Bơm ly tâm có cột áp hút 8m đã được sản xuất tại Việt Nam

ở nước ta, nhiều đơn vị đã nghiên cứu, thiết kế chế tạo máy bơm, nhưng chưa có phương án nào hữu hiệu để nâng cao khả năng hút của bơm. Nhìn chung, các đơn vị sản xuất đã sử dụng các biện pháp kỹ thuật như: Tăng số vòng quay của cánh bơm, tăng chiều rộng lối vào cánh dẫn, tăng độ kín vành mòn bằng kết cấu zich zắc… nhưng các loại bơm trong nước sản xuất cũng chỉ đạt độ hút sâu bằng hoặc nhỏ hơn 6- 6,5 m. Ngoài ra, khi xây dựng nhà trạm, các địa phương ven sông thường sử dụng một trong 6 giải pháp, đó là: Xây dựng trạm bơm phao thuyền nổi theo mực nước; xây dựng trạm bơm trục ngang hai tầng đặt máy; trạm bơm hướng trục đặt xiên trên triền sông; trạm bơm trục ngang trượt trên ray theo sườn đê; trạm bơm trục đứng trên khung cột ven sông và trạm bơm chìm. Các trạm bơm dạng này được lựa chọn xây dựng tuỳ thuộc vào điều kiện địa hình và tài chính của từng địa phương. Nhưng nhìn chung đều tốn kém, phức tạp khi xây dựng. Hơn nữa sẽ rất tốn công khi xử lý trong mùa mưa lũ.

Để khắc phục những khó khăn trên, cần phải nghiên cứu giải pháp chế tạo máy bơm có cột hút chân không bằng hoặc lớn hơn 8m. Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, TS. Trần Văn Công – Phòng Tự động hóa và Kết cấu công trình Thủy lợi, Viện Khoa học Thủy lợi đã hình thành ý tưởng chế tạo bơm hút sâu và chính thức nghiên cứu thông qua đề tài: “Nghiên cứu nâng cao khả năng hút của bơm ly tâm”. Sau khi nghiên cứu thực tế các thiết kế chế tạo bơm trong nước và đồng thời nghiên cứu một số tài liệu thiết kế chống xâm thực, cùng với các tính toán bơm ly tâm có khả năng hút cao của nước ngoài, tác giả đã chọn phương án tập trung nghiên cứu quan hệ giữa khả năng hút của bơm với khả năng chống xâm thực và thông số dẫn dòng bánh công tác. Theo phân tích của tác giả, muốn tăng khả năng hút của bơm, phải tìm biện pháp giảm cột áp dự trữ chống xâm thực. Do đó, phải tìm cách giảm tất cả các thành phần tổn thất năng lượng khi vận hành bơm gồm: Tổn thất do ảnh hưởng của kết cấu vành mòn làm kín; do ảnh hưởng của kết cấu các lỗ giảm tải; do sự chèn dòng bởi đường kính bầu bánh công tác; do sự ngoặt dòng chảy đi vào cánh dẫn ly tâm; do ảnh hưởng kết cấu ống côn và đường kính lối vào bơm; tổn thất chèn dòng do chiều dày mép vào; chiều rộng máng dẫn và số cánh làm giảm diện tích lưu thông vào máng dẫn; tổn thất xoáy ở mép vào; tổn thất vận tốc tuyệt đối do ảnh hưởng của góc tới; vận tốc vòng mép vào cánh dẫn; vận tốc tương đối và vận tốc vòng của điểm bị xâm thực trên chu tuyến profile.

Có năm thông số liên quan trực tiếp đến quá trình biến đổi năng lượng của bơm, đó là: Thông số về đường kính lối vào bơm; chiều dày cạnh vào; chiều rộng máng dẫn; số cánh bơm và góc tới. Trong đó, đường kính lối vào bơm có ảnh hưởng quan trọng đến cột áp dự trữ chống xâm thực, đồng thời liên quan tới tất cả các thành phần khác ở lối vào, các thông số chiều rộng máng dẫn, chiều dày cạnh vào và số cánh liên quan đến sự chèn dòng thu hẹp tiết diện chảy ở lối vào cánh dẫn. Ngoài ra, số cánh quá ít sẽ tạo nên xoáy quẩn trong máng dẫn và xoáy ở mép vào, góc tới ảnh hưởng trực tiếp đến vận tốc tuyệt đối. Khi tăng góc tới thì vận tốc tuyệt đối tăng, cột áp dự trữ chống xâm thực sẽ tăng, khả năng hút của bơm giảm. Góc tới không hợp lý còn ảnh hưởng tới tổn thất xoáy ở mép vào. Như vậy, thông số góc tới và số cánh có ảnh hưởng rất quan trọng tới khả năng hút của bơm. Vị trí điểm xâm thực trên chu tuyến profile xác định giá trị vận tốc tương đối và vận tốc vòng của điểm bị xâm thực, mà lý thuyết cũng như thực nghiệm đều rất khó xác định. Nhưng khi xâm thực xảy ra, đó là kết quả ảnh hưởng từ tổn thất của các thành phần khác đến xâm thực. Do đó cần tính toán thiết kế các thông số kết cấu bánh công tác sao cho giảm thiểu các đại lượng tổn thất tới mức nhỏ nhất, nhằm nâng cao khả năng hút của bơm.

Từ những nhận định đó, tác giả đã tiến hành thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thành công các mẫu bơm hút sâu: HS 200- 15 và HS 250- 33 đều đạt độ hút sâu là 8m. Tiếp tục thành công của luận án, tác giả tiếp tục chế tạo và thử nghiệm thành công 11 mẫu cánh bơm hút sâu khác. Sau đó, tác giả được Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn giao nhiệm vụ nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo một số bơm ly tâm hút sâu đạt Hck = 7,0 – 8m”. Theo đó, tác giả đã tiến hành thiết kế và chế tạo các mẫu bơm: HS 200 – 15, HS 200 – 22, HS 200 – 33, HS 250 – 33, HS 300 – 33, với các thông số thiết kế như HS 200 – 15 có công suất động cơ 15 kW, đường kính lối vào bơm 200 mm, công suất máy đạt 170 m3/h; mẫu HS 200 – 22 có công suất động cơ 22 kW, đường kính lối vào bơm là 200 mm, công suất đạt 200 m3/h; mẫu HS 250 – 33 có công suất động cơ 33 kW, đường kính lối vào bơm là 250 mm, công suất đạt 450 m3/h; mẫu HS 300 – 33 có công suất động cơ 33  kW, đuờng kính lối vào bơm là 300 mm, công suất máy đạt 800 m3/h.