NPSH, NPSHa  và NPSHr là các chỉ số quan trong trong ngành bơm, nhưng nhiều người còn chưa rỏ ý nghĩa và cách tính toán các thông số này, cùng Máy bơm nước Châu Á tìm hiểu.

NPSH (Net Positive Suction Head) là gì

NPSH (Net Positive Suction Head) là một chỉ số được sử dụng để đánh giá khả năng hoạt động của một bơm khi đưa chất lỏng từ một điểm thấp đến một điểm cao hơn. NPSH được tính bằng cách so sánh áp suất tại điểm hút của bơm và áp suất cần thiết để tránh hiện tượng bọt khí hoặc cạn kiệt chân không.

NPSHa (Net Positive Suction Head Available) và NPSHr (Net Positive Suction Head Required) là gì

NPSHr (Net Positive Suction Head Required) là áp suất tối thiểu cần thiết tại điểm hút của bơm để tránh sự hình thành bọt khí hoặc cạn kiệt chân không. NPSHr còn được gọi là NPSH phải đáp ứng. NPSHr được tính toán dựa trên đặc tính của bơm và các thông số kỹ thuật của hệ thống đường ống.

NPSHa (Net Positive Suction Head Available) là áp suất hiệu dụng tại điểm hút của bơm. NPSHa bao gồm áp suất khí quyển, áp suất đường ống và độ cao chân không tương đương với độ sâu của bể chứa. Nếu NPSHa cao hơn hoặc bằng NPSHr, bơm có thể hoạt động một cách hiệu quả mà không gặp phải các vấn đề về bọt khí hoặc cạn kiệt chân không.

Khi NPSHa thấp hơn NPSHr, bơm có thể gặp phải các vấn đề như rung lắc, giảm hiệu suất, tăng độ ồn và hư hỏng. Do đó, đối với một hệ thống bơm, cần phải đảm bảo rằng NPSHa luôn cao hơn hoặc bằng NPSHr để đảm bảo hoạt động hiệu quả và bền vững của bơm trong thời gian dài.

Nói chung NPSH, NPSHa  và NPSHr thì trong đó NPSHa mỗi hệ thống khác nhau nên phải tự tính, còn NPSHr của bơm thì hãng sản xuất đã cung cấp trong catalog rồi. Chỉ cần chọn sao cho NPSHa lớn hơn hoặc bằng NPSHr là được.

Công thức tính toán NPSHa của một hệ thống bơm như sau:

NPSHa = Ha + Hs – Hf – Hvp – Hi

Trong đó:

Ha là áp suất khí quyển tại mực nước biển (m hoặc ft)

Hs là cột áp tĩnh đầu hút của bơm được tính từ mặt thoáng (thấp nhất) của chất lỏng tới đường tâm hút của bơm (m hoặc ft)

Hf là tổn thất áp suất do ma sát trong ống dẫn và các phụ kiện đấu nối (m hoặc ft)

Hvp là tổn thất áp suất do áp suất hơi của chất lỏng (m hoặc ft)

Hi là hệ số dự phòng (m hoặc ft)

Trong đó, áp suất khí quyển tại mực nước biển (Ha) có thể khác nhau tùy theo vị trí địa lý và điều kiện thời tiết. Áp suất bay hơi của chất lỏng (Hvp) cũng phụ thuộc vào nhiệt độ của chất lỏng.

Do đó, trong quá trình tính toán NPSHa, cần phải xác định các thông số này một cách chính xác để đảm bảo tính toán NPSHa chính xác và đáp ứng được yêu cầu vận hành của bơm.

Ví dụ về tính toán NPSH, NPSHa và NPSHr của một hệ thống bơm:

Ví dụ về tính NPSHa của hệ thống bơm.

Giả sử bạn cần tính toán NPSHa của một hệ thống bơm để cấp nước cho một tòa nhà cao tầng, với yêu cầu 30 mét cao, và 12m3/h. sau khi tìm hiểu ta chọn được bơm có thông số kỹ thuật là:

Bơm nước ABCXYZ

Công suất: 15 kW(ví dụ)

Lưu lượng : 12 m3/h

Cột áp: 30 m

Đường kính ống hút/đẩy: 100 mm(có nhiều loại bơm có đường ống kích thước xả khác nhau, lựa chọn ống lớn cho giảm tổn thất, và đây chỉ là ví dụ)

Thông số của hệ thống bao gồm:

Áp suất khí quyển tại mực nước biển (Ha): 10.33 m

Áp suất hơi của nước (Hvp): 0.5 m (tra google)

Cột áp tĩnh đầu hút của bơm (Hs): 3 m (độ sâu từ mặt nước đến tâm bơm)

Tổn thất áp suất do ma sát trong ống dẫn và phụ kiện đấu nối (Hf): 2 m (cái này có bảng tra hoặc những trang web có tính sẵn theo chất liệu ống, kích cỡ ống, van co..), ống càng lớn tổn thất áp càng nhỏ.

