(+84)96 883 9903
kythuatmoitruong.contact@gmail.com
Kỹ thuật môi trường
(+84) 96 883 9903 kythuatmoitruong.contact@gmail.com

Hai bơm ghép song song

04-07-2025 Newater Việt Nam
Nguyên lý thủy lực, đường đặc tính và các nguyên tắc thiết kế khi ghép hai bơm ly tâm song song.

1. Hai bơm ghép song song: đường đặc tính, điểm làm việc và nguyên tắc thiết kế

Hai bơm ghép song song là cấu hình trong đó nhiều bơm cùng hút từ một hệ thống và cùng đẩy vào một đường ống hoặc mạng lưới chung. Mục tiêu chính của ghép song song là *tăng lưu lượng hệ thống*, mở rộng dải điều chỉnh công suất và tạo khả năng vận hành linh hoạt theo tải.

Điểm quan trọng nhất khi phân tích hai bơm ghép song song là không được hiểu đơn giản rằng bật thêm một bơm sẽ làm lưu lượng tăng gấp đôi. Lưu lượng thực tế được quyết định đồng thời bởi *đường đặc tính của các bơm và đường đặc tính của hệ thống*. Khi tổng lưu lượng tăng, tổn thất đường ống tăng, cột áp yêu cầu của hệ thống tăng theo và điểm làm việc mới thường cho lưu lượng nhỏ hơn nhiều so với hai lần lưu lượng của một bơm vận hành độc lập.

2. Bản chất thủy lực của hai bơm ghép song song

Trong cấu hình song song, các bơm thường nối giữa một ống góp hút chung và một ống góp đẩy chung. Nếu bỏ qua chênh lệch tổn thất giữa từng bơm và hai điểm nối chung, mỗi bơm làm việc giữa cùng hai mức áp suất nên có thể xem như làm việc tại *cùng một cột áp \(H\)*.

Tại một giá trị cột áp xác định:

$$Q = Q_1 + Q_2$$

Trong đó:

  • \(Q\): tổng lưu lượng qua hệ thống.
  • \(Q_1\), \(Q_2\): lưu lượng tương ứng qua bơm 1 và bơm 2.

Đây là nguyên tắc cơ bản để xây dựng đường đặc tính của cụm bơm song song: *giữ nguyên cột áp và cộng lưu lượng của từng bơm*.

Nếu hai bơm giống hệt nhau và cùng tốc độ quay:

$$Q = 2q$$

với \(q\) là lưu lượng của một bơm tại chính cột áp đang xét.

Ngược lại, ghép song song không có nghĩa:

$$H = H_1 + H_2$$

Quan hệ cộng cột áp thuộc trường hợp ghép bơm nối tiếp, không phải song song.

Sơ đồ 2 bơm ghép song song

3. Xây dựng đường đặc tính của hai bơm ghép song song

3.1. Hai bơm giống nhau

Giả sử một bơm có đường đặc tính:

$$H = f(q)$$

Với hai bơm giống nhau chạy song song, tại cùng một cột áp:

$$Q = 2q$$

hay:

$$q = \frac{Q}{2}$$

Do đó đường đặc tính của cụm hai bơm có thể viết:

$$H_{\mathrm{2P}}(Q) = H_{\mathrm{P}}\left(\frac{Q}{2}\right)$$

Quan hệ này cho thấy đường đặc tính của cụm song song không được tạo ra bằng cách nhân đôi cột áp. Thay vào đó, đường của một bơm được “kéo giãn” theo phương lưu lượng.

Ví dụ, nếu đường đặc tính của một bơm được xấp xỉ:

$$H = H_0-aq^2$$

thì với hai bơm giống nhau chạy song song:

$$H = H_0-a\left(\frac{Q}{2}\right)^2$$

hay:

$$H = H_0-\frac{a}{4}Q^2$$

Cột áp khóa \(H_0\) của cụm hai bơm về lý thuyết vẫn bằng cột áp khóa của một bơm, trong khi khả năng cấp lưu lượng tại cùng cột áp tăng lên.

Với \(N\) bơm giống nhau chạy song song:

$$H_N(Q)=H_{\mathrm{P}}\left(\frac{Q}{N}\right)$$

Đây là quan hệ hữu ích khi xây dựng đường đặc tính cho trạm có nhiều bơm vận hành theo cấp.

