất lợi giữa các phương án trong quá trình thực hiện xây dựng và trong quá trình vận hành sử dụng, … . Do không lập tính toán so sánh các phương án với các loại máy nên thực tế cho thấy máy bơm ở một số trạm bơm không phù hợp với điều kiện địa hình (ví dụ lắp máy bơm trục xiên cho trạm bơm có chiều cao địa hình rất thấp, … ), không phù hợp với môi trường (máy bơm nước sạch lắp đặt cho vùng có nhiều rác thải, … ), không phù hợp với điều kiện thuỷ lực dòng chảy (lắp máy bơm có công suất lớn trong khi hệ thống bể hút và kênh hút không đáp ứng, hoặc số lượng tổ máy bơm nhiều hơn cần thiết, … ). Trong hàng vạn máy bơm đang sử dụng tưới và tiêu ở nước ta, chủ yếu là máy bơm hướng trục trục đứng (có Q lớn) và máy bơm ly tâm cũng như hỗn lưu trục ngang (có Q vừa và nhỏ); vật liệu phần dẫn dòng của bơm đều là kim loại (bằng gang hoặc thép). So với sự phong phú của kiểu loại máy bơm được sử dụng rộng rãi trên thế giới gồm: máy bơm hỗn lưu trục đứng, máy bơm hỗn lưu trục ngang, máy bơm ly tâm cỡ lớn, máy bơm chìm, máy bơm kiểu vít tải, máy bơm trục xiên, máy bơm chìm xiên, … ; sự phong phú về vật liệu phần dẫn dòng của máy bơm: kim loại, bê tông, vật liệu tổng hợp, … .
Điều tiếp theo và cần thiết khi tính chọn máy bơm là không có quy trình tính toán đầy đủ với các bước tính toán cơ bản. Một quy trình thiết kế tính chọn máy bơm có thể được tóm lược như sau:
Bước tính các thông số yêu cầu: Xác định cột nước bơm thiết kế, tổn thất cột nước, cột nước yêu cầu, vòng quay máy bơm, công suất yêu cầu (có tính đến công suất vào và ra trên trục bơm).
Bước lựa chọn máy bơm: Từ các thông số yêu cầu ở bước tính trên, kết hợp với kiểu loại máy bơm ở bước lập phương án máy, tham khảo catalog máy bơm của hãng sản xuất, xác định các thông số máy bơm.
Bước tính kiểm tra: Kiểm tra đặc tính hút, kiểm tra tiêu thụ năng lượng, … .
Một quy trình thiết kế chặt chẽ nhằm tính chọn máy bơm sẽ là có ích đối với những người làm công tác thiết kế, sự quan tâm của các nhà nghiên cứu, giảng dạy, các cấp quản lý liên quan đến việc thiết kế công trình trạm bơm./.
(www.vncold.vn)
Tài liệu tham khảo:
1. PGS. TS. Nguyễn Văn Bày, Máy bơm và trạm bơm trong nông nghiệp, Nhà xuất bản Nông nghiệp, Hà Nội 1999.
2. Ebara Hatakeyama Memorial Fund, Planning and Design of Pumping Works, Tokyo Japan 2007.
|