MỤC LỤC
CHƯƠNG I 1
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BƠM VÀ HỆ THỐNG BƠM NƯỚC CẤP 1
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BƠM 1
1.2 PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG 2
1.2.1. Phân loại 2
a)Bơm thể tích 2
1.2.2 Phạm vi sử dụng các kiểu bơm 9
1.3 ĐẶC ĐIỂM CỦA BƠM LY TÂM 10
1.3.1 Kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm ly tâm 10
a) Kết cấu 10
b) Nguyên lý làm việc của bơm 12
1.3.2 Bơm làm việc ghép trong hệ thống 15
1.3.4 Đặc tính làm việc của mạng 30
a) Hiện tượng 33
b) Sự phá hoại do hiện tượng xâm thực 35
c)Ảnh hưởng của hiện tượng xâm thực đối với các đường đặc tính của bơm 36
d) Biện pháp làm giảm và chống xâm thực 37
1.4 HỆ THỐNG BƠM NƯỚC CẤP 39
1.4.1 Chức năng 39
1.4.2 Áp suất và công suất của bơm cấp 39
1.4.3. Các thành phần của hệ thống bơm cấp 43
a) Bơm cấp chính 43
b) Bơm tăng áp 45
c) Động cơ điện 45
d) Tuabin hơi 46
e) khớp nối thủy lực 47
1.4.4. Cấu tạo của bơm nước cấp trong thực tế 49
CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUẤT CỦA BƠM.
53
2.1 GIỚI THIỆU CHUNG 53

4.1.1 Một số đặc điểm chung về ống dẫn trong nhà máy nhiệt điện 90
b) Tính toán trở lực hệ thống đường ống 93
c) Xây dựng đường đặc tính làm việc của mạng 98
4.2 TÍNH CHỌN BƠM CẤP 100
4.2.1 Chọn bơm tăng áp 102
4.2.2 Chọn bơm cấp chính 103
4.3 LỰA CHỌN CÁC PHƯƠNG ÁN ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUÂT HỆ THỐNG BƠM CẤP
106
4.3.1 Phương án điều chỉnh năng suất của hệ thống bơm bằng khớp nối thuỷ lực 106
4.3.2 Phương án điều chỉnh năng suất của hệ thống bơm cấp bằng tua bin hơi kéo bơm 109
a) Lựa chọn loại tua bin và xác định thông số nhiệt động 109
b)Xác định tiêu hao hơi của tua bin 111
Tương tự, ta xác dịnh được lượng tiêu hao hơi trân tua bin là: 113
Vậy lượng hơi tiêu hao trên toàn tua bin chính là: 113
4.3.3 Phương án điều chỉnh năng suất của hệ thống bơm cấp bằng tiết lưu 113
4.3.4 So sánh các phương án điều chỉnh năng suất của hệ thống bơm cấp 115
a) So sánh tiết kiệm công suất 115
b) So sánh tiết kiệm năng lượng và chi phí 117
c) So sánh các chỉ tiêu năng lượng kỹ thuật của tổ máy 118
d)Ưu nhược điểm của các phương án điều chỉnh năng suất 118
4.4. KẾT LUẬN 120
TÀI LIỆU THAM KHẢO 121
iv
CHƯƠNG I
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ BƠM VÀ HỆ THỐNG BƠM NƯỚC CẤP
1.1 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BƠM
Ngay từ thời xa xưa, loài người đó biết dung những thiết bị nâng nước cơ
bản để phục vụ cho nhu cầu tưới tiêu. Cách đây đó rất lâu đó xuất hiện những thiết
bị thụ sơ đú như “gầu” với đối trọng kiểu cầu vọt ở giếng, bánh xe nước có các gầu.
Ở thế kỷ thứ II trước công nguyên người ta đó hình dung ra bơm pittông có hai xi

