Tìm hiểu hệ 2 máy bơm nước tăng áp cho hệ thống

Hệ thống hai máy bơm nước tăng áp (booster pump system) thường được sử dụng để tăng áp lực nước trong các hệ thống cấp nước, đặc biệt trong các tòa nhà cao tầng, khu công nghiệp hoặc những nơi có yêu cầu về áp lực nước cao và ổn định. Dưới đây là một số thông tin chi tiết về hệ thống này:

I. Cấu tạo hệ thống hai máy bơm tăng áp

1. Máy bơm:

Máy bơm nước là thiết bị cơ khí dùng để vận chuyển chất lỏng (thường là nước) từ nơi này đến nơi khác, qua một hệ thống đường ống. Máy bơm được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng như cấp nước cho tòa nhà, tưới tiêu nông nghiệp, xử lý nước thải, công nghiệp, và nhiều lĩnh vực khác. Dưới đây là các thông tin cơ bản về máy bơm nước.

a. Các loại máy bơm nước

Máy bơm ly tâm (Centrifugal Pump)

• Nguyên lý: Sử dụng lực ly tâm để đẩy nước ra ngoài theo hướng quay của cánh quạt.
• Ứng dụng: Cấp nước cho các tòa nhà, hệ thống tưới tiêu, công nghiệp.

Máy bơm trục đứng (Vertical Pump)

• Nguyên lý: Tương tự máy bơm ly tâm nhưng thiết kế trục đứng.
• Ứng dụng: Cấp nước cho tòa nhà cao tầng, hệ thống tăng áp.
• Điển hình: có dòng bơm trục đứng Pentax kết hợp 2 máy để tăng áp suất hiệu quả.

Máy bơm chìm (Submersible Pump)

• Nguyên lý: Đặt chìm trong nước, hút nước từ dưới lên trên.
• Ứng dụng: Bơm nước thải, bơm giếng khoan, bơm nước hố móng.

Máy bơm piston (Piston Pump)

• Nguyên lý: Sử dụng piston để đẩy nước.
• Ứng dụng: Bơm dầu, hóa chất, nước có độ nhớt cao.

Máy bơm xoáy (Vortex Pump)

• Nguyên lý: Sử dụng lực xoáy để hút và đẩy nước.
• Ứng dụng: Bơm nước thải, nước bùn.

b. Các thông số kỹ thuật quan trọng

Công suất (Power)

• Đơn vị: Watt (W) hoặc Kilowatt (kW).
• Đặc điểm: Đo lường khả năng làm việc của máy bơm.

Lưu lượng (Flow Rate)

• Đơn vị: Lít/phút (L/min) hoặc mét khối/giờ (m³/h).
• Đặc điểm: Đo lượng nước mà máy bơm có thể vận chuyển trong một khoảng thời gian nhất định.

Áp lực (Pressure)

• Đơn vị: Bar hoặc Pascal (Pa).
• Đặc điểm: Đo lường áp lực nước mà máy bơm có thể tạo ra.

Chiều cao cột áp (Head)

• Đơn vị: Mét (m).
• Đặc điểm: Đo chiều cao mà máy bơm có thể đẩy nước lên.

c. Các lưu ý khi chọn máy bơm nước

Nhu cầu sử dụng

• Xác định lưu lượng và áp lực cần thiết cho hệ thống của bạn.

Loại chất lỏng

• Đảm bảo máy bơm phù hợp với loại chất lỏng cần bơm (nước sạch, nước thải, nước bùn, hóa chất).

Điều kiện lắp đặt

• Xác định không gian và môi trường lắp đặt để chọn loại máy bơm phù hợp (chìm hoặc nổi).

Thương hiệu và nhà cung cấp

• Chọn các thương hiệu uy tín và nhà cung cấp có dịch vụ hậu mãi tốt để đảm bảo máy bơm hoạt động ổn định và có độ bền cao. Trên thị trường Việt Nam thì thương hiệu máy bơm Pentax được đánh giá là hoạt động ổn định, bền bỉ và hiệu suất cao.