3.2. Hai bơm không giống nhau

Khi hai bơm có đường đặc tính khác nhau, không thể lấy lưu lượng của một bơm rồi nhân đôi.

Tại mỗi giá trị cột áp \(H\), phải xác định:

$$Q_1=f_1^{-1}(H)$$
$$Q_2=f_2^{-1}(H)$$

sau đó cộng:

$$Q(H)=Q_1(H)+Q_2(H)$$

Thực hiện quá trình này trên toàn bộ dải cột áp sẽ thu được đường đặc tính tổng của cụm.

Đây cũng là lý do cần thận trọng khi ghép song song hai bơm khác model, khác đường kính cánh hoặc khác tốc độ quay. Một bơm có cột áp lớn hơn đáng kể có thể chiếm phần lớn tải trong khi bơm còn lại chỉ cấp lưu lượng rất nhỏ.

4. Điểm làm việc của hai bơm ghép song song

Đường đặc tính cụm bơm chỉ mô tả khả năng tạo cột áp của các bơm. Lưu lượng thực sự còn phụ thuộc đường đặc tính của hệ thống.

Với một hệ thống bơm điển hình, có thể biểu diễn:

$$H_{\mathrm{sys}} = H_{\mathrm{static}}+h_L(Q)$$

Trong vùng dòng chảy rối thông thường, tổn thất có thể xấp xỉ:

$$h_L(Q)=KQ^2$$

nên:

$$H_{\mathrm{sys}} = H_{\mathrm{static}}+KQ^2$$

Trong đó:

  • \(H_{\mathrm{sys}}\): cột áp hệ thống yêu cầu tại lưu lượng \(Q\), m.
  • \(H_{\mathrm{static}}\): thành phần cột áp tĩnh do chênh lệch cao độ và/hoặc áp suất giữa điểm đầu và điểm cuối, m.
  • \(KQ^2\): tổng tổn thất thủy lực phụ thuộc lưu lượng, m.
  • \(K\): hệ số đại diện cho đặc tính cản của hệ thống khi biểu diễn theo cùng một hệ đơn vị.

Điểm làm việc được xác định tại giao điểm:

$$H_{\mathrm{pump}}(Q) = H_{\mathrm{sys}}(Q)$$

Do đó cần xác định riêng ít nhất hai trường hợp:

  • Một bơm hoạt động: giao giữa đường một bơm và đường hệ thống.
  • Hai bơm hoạt động: giao giữa đường hai bơm song song và đường hệ thống.

5. Vì sao hai bơm song song thường không cho lưu lượng gấp đôi

Đây là một trong những nhầm lẫn phổ biến nhất khi lựa chọn bơm.

Giả sử đường một bơm có dạng:

$$H_{\mathrm{P}}=H_0-aq^2$$

và đường hệ thống:

$$H_{\mathrm{sys}}=H_s+KQ^2$$

Khi chỉ một bơm hoạt động:

$$H_0-aQ_1^2 = H_s+KQ_1^2$$

suy ra:

$$Q_1 = \sqrt{\frac{H_0-H_s}{a+K}}$$

Khi hai bơm giống nhau cùng hoạt động, mỗi bơm nhận khoảng \(Q_2/2\), do đó:

$$H_0-a\left(\frac{Q_2}{2}\right)^2 = H_s+KQ_2^2$$

hay:

$$Q_2 = \sqrt{ \frac{H_0-H_s} {K+\frac{a}{4}} }$$

Tỷ số giữa lưu lượng hai bơm và một bơm là:

$$\frac{Q_2}{Q_1} = \sqrt{ \frac{a+K} {K+\frac{a}{4}} }$$

Quan hệ này thể hiện rõ ảnh hưởng của đường hệ thống.

Nếu \(K\) rất nhỏ, nghĩa là tổn thất ma sát không đáng kể so với cột áp tĩnh, tổng lưu lượng có thể tiến gần hai lần lưu lượng một bơm.

Ngược lại, khi \(K\) lớn, đường hệ thống dốc mạnh. Bất kỳ sự gia tăng lưu lượng nào cũng kéo theo tổn thất lớn, nên bật bơm thứ hai chỉ làm lưu lượng tăng một phần.