1.2.1. Phân loại
Tất cả các kiểu bơm, mặc dù hình dáng và kết cấu của chúng rất khác nhau, theo
nguyên tắc tác dụng có thể chia làm hai nhóm:
- Bơm thể tích;
- Bơm cánh: Li tâm và hướng trục.
a)Bơm thể tích
- Loại bơm pittông với chuyển động tịnh tiến của bộ phận đẩy như bơm pittông,
bơm phun.
- Loại bơm Roto với chuyển động quay của bộ phận đẩy như bơm răng khía, vít
bản phẳng, vòng nước.
Kiểu chủ yếu của bơm thể tích là bơm pittông.
1.Bơm pittông: gồm xilanh hình trụ, với pittông chuyển động ở bên trong.
Khi pittông dịch chuyển từ vị trí ngoài cùng từ bên phải sang bên trái thì chất lỏng
trong khoảng không gian của xilanh sẽ bị ép lai và đi về hướng cấp. Khi pittông
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
2
chuyển động ngược lại thì chất lỏng từ phía hút sẽ đi vào xilanh và chiếm những
khoảng không gian đó. Hướng chuyển động chất lỏng khi hút và đẩy là do van lưỡi
gà quyết định.
Ưu điểm của bơm pittông là tạo được áp suất nén cao và không phụ thuộc vào
lưu lượng và tần số quay của tay biên.
Hình 1.1 : Sơ đồ bơm pittông
1.Pittông-thânđẩy; 2.Vỏ; 3.Van lưỡi gà.
Nhược điểm là cấu tạo phức tạp, có các xupáp, lưu lượng cấp không đều và
chạy chậm, làm tăng kích cỡ khi có lưu lượng lớn.
Bơm pittông được dựng để bơm các loại chất lỏng khác nhau – nóng và lạnh,
nhớt và lỏng, sạch và có tạp chất lơ lửng, kể cả bột mài.
2.Bơm bánh răng
Bơm bánh răng là loại rôto quay, trong đó môi chất được bơm chuyển dịch
trong mặt phẳng thẳng góc với tâm quay của thiết bị (hình1.2).

khi còn thêm lò xo phụ đặc biệt). Khoang làm việc I của bơm được làm kín ở đoạn
A-B- khoảng cách giữa hai cánh trượt kề nhau. Các cánh 3 vừa quay theo rôto 2
vừa trượt trong khe của rôto.
Hình 1.3. Sơ đồ bơm rôto cánh trượt
1- vỏ bơm; 2- rôto; 3- cánh trượt hình chữ nhật;
4- rãnh đầu hút; 5- rãnh đầu đẩy.
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
5
Khi cánh 3 bắt đầu với vị trí A, quá trình hút bắt đầu, và khi cánh với vị trí B
là bắt đầu quá trình đẩy. Sau mỗi vòng quay của rôto 3 bơm sẽ cấp một suất năng
suất thể tích nhất định, và sau n số vòng quay thì đạt được năng suất bơm mong
muốn.
b)Bơm cánh: Có các loại: Ly tâm, chéo trục, hướng trục, xoáy.
Sự làm việc của bơm ly tâm và bơm hưóng trục trên cơ bản là khác nhau
hoàn toàn nhưng lại có cùng một nguyên tắc tác động – tác dụng tương hỗ giữa các
cánh và dòng chả bao quanh nó. Hai loại bơm này có những tính chất vận hành
giống nhau là do đặc điểm chung của quá trình truyền cơ năng của vật quay cho
dòng chảy.
1. Bơm ly tâm: dòng chảy trong khu vực cánh của bánh xe có chiều hướng
tâm và vì thế tạo điều kiện công tác cho các lực li tâm.
Phần tử 1 cùng chuyển động với bánh quay (hình 1.4,a) và được đặc trưng
bởi véc tơ tốc độ tuyệt đối, có hướng thẳng góc với bán kính quay (hay là tiếp
tuyến với vòng tròn quay). Ngoài ra, phần tử ấy còn dịch chuyển so với bánh động
(hình 1.4,b) và được đặc trưng bởi véc tơ tốc độ tương đối có hướng tiếp tuyến
với đường dòng trong dòng chảy tương đối (vì đường dòng trùng với bề mặt cánh
quạt, nên véc tơ tốc độ tương đối cũng có hướng tiếp tuyến với bề mặt cánh
quạt).Tốc độ tuyệt đối của phần tử 1 (hình 1.4,c) sẽ bằng:
Bơm ly tâm được ứng dụng rộng rãi trong mọi ngành kỹ thuật: trong hệ
thống cấp nước, trong hệ thống tưới tiêu, trong ngành hàng hải, trong việc khai thác
và vận chuyển dầu mỏ, trong ngành công nghiệp hoá chất, trong ngành năng