2. Bộ điều khiển (Control panel):

Bộ điều khiển (Control panel) của hệ thống máy bơm nước đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát, điều chỉnh và bảo vệ hoạt động của máy bơm. Nó giúp đảm bảo máy bơm hoạt động hiệu quả, ổn định và an toàn. Dưới đây là các thông tin chi tiết về bộ điều khiển của hệ thống máy bơm nước.

a. Cấu tạo và chức năng của bộ điều khiển

Màn hình hiển thị (Display panel)

• Hiển thị các thông số vận hành như áp lực, lưu lượng, trạng thái hoạt động của máy bơm.
• Giúp người vận hành dễ dàng giám sát và điều chỉnh các thông số.

Bộ vi xử lý (Microprocessor)

• Điều khiển toàn bộ hoạt động của máy bơm dựa trên các tín hiệu từ cảm biến.
• Thực hiện các chức năng tự động và bảo vệ.

Cảm biến (Sensors)

• Cảm biến áp lực: Đo áp lực nước trong hệ thống.
• Cảm biến lưu lượng: Đo lưu lượng nước qua máy bơm.
• Cảm biến mức nước: Đo mức nước trong bể chứa hoặc giếng.

Rơ le và công tắc (Relays and switches)

• Điều khiển đóng/mở máy bơm.
• Bảo vệ quá tải, quá áp, thấp áp.

Bộ chuyển đổi (Converters)

• Biến đổi tín hiệu từ cảm biến sang dạng tín hiệu có thể xử lý bởi bộ vi xử lý.
• Biến đổi nguồn điện phù hợp với yêu cầu của hệ thống.

b. Chức năng chính của bộ điều khiển

Điều chỉnh áp lực nước

• Duy trì áp lực nước ổn định trong hệ thống.
• Tự động điều chỉnh tốc độ và công suất của máy bơm dựa trên nhu cầu sử dụng.

Bảo vệ máy bơm

• Bảo vệ quá tải: Ngắt nguồn khi máy bơm hoạt động quá công suất.
• Bảo vệ quá áp: Ngăn ngừa hư hỏng do áp lực nước quá cao.
• Bảo vệ thấp áp: Đảm bảo máy bơm không hoạt động khi áp lực nước quá thấp.

Tự động hóa

• Tự động khởi động và ngừng máy bơm dựa trên tín hiệu từ cảm biến áp lực hoặc lưu lượng.
• Tự động chuyển đổi giữa các máy bơm trong hệ thống để đảm bảo hoạt động liên tục và hiệu quả.

Giám sát và báo lỗi

Cảnh báo và ghi nhận các lỗi xảy ra trong quá trình vận hành.
Gửi tín hiệu cảnh báo đến người vận hành hoặc hệ thống giám sát trung tâm.

c. Lợi ích của bộ điều khiển

Tiết kiệm năng lượng

• Tối ưu hóa hoạt động của máy bơm, giảm thiểu tiêu thụ năng lượng.
  Tự động tắt máy bơm khi không cần thiết.

Tăng tuổi thọ thiết bị

• Giảm thiểu các rủi ro hư hỏng do hoạt động quá tải hoặc sai áp lực.
• Bảo vệ máy bơm khỏi các điều kiện vận hành không an toàn.

Tăng hiệu quả vận hành

• Duy trì áp lực nước ổn định, đảm bảo chất lượng cung cấp nước.
• Giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động do sự cố.

Tính linh hoạt và tiện lợi

• Dễ dàng điều chỉnh và giám sát từ xa.
• Tích hợp với các hệ thống giám sát và điều khiển trung tâm.

3. Bình tích áp (Pressure tank):

Bình tích áp (Pressure tank) là một thành phần quan trọng trong hệ thống cấp nước và hệ thống bơm tăng áp. Nó giúp duy trì áp lực nước ổn định, giảm số lần bật/tắt của máy bơm, và bảo vệ hệ thống khỏi các tác động xấu của áp lực nước không ổn định. Dưới đây là các thông tin chi tiết về bình tích áp.

1. Cấu tạo của bình tích áp

Vỏ bình (Tank shell)

• Làm từ thép không gỉ hoặc thép mạ, có độ bền cao và chống ăn mòn.
• Được sơn phủ bên ngoài để bảo vệ khỏi tác động môi trường.

Màng ngăn (Diaphragm or bladder)

• Làm từ cao su tổng hợp hoặc các vật liệu đàn hồi khác.
• Chia bình tích áp thành hai ngăn: một ngăn chứa khí và một ngăn chứa nước.

Van khí (Air valve)

• Dùng để điều chỉnh áp suất khí trong bình.
• Thường nằm ở phần trên của bình.

