Hệ thống bơm công nghiệp đóng vai trò quan trọng trong rất nhiều ngành sản xuất để vận chuyển chất lỏng với lưu lượng và áp suất lớn. Việc thiết kế sơ đồ đường ống và lựa chọn vị trí đặt máy bơm thích hợp góp phần đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả, an toàn và bền bỉ. Bài viết này tổng hợp các nguyên tắc cơ bản trong sơ đồ bố trí máy bơm công nghiệp.
Các yếu tố ảnh hưởng đến vị trí đặt máy bơm công nghiệp
Để chọn được vị trí tối ưu cho máy bơm trong công nghiệp, cần lưu ý các yếu tố chính sau:
- Phân loại khu vực nguy hiểm và khoảng cách an toàn được khuyến nghị
- Đảm bảo đáp ứng được các yêu cầu về độ cao thẩm thấu dương tính ròng (NPSH) cho máy bơm
- Bố trí khoảng trống đủ để vận hành, bảo dưỡng thiết bị thuận tiện
- Thiết kế đường ống phù hợp
Phân loại khu vực nguy hiểm
Đối với các máy bơm vận chuyển chất lỏng dễ cháy hoặc hoạt động trong môi trường có khí dễ nổ, cần phân loại khu vực theo mức độ nguy hiểm để đảm bảo an toàn. Theo tiêu chuẩn IPS-E-PR-190 của Iran, không nên đặt máy bơm dầu nóng trực tiếp dưới giá đỡ ống hoặc bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí, trừ khi có hệ thống PCCC đầy đủ. Các máy bơm cần đặt cách xa khu vực trên ít nhất 3m. Đối với máy bơm vận chuyển sản phẩm đầu nhẹ thì được phép lắp dưới giá đỡ ống nhưng không nên bố trí dưới thiết bị làm mát trừ phi có sàn bê tông bên dưới.
Đảm bảo yêu cầu NPSH
Độ cao thẩm thấu dương tính ròng (Net Positive Suction Head - NPSH) là thông số quan trọng liên quan đến độ cao lắp đặt của bơm so với mực chất lỏng. Nếu NPSH thực tế thấp hơn NPSH yêu cầu thì bơm sẽ xảy ra hiện tượng xâm thực, giảm hiệu suất và tuổi thọ. Do đó cần xác định NPSH yêu cầu cho từng loại máy bơm để bố trí vị trí lắp đặt cao độ sao cho NPSH sẵn có luôn lớn hơn. Trong một số trường hợp phải dùng bơm đứng cạnh bể chứa để hút trực tiếp chất lỏng vào bơm, nhằm khắc phục hạn chế về NPSH.
Khoảng trống vận hành, bảo trì
Việc lắp đặt máy bơm cần chừa không gian đủ rộng để thao tác vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa thiết bị thuận lợi. Thường cần dự phòng khoảng cách tối thiểu từ 0.75-2.5m xung quanh máy bơm để cho phép người vận hành tiếp cận bồn chứa dầu, bộ điều khiển, lối lên xuống. Đối với máy bơm dạng trục đứng thì phải chú ý chừa khoảng trống phía trên để tháo lắp trình điều khiển theo phương thẳng đứng.
Khoảng cách giữa 2 máy bơm thường trong khoảng 1.5-3m. Đối với bơm có đế móng rộng thì khoảng cách tâm tối thiểu là 2m.
Thiết kế đường ống
Sơ đồ đường ống và lựa chọn vật liệu ống sẽ ảnh hưởng đến vị trí máy bơm. Cần hạn chế chiều dài đường hút để giảm tổn thất áp suất, nhất là với các bơm hút trực tiếp từ bồn chứa lớn hay các ống hút làm bằng vật liệu đắt tiền như gang, thép không gỉ... Ngoài ra, đường ống xả cần chừa không gian nối ghép, tháo lắp thuận tiện.
Bố trí vị trí đặt máy bơm điển hình
Máy bơm đặt dưới giá đỡ ống
Phương án bố trí này khá phổ biến vì thuận tiện cho việc xây dựng, đỡ tốn kết cấu giá đỡ riêng. Các máy bơm chuyển sản phẩm không cháy được đặt trực tiếp bên dưới đường ống công nghệ chính. Tuy nhiên cần tránh đặt máy bơm xử lý hydrocacbon ngay dưới giá ống hoặc bộ trao đổi nhiệt khí để hạn chế rò rỉ chất lỏng gây nguy hiểm. Nếu nguy cơ rò rỉ cao thì có thể đặt máy bơm cách xa giá ống khoảng 1-2m.
Máy bơm đặt bên cạnh thiết bị
Việc đặt máy bơm trực tiếp bên cạnh thiết bị như bình chứa, bộ trao đổi nhiệt là khá thuận tiện vì giảm được chiều dài ống hút và có thể tận dụng khung giá đỡ của thiết bị để lắp các đường ống. Phương án này thích hợp cho các máy bơm công suất nhỏ, chuyên dụng cho từng thiết bị riêng lẻ.