trên cùng một trục đối xứng với nhau. Lưu lượng của bơm bằng lưu lượng
của hai bánh công tác, cột áp của bơm bằng cột áp của bánh công tác.
− Theo cột áp có: Bơm ly tâm cột áp thấp H = 5 – 40m nước, bơm ly tâm cột
áp trung bình H = 40 – 200m cột nước, bơm ly tâm có cột áp cao H 200m
nước.
− Theo lưu lượng có: Bơm ly tâm lưu lượng nhỏ, bơm ly tâm lưu lượng lớn,
bơm ly tâm lưu lượng trung bình. Lưu lượng của bơm ly tâm thường nằm
trong khoảng 16000 m3/h. Lưu lượng của bơm lớn thường đạt tới 36000
m3/h.
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
8
− Theo phương pháp nối trục bơm với trục động cơ: Bơm ly tâm nối trực tiếp
và gián tiếp.
Trong nhiều trường hợp tiện lợi hơn cả là phân chia bơm theo ngành sử
dụng: Bơm của nhà máy điện (bơm cấp, hỗn lưu, bơm ngưng tụ), bơm tàu thuỷ,
bơm than bùn, bơm lọc, …
1.2.2 Phạm vi sử dụng các kiểu bơm
Theo nguyên tắc thì cột nước của bơm thể tích không bị hạn chế. Tăng lưu
lượng chỉ có thể làm được bằng cách tăng kích thước của bơm và số lần chuyển
động có ích của pittông (số vòng quay). Ở những bơm thể tích như bơm pittông và
bơm phun vì chuyển động của thân đẩy theo chu kỳ nên dòng chảy không ổn định
và vận tốc dòng chảy tăng lên, và vì thế lưu lượng do tăng số vòng quay sẽ bị giới
hạn bởi các hiện tượng quán tính. Do đú phạm vi sử dụng của bơm pittông và bơm
phun là ở vùng có áp lực cao bới lưu lượng tương đối bộ. Ở trạm sản xuất khí nén
và trong công nghiệp hoá chất dung những bơm phun với cột chất lỏng đến 1000at
và hơn nữa.
Bơm pittông và bơm phun nối với các loại động cơ rất phổ biến hiện nay như
động cơ điện và tuabin hơi, đòi hỏi phải dựng cơ cấu trục khuỷu. Ở bơm đẩy loại
roto – bơm răng khía, vớt, … nhược điểm này được khắc phục và nó được dựng khi
cần có lưu lượng tương đối bộ và cột chất lỏng tương đối lớn. Ở bơm roto trừ loại

chỉ trong các điều kiện làm việc bình thường mà còn trong các chế độ đặc biệt có
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
10
thể có trong khi làm việc. Vật liệu phải chịu được ứng suất cao tức thời do sự biến
đổi đột ngột của nhiệt độ và các nguyên nhân khác gây ra.
Đại bộ phận các bánh xe được chế tạo bằng phương pháp đúc. Ở các bơm
lớn trong các điều kiện ít bị han gỉ, nhưng có ứng suất cơ học lớn thì người ta đúc
bằng thép Cacon 25π.
2.Trục và Roto:
Trục bơm một đầu được nối với trục động cơ nhờ khớp nối, một đầu lắp
bánh công tác. Trục và các bánh công tác lắp trên trục tạo thành Rôto của bơm.
Trục bơm thường đặt trong hai ổ trục (thường là ổ bi), hai ổ trục này chịu tác dụng
cảu tải trọng hướng trục và hướng kính.
Do phụ thuộc vào kiểu kết cấu, kích thước và số vòng quay của bơm, nên
một trong ba thông số này có thể là chuẩn để chọn kích thước cuối cùng của trục:
 Độ bền và độ cứng của trục
 Số vòng quay tới hạn cảu Roto
 Kết cấu của Roto.
3.Vỏ bơm:
Vỏ dung để dẫn và tháo dòng chảy ra khỏi bánh xe để biến đổi động năng
của dòng chảy thành áp lực ở sau bánh xe và cũng để nối tất cả các chi tiết không
chuyển động thành một khối chung – Stato.
Kết cấu của vỏ có ảnh hưởng quyết định đến kết cáu chung của bơm. Về
nguyên tắc vỏ có hai kiểu kết cấu khác nhau:
- Các rãnh phần dẫn dòng được làm trực tiếp trong vỏ bơm
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
11
- Các rãnh được làm riêng biệt trong các chi tiết đặc biệt; trong ống tháo kiểu
cánh và trong các rãnh chuyển.
Các rãnh phần dẫn dòng ở các bơm có ống tháo dòng chảy khỏi bánh xe hình