Đầu kết nối nước (Water connection)

• Nằm ở phần dưới của bình, kết nối với hệ thống ống nước.
• Cho phép nước vào và ra khỏi bình tích áp.

2. Nguyên lý hoạt động

Nạp nước vào bình

• Khi máy bơm hoạt động, nước được bơm vào bình tích áp và làm giãn màng ngăn, nén khí trong ngăn chứa khí.
• Áp lực nước trong bình tăng lên, đến khi đạt mức áp lực cài đặt, máy bơm sẽ dừng.

Sử dụng nước từ bình

• Khi có nhu cầu sử dụng nước, nước từ bình tích áp sẽ được đẩy ra nhờ áp lực của khí nén trong ngăn chứa khí.
• Áp lực nước giảm dần, khi xuống dưới mức cài đặt, máy bơm sẽ khởi động lại để nạp nước vào bình.

3. Lợi ích của bình tích áp

Duy trì áp lực nước ổn định

• Giúp duy trì áp lực nước ổn định trong hệ thống, đảm bảo hiệu suất hoạt động của các thiết bị sử dụng nước.

Giảm số lần bật/tắt của máy bơm

• Giảm tần suất bật/tắt của máy bơm, kéo dài tuổi thọ của máy bơm và tiết kiệm năng lượng.

Bảo vệ hệ thống

• Hạn chế tình trạng va đập thủy lực (water hammer) trong hệ thống ống nước, bảo vệ các thiết bị và đường ống.

Tiết kiệm năng lượng

• Bằng cách giảm số lần khởi động và tắt máy bơm, bình tích áp giúp tiết kiệm năng lượng tiêu thụ.

II. Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của bình tích áp (pressure tank) dựa trên sự cân bằng giữa nước và khí nén trong bình. Dưới đây là mô tả chi tiết về cách thức hoạt động của bình tích áp trong hệ thống cấp nước hoặc hệ thống bơm tăng áp.

1. Nguyên lý hoạt động của bình tích áp

Nạp nước vào bình tích áp:

• Khi máy bơm bắt đầu hoạt động, nước được bơm vào ngăn chứa nước của bình tích áp.
• Lúc này, màng ngăn hoặc bóng khí bên trong bình bị ép lại do sự gia tăng của lượng nước, làm cho ngăn chứa khí bị nén.
• Áp lực nước trong hệ thống tăng dần, đẩy áp suất khí trong ngăn chứa khí lên cao.

Cân bằng áp lực:

• Khi áp lực nước trong bình đạt đến giá trị cài đặt (setpoint), máy bơm sẽ ngừng hoạt động.
• Bình tích áp lúc này đã được nén đủ khí, tạo ra một áp lực sẵn sàng để cung cấp nước.

Sử dụng nước từ bình tích áp:

• Khi có nhu cầu sử dụng nước, nước sẽ được đẩy ra từ bình tích áp nhờ áp lực của khí nén trong ngăn chứa khí.
• Áp lực nước trong hệ thống giảm dần khi nước được sử dụng.

Khởi động lại máy bơm:

• Khi áp lực nước trong bình giảm xuống dưới một giá trị cài đặt thấp hơn (low setpoint), máy bơm sẽ tự động khởi động lại để bơm nước vào bình tích áp.
• Chu trình này lặp lại liên tục để đảm bảo áp lực nước luôn ổn định và sẵn sàng cung cấp khi cần thiết.

2. Ví dụ hoạt động của bình tích áp

Khi máy bơm khởi động và nạp nước:

• Giả sử áp lực khởi động của máy bơm là 2 bar, và áp lực tắt máy bơm là 4 bar.
• Khi áp lực nước trong hệ thống giảm xuống 2 bar, máy bơm sẽ khởi động và bơm nước vào bình tích áp.
• Nước được bơm vào, làm nén khí trong bình và áp lực nước tăng lên.

Khi máy bơm dừng:

• Khi áp lực nước đạt 4 bar, máy bơm sẽ dừng hoạt động.
• Bình tích áp chứa nước ở áp lực 4 bar, sẵn sàng cung cấp nước khi cần.

Khi sử dụng nước:

• Khi người dùng mở vòi nước, nước sẽ được đẩy ra từ bình tích áp nhờ áp lực khí nén.
• Áp lực nước trong bình giảm dần khi nước được sử dụng.

