Các loại cánh bơm nước thải: cấu tạo và cách lựa chọn

1. Tổng quan

Trong bơm nước thải, cánh bơm là bộ phận quyết định trực tiếp đến khả năng truyền năng lượng cho chất lỏng, hiệu suất thủy lực, khả năng cho chất rắn đi qua và nguy cơ tắc nghẽn trong quá trình vận hành.

Khác với bơm nước sạch, bơm nước thải thường phải làm việc với dòng chất lỏng chứa cặn, bùn, sợi, rác mềm hoặc chất rắn có kích thước nhất định. Vì vậy, lựa chọn cánh bơm nước thải không thể chỉ dựa trên lưu lượng \(Q\), cột áp \(H\) và công suất động cơ. Hình dạng đường dòng và kích thước đường thông qua cánh cũng là những thông số quan trọng.

Các cấu hình phổ biến gồm cánh xoáy, cánh kênh, cánh chống tắc, cánh bán hở, cánh có cơ cấu nghiền hoặc cắt và một số dạng chuyên dụng như cánh xoắn ly tâm. Mỗi loại tạo ra sự đánh đổi khác nhau giữa:

• Hiệu suất thủy lực.
• Khả năng cho chất rắn đi qua.
• Khả năng chống quấn sợi và chống tắc.
• Mức độ mài mòn.
• Cột áp có thể tạo ra.
• Chi phí vận hành và bảo trì.

Hiểu đúng bản chất của từng loại cánh giúp kỹ sư lựa chọn bơm phù hợp với đặc tính nước thải thay vì chỉ chọn theo điểm làm việc danh định.

2. Cánh bơm ảnh hưởng như thế nào đến khả năng bơm nước thải?

Ở bơm ly tâm, cánh bơm quay làm tăng động lượng của chất lỏng. Năng lượng cơ học từ động cơ được truyền qua trục đến cánh và sau đó chuyển thành năng lượng thủy lực của dòng chảy.

Cột áp do bơm tạo ra có thể xem xét thông qua phương trình Euler của máy thủy lực:

Trong đó:

• \(H_t\): cột áp lý thuyết của cánh bơm, m.
• \(u_1\), \(u_2\): vận tốc vòng tại cửa vào và cửa ra của cánh, m/s.
• \(V_{u1}\), \(V_{u2}\): thành phần vận tốc tuyệt đối theo phương tiếp tuyến, m/s.
• \(g\): gia tốc trọng trường, m/s².

Trong thực tế, hình dạng cánh quyết định cách dòng nước đi qua bánh công tác. Khi tối ưu cánh để tạo đường dòng liên tục, tổn thất thủy lực giảm và hiệu suất có thể tăng. Tuy nhiên, đường dẫn dòng hẹp hoặc có nhiều cánh lại dễ bị ảnh hưởng bởi rác và chất rắn.

Ngược lại, khi mở rộng đường thông, giảm số cánh hoặc đặt cánh lệch khỏi đường dòng chính, khả năng chống tắc tăng nhưng tổn thất thủy lực thường lớn hơn.

Đây chính là nguyên nhân khiến không tồn tại một kiểu cánh tối ưu cho mọi loại nước thải.

3. Cánh xoáy (vortex impeller)

Cánh xoáy (vortex impeller) là một trong những cấu hình phổ biến nhất đối với bơm chìm nước thải chứa nhiều chất rắn hoặc rác.

Đặc điểm quan trọng của cánh xoáy là bánh công tác thường được đặt lùi vào phía trong buồng bơm thay vì nằm trực tiếp trên toàn bộ đường dòng từ cửa hút đến cửa xả.

Khi cánh quay, nó tạo ra chuyển động xoáy trong buồng bơm. Phần lớn chất lỏng và chất rắn có thể đi qua vùng buồng bơm mà không phải tiếp xúc trực tiếp với toàn bộ cánh.

3.1. Cơ chế dòng chảy

Trong bơm ly tâm thông thường, nước đi vào tâm cánh, đi xuyên qua các kênh cánh và nhận năng lượng trực tiếp từ bánh công tác.

Đối với cánh xoáy, sự truyền năng lượng một phần diễn ra thông qua trường xoáy được tạo trong buồng bơm. Điều này làm giảm sự tiếp xúc trực tiếp giữa vật rắn và cánh.