(mồi bơm) và đuổi hết không khí ra ngoài theo nút ở trên cùng của vỏ bơm vì rằng
khi bánh công tác quay trong môi trường không khí độ giảm áp không đủ để nâng
nước vào bơm. Bơm thường đạt trên mực nước trong bể hút. Đối với các bơm có
kích thước vừa và lớn sử dụng van một chiều không thuận lợi vì khi đú nó có kích
thước rất lớn. Vì thế để mồi bơm có kích thước vừa và lớn người ta sử dụng bơm
chân không hoặc bơm dòng tia.
Khi bánh công tác quay dưới tác dụng của lực ly tâm chất lỏng từ tâm bánh
công tác chuyển động theo màng dẫn ra phía ngoài và ra khỏi các màng dẫn của
bánh công tác. Ở lối vào của bơm áp suất của dòng chất lỏng giảm do chất lỏng giải
phóng không gian bị chiếm giữ tạo độ chênh áp giữa mặt thống của bể hút và lối
vào bơm. Do đú chất lỏng từ bể hút dâng lên theo đường ống hút và chảy vào bơm.
Như vậy khi bánh công tác quay liên tục sẽ có một dòng chất lỏng chảy liên tục qua
bơm.
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
13

Hình 1.6 - Sơ đồ bơm ly tâm
1.Vỏ; 2.Bánh xe cánh; 3.Trục;
4.Hướng đi của môi chất; 5.Cánh quạt
Sau khi ra khỏi các màng dẫn của bánh công tác, dòng chất lỏng có vận tốc
rất lớn có thể đạt tới giá trị 20 – 80 m/s, chuyển động theo màng dẫn xoắn (buồng
xoắn) tới ống đẩy. Màng dẫn xoắn có tiết diện tăng dần từ mũi buồng xoắn tới ống
đẩy. Do đú vận tốc của dòng chất lỏng giảm dần với vận tốc của dòng chất lỏng
trong đường ống. Để hạn chế tổn thất thuỷ lực của dòng chất lỏng chuyển động
trong đường ống, vận tốc của dòng chất lỏng thường giới hạn trong khoảng 3 – 5
m/s.
Như vậy, khi dòng chất lỏng ra khỏi các màng dẫn của bánh công tác và các
ống đẩy có một quá trình biến đổi động năng thành áp năng và kèm theo đú là tổn
thất của dòng chất lỏng sinh ra trong chuyển động qua các bộ phận dẫn dòng và dẫn
hướng.

k2
= P
k3
= …= P
ki
= P
kl
(1.1)
Trong đú:
P
ki
: áp lực ở ống chính do một bơm i nào đú tạo nên
P
kl
: áp lực trong ống chính do bơm tạo mạng lưới ngoài tạo nên.
Áp lực trong ống chính do bơm tạo nên được xác định bằng phương trình năng
lượng:

Trong đú:
P
li
, v
li
, z
li
: là áp suất, vận tốc,của dòng chất lỏng ứng với tiết diện đầu của
ống hút và cao độ hình học của tiết diện đú.
H
i
: Cột áp của bơm hoặc quạt.

