Các máy bơm làm việc ghép nối tiếp

Khi cần đưa nước lên cao hoặc tạo ra chất lỏng có áp suất lớn hơn áp suất của một máy bơm thì phải đấu nối tiếp các máy bơm. Ghép nối tiếp nghĩa là nước từ cửa ra (hoặc từ ống đẩy ) của máy bơm đầu được nối vào ống hút của máy bơm tiếp theo; trình tự nối như vậy sẽ làm tăng cột áp của hệ thống đường ống. Việc ghép nối tiếp các bơm tại một trạm hoặc nhiều trạm, không nên nối quá hai máy bơm trong cùng một trạm. Nối trực tiếp hai bơm trong một trạm tuy đở tốn kém khối lượng nhà bao che, lợi cho vận hành nhưng có nhược điểm lớn là việc bịt kín phía hút cho máy bơm tiếp theo là khó khăn. Việc chọn máy bơm đa cấp thay cho ghép nối tiếp sẽ đơn giản và hiệu quả hơn.

Sau đây ta nghiên cứu sơ đồ ghép nối tiếp hai máy bơm giống nhau đặt ở độ cao địa

Hai máy bơm giống nhau làm việc nối tiếp.

lý khác nhau. Chiều cao cột nước của bơm I là H _I' , chiều cao địa hình chung là H '. Hai máy bơm giống nhau có đường đặc tính bơm là Q - H_I,II , đường tổn thất đường ống I là H_Ố1 , tổn thất đường ống II là H_ÔII , đường đặc tính đường ống I là H_ÔI gặp đường đặc tính máy bơm Q - H_I,II tại điểm E - điểm công tác của máy bơm I. Để xác định điểm công tác của hai máy bơm trên ta cần vẽ được đường đặc tính chung của hai ống I và II và đường đặc tính chung của hai máy bơm ghép nối tiếp. Đường đặc tính đường ống chung được vẽ bằng cách cộng tung độ H_Ố1 + H_ÔII . Đường đặc tính chung của hai máy bơm được vẽ theo nguyên tắc cộng tung độ đường đặc tính của hai máy bơm khi có cùng lưu lượng ( hoành độ ), ở đây do bơm giống nhau nên ta nhân đôi tung độ của đường Q - H_I,II được đường Q - H _{(I + II)} . Điểm A là điểm công tác chung của hai bơm, lưu lượng và cột nước tương ứng với điểm công tác là Q_A và H_A. Lưu lượng Q_A có thể lớn hoặc nhỏ hơn Q_E. Nếu Q_A > Q_E ( như hình vẽ ) thì máy bơm I không đủ khả năng đẩy Q_A lên bơm II mà cần có sự giúp sức của bơm II. Giá trị thiếu hụt đó của bơm I thể hiện ở đoạn BD. Khi Q_A < Q_E, chẳng hạn Q_A = Q_F thì ta nói bơm II hút chất lỏng có áp suất dư, biểu thị đoạn GF, bơm II cần được kiểm tra xâm thực. Cần chú ý khi đấu nối tiếp hai bơm như trên, nếu điểm B dịch nhiều sang phải ( Q_A >> Q_E ) thì sẽ làm cho hiện tượng xâm thực xảy ra trong BXCT của máy bơm II và động cơ của máy bơm I dễ bị quá tải. Do vậy nên hướng về trường hợp Q_A < Q_E nếu như Q_A không bằng được Q_E .

Trong thực tế, ở một số trạm bơm người ta còn ghép nối tiếp từng cặp ( hai máy bơm một ), các cặp nầy lại nối song song với nhau. Hình (6 -11, a) là ví dụ trạm có ba cặp ghép song song, mỗi cặp gồm hai máy bơm 1 và 2 ghép nối tiếp để đưa nước lên đài.

Sơ đồ ghép a) và đường đặc tính b) của 3 cặp nối tiếp ghép song song vào 1 ống, bơm lên một đài.

