Bơm ly tâm là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các loại

Bơm ly tâm là loại máy bơm dùng cánh quay tốc độ cao để tạo lực ly tâm, đẩy nước từ tâm cánh văng ra ngoài rồi dồn vào ống xả. Đây là kiểu bơm phổ biến nhất hiện nay: bơm trục ngang, bơm trục đứng, bơm chìm giếng khoan hay bơm nước thải phần lớn đều làm việc theo cùng một nguyên lý. Trong bài này em giải thích cho anh cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các loại thường gặp và cách đọc thông số để chọn đúng model.

Bơm ly tâm là gì?

Bơm ly tâm (centrifugal pump) là thiết bị biến cơ năng của động cơ thành năng lượng dòng chất lỏng nhờ một hoặc nhiều cánh bơm quay trong buồng bơm: nước được hút vào ở tâm và đẩy ra ở mép ngoài với áp lực cao hơn.

So với bơm piston hay bơm màng, máy bơm ly tâm có dòng chảy liên tục, chạy êm, ít chi tiết chuyển động nên bền và dễ bảo dưỡng. Đổi lại, loại bơm này không tự hút khi buồng bơm rỗng (trừ dòng tự mồi) và lưu lượng thay đổi theo cột áp hệ thống; việc châm hóa chất lưu lượng nhỏ, chính xác thì dùng bơm định lượng.

Cấu tạo bơm ly tâm gồm những bộ phận nào?

Dù kiểu dáng khác nhau, một máy bơm ly tâm công nghiệp thường có các bộ phận chính sau:

• Buồng bơm (vỏ xoắn ốc): tiết diện tăng dần để biến vận tốc của nước thành áp suất; thường bằng gang, inox 304 hoặc 316.
• Cánh bơm (bánh công tác): chi tiết quan trọng nhất, có cánh kín (hiệu suất cao, cho nước sạch), cánh hở và nửa kín (cho nước có cặn, nước thải).
• Trục bơm: truyền chuyển động từ động cơ sang cánh, thường làm bằng inox hoặc thép.
• Phớt cơ khí (phốt chặn): làm kín chỗ trục đi xuyên qua thân bơm, không cho nước rò ra ngoài. Vật liệu phổ biến là SiC, Carbon, gốm.
• Ổ bi: đỡ trục quay đồng tâm; ổ bi mòn làm bơm kêu, rung.
• Cửa hút và cửa xả: cửa hút ở tâm cánh, cửa xả ở tiếp tuyến buồng xoắn; bơm chuẩn EN 733 có cửa hút lớn hơn cửa xả một cỡ.
• Động cơ điện: thường 2 cực (khoảng 2.900 v/p) cho bơm cấp nước, 4 cực (khoảng 1.450 v/p) cho bơm lưu lượng lớn.

Nguyên lý hoạt động bơm ly tâm

Có thể hình dung nguyên lý hoạt động bơm ly tâm giống như anh quay nhanh một xô nước buộc dây: nước luôn bị đẩy ép ra phía ngoài. Trong máy bơm, quá trình diễn ra theo 4 bước:

1. Mồi nước: buồng bơm và ống hút phải đầy nước trước khi chạy. Nếu còn không khí, cánh quay chỉ khuấy khí và bơm không lên nước.
2. Cánh quay tạo lực ly tâm: động cơ quay cánh với tốc độ cao, nước giữa các lá cánh bị văng từ tâm ra mép ngoài, vận tốc và áp suất tăng dần.
3. Tạo vùng áp thấp ở tâm cánh: khi nước bị đẩy ra ngoài, tâm cánh hình thành vùng áp suất thấp. Áp suất khí quyển trên mặt nước bể hút sẽ đẩy nước mới theo ống hút đi vào, nhờ đó dòng chảy liên tục.
4. Buồng xoắn biến vận tốc thành áp suất: nước rời cánh đi vào buồng xoắn có tiết diện lớn dần, vận tốc giảm, áp suất tăng và nước được đẩy ra ống xả lên cao hoặc đi xa.

Từ nguyên lý hoạt động bơm ly tâm có thể rút ra vài hệ quả thực tế mà anh nên nhớ:

• Bơm đặt cao hơn mặt nước chỉ hút thực tế 4 – 6 m (lý thuyết khoảng 10 m) vì dựa vào áp suất khí quyển.
• Cột áp của một cánh phụ thuộc đường kính cánh và tốc độ quay; muốn cột áp cao, lưu lượng nhỏ thì ghép nhiều tầng cánh trên một trục.
• Khi áp suất ở cửa hút xuống quá thấp, nước sôi thành bọt hơi rồi vỡ, gây xâm thực máy bơm làm rỗ cánh.