Ưu điểm quan trọng là khả năng cho các vật liệu như:

• Sợi.
• Vải mềm.
• Bùn.
• Cặn hữu cơ.
• Chất rắn không đều hình dạng.

đi qua bơm với nguy cơ kẹt thấp hơn.

Đổi lại, truyền năng lượng gián tiếp qua vùng xoáy làm tăng tổn thất nội bộ. Vì vậy, hiệu suất của bơm vortex thường thấp hơn bơm sử dụng cánh kênh tại cùng điều kiện thiết kế.

3.2. Khi nào nên sử dụng cánh xoáy?

Cánh xoáy phù hợp khi độ tin cậy vận hành và khả năng chống tắc quan trọng hơn việc tối ưu từng phần trăm hiệu suất.

Các ứng dụng thường gặp gồm:

• Hố thu nước thải.
• Trạm bơm nước thải sinh hoạt.
• Nước thải có rác mềm.
• Bùn loãng.
• Nước thải có vật liệu dạng sợi.
• Bơm thoát nước bẩn.

Trong các hệ thống có nguy cơ tắc nghẽn cao, việc giảm số lần tháo bơm vệ sinh đôi khi mang lại lợi ích vận hành lớn hơn phần điện năng tiết kiệm được từ một loại cánh hiệu suất cao hơn nhưng dễ tắc.

4. Cánh kênh (channel impeller)

Cánh kênh (channel impeller) sử dụng một hoặc nhiều đường dẫn dòng rõ ràng qua bánh công tác. Nước và chất rắn đi trực tiếp qua các kênh này trước khi thoát ra buồng bơm.

Các cấu hình thường gặp gồm:

• Cánh một kênh.
• Cánh hai kênh.
• Cánh nhiều kênh.

Trong bơm nước thải, cánh một kênh và hai kênh thường đáng chú ý hơn vì có đường thông chất rắn lớn.

4.1. Cánh một kênh (single channel impeller)

Cánh một kênh chỉ tạo một đường dòng lớn qua bánh công tác.

Ưu điểm chính là đường thông lớn, ít vị trí để rác bị mắc và vẫn duy trì khả năng truyền năng lượng trực tiếp tương đối tốt.

So với cánh vortex, cánh một kênh thường có khả năng đạt hiệu suất thủy lực cao hơn vì phần lớn dòng nước đi trực tiếp qua cánh.

Nhược điểm là hình học không đối xứng của cánh một kênh có thể tạo lực thủy lực dao động lớn hơn nếu thiết kế không tốt. Vì vậy, độ cân bằng, thiết kế bánh công tác và chất lượng chế tạo có vai trò quan trọng.

4.2. Cánh hai kênh (Dual channel impeller)

Cánh hai kênh chia dòng qua hai đường dẫn.

Cấu hình này có thể cải thiện cân bằng thủy lực và hiệu suất nhưng đường thông chất rắn của từng kênh thường nhỏ hơn so với cánh một kênh có cùng đường kính tổng thể.

Vì vậy, thiết kế cánh hai kênh thường là sự cân bằng giữa:

• Hiệu suất.
• Khả năng cho chất rắn đi qua.
• Tải trọng lên ổ trục.
• Độ ổn định vận hành.

4.3. Giới hạn của cánh kênh

Vật liệu dạng sợi dài có thể bám tại mép vào của cánh hoặc quấn quanh khu vực tâm bánh công tác.

Do đó, kích thước chất rắn danh nghĩa mà bơm có thể cho đi qua không phải là tiêu chí duy nhất. Hình dạng của vật liệu cũng rất quan trọng.

Một vật rắn tương đối tròn có thể đi qua đường thông dễ dàng, trong khi một dải vải mỏng hoặc sợi dài có kích thước nhỏ hơn lại có khả năng quấn vào cánh.

5. Cánh chống tắc (non-clog impeller)

Thuật ngữ cánh chống tắc (non-clog impeller) thường dùng để mô tả nhóm bánh công tác được tối ưu nhằm giảm nguy cơ tắc nghẽn khi bơm nước thải.