= 0. Và coi đặc tính của 2 bơm giống nhau H
1
- Q
1
; Đặc tính của mạng là H
ht1
-
Q
1
(hình 1.8).
Khi nối song song them 1 máy vào mạng thì năng suất tăng gấp đôi và cột áp
thay đổi .Tuy nhiên, nếu cần ta sử dụng cùng hệ thống đường ống(cùng mạng) tức
là không thay đổi trở lực, thì đặc tính chung của 2 máy H-Q điểm làm việc sẽ là B.
Ta có các thông số:
Q
A
< Q
B
< 2Q
A

H
A
< H
B
.
Trong trường hợp muốn giữ nguyên cột áp và tăng năng suất ta có thể thay
đổi đặc tính mạng. Ví dụ thay đổi H
ht1
- Q

ht1
-Q
1
H
Q
Hình 1.8: Hai bơm làm việc song song.
Khi cần điều chỉnh lưu lượng của hệ thống, thì giữ nguyên 1 máy và điều
chỉnh máy thứ 2.
Khi chọn may làm việc song song, nên chọn máy có đặc tính ổn định và đi
xuống đều đặn, còn đặc tính của mạng thì nên thoai thoải.
b) Bơm ghép nối tiếp
Khi đòi hỏi áp suất đáp ứng yêu cầu trong hệ thống người ta sử dụng nhiều
bơm quạt làm việc nối tiếp(hình 1.3). Trong một số trường hợp người ta sử dụng
nhiều bơm quạt làm việc nối tiếp xuất phát từ yêu cầu kỹ thuật. Ví dụ trong quá
trình hoàn nhiệt với tuabin khí dòng chất lỏng nối tiếp chảy qua các lò toả nhiệt,
nhiệt độ của nó tăng dần qua mỗi lò. Vì vậy các lò này phải làm việc trong điều
kiện áp suất rất lớn. Để tất cả các lò toả nhiệt này làm việc dưới áp suất lớn không
có lợi do đú người ta chia các lò toả nhiệt thành nhiều nhóm, mỗi nhóm làm việc
dưới áp suất khác nhau.
Xây dựng đặc tính của 2 máy làm việc nối tiếp bằng cách cộng tung độ (hình
1.9);
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
18
Nếu đặc tính mạng không thay đổi, khi đặt nối tiếp ta đạt được các thông số:
Q
B
> Q
A
= Q
A’

=
Q
A'
H
A
<
H
B
<
H
A'
H
A'
=2H
A
H-Q
H
Q
Hình 1.9: Hai bơm làm việc nối tiếp.
Để đạt được hiệu quả kinh tế cao khi ghép bơm quạt làm việc nối tiếp trong
hệ thống phải chọn bơm quạt có đặc tính dốc và lưới cũng phải có đặc tính dốc (có
thể tăng được cột áp, tăng năng suất, tránh được trạng thái làm việc gần giới hạn
bơm).
1.3.3 Đặc tính làm việc của bơm
a) Đặc tính lý thuyết của máy ly tâm
Việc xây dựng các đặc tính của máy chính là để đảm bảo chế độ vận hành
của máy được tốt - vận hành ở chế độ tối ưu, nghĩa là đảm bảo vận hành hiệu suất
cao, an toàn, ổn định.
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
19

Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
20
E = f(n, ) = = const
Do đú (1.4) có thể viết lại dưới dạng:
H
th
= C – E.Q
Biểu thức này cho ta thấy H
th
chỉ phụ thuộc vào β
2
: H
th
= f(β
2
). Vì thế quan
hệ trên có thể xảy ra theo ba khả năng:
Khi β
2
>90° thì cotgβ
2
< 0
H
th
= C + E.Q
Khi β
2
= 90° thì cotgβ
2
= 0

ϕ - là hệ số trở lực trong rãnh cánh động và thiết bị hướng
c
1
- là tốc độ trung bình trong rãnh cánh.
Thay c
1
= Q/F và đặt k = ϕ /(2.g.F
2
), ta có:
∆h
1
= k.Q
2
Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt lạnh
22
- Tổn thất ở chế độ thay đổi do dứt dòng trên bề mặt cánh:
Tổn thất này do sự va đập bởi đứt dòng trên bề mặt cánh khi chế độ làm việc thay
đổi:

là gia số thay đổi năng suất.

; là hệ số thực nghiệm.
Bây giờ ta xây dựng đặc tính thực tế của máy bằng phương pháp đồ thị. Để
đơn giản coi = 90°
Với số cánh quạt vô hạn, ta có đặc tính lý thuyết:

Thực tế số cánh quạt là hữu hạn, do có chậm dòng nên và
. Kể đến các tổn thất thuỷ lực ta có đặc tính thự tế (hình 1.12).
H = H
th