Khi áp lực nước giảm xuống mức thấp:

• Khi áp lực nước giảm xuống mức 2 bar, máy bơm sẽ khởi động lại để bơm nước vào bình tích áp, và chu trình lặp lại.

III. Ưu điểm của hệ thống hai máy bơm tăng áp

Hệ thống hai máy bơm tăng áp có nhiều ưu điểm vượt trội so với hệ thống sử dụng một máy bơm duy nhất. Dưới đây là các ưu điểm chính của hệ thống hai máy bơm tăng áp:

1. Tính liên tục và độ tin cậy cao

• Đảm bảo cung cấp nước liên tục: Nếu một máy bơm gặp sự cố hoặc cần bảo trì, máy bơm còn lại có thể tiếp tục hoạt động, đảm bảo cung cấp nước không bị gián đoạn.
• Dự phòng tự động: Hệ thống có khả năng tự động chuyển đổi sang máy bơm dự phòng khi máy bơm chính gặp vấn đề, tăng độ tin cậy của hệ thống.

2. Tăng tuổi thọ cho máy bơm

• Sử dụng luân phiên: Hai máy bơm có thể được sử dụng luân phiên, giảm thiểu tình trạng mòn không đều và kéo dài tuổi thọ của cả hai máy.
• Giảm tần suất bật/tắt: Bằng cách sử dụng hai máy bơm, tần suất bật/tắt của mỗi máy bơm giảm, giúp giảm hao mòn và tăng tuổi thọ thiết bị.

3. Hiệu quả năng lượng và kinh tế

• Tối ưu hóa hoạt động: Hệ thống có thể điều chỉnh để chỉ sử dụng một máy bơm khi nhu cầu sử dụng nước thấp, tiết kiệm năng lượng.
• Tiết kiệm chi phí bảo trì: Giảm số lần bật/tắt và phân bố đều tải công việc giữa hai máy bơm giúp giảm chi phí bảo trì và sửa chữa.

4. Duy trì áp lực nước ổn định

• Khả năng điều chỉnh tốt hơn: Với hai máy bơm, hệ thống có khả năng điều chỉnh tốt hơn để duy trì áp lực nước ổn định trong mọi điều kiện sử dụng.
• Phản ứng nhanh với nhu cầu sử dụng biến đổi: Hệ thống có thể nhanh chóng điều chỉnh để đáp ứng các thay đổi đột ngột trong nhu cầu sử dụng nước.

5. Tính linh hoạt cao

• Phù hợp với nhiều ứng dụng: Hệ thống hai máy bơm tăng áp có thể dễ dàng thích nghi với nhiều loại ứng dụng và điều kiện khác nhau, từ cấp nước sinh hoạt đến các ứng dụng công nghiệp.
• Dễ dàng mở rộng: Hệ thống có thể được mở rộng hoặc nâng cấp dễ dàng bằng cách thêm các máy bơm bổ sung hoặc điều chỉnh cấu hình hiện có.

6. An toàn và bảo vệ hệ thống

• Bảo vệ khỏi các sự cố: Hệ thống có thể phát hiện và phản ứng nhanh với các sự cố như quá áp, thấp áp, hoặc lỗi của máy bơm, giảm thiểu rủi ro hư hỏng hệ thống.
• Giảm hiện tượng va đập thủy lực: Việc sử dụng hai máy bơm giúp giảm thiểu hiện tượng va đập thủy lực, bảo vệ hệ thống ống nước và các thiết bị khác.

7. Giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động

• Bảo trì dễ dàng: Với hai máy bơm, việc bảo trì hoặc sửa chữa một máy bơm có thể được thực hiện mà không cần ngừng hoàn toàn hệ thống, giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động và gián đoạn cung cấp nước.

IV. Ứng dụng

• Hệ thống cấp nước cho các tòa nhà cao tầng, chung cư.
• Các khu công nghiệp, nhà máy sản xuất.
• Hệ thống tưới tiêu nông nghiệp quy mô lớn.
• Các khu dân cư, bệnh viện, trường học và những nơi có nhu cầu sử dụng nước ổn định và liên tục.

Hệ thống hai máy bơm tăng áp là một giải pháp hiệu quả và an toàn cho các hệ thống cấp nước, đảm bảo cung cấp nước với áp lực ổn định và đáp ứng các yêu cầu sử dụng đa dạng.