Đây không phải lúc nào cũng là một hình học cánh duy nhất.

Tùy nhà sản xuất và dòng bơm, cấu hình chống tắc có thể dựa trên:

• Cánh một kênh.
• Cánh hai kênh.
• Hình học cánh quét.
• Mép dẫn được thiết kế đặc biệt.
• Khoảng hở lớn.
• Hình dạng tâm cánh hạn chế mắc sợi.

Điểm chung là đường dòng được thiết kế để giảm khả năng giữ rác hoặc tạo điểm mắc sợi.

5.1. Khả năng chống tắc không đồng nghĩa với không bao giờ tắc

Tên gọi “chống tắc” dễ tạo cảm giác rằng bơm có thể xử lý mọi loại vật liệu. Trong thực tế, khả năng vận hành phụ thuộc vào cả hệ thống.

Bơm vẫn có thể gặp sự cố khi nước thải chứa:

• Khăn lau ướt.
• Giẻ.
• Túi nhựa.
• Dây dài.
• Vật liệu sợi có độ bền cao.
• Vật cứng lớn hơn đường thông thiết kế.

Vì vậy, khi đánh giá cánh chống tắc cần xem đồng thời:

• Đường kính vật rắn cho phép.
• Hình dạng đường thông.
• Kiểu mép cánh.
• Khả năng tự làm sạch của bánh công tác.
• Kích thước cửa hút.
• Đặc tính rác thực tế của nguồn nước thải.

Không nên đánh giá chỉ dựa vào tên thương mại “non-clog”.

6. Cánh bán hở (semi-open impeller)

Cánh bán hở (semi-open impeller) thường gồm các lá cánh gắn với một đĩa phía sau, trong khi phía trước không có đĩa che kín hoàn toàn.

Cấu hình này tạo đường tiếp cận rộng hơn vào các lá cánh và thường có khả năng xử lý chất lỏng chứa cặn tốt hơn cánh kín truyền thống.

6.1. Ảnh hưởng của khe hở cánh

Hiệu suất của cánh bán hở phụ thuộc đáng kể vào khe hở giữa mép cánh và bề mặt đối diện của thân bơm hoặc tấm chịu mòn.

Khi khe hở tăng do mài mòn, dòng nước có thể rò từ vùng áp suất cao trở lại vùng áp suất thấp.

Lưu lượng rò nội bộ tăng làm:

• Giảm cột áp.
• Giảm hiệu suất.
• Tăng công suất riêng cho mỗi đơn vị lưu lượng hữu ích.

Vì vậy, một số thiết kế cho phép điều chỉnh khe hở hoặc thay thế tấm chịu mòn.

Đây là điểm khác biệt quan trọng so với cánh vortex, nơi hiệu suất ít phụ thuộc hơn vào một khe hở mép cánh kiểu này nhưng tổn thất do cơ chế xoáy vốn đã lớn hơn.

6.2. Ứng dụng

Cánh bán hở thường phù hợp với:

• Nước thải công nghiệp chứa cặn.
• Bùn loãng.
• Chất lỏng có hạt nhỏ.
• Các dịch có xu hướng gây mài mòn mức vừa.

Đối với nước thải chứa nhiều sợi dài, khả năng chống quấn phải được xem xét riêng theo hình học cụ thể của cánh.

7. Cánh hở (open impeller)

Cánh hở (open impeller) có các lá cánh với mức độ che phủ bởi đĩa cánh thấp hơn cánh bán hở.

Cấu hình này tạo không gian dòng chảy tương đối thông thoáng và thuận lợi khi bơm chất lỏng chứa chất rắn hoặc cặn.

Tuy nhiên, hiệu suất và cột áp nhạy với khe hở giữa cánh và thân bơm. Khi khe hở tăng, dòng hồi lưu tăng nhanh.

Do đó, cánh hở thường được lựa chọn cho những ứng dụng cụ thể hơn thay vì trở thành cấu hình mặc định cho bơm chìm nước thải sinh hoạt.

8. Cánh có cơ cấu nghiền hoặc cắt

Bơm nghiền (grinder pump) và bơm có cơ cấu cắt sử dụng dao hoặc bộ phận cắt tại khu vực cửa hút để làm nhỏ rác trước khi dòng nước đi qua bánh công tác.