Vì vậy câu hỏi kỹ thuật đúng không phải là “hai bơm có tổng công suất bao nhiêu”, mà là:

*Đường đặc tính hai bơm giao với đường hệ thống tại đâu?*

6. Đường hệ thống quyết định mức độ hiệu quả của ghép song song

Hiệu quả của ghép song song phụ thuộc mạnh vào tỷ trọng giữa cột áp tĩnh và tổn thất động.

6.1. Hệ thống có cột áp tĩnh chiếm ưu thế

Ví dụ điển hình là bơm nước từ bể thấp lên bể cao qua đường ống tương đối lớn và ngắn.

Đường hệ thống tương đối phẳng:

$$H_{\mathrm{sys}}\approx H_{\mathrm{static}}$$

Khi đưa thêm bơm vào song song, cột áp không tăng quá mạnh và tổng lưu lượng có thể tăng đáng kể.

Đây là trường hợp cấu hình song song thường phát huy tốt khả năng tăng lưu lượng.

6.2. Hệ thống có tổn thất ma sát chiếm ưu thế

Đối với đường ống dài, đường kính nhỏ, nhiều van và phụ kiện hoặc mạng lưới có trở lực lớn:

$$H_{\mathrm{sys}} \approx KQ^2$$

Đường hệ thống trở nên dốc. Sau khi bơm thứ hai khởi động, lưu lượng tăng nhưng tổn thất tăng gần theo bình phương lưu lượng.

Kết quả là lưu lượng bổ sung từ bơm thứ hai có thể thấp hơn đáng kể so với dự kiến nếu chỉ nhìn vào lưu lượng định mức trên catalogue.

Đây là lý do thiết kế trạm bơm không nên chỉ chọn tổng lưu lượng danh nghĩa của các bơm mà phải dựng đầy đủ đường hệ thống.

7. Phải xét tổn thất trên từng nhánh bơm

Khái niệm “hai bơm song song có cùng cột áp” chỉ hoàn toàn chính xác khi cột áp được xét giữa *hai nút thủy lực chung*.

Trong hệ thống thực tế, mỗi nhánh có thể bao gồm:

  • Đường ống hút riêng.
  • Côn thu hoặc côn mở rộng.
  • Van chặn.
  • Van một chiều.
  • Đồng hồ hoặc thiết bị đo.
  • Đường ống đẩy trước khi nhập ống góp.

Nếu tổn thất nhánh khác nhau, cột áp tại mặt bích của hai bơm không nhất thiết hoàn toàn giống nhau.

Đối với từng nhánh:

$$H_{P,i} = \Delta H_{\mathrm{common}} + h_{L,i}$$

Trong đó \(h_{L,i}\) là tổn thất trên nhánh bơm \(i\).

Vì vậy khi hai nhánh có đường kính, chiều dài hoặc cấu hình van khác đáng kể, nên đưa tổn thất nhánh vào đường đặc tính tương đương trước khi cộng lưu lượng.

Thiết kế đường ống đối xứng hoặc có trở lực gần tương đương giúp các bơm giống nhau chia tải ổn định hơn.

8. Điều gì xảy ra khi hai bơm không tương thích

Ghép hai bơm khác nhau không phải luôn không được phép, nhưng cần kiểm tra đầy đủ đường đặc tính.

Giả sử bơm 1 có cột áp cao hơn đáng kể bơm 2. Tại cột áp chung do hệ thống thiết lập, bơm 1 có thể làm việc ở lưu lượng lớn trong khi bơm 2 bị đẩy về vùng lưu lượng thấp.

Nếu cột áp hệ thống tiến gần hoặc vượt cột áp khóa của bơm yếu hơn, bơm đó gần như không còn khả năng cấp nước vào ống góp.

Khi có van một chiều, van có thể đóng và bơm yếu chạy gần trạng thái khóa dòng. Nếu tình trạng này kéo dài, có thể xuất hiện:

  • Gia nhiệt chất lỏng trong thân bơm.
  • Tải hướng kính bất lợi.
  • Rung động và tuần hoàn nội bộ.
  • Hiệu suất thấp.
  • Nguy cơ vận hành ngoài vùng lưu lượng liên tục cho phép.

Nếu không bố trí van một chiều phù hợp, dòng từ bơm mạnh còn có khả năng đi ngược qua nhánh bơm yếu hoặc bơm đang dừng.