Hệ số dự phòng (Hi): 1 m (có thể cho thêm tùy yêu cầu)

Để tính toán NPSHa, ta sử dụng công thức:

NPSHa = Ha + Hs – Hf – Hvp – Hi

Thay các giá trị vào công thức, ta có:

NPSHa = 10.33 + 3 – 2 – 0.5 – 1 = 9.83 m

Vậy, giá trị NPSHa của hệ thống bơm là 9.83 m. Nếu giá trị NPSHr của bơm được cung cấp trong tài liệu kỹ thuật là 6 m, thì hệ thống bơm này đáp ứng yêu cầu của bơm về áp suất hút và không bị xâm thực. Tuy nhiên, trong trường hợp giá trị NPSHa thấp hơn NPSHr, cần phải tăng chiều cao đầu hút của bơm hoặc giảm tổn thất áp suất để đảm bảo tính toán NPSHa đáp ứng yêu cầu của bơm.

Trong ví dụ trên thì Cột áp tĩnh đầu hút của bơm (Hs): 3 m khi bể nước đặt cao hơn tâm máy bơm, tính từ mặt nước nước tâm máy bơm là 3 mét, nên giá trị Hs là + 3 mét. Nếu bể chứa đặt thấp hơn tâm máy bơm và độ cao từ mặt nước đến tâm máy bơm là 3 mét, thì Hs lúc này là –3 mét.

Các dấu hiệu bơm bị xâm thực

Các dấu hiệu cho thấy bơm đang bị hiện tượng xâm thực (cavitation) bao gồm:

Tiếng ồn và rung động: Bơm sẽ phát ra tiếng ồn và rung động khi bị hiện tượng xâm thực. Tiếng ồn này có thể giống như tiếng kêu rít, tiếng nổ, hoặc tiếng kêu lạ.

Giảm dần lưu lượng: Khi bơm bị hiện tượng xâm thực, lưu lượng chất lỏng được bơm ra sẽ giảm dần do bong bóng khí gây ra sự cản trở trong ống dẫn.

Tăng độ rung: Bơm bị xâm thực cũng có thể dẫn đến tăng độ rung của bơm.

Hư hỏng các bộ phận bơm: Nếu hiện tượng xâm thực kéo dài, nó có thể gây hư hỏng các bộ phận bơm như cánh quạt, trục, vỏ bơm và các bộ phận kết nối khác.

Tăng nhiệt độ: Khi bơm bị hiện tượng xâm thực, nhiệt độ của chất lỏng được bơm cũng có thể tăng lên do sự ma sát và sự áp suất khí trong bong bóng khí.

Biết về NPSH, NPSHa và NPSHr để ngăn xâm thực

Để ngăn chặn hiện tượng xâm thực (cavitation) trong máy bơm, ta có thể áp dụng các biện pháp như sau:

Kiểm tra và tăng giá trị NPSHa: Để ngăn chặn hiện tượng xâm thực, cần đảm bảo giá trị NPSHa lớn hơn giá trị NPSHr của bơm. Có thể tăng giá trị NPSHa bằng cách tăng đường ống dẫn, giảm độ cong của ống, hoặc tăng độ cao của bồn chứa.

Giảm thiểu tổn thất áp suất: Tổn thất áp suất trong hệ thống ống dẫn cũng là một nguyên nhân gây ra hiện tượng xâm thực. Do đó, cần giảm thiểu tổn thất áp suất bằng cách sử dụng đường ống lớn hơn, giảm độ cong của ống và đảm bảo vệ sinh hệ thống ống thường xuyên.

Sử dụng bơm có giá trị NPSHr thấp: Khi chọn bơm, nên chọn loại bơm có giá trị NPSHr thấp hơn để giảm khả năng xâm thực.

Điều chỉnh vị trí bơm: Nếu bơm được đặt quá cao so với mực nước hoặc quá xa so với mực nước, giá trị NPSHa sẽ giảm và dẫn đến hiện tượng xâm thực. Do đó, cần đặt bơm đúng vị trí để đảm bảo giá trị NPSHa đủ để đáp ứng yêu cầu của bơm.

Thay thế bộ phận bơm bị hư hỏng: Nếu bộ phận bơm như cánh quạt, trục, vỏ bơm bị hư hỏng, cần thay thế ngay để tránh gây ra hiện tượng xâm thực và giảm hiệu suất của bơm.

Đảm bảo vệ sinh định kỳ: Vệ sinh định kỳ hệ thống bơm và các bộ phận liên quan như bộ lọc, van, cửa sổ kiểm tra,.. giúp đảm bảo các bộ phận hoạt động ở tốc độ cao và giảm khả năng xâm thực.

Những biện pháp trên sẽ giúp ngăn chặn hiện tượng xâm thực trong máy bơm, tăng tuổi thọ và hiệu suất của bơm, giảm chi phí sửa chữa và bảo trì.

Thông thường máy bơm bị xâm thực là các dòng máy bơm ly tâm như bơm ly tâm trục ngang, bơm ly tâm trục đứng, bơm tưới lưu lượng lớn, hay các dòng bơm đẩy cao. Ít ai chú ý hoặc chưa biết đến các thông số NPSH, NPSHa  và NPSHr  này là gì. Hy vong qua bài viết trên phần nào giúp quý khách thêm thông tin.