Điểm quan trọng là cần phân biệt giữa:

• Hình dạng cánh bơm.
• Cơ cấu xử lý chất rắn đặt trước hoặc kết hợp với cánh.

Một bơm grinder không đơn giản là “một loại cánh”. Đây là một cấu hình bơm trong đó hệ thống cắt là thành phần chức năng quan trọng.

8.1. Nguyên lý

Rác mềm đi vào cửa hút sẽ tiếp xúc với bộ dao quay và dao cố định hoặc các bề mặt cắt tương ứng.

Vật liệu được cắt thành kích thước nhỏ hơn trước khi đi qua phần thủy lực.

Điều này đặc biệt hữu ích khi cần bơm nước thải qua đường ống có đường kính tương đối nhỏ hoặc hệ thống áp lực.

8.2. Ứng dụng phù hợp

Bơm grinder thường phù hợp với:

• Trạm bơm nước thải quy mô nhỏ.
• Hệ thống thu gom áp lực.
• Hộ gia đình hoặc cụm công trình phân tán.
• Khu vực có yêu cầu giảm kích thước chất rắn trước khi bơm.

Tuy nhiên, không nên mặc định sử dụng grinder cho mọi trạm bơm nước thải.

Cơ cấu cắt làm tăng:

• Số chi tiết chịu mài mòn.
• Nhu cầu kiểm tra dao cắt.
• Mô-men cần thiết khi xử lý rác.
• Nguy cơ hư hỏng khi gặp vật cứng không thể cắt.

Nếu hệ thống có đường ống đủ lớn và có thể cho chất rắn đi qua trực tiếp, một bơm cánh vortex hoặc cánh chống tắc có thể đơn giản hơn về vận hành.

9. Cánh chopper

Bơm chopper cũng sử dụng cơ chế cắt nhưng thường được thiết kế cho môi trường có chất rắn hoặc vật liệu sợi nặng hơn.

Tùy thiết kế, lưỡi cắt có thể hoạt động tại mép hút hoặc phối hợp với phần quay của bánh công tác.

Cấu hình này thường gặp trong:

• Bùn.
• Nước thải công nghiệp.
• Nước thải chứa sợi.
• Chất thải hữu cơ.
• Ứng dụng nông nghiệp hoặc xử lý phân.

Với hệ thống nước thải sinh hoạt thông thường, chopper là giải pháp chuyên dụng hơn và chỉ nên xem xét khi đặc tính rác thực tế yêu cầu.

10. Cánh xoắn ly tâm (screw centrifugal impeller)

Cánh xoắn ly tâm (screw centrifugal impeller) kết hợp đặc tính của cánh dạng vít với nguyên lý ly tâm.

Dòng chất lỏng được dẫn qua bánh công tác theo đường tương đối liên tục thay vì bị chuyển hướng mạnh ngay tại cửa vào.

Một số lợi ích tiềm năng gồm:

• Đường thông chất rắn lớn.
• Dòng chảy tương đối êm.
• Khả năng bơm bùn hoặc chất lỏng chứa vật rắn tốt.
• Giảm phá vỡ vật liệu cần duy trì hình dạng.

Loại cánh này thường xuất hiện trong các ứng dụng đặc thù hơn so với vortex hoặc channel nhưng có thể rất hiệu quả khi cần đồng thời khả năng vận chuyển chất rắn và đặc tính thủy lực tốt.

11. So sánh các loại cánh bơm nước thải

Không nên xếp hạng các loại cánh theo một tiêu chí duy nhất. Cánh có hiệu suất cao nhất không nhất thiết là lựa chọn tốt nhất nếu trạm thường xuyên phải kéo bơm lên để gỡ rác.

Bảng dưới đây thể hiện xu hướng kỹ thuật tổng quát. Hiệu suất và khả năng chống tắc thực tế vẫn phụ thuộc vào thiết kế cụ thể của từng nhà sản xuất.

12. Đường thông chất rắn là thông số đặc biệt quan trọng

Một trong những thông số thường được nhà sản xuất công bố đối với bơm nước thải là kích thước chất rắn có thể đi qua.

Tuy nhiên, cần hiểu đúng ý nghĩa của thông số này.