Do đó không nên đánh giá khả năng ghép song song chỉ dựa trên lưu lượng và cột áp định mức. Cần so sánh *toàn bộ đường (H-Q)*, đặc biệt là cột áp khóa, độ dốc đường bơm và vùng vận hành được nhà sản xuất cho phép.

9. Điểm làm việc của từng bơm và vùng BEP

Khi hai bơm giống nhau cùng hoạt động và nhánh thủy lực gần cân bằng:

$$q_1\approx q_2\approx\frac{Q}{2}$$

Tuy nhiên điều cần kiểm tra không chỉ là tổng lưu lượng \(Q\), mà còn là vị trí làm việc của từng bơm trên đường đặc tính.

Bơm ly tâm thường đạt hiệu suất cao nhất gần điểm hiệu suất tốt nhất, BEP — Best Efficiency Point.

Nếu một hệ thống được thiết kế để hai bơm chạy song song ở lưu lượng đỉnh, nhưng thường xuyên vận hành cả hai bơm khi nhu cầu thấp, mỗi bơm có thể bị đẩy quá xa về phía trái của đường đặc tính.

Ngược lại, nếu chỉ chạy một bơm ở lưu lượng quá cao, điểm vận hành có thể dịch quá xa về phía phải.

Cả hai trường hợp đều có thể làm tăng:

  • Tiêu thụ năng lượng riêng.
  • Rung động.
  • Lực thủy lực lên trục.
  • Nguy cơ xâm thực ở lưu lượng cao.
  • Mài mòn và giảm tuổi thọ thiết bị.

Bởi vậy, việc bố trí nhiều bơm thường nhằm *phân cấp công suất theo tải*, không chỉ nhằm đạt lưu lượng cực đại.

10. Ảnh hưởng của ghép song song đến phía hút và NPSH

Một sai sót thường gặp là chỉ tính lại đường ống đẩy sau khi tăng số bơm mà không kiểm tra hệ thống hút.

Khi hai bơm cùng chạy, lưu lượng trong đoạn ống hút chung tăng từ lưu lượng của một bơm lên tổng lưu lượng của cả hai bơm. Tổn thất trên đoạn hút chung vì vậy tăng mạnh.

NPSH khả dụng có thể biểu diễn theo nguyên tắc:

$$NPSH_a = \frac{p_{\mathrm{surface}}}{\rho g} + z - h_{L,s} \frac{p_v}{\rho g}$$

Tùy vị trí mốc cao độ và cấu hình bể hút, biểu thức cụ thể có thể được viết khác nhau nhưng bản chất không đổi: khi tổn thất hút \(h_{L,s}\) tăng, \(NPSH_a\) giảm.

Do đó trạng thái nguy hiểm về xâm thực đôi khi không xuất hiện khi chạy một bơm mà chỉ xuất hiện khi hai hoặc nhiều bơm đồng thời hoạt động.

Cần kiểm tra:

  • Tổn thất trên đoạn hút chung tại tổng lưu lượng lớn nhất.
  • Tổn thất từng nhánh hút.
  • Mực nước thấp nhất của bể hút.
  • Áp suất hơi của chất lỏng tại nhiệt độ vận hành.
  • \(NPSH_r\) của từng bơm tại chính điểm làm việc khi chạy song song.
  • Khoảng dự phòng NPSH theo tiêu chí thiết kế áp dụng cho dự án.

Đối với trạm bơm nước thải, còn cần kiểm tra hiện tượng xoáy, cuốn khí, phân bố dòng tại hố bơm và khoảng cách giữa các cửa hút.

11. Van một chiều là thành phần quan trọng trong hệ bơm song song

Mỗi nhánh đẩy của bơm song song thông thường cần có giải pháp chống dòng ngược phù hợp.

Khi một bơm dừng nhưng bơm còn lại vẫn chạy, áp suất trong ống góp đẩy có xu hướng đẩy chất lỏng ngược về nhánh bơm dừng. Van một chiều giúp cô lập nhánh này.

Không có biện pháp chống dòng ngược, dòng chảy ngược có thể:

  • Làm quay ngược bơm và động cơ.
  • Tạo tuần hoàn nội bộ giữa các nhánh.
  • Làm giảm lưu lượng hữu ích ra hệ thống.
  • Gây va đập thủy lực trong quá trình chuyển trạng thái.

