Nguyên nhân và những cách phòng tránh xâm thực máy bơm

Đa số các dòng bơm công nghiệp chuyên dùng hiện nay đều được sản xuất với độ bền tốt và có hiệu quả vận hành cao. Tuy nhiên khi hoạt động trong thời gian dài, các chi tiết của bơm phải tiếp xúc với nhiều yếu tố có thể gây thiệt hại cho máy. Trong đó, hiện tượng xâm thực máy bơm là một nguy cơ lớn có thể làm hỏng ngay cả những thiết bị bơm chất lượng nhất.

Xâm thực là gì

Xâm thực là hiện tượng hình thành bong bóng hơi trong chất lỏng đang chảy, nơi áp suất giảm xuống dưới áp suất hơi và bong bóng này đột ngột xẹp xuống ở vùng áp suất cao. Xâm thực thường là kết quả của sự thay đổi nhanh chóng của áp suất chất lỏng. Sự xâm thực gây xói mòn bề mặt cũng như gây tiếng ồn và rung động.

Sự xâm thực xảy ra trong máy bơm, lỗ thoát nước, đồng hồ đo venturi, van điều khiển, cánh quạt…

Xâm thực tiếng Anh là gì

Cavitation là từ được dùng để mô tả hiện tượng xâm thực trong tiếng Anh. Một hiện tượng mà rất nhiều tài liệu tiếng Anh đề cập đến các nguyên nhân gây ra. Cũng như là đưa ra các biện pháp khắc phục, phòng ngừa tuỳ theo từng thiết bị.

Khí thực là gì

Có thể nói, khí thực là tên gọi khác của hiện tượng xâm thực. Hay nói cụ thể hơn, khí thực là hiện tượng xâm thực. Là hiện tượng tăng giảm áp lực đột ngột, cục bộ làm gián đoạn dòng chảy trong máy thuỷ lực, máy bơm, van nước; nguyên nhân do hiện tượng hoá hơi của chất lỏng ở áp suất thấp. Hậu quả gây nên rỗ bề mặt các bộ phận bên trong của máy thủy lực, máy bơm nước…

Hiện tượng xâm thực là gì

Hãy xem xét một hệ thống chất lỏng đang chảy. Nếu áp suất của hệ chất lỏng chảy bằng hoặc nhỏ hơn áp suất hơi, chất lỏng bắt đầu sôi và hóa hơi. Các bong bóng hình thành do sự hóa hơi sau đó được mang theo bởi chất lỏng đang chảy.

Bong bóng hơi này đến vùng có áp suất cao và sau đó xẹp xuống, tạo ra sóng xung kích. Áp suất phát triển do bong bóng hơi xẹp đột ngột là rất cao. Bề mặt phía trên nơi bong bóng xẹp do chịu áp suất cao. Các ranh giới hoặc bề mặt liền kề phải chịu ứng suất cao và bề mặt vật liệu bị xói mòn. Cuối cùng hình thành các lỗ sâu trên bề mặt vật liệu. Hiện tượng này được gọi là hiện tượng xâm thực.

Hiện tượng xâm thực của bơm

Hiện tượng xâm thực của bơm hay còn có tên gọi khác là hiện tượng khí thực. Là hiện tượng ăn mòn do sự hóa hơi của chất lỏng tạo ra bọt khí trong quá trình hút của bơm. Hiện tượng này xảy ra thường xuyên khi chất lỏng được bơm có sự thay đổi lớn về vận tốc dẫn đến tạo ra bọt khí. 

Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, chỉ cần 1% khí lọt vào máy cũng có thể làm mất cột áp và làm giảm hiệu quả vận hành của bơm. Đặc biệt gây thiệt hại nghiêm trọng cho phần cánh bơm, cánh quạt của máy. Kết hợp với việc để máy bơm chạy khô thường xuyên có thể dẫn đến hư hại các bộ phận khác trong máy.