Đường kính thông chất rắn thường phản ánh kích thước hình học tối đa của vật rắn lý tưởng có thể đi qua phần thủy lực mà không bị chặn bởi tiết diện nhỏ nhất.

Trong thực tế, nguy cơ tắc không chỉ phụ thuộc kích thước.

Một đoạn vải dài hoặc khăn lau có chiều dày nhỏ có thể đi qua kích thước hình học nhưng lại quấn quanh:

• Mép cánh.
• Tâm bánh công tác.
• Trục.
• Khe giữa bánh công tác và thân bơm.

Do đó, khi nước thải chứa nhiều vật liệu dạng sợi, cần đánh giá cả khả năng chống quấn chứ không chỉ nhìn vào giá trị đường kính chất rắn cho phép.

13. Số lượng cánh và khả năng chống tắc

Về nguyên tắc chung, giảm số lượng cánh giúp tăng kích thước đường thông giữa các cánh.

Điều này lý giải vì sao bơm nước thải thường sử dụng số cánh ít hơn bơm nước sạch có cùng quy mô.

Tuy nhiên, giảm số cánh có thể làm tăng:

• Dao động áp suất.
• Lực thủy lực không cân bằng.
• Độ rung.
• Biến thiên mô-men.

Do đó, thiết kế cánh nước thải là bài toán tối ưu giữa thủy lực và độ tin cậy cơ học, không đơn giản là “càng ít cánh càng tốt”.

14. Hiệu suất và chống tắc luôn có sự đánh đổi

Đối với nước sạch, việc tối ưu đường dòng qua bánh công tác có thể được ưu tiên mạnh vì gần như không phải quan tâm đến rác.

Đối với nước thải, đường dòng quá hẹp có thể trở thành vị trí bắt rác.

Vì vậy, thiết kế bơm nước thải thường chấp nhận một mức tổn thất thủy lực nhất định để:

• Tăng tiết diện dòng.
• Giảm số vị trí có thể mắc rác.
• Hạn chế góc cạnh.
• Tăng khả năng tự làm sạch.

Trong hệ thống vận hành liên tục, điều này có thể đem lại hiệu quả kinh tế tổng thể tốt hơn.

Ví dụ, một bơm có hiệu suất cao hơn vài điểm phần trăm nhưng thường xuyên bị tắc có thể tạo chi phí vòng đời lớn hơn nhiều so với một bơm hiệu suất thấp hơn nhưng vận hành ổn định.

Vì vậy, lựa chọn bơm không nên chỉ dựa trên hiệu suất cực đại trên đường đặc tính.

15. Ảnh hưởng của cánh đến công suất bơm

Công suất thủy lực cần truyền cho dòng nước được xác định theo:

Trong đó:

• \(P_h\): công suất thủy lực, W.
• \(\rho\): khối lượng riêng của chất lỏng, kg/m³.
• \(Q\): lưu lượng, m³/s.
• \(H\): cột áp, m.

Công suất trên trục bơm:

Trong đó \(\eta_p\) là hiệu suất tổng của bơm tại điểm làm việc.

Do các loại cánh khác nhau có hiệu suất khác nhau, cùng một yêu cầu \(Q\) và \(H\), công suất trục có thể khác đáng kể.

Tuy nhiên, không nên từ công thức này suy luận rằng cánh có hiệu suất cao nhất luôn là lựa chọn tốt nhất.

Đối với bơm nước thải, cần xem thêm chi phí do:

• Tắc bơm.
• Dừng hệ thống.
• Tháo lắp vệ sinh.
• Mài mòn.
• Thay thế cánh hoặc tấm chịu mòn.
• Suy giảm hiệu suất theo thời gian.

16. Cách lựa chọn cánh bơm theo đặc tính nước thải

Trình tự lựa chọn hợp lý nên bắt đầu từ đặc tính nước thải trước khi chọn loại cánh.

16.1. Nước thải sinh hoạt sau song chắn rác

Nếu nước thải đã qua song chắn rác phù hợp và lượng sợi không quá lớn, cánh một kênh, hai kênh hoặc cánh chống tắc thường là lựa chọn đáng xem xét.

Ưu điểm là đạt cân bằng tốt giữa hiệu suất và độ tin cậy.