Trạm bơm tập trung
Đối với các hệ thống quy mô lớn cần nhiều máy bơm hoạt động liên tục với công suất cao, người ta thường bố trí một trạm bơm tập trung. Trạm bơm này được đặt trong nhà riêng biệt, cách ly với khu vực sản xuất chính để đảm bảo an toàn và thuận tiện cho vận hành, bảo trì.
Trạm bơm tập trung cần có hệ thống tiếp nhận, xử lý chất lỏng tại chỗ, các van, đồng hồ điều khiển, giám sát tự động hoá. Sàn trạm bơm phải cao hơn mặt nền xung quanh để tránh nước mưa, nước rò rỉ chảy vào. Nền móng cần đủ vững chắc để chịu được trọng lượng và rung động của thiết bị.
Máy bơm di động
Trong một số trường hợp đặc biệt, khi cần linh hoạt di chuyển máy bơm giữa nhiều vị trí, người ta sử dụng các máy bơm di động lắp trên khung xe hoặc xe moóc. Máy bơm loại này thường có công suất vừa và nhỏ, kèm theo bồn chứa dung tích vài chục mét khối và hệ thống ống mềm để kết nối nhanh vào hệ thống.
Máy bơm di động có ưu điểm là tiết kiệm diện tích mặt bằng, linh hoạt sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau. Tuy nhiên chúng cũng có nhược điểm là dễ bị va chạm, hư hỏng và khó tích hợp vào hệ thống tự động hoá tập trung.
Một số lưu ý khác
-
Bơm công nghiệp thường phải hoạt động liên tục với cường độ cao, chịu ảnh hưởng của nhiệt độ, áp suất, môi chất ăn mòn nên cần có biện pháp che chắn, cách nhiệt, làm mát, chống rung cho môi trường lắp đặt.
-
Nên bố trí máy bơm ở vị trí thông thoáng, tránh xa nguồn nhiệt và nơi ẩm ướt để kéo dài tuổi thọ thiết bị. Cần lắp đặt hệ thống thông gió, điều hoà không khí nhằm duy trì nhiệt độ môi trường trong giới hạn cho phép của động cơ và vật liệu chế tạo bơm.
-
Máy bơm công suất lớn thường phát sinh tiếng ồn, rung lắc đáng kể nên cần đặt xa khu vực làm việc của con người. Có thể sử dụng các giải pháp cách âm, giảm rung như đệm cao su, ống mềm nối, vật liệu hấp thụ âm...
-
Hệ thống ống nối với bơm phải kín khít, chịu được áp suất cao, lực càng qua ống và ứng suất nhiệt. Nên sử dụng ống thép hàn hoặc ống liền đúc sẵn, hạn chế nối ghép bằng ren hoặc mặt bích. Đường ống cần được đỡ, neo giữ chắc chắn vào kết cấu.
-
Đối với bơm hút lệch tâm, cần lắp chi tiết chuyển tiếp loe để giảm tổn thất áp suất đường hút. Đường ống hút nên ngắn và thẳng, tránh các điểm gấp khúc hoặc chỗ tích tụ khí. Trên đường ống hút và xả cần lắp các van một chiều, van chặn để điều tiết lưu lượng và áp suất khi cần.
-
Bố trí hệ thống cấp và thoát nước làm mát, bôi trơn đầy đủ cho máy bơm. Lượng nước làm mát phải đủ để giữ nhiệt độ bơm và môi chất trong giới hạn cho phép. Đường ống xả của bơm cần có ống xả đẩy an toàn để xả về các bồn chứa hoặc đường ống tuần hoàn khi bơm bị tắc nghẽn.
-
Cần trang bị hệ thống kiểm tra, giám sát, bảo vệ tự động cho máy bơm như công tắc báo mức, áp kế, lưu lượng kế, rơ le nhiệt, cầu chì... để ngắt bơm khi có sự cố. Van an toàn đóng mở theo áp suất đường ống cũng cần được lắp đặt.
-
Hệ thống điện cung cấp cho máy bơm phải đảm bảo công suất dự phòng, ổn định và an toàn. Nên sử dụng tủ cấp nguồn riêng cho trạm bơm. Hệ thống dây dẫn, thiết bị bảo vệ quá tải cần được tính toán và lắp đặt phù hợp.
Trên đây là một số nguyên tắc và phương án bố trí sơ đồ hệ thống bơm công nghiệp điển hình. Tuỳ theo yêu cầu cụ thể của từng dự án, đặc tính của chất lỏng được bơm và điều kiện lắp đặt thực tế mà ta cân nhắc lựa chọn phương án tối ưu nhất. Việc tham khảo ý kiến của các chuyên gia và các tiêu chuẩn, quy chuẩn kỹ thuật của ngành cũng rất cần thiết để có giải pháp phù hợp.