Tác hại của xâm thực bơm

Xâm thực không phải là một hiện tượng mới ảnh hưởng đến hệ thống máy bơm, nhưng nó là một vấn đề xảy ra quá thường xuyên. Nó xảy ra khi bọt khí được tạo ra bên trong máy bơm do sự giảm áp suất riêng của chất lỏng chảy, dẫn đến sinh bọt khí nhỏ. Các bọt khí chuyển động, áp suất tăng lên và các bọt khí nổ ngay lập tức. Bong bóng hơi xẹp xuống làm xói mòn bề mặt cánh bơm và vỏ máy bơm.

Nếu sự xâm thực mạnh xảy ra ở đầu vào của máy bơm, hiệu suất của máy bơm sẽ giảm, có thể dẫn đến sự cố bơm sớm. Sự tạo bọt khí của máy bơm thường được tìm thấy nhất với máy bơm ly tâm do yêu cầu NPSH nhưng cũng có thể được tìm thấy trong máy bơm dạng bơm thể tích.

Điều này có thể xảy ra khi nhiệt độ và áp suất của chất lỏng tại chỗ hút của bánh công tác bằng với áp suất hơi. Nó có thể xảy ra ở áp suất thấp và nhiệt độ hoạt động bình thường. Điều cực kỳ quan trọng là phải hiểu các dạng khác nhau của xâm thực máy bơm và các bước cần phải thực hiện để ngăn chặn nó bằng mọi giá.

Ảnh hưởng trục liên kết máy bơm

Việc trục liên kết máy bơm bị lệch hoặc cong có thể xuất phát từ nhiều nguyên nhân gây ra. Nhưng nguyên nhân cần phải đặc biệt chú ý chính là: máy bị rung lắc, hoặc trục bơm bị giãn nở do lượng nhiệt bên trong tỏa ra bất thường đều có nguy cơ bắt nguồn từ hiện tượng xâm thực.

Gây hư hỏng phớt cơ khí

Phớt cơ khí là một bộ phận rất quan trọng của máy bơm công nghiệp. Phớt có chức năng ngăn không cho bất kì vật thể nào xâm nhập vào máy. Và không để chất lỏng rò rỉ ra môi trường bên ngoài. Do đó, nếu phớt cơ khí bị hỏng sẽ làm ảnh hưởng đến khả năng vận hành và năng lượng tiêu thụ của máy.

Cụ thể hơn, một khi phớt cơ khí bị ảnh hưởng bởi quá trình xâm thực. Bề mặt phớt sẽ bị hư hại, nếu để kéo dài, phớt sẽ chạy khô mà không được làm mát hoặc bôi trơn gây thiệt hại nặng nề đến máy.

Ảnh hưởng cánh quạt máy bơm

Khi áp suất trong cánh quạt giảm xuống dưới mức áp suất của chất lỏng. Thì quá trình xâm thực sẽ xảy ra và bắt đầu tạo bọt khí. Bóng khí có thể bị vỡ khi chúng di chuyển từ vùng có áp suất thấp đến vùng có áp suất cao trong máy bơm.

Một khi bóng khí vỡ, chất lỏng sẽ tràn vào các bộ phận kim loại của thiết bị. Làm phát ra tiếng động nghe như máy đang bơm sỏi hoặc bơm những viên bi bên trong.

Gây hại cho vòng bi máy bơm

Tuổi thọ, độ bền của vòng bi và bạc đạn máy bơm sẽ giảm đi đáng kể. Nếu bị ảnh hưởng xâm thực bởi sự rung lắc quá mức truyền từ bộ phận vỏ bơm đến bộ phận gối đỡ vòng bi, bạc đạn.

Ảnh hưởng rung lắc sẽ làm cho bi và các con lăn rớt vào rãnh. Khiến cho vòng bi, bạc đạn có thể bị cong khi máy vận hành.