Sơ đồ trên thực chất là sơ đồ "ghép nối tiếp - song song". Trên mỗi cặp, máy bơm 1 và 2 làm việc nối tiếp, bơm 1 có đường đặc tính H₁ - Q₁, máy bơm 2 có đường đặc tính H₂ - Q₂ ( xem Hình 6 - 11,b ), dùng quy tắc ghép nối tiếp vẽ được đường đặc tính chung của mỗi cặp là đường H - Q. Có đường chung của một cặp ta vẽ các đường đặc tính chung của hai cặp H - 2Q, của ba cặp H - 3Q theo nguyên tắc ghép song song. Các giao điểm A₁, A₂, A₃ của các đường trên với đường đặc tính ống H_Ô - Q xác định lưu lượng của một, hai và ba cặp máy bơm. Đường đặc tính H_Ô - Q cũng cắt đường đặc tính máy bơm hai H₂ - Q₂, nhưng giao điểm này không nên coi là điểm công tác vì máy bơm thứ 2 cần phải có nước dâng ở cửa vào do máy bơm1 cung cấp, nếu vắng máy bơm 1 thì trong máy bơm 2 sẽ xuất hiện khí thực dẫn đến đường H₂ - Q₂ giảm thấp hoặc máy bơm 2 phải ngừng làm việc.

Trong nhiều trường hợp, cột nước địa hình lớn hoặc chiều dài đường ống quá dài tuyến nối giữa các máy bơm làm việc nối tiếp sẽ rất lớn. Lúc này thay việc nối tiếp các máy bơm bằng việc ghép nối tiếp các trạm bơm. Đầu tiên ta hãy xem hai trạm bơm ghép nối tiếp khi cột nước địa hình H_đh khá lớn ( Hình 6 - 12,a ) . Các đường đặc tính trên hai

a) Sơ đồ nốitiếp hai trạm bơm.

b) Đường đặc tính chung của 2 trạm bơm làm việc nối tiếp tạo cột nước địa hính lớn: 1,2 - Các đường đặc tính H - Q chưa trừ và đã trừ tổn thất cột nước h_m1; 3,4 - đường đặc tính chung khi chưa trừ và đã trừ tổn thất cột nước.

hai trạm giống nhau, bới vậy H₁ = H₂ = H và 2H = H_đh + h_t1 + h_t2, ở đây h_t1, h_t2 là tổn thất cột nước trên ống nối và ống dẫn của trạm bơm thức hai.

Việc tăng lưu lượng trong đường ống gây nên việc tăng tổn thất cột nước trong đó, có thể làm cho giảm áp lực ở cửa vào trạm bơm thứ hai. Trị số giảm áp lực này có đạt đến mức không cho phép hay không, ta cũng không thể biết trước được, để ngăn ngừa trường hợp này, ngay trước trạm bơm thứ hai người ta đặt một tháp nước áp lực. Lúc ngẫu nhiên tăng lưu lượng thì một phần nước từ tháp sẽ bổ sung vào ống làm cho áp lực nước ở cửa vào máy bơm hai tăng lên, ngược lại, khi giảm lưu lượng thì một phần nước từ ống sẽ vào tháp làm giảm bớt áp lực ở cửa vào máy bơm thứ hai.

Đường đặc tính chung của hai trạm bơm nối tiếp được chỉ dẫn ở Hình (6 - 12,b). Dùng đường 4 ta dễ dàng xác định lưu lượng và cột nước đối với bất kỳ cột nước địa hình nào tương ứng với mực nước trong bề. Ví dụ ứng với cột nước địa hình H_Γ ta xác định được điểm công tác A, lưu lượng của các máy bơm Q_A và cột nước chung H_A.

Bây giờ ta xem xét sự làm việc của ba trạm bơm ghép song song ( Hình 6 - 13 ) có cột nước địa hình không lớn, cột nước do các trạm tạo ra bị tổn hao nhiều để khắc phục

tổn thất cột nước do đường ống quá dài. Ở cuối các đoạn ống áp lực của trạm bơm số một và số hai người ta đặt tháp nước áp lực, tháp được thông với ống qua van ngược chiều, van này đóng khi chế độ làm việc của các trạm ở trạng thái bình thường. Khi ngắt sự cố trạm số hai ( hoặc số ba ), áp lực ở cửa vào của nó tăng vượt quá áp lực trong tháp, cửa van ngược sẽ tự động mở đưa một phần nước vào tháp để giảm bớt áp lực cửa vào .

Sơ đồ ghép nối tiếp ba trạm bơm.