Tuy nhiên bản thân van một chiều cũng tạo tổn thất cột áp. Với hệ thống nhiều bơm, cần đưa trở lực của van vào tính toán nhánh thay vì xem nó như một phụ kiện không đáng kể.

Đặc tính đóng của van cũng cần phù hợp với động học của hệ thống, đặc biệt đối với đường ống dài hoặc hệ thống có nguy cơ nước va.

12. Điều khiển hai bơm song song

12.1. Điều khiển chạy theo cấp

Một chiến lược phổ biến là:

  • Khi nhu cầu thấp, chỉ một bơm hoạt động.
  • Khi lưu lượng hoặc áp suất yêu cầu vượt khả năng của bơm đang chạy, khởi động bơm thứ hai.
  • Khi nhu cầu giảm đủ thấp, dừng bơm thứ hai.
  • Luân phiên bơm lead để cân bằng số giờ vận hành.

Việc khởi động và dừng bơm thứ hai cần có độ trễ hoặc hysteresis thích hợp để tránh đóng cắt liên tục khi tải dao động quanh ngưỡng chuyển cấp.

12.2. Hai bơm kết hợp biến tần

Với hệ thống biến thiên tải lớn, biến tần cho phép điều chỉnh tốc độ và mở rộng phạm vi vận hành.

Theo định luật tương tự của bơm ly tâm, trong điều kiện hình học không đổi và khi áp dụng được quan hệ tương tự:

$$Q\propto n$$
$$H\propto n^2$$
$$P\propto n^3$$

Trong đó \(n\) là tốc độ quay.

Tuy nhiên không nên hiểu rằng luôn tiết kiệm năng lượng nhất khi cho cả hai bơm cùng chạy ở tốc độ thấp. Đối với một số đường hệ thống, chạy một bơm gần vùng hiệu suất cao có thể tốt hơn chạy hai bơm ở tải thấp.

Chiến lược điều khiển nên được xây dựng từ bản đồ hiệu suất của cả trạm:

  • Một bơm biến tốc ở tải thấp và trung bình.
  • Khởi động thêm bơm khi bơm lead tiến gần giới hạn lưu lượng hoặc tốc độ.
  • Sau khi bơm thứ hai vào vận hành, phân phối tải để các bơm nằm trong vùng làm việc phù hợp.
  • Dừng bớt bơm khi nhu cầu giảm.

Đối với hệ thống giữ áp, biến điều khiển thường là áp suất tại một điểm đại diện của mạng. Đối với trạm bơm nước thải, logic điều khiển thường dựa nhiều hơn vào mực nước hố thu kết hợp giới hạn số lần khởi động và khả năng xử lý lưu lượng cực đại.

13. Công suất và hiệu suất của cụm bơm song song

Công suất thủy lực của từng bơm là:

$$P_h=\rho gqH$$

Công suất trục tương ứng:

$$P_{\mathrm{shaft}} = \frac{\rho gqH}{\eta_p}$$

Nếu xét cả động cơ và biến tần:

$$P_{\mathrm{in}} = \frac{\rho gqH} {\eta_p\eta_m\eta_{\mathrm{VFD}}}$$

Trong đó:

  • \(\eta_p\): hiệu suất bơm.
  • \(\eta_m\): hiệu suất động cơ.
  • \(\eta_{\mathrm{VFD}}\): hiệu suất biến tần nếu có.

Đối với hai bơm:

$$P_{\mathrm{total}} = P_1+P_2$$

Không nên lấy hiệu suất tại điểm định mức của catalogue để tính cho mọi trạng thái. Khi số bơm hoạt động thay đổi, điểm làm việc của từng bơm thay đổi, kéo theo hiệu suất và công suất cũng thay đổi.

Để đánh giá năng lượng, cần xét các chế độ vận hành thực tế theo thời gian chứ không chỉ điểm lưu lượng cực đại.

14. Hai bơm song song không đồng nghĩa với một bơm chạy và một bơm dự phòng

Hai khái niệm này cần được phân biệt ngay từ giai đoạn thiết kế.