Các loại bơm ly tâm thường gặp

Phân loại theo vị trí trục

• Bơm ly tâm trục ngang: trục nằm ngang, dễ lắp đặt và bảo dưỡng, dải lưu lượng rộng. Dùng cho cấp nước, tưới tiêu, chữa cháy, tuần hoàn. Xem thêm bài bơm trục ngang là gì.
• Bơm ly tâm trục đứng: trục thẳng đứng, cửa hút và xả thẳng hàng (inline), tiết kiệm diện tích phòng bơm. Gồm loại 1 tầng cánh và đa tầng cánh.

Phân loại theo số tầng cánh

• Bơm 1 tầng cánh: lưu lượng lớn, cột áp vừa phải (thường dưới 60 – 90 m), ví dụ Veratti CS, Beluno CX, Veratti VR.
• Bơm đa tầng cánh: nhiều cánh nối tiếp, cột áp rất cao với lưu lượng nhỏ, ví dụ Showfou EVM dùng cho nhà cao tầng, nồi hơi. Anh tham khảo thêm bài bơm trục đứng 1 tầng cánh và nhiều tầng cánh.

Phân loại theo cách đặt bơm

Bơm đặt cạn (trục ngang, trục đứng) nằm trên mặt đất và hút nước qua ống hút. Bơm chìm (giếng khoan, nước thải, hố móng) ngâm cả bơm và động cơ trong nước nên không cần mồi, không bị giới hạn chiều cao hút.

Thông số kỹ thuật cần hiểu khi chọn máy bơm ly tâm

• Lưu lượng Q (m³/h): lượng nước bơm được trong 1 giờ, thường ghi theo dải, ví dụ 36 – 84 m³/h.
• Cột áp H (m): chiều cao cột nước bơm đẩy lên được, gồm cả tổn thất đường ống. Cột áp tối đa là cột áp khi lưu lượng gần bằng 0.
• Công suất P (kW): có thể ước tính công suất trục P ≈ Q × H ÷ (367 × η), với η là hiệu suất (khoảng 0,6 – 0,75).
• Cỡ cổng hút/xả (DN) và vật liệu: cổng quyết định cỡ ống; gang cho nước sạch thông thường, inox 304/316 cho nước cần vệ sinh hoặc có hóa chất nhẹ.

Điểm quan trọng nhất: máy bơm luôn làm việc trên một đường cong, lưu lượng càng lớn thì cột áp càng giảm, nên điểm làm việc cần nằm giữa dải của model. Cách đọc chi tiết có trong bài đường đặc tính máy bơm.

Ví dụ: anh cần bơm 60 m³/h lên cột áp 26 m. Với hiệu suất 0,7: P ≈ 60 × 26 ÷ (367 × 0,7) ≈ 6,1 kW công suất trục. Con số này chỉ để tham khảo; khi chọn thì đối chiếu dải lưu lượng – cột áp của model. Model Veratti CS50-160/5.5 có dải 36 – 84 m³/h, cột áp tối đa 32 m, nên 60 m³/h nằm khoảng giữa dải; nếu cột áp cần từ 30 m trở lên thì chuyển lên CS50-160/7.5 (tối đa 40 m) để còn dư.

Bảng tham khảo một số model bơm ly tâm trên web

Dưới đây là một số model bơm ly tâm 1 tầng cánh và đa tầng cánh đang có tại MT Minh Anh, thông số lấy theo trang sản phẩm:

Model	Kiểu bơm	Công suất	Lưu lượng	Cột áp	Cổng hút/xả
Veratti CS32-160/2.2	Trục ngang EN 733	2,2 kW	6 – 24 m³/h	Tối đa 31 m	DN50/DN32
Veratti CS50-160/5.5	Trục ngang EN 733	5,5 kW	36 – 84 m³/h	Tối đa 32 m	DN65/DN50
Veratti CS50-160/7.5	Trục ngang EN 733	7,5 kW	36 – 90 m³/h	Tối đa 40 m	DN65/DN50
Veratti CS65-160/15	Trục ngang EN 733	15 kW	54 – 138 m³/h	Tối đa 42 m	DN80/DN65
Beluno Singapo CX40-160/4.0	Trục ngang	4 kW	12 – 42 m³/h	40 – 25,5 m	DN65/DN40
Veratti VR100-160A	Trục đứng 1 tầng cánh	11 kW	93,5 m³/h	28 m	DN100
Showfou EVM4-16	Trục đứng đa tầng cánh	3 kW	1,5 – 7 m³/h	152 – 78 m	DN32

Các model Veratti CS dùng động cơ YE3 IP55, 3 pha 2.900 v/p, chịu nước tới 120 °C và áp tối đa 16 bar. Anh xem đầy đủ 20 model tại danh mục bơm trục ngang Veratti CS và các dòng trục đứng tại danh mục bơm trục đứng Showfou – Veratti.