Nguyên nhân của hiện tượng xâm thực máy bơm

Có rất nhiều nguyên nhân dẫn đến hiện tượng xâm thực máy bơm. Và bên dưới đây Việt Nhất đã chỉ ra những nguyên nhân phổ biến nhất mà bất kỳ một máy bơm nào trong quá trình vận hành cũng đều gặp phải. Đó là:

• • Do vị trí đặt máy bơm nước cao hơn so với mực nước biển, do đó những máy bơm nước ly tâm sử dụng ở khu vực miền núi, Tây Nguyên dễ xảy ra hiện tượng xâm thực hơn so với khu vực đồng bằng

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

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

• • Cột áp (cột nước) của máy bơm nước đẩy thấp là nguyên nhân làm giảm áp suất làm 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.

Mặt khác kiểu dáng của cánh cũng góp phần gây ra hiện tượng máy bơm bị khí xâm thực

Khi máy bơm đang hoạt động mà bị thay đổi hướng dòng chảy hay dừng máy đột ngột, cũng sẽ làm phát sinh bọt khí va đập thủy lực làm cho dòng chảy bị tách khỏi cánh quạt máy bơm cũng phát sinh bọt khí xâm thực

Khi máy bơm đang bị xâm thực gây rung lắc nếu không được khắc phục, thì các bọt khí có trong dòng chảy sẽ bị vỡ ra, làm tăng giảm áp lực có chu kỳ, tăng tần số dẫn đến hiện tượng xâm thực càng nặng hơn

Cách nhận biết máy bơm bị xâm thực

Hiện tượng xâm thực của máy bơm rất phổ biến, cho nên chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy tình trạng máy bơm có bị xâm thực hay không:

• • Máy bơm nước bị xâm thực sẽ tạo ra tiếng ồn rất lớn và khó chịu.
  • Máy sẽ bị rung lắc mạnh, có thể gãy đế bơm
  • Máy bơm tiêu hao nhiều điện hơn mức bình thường.
  • Lưu lượng nước ở đầu ra không ổn định hoặc giảm đột ngột

Nếu máy bơm nước bị xâm thực hoạt động liên tục trong thời gian dài mà không được bảo trì và khắc phục, chắc chắn sẽ máy bơm sẽ bị hỏng.

Cách khắc phục hiện tượng xâm thực 

Khi chọn mua máy bơm nước cần tính dư ra cột áp một chút. Việc này giúp cho máy hoạt động trong trạng thái có sẵn một lượng nước dự trữ (Dh)

Kiểm tra lại cánh quạt máy bơm nước, nếu cần thiết phải gia công lại cánh bằng cách sau đây:

Các mép cánh bơm phải được bo tròn và dát mỏng, phần cánh dẫn nước vào bánh công tác phải được làm nhẵn bề mặt.

Khi thay thế cánh bơm, khuyến cáo không tự ý thay thế cánh quạt có cấu tạo và kiểu dáng khác với thiết kế ban đầu của nhà sản xuất tạo ra.

Đội kỹ thuật TKT

Lựa chọn máy bơm nước theo đúng thiết kế về nhiệt độ chất lỏng cần bơm, đồng thời giảm nhiệt độ phòng chứa máy bơm để hiện tượng xâm thực không xảy ra

Khuyến khích lắp thêm rơ le nhiệt cho máy bơm nhằm tránh tình trạng máy bơm bị nóng, rơ le nhiệt có cơ chế tự ngắt điện khi máy bơm bị quá nhiệt

Giảm ma sát trên đường ống bằng cách: tăng kích thước đường ống hút, giảm số lượng ren co, giảm chiều dài ống hút

Hy vọng những kiến thức trên đây sẽ giúp ích cho các bạn trong việc tìm hiểu về các thiệt hại do quá trình xâm thực gây ra cho máy bơm.

Nếu có bất kỳ thắc mắc nào hoặc cần được tư vấn và hỗ trợ. Hãy liên hệ ngay với chúng tôi để có được giải pháp công nghiệp tối ưu nhất.

Việt Nhất luôn sẵn sàng lắng nghe chia sẻ cùng bạn.

Việt Nhất.