Cấu hình Trạng thái vận hành bình thường Ý nghĩa
1 duty + 1 standby Chỉ một bơm chạy Bơm thứ hai chủ yếu phục vụ dự phòng
2 duty song song Hai bơm có thể cùng chạy Tổng lưu lượng thiết kế cần sự tham gia của cả hai
2 duty + 1 standby Tối đa hai bơm chạy, một bơm dự phòng Vừa phân cấp lưu lượng vừa có dự phòng
N + 1 N bơm đáp ứng yêu cầu thiết kế, một bơm dự phòng Thường dùng khi yêu cầu tính sẵn sàng cao

Ví dụ, nếu một trạm có hai bơm, mỗi bơm được chọn đáp ứng 100% lưu lượng yêu cầu và logic vận hành chỉ cho phép một bơm chạy, đây về bản chất là cấu hình duty/standby chứ không phải thiết kế dựa trên vận hành song song.

Ngược lại, nếu lưu lượng đỉnh chỉ đạt được khi cả hai bơm cùng chạy, phải kiểm tra riêng trạng thái mất một bơm để xác định lưu lượng còn lại và mức độ đáp ứng yêu cầu công nghệ.

15. Các chế độ cần kiểm tra khi thiết kế

Không nên lựa chọn hai bơm song song chỉ tại một điểm (Q-H). Tối thiểu cần kiểm tra toàn bộ các trạng thái có ý nghĩa đối với hệ thống.

  • Một bơm hoạt động ở mực nước hút thấp nhất.
  • Một bơm hoạt động ở mực nước hút cao nhất.
  • Hai bơm cùng hoạt động.
  • Một bơm mất khả dụng nếu hệ thống có yêu cầu dự phòng.
  • Lưu lượng tối thiểu của hệ thống.
  • Lưu lượng trung bình hoặc chế độ vận hành thường xuyên.
  • Lưu lượng cực đại.
  • Trạng thái van hoặc tuyến ống tạo trở lực lớn nhất và nhỏ nhất nếu mạng có nhiều cấu hình.
  • \(NPSH_a\) tại trường hợp bất lợi nhất.
  • Công suất động cơ tại toàn bộ vùng vận hành.
  • Khả năng làm việc trong vùng lưu lượng cho phép của từng bơm.

Đối với bơm nước thải còn cần kiểm tra vận tốc trong đường ống. Việc giảm số bơm hoặc giảm tốc độ quá thấp có thể tạo chế độ lưu lượng không đủ để vận chuyển chất rắn ổn định, ngay cả khi xét riêng về năng lượng thì chế độ đó có vẻ thuận lợi.

16. Những sai lầm thường gặp khi tính hai bơm ghép song song

16.1. Nhân đôi lưu lượng định mức

Nếu một bơm được ghi \(q\) tại cột áp \(H\), hai bơm cùng model có khả năng cấp \(2q\) *tại cùng cột áp \(H\)* trên đường đặc tính tổng.

Điều đó không đồng nghĩa hệ thống sẽ thực sự vận hành tại \(2q\), bởi tại \(2q\), đường ống có thể yêu cầu cột áp lớn hơn nhiều.

16.2. Cộng cột áp của hai bơm

Cộng cột áp là nguyên tắc của ghép nối tiếp. Với ghép song song phải cộng lưu lượng tại cùng cột áp.

16.3. Chỉ kiểm tra duty point của từng bơm

Một bơm có thể được chọn đúng duty point khi chạy riêng nhưng dịch sang vùng bất lợi khi chạy song song. Luôn cần kiểm tra cả hai chế độ.

16.4. Bỏ qua tổn thất ống góp

Khi nhiều bơm cùng chạy, lưu lượng trong ống góp tăng. Tổn thất tại ống hút chung và ống đẩy chung có thể thay đổi đáng kể.

16.5. Ghép hai bơm chỉ vì có cùng lưu lượng và cột áp danh nghĩa

Hai model có cùng thông số (Q-H) tại một điểm chưa chắc có đường đặc tính tương thích. Cần so sánh toàn bộ đường bơm, cột áp khóa, hiệu suất, công suất, \(NPSH_r\) và vùng vận hành cho phép.

16.6. Không kiểm tra trạng thái bơm yếu bị khóa dòng

Khi hai bơm khác nhau ghép song song, bơm có cột áp thấp có thể không thắng được áp suất trên ống góp. Đây là tình huống cần được phát hiện từ đường đặc tính tổng trước khi lắp đặt.