Nếu trạm thực tế vẫn thường xuyên xuất hiện khăn lau, giẻ hoặc vật liệu dạng sợi, cần ưu tiên khả năng chống quấn hơn hiệu suất cực đại.

16.2. Nước thải có nhiều rác và sợi

Cánh vortex hoặc các thiết kế chống tắc chuyên dụng thường phù hợp hơn.

Với nguồn nước thải chứa lượng lớn khăn lau hoặc sợi tổng hợp, cần xem xét thêm công nghệ chống quấn hoặc cơ cấu cắt.

16.3. Nước thải công nghiệp chứa cặn

Cánh bán hở, cánh hở hoặc các cấu hình chuyên dụng có thể phù hợp tùy:

• Kích thước hạt.
• Tính mài mòn.
• Nồng độ chất rắn.
• Độ nhớt.
• Khả năng lắng.

Không nên áp dụng máy móc lựa chọn từ nước thải sinh hoạt sang nước thải công nghiệp.

16.4. Bùn

Đối với bùn, cần xem xét thêm tính lưu biến và nồng độ chất rắn.

Khi nồng độ chất rắn tăng, giả thiết chất lỏng gần giống nước có thể không còn phù hợp.

Trong trường hợp bùn nhớt hoặc chứa lượng lớn chất rắn, các cấu hình như screw centrifugal, cánh hở hoặc các loại bơm chuyên dụng khác có thể phù hợp hơn bơm ly tâm nước thải thông thường.

16.5. Hệ thống thu gom áp lực bằng ống nhỏ

Bơm grinder có thể phù hợp khi mục tiêu thiết kế là cắt nhỏ chất rắn trước khi đưa vào mạng đường ống áp lực có đường kính nhỏ.

Tuy nhiên, đây là quyết định ở cấp độ hệ thống thu gom, không nên lựa chọn grinder chỉ vì nước thải “có rác”.

17. Những sai lầm thường gặp khi chọn cánh bơm nước thải

17.1. Chỉ chọn theo lưu lượng và cột áp

Hai bơm đều có thể đạt \(Q=50\ \text{m}^3/\text{h}\) và \(H=8\ \text{m}\) nhưng khả năng xử lý rác hoàn toàn khác nhau.

Điểm làm việc thủy lực chỉ là một phần của bài toán.

17.2. Chỉ nhìn vào đường kính thông chất rắn

Thông số này không phản ánh đầy đủ nguy cơ quấn sợi.

Kỹ sư cần biết loại rác thực tế chứ không chỉ kích thước.

17.3. Chọn cánh vortex cho mọi ứng dụng

Cánh vortex chống tắc tốt nhưng không phải luôn tối ưu.

Nếu nước thải đã được tiền xử lý tốt và ít rác, sử dụng cánh channel có hiệu suất cao hơn có thể giảm đáng kể điện năng trong suốt vòng đời.

17.4. Chọn grinder chỉ vì muốn chống tắc

Grinder không làm cho mọi loại rác biến mất.

Vật cứng, kim loại hoặc vật liệu không thể cắt vẫn có thể gây hư hỏng bộ cắt.

Cơ cấu nghiền cũng làm tăng yêu cầu bảo trì.

17.5. Không xem xét điểm làm việc thực tế

Bơm có thể sử dụng cánh phù hợp nhưng vẫn vận hành kém nếu làm việc quá xa vùng hiệu suất tốt.

Khi đó có thể xuất hiện:

• Rung.
• Tuần hoàn nội bộ.
• Gia tăng lực hướng kính.
• Hiệu suất thấp.
• Tăng mài mòn.
• Giảm tuổi thọ ổ trục và phớt.

Vì vậy, lựa chọn cánh luôn phải đi cùng kiểm tra đường đặc tính hệ thống và đường đặc tính bơm.

18. Nên ưu tiên chống tắc hay hiệu suất?

Không có một câu trả lời cố định.

Đối với trạm bơm nước thải ít rác, vận hành ổn định và tiêu thụ điện lớn, hiệu suất có thể là yếu tố kinh tế rất quan trọng.

Đối với trạm nhỏ nhưng thường xuyên gặp khăn lau hoặc rác, độ tin cậy có thể quan trọng hơn.