Bơm ly tâm Veratti CS50-160/5.5 phù hợp với nhu cầu nào?

Veratti CS50-160/5.5 là bơm ly tâm trục ngang theo tiêu chuẩn EN 733, công suất 5,5 kW (7,5 HP), lưu lượng 36 – 84 m³/h, cột áp tối đa 32 m, cổng hút DN65 và cổng xả DN50 kết nối mặt bích. Model hợp với việc cần lưu lượng khá lớn, cột áp vừa phải: chuyển nước giữa các bể, cấp nước bồn mái nhà xưởng thấp tầng, tưới tiêu từ ao – kênh, tuần hoàn nước giải nhiệt.

Cách chọn bơm ly tâm đúng nhu cầu

1. Loại nước: nước sạch dùng cánh kín (CS, CX, VR, EVM); nước có cặn, rác dùng bơm chìm nước thải hoặc bơm cắt rác.
2. Lưu lượng và cột áp: H = độ cao hình học + tổn thất đường ống + áp dư đầu ra (xem bài cách tính cột áp máy bơm).
3. Kiểu bơm: lưu lượng lớn – cột áp vừa chọn 1 tầng cánh; lưu lượng nhỏ – cột áp cao chọn đa tầng cánh; nguồn nước sâu hơn 5 – 6 m chọn bơm chìm.
4. Đối chiếu bảng model: điểm làm việc nằm giữa dải lưu lượng, cột áp cần khoảng 60 – 80% cột áp tối đa.
5. Điện: bơm từ 3 kW trở lên thường dùng 3 pha 380 V; nên lắp tủ điện bảo vệ quá tải, mất pha, chạy khô.

Lưu ý khi lắp đặt và vận hành

• Luôn mồi đầy nước trước khi chạy; chạy khô vài phút là phớt cơ khí có thể cháy.
• Ống hút ngắn, ít co, không nhỏ hơn cổng hút; dùng côn thu lệch tâm để không đọng khí.
• Kiểm tra chiều quay sau khi đấu điện 3 pha; không đóng hẳn van xả trong thời gian dài.
• Định kỳ kiểm tra phớt, ổ bi theo bài bảo dưỡng máy bơm.

Câu hỏi thường gặp

Bơm ly tâm có tự hút được không?

Bơm ly tâm thông thường không tự hút khi buồng bơm rỗng, phải mồi đầy nước và nên có van đáy giữ nước trong ống hút. Chỉ bơm tự mồi hoặc bơm chìm mới không cần mồi.

Bơm ly tâm hút sâu được bao nhiêu mét?

Về lý thuyết khoảng 10 m, nhưng thực tế chỉ nên tính 4 – 6 m vì còn tổn thất ống hút và yêu cầu chống xâm thực. Nguồn nước sâu hơn nên dùng bơm chìm giếng khoan.

Bơm ly tâm và bơm trục ngang khác nhau thế nào?

Bơm ly tâm là nguyên lý làm việc, còn trục ngang là kiểu bố trí trục. Phần lớn bơm trục ngang và trục đứng trên thị trường đều là bơm ly tâm, chỉ khác hướng đặt trục và cách lắp đặt.

Vì sao bơm ly tâm chạy nhưng không lên nước?

Nguyên nhân hay gặp là chưa mồi đủ nước, ống hút lọt khí, van đáy hỏng, quay ngược chiều hoặc cột áp hệ thống cao hơn cột áp tối đa của bơm. Anh xem cách kiểm tra từng bước trong bài bơm trục ngang không lên nước.

Tư vấn chọn bơm ly tâm tại MT Minh Anh

Hiểu đúng cấu tạo và nguyên lý hoạt động bơm ly tâm giúp anh chọn đúng kiểu bơm, tránh dư công suất gây tốn điện hoặc thiếu cột áp. Nếu anh chưa chắc nên chọn model trục ngang nào hay một dòng trục đứng, cứ gửi cho em lưu lượng cần, chiều cao đẩy, chiều dài ống và loại nước, em sẽ tính và gợi ý model phù hợp.

Công ty TNHH Thương Mại MT Minh Anh
Hotline/Zalo: 0983.533.332
Email: congtyminhanh0906@gmail.com