17. So sánh ghép song song và ghép nối tiếp

Tiêu chí Ghép song song Ghép nối tiếp
Đại lượng được cộng khi xây dựng đường tổng Lưu lượng tại cùng cột áp Cột áp tại cùng lưu lượng
Mục tiêu chính Tăng lưu lượng Tăng cột áp
Tổng lưu lượng \(Q=Q_1 + Q_2\) tại cùng \(H\) Cùng lưu lượng qua các bơm
Tổng cột áp Không cộng trực tiếp \(H=H_1 + H_2\) tại cùng \(Q\)
Ứng dụng điển hình Nhu cầu lưu lượng biến thiên, trạm nhiều bơm Hệ thống cần cột áp cao
Yếu tố cần chú ý Chia tải, đường hệ thống, van một chiều Áp suất trung gian và giới hạn áp suất thiết bị

Việc lựa chọn hai cấu hình phải dựa trên yêu cầu thủy lực của hệ thống, không phải đơn thuần dựa trên số lượng bơm.

18. Quy trình tính toán hai bơm ghép song song

Một quy trình kỹ thuật hợp lý có thể thực hiện như sau:

  • Xác định các chế độ lưu lượng của hệ thống: tối thiểu, bình thường, cực đại và trường hợp dự phòng.
  • Xây dựng đường đặc tính hệ thống \(H_{\mathrm{sys}}\) - \(Q\), bao gồm cột áp tĩnh và tổn thất thủy lực.
  • Thu thập đường (H-Q), hiệu suất, công suất và \(NPSH_r\) của bơm.
  • Xây dựng đường đặc tính khi một bơm hoạt động.
  • Xây dựng đường đặc tính tổng khi hai bơm song song bằng cách cộng lưu lượng tại cùng cột áp.
  • Giao các đường bơm với đường hệ thống để xác định từng điểm làm việc.
  • Xác định lưu lượng thực tế qua từng bơm.
  • Kiểm tra vị trí điểm vận hành so với BEP và vùng vận hành cho phép.
  • Kiểm tra công suất động cơ.
  • Kiểm tra \(NPSH_a\) và \(NPSH_r\), đặc biệt khi tất cả bơm cùng chạy.
  • Kiểm tra vận tốc và tổn thất của ống góp hút, ống góp đẩy và từng nhánh.
  • Kiểm tra van một chiều, van cô lập và điều kiện dòng ngược.
  • Xây dựng logic staging, lead-lag hoặc biến tần theo dải nhu cầu thực tế.
  • Kiểm tra trường hợp một bơm mất khả dụng nếu hệ thống yêu cầu dự phòng.

Khi thực hiện đủ các bước trên, lựa chọn bơm sẽ phản ánh đúng hành vi của cả *hệ thống bơm – đường ống*, thay vì chỉ dựa trên một điểm catalogue.

19. Kết luận

Hai bơm ghép song song chủ yếu được sử dụng để tăng lưu lượng và tạo khả năng điều chỉnh công suất theo tải. Quy tắc nền tảng là *tại cùng cột áp, tổng lưu lượng bằng tổng lưu lượng của các bơm đang hoạt động*.

Tuy nhiên, lưu lượng thực tế không được xác định bằng phép cộng đơn giản các lưu lượng định mức. Sau khi bơm thứ hai khởi động, lưu lượng hệ thống tăng, tổn thất thủy lực tăng và điểm làm việc dịch chuyển đến giao điểm mới giữa đường bơm song song và đường hệ thống. Vì vậy tổng lưu lượng của hai bơm thường nhỏ hơn hai lần lưu lượng của một bơm vận hành riêng.

Một thiết kế đầy đủ cần đồng thời kiểm tra đường (H-Q), điểm làm việc của từng bơm, hiệu suất, BEP, công suất, NPSH, tổn thất các nhánh, ống góp, van một chiều và chiến lược điều khiển. Đây mới là cơ sở để xác định liệu ghép song song thực sự mang lại lưu lượng, tính linh hoạt và hiệu quả năng lượng như yêu cầu thiết kế.

Bài viết liên quan

Hai bơm ghép nối tiếp