Một cách tiếp cận hợp lý là đánh giá chi phí vòng đời thay vì chỉ nhìn vào hiệu suất hoặc giá mua ban đầu.

Có thể xem xét:

• Điện năng tiêu thụ.
• Tần suất tắc bơm.
• Chi phí nhân công kéo bơm.
• Thời gian dừng.
• Khả năng có bơm dự phòng.
• Chi phí thay thế cánh.
• Tuổi thọ phớt và ổ trục.
• Khả năng tiếp cận bảo trì.

Với trạm bơm ngầm hoặc vị trí khó thao tác, mỗi lần tắc có thể gây chi phí vận hành đáng kể. Trong trường hợp này, thiết kế chống tắc tốt thường có giá trị cao.

19. Các thông số cần kiểm tra khi đọc catalogue bơm nước thải

Ngoài lưu lượng và cột áp, nên kiểm tra:

• Kiểu bánh công tác.
• Kích thước chất rắn cho phép đi qua.
• Đường kính cửa hút và cửa xả.
• Đường kính cánh.
• Hiệu suất tại điểm làm việc.
• Dải làm việc cho phép.
• Công suất trên trục.
• Công suất động cơ.
• Vật liệu bánh công tác.
• Vật liệu thân bơm.
• Khả năng chống mài mòn.
• Kết cấu phớt.
• Khả năng vận hành với biến tần nếu có.
• Giới hạn số lần khởi động.
• Yêu cầu mức nước tối thiểu và chế độ làm mát động cơ đối với bơm chìm.

Đối với ứng dụng có rác đặc biệt, nên kiểm tra thêm tài liệu mô tả hình học chống tắc thay vì chỉ dựa trên bảng thông số cơ bản.

20. Phân loại thực tế nên dùng khi thiết kế hệ thống nước thải

Trong thực hành thiết kế, có thể nhóm cánh bơm nước thải thành năm nhóm chính để thuận tiện cho việc so sánh:

• Cánh xoáy: ưu tiên chống tắc và khả năng cho chất rắn đi qua.
• Cánh kênh: cân bằng giữa hiệu suất và khả năng xử lý chất rắn.
• Cánh chống tắc chuyên dụng: tối ưu hình học nhằm hạn chế mắc rác và sợi.
• Cánh bán hở hoặc hở: phù hợp với một số loại nước thải công nghiệp và chất lỏng chứa cặn.
• Bơm có cơ cấu nghiền hoặc cắt: sử dụng khi cần xử lý rác trước khi đưa vào hệ thống đường ống.

Các cấu hình như cánh xoắn ly tâm hoặc chopper nên xem là giải pháp chuyên dụng cho những điều kiện nước thải cụ thể.

21. Kết luận

Không có loại cánh bơm nước thải tốt nhất cho mọi ứng dụng.

Cánh vortex có ưu thế rõ rệt về khả năng chống tắc nhưng thường phải đánh đổi một phần hiệu suất. Cánh channel truyền năng lượng trực tiếp và có thể đạt hiệu suất cao hơn nhưng nhạy hơn với rác dạng sợi. Cánh bán hở phù hợp với nhiều chất lỏng chứa cặn nhưng hiệu suất phụ thuộc đáng kể vào khe hở. Các hệ thống grinder hoặc cutter giải quyết vấn đề theo hướng cắt nhỏ rác trước khi dòng chảy đi qua phần thủy lực.

Khi lựa chọn, kỹ sư nên đánh giá đồng thời:

• Lưu lượng và cột áp.
• Thành phần chất rắn.
• Kích thước và hình dạng rác.
• Hàm lượng sợi.
• Nồng độ bùn.
• Nguy cơ mài mòn.
• Hiệu suất năng lượng.
• Khả năng tiếp cận bảo trì.
• Mức độ quan trọng của trạm bơm.

Đối với hệ thống nước thải, một lựa chọn tốt không phải là bánh công tác có hiệu suất cao nhất trên catalogue mà là cấu hình duy trì được điểm làm việc yêu cầu với mức tắc nghẽn, mài mòn và chi phí vận hành chấp nhận được trong suốt vòng đời thiết bị.