Nguyên lý hoạt động hệ thống máy bơm nước bù áp

Hệ thống máy bơm nước bù áp (hay còn gọi là hệ thống bơm tăng áp) hoạt động dựa trên nguyên lý điều chỉnh áp lực nước trong hệ thống ống dẫn để đảm bảo cung cấp nước ổn định cho các thiết bị và khu vực sử dụng.

I. Cấu tạo cơ bản của hệ thống máy bơm nước bù áp:

Máy bơm tăng áp (Booster pump)

Máy bơm tăng áp (Booster pump) là một thiết bị dùng để tăng áp lực nước trong các hệ thống ống dẫn. Máy bơm tăng áp Pentax này thường được sử dụng khi áp lực nước từ nguồn cung cấp không đủ mạnh để đáp ứng nhu cầu sử dụng, chẳng hạn như trong các tòa nhà cao tầng, hệ thống tưới tiêu, hoặc trong các khu dân cư có áp lực nước thấp.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:

Cấu tạo:

• Động cơ (Motor): Cung cấp năng lượng để quay cánh quạt của bơm.
• Cánh bơm (Impeller): Là bộ phận chính tạo ra áp lực nước bằng cách chuyển đổi năng lượng từ động cơ thành động năng cho nước.
• Vỏ bơm (Pump casing): Bao bọc cánh bơm và chứa nước, giúp nước di chuyển một cách có kiểm soát.
• Cảm biến áp suất (Pressure sensor): Theo dõi áp suất nước trong hệ thống để điều chỉnh hoạt động của bơm.

Nguyên lý hoạt động:

• Khi áp suất nước trong hệ thống giảm xuống dưới ngưỡng cài đặt, cảm biến áp suất sẽ kích hoạt động cơ của máy bơm tăng áp.
• Động cơ sẽ quay, làm cánh bơm chuyển động và tạo ra một lực ly tâm. Lực này đẩy nước từ tâm cánh bơm ra ngoài, làm tăng áp lực nước trong hệ thống ống dẫn.
• Khi áp suất nước đạt đến mức cài đặt, cảm biến áp suất sẽ ngắt nguồn điện, tắt bơm để tiết kiệm năng lượng và tránh quá tải áp suất.

Bình tích áp (Pressure tank)

Bình tích áp (Pressure tank) là một thiết bị quan trọng trong hệ thống bơm nước, giúp điều chỉnh và duy trì áp lực nước ổn định trong hệ thống. Bình tích áp hoạt động như một bộ đệm để giảm tải cho máy bơm và ngăn ngừa tình trạng bơm hoạt động quá nhiều hoặc bị sụt áp đột ngột.

Cấu tạo của bình tích áp:

• Vỏ bình (Tank shell): Là lớp vỏ bên ngoài, thường được làm bằng thép hoặc inox để chịu được áp lực cao và bảo vệ các bộ phận bên trong.
• Màng ngăn (Bladder/Diaphragm): Là lớp màng bên trong bình, thường được làm bằng cao su hoặc vật liệu tổng hợp, chia bình tích áp thành hai phần: một phần chứa nước và một phần chứa khí nén (thường là không khí hoặc nitrogen).
• Van khí (Air valve): Được sử dụng để nạp hoặc điều chỉnh lượng khí trong bình.
• Cổng kết nối với hệ thống nước (Water inlet/outlet): Kết nối bình tích áp với hệ thống nước và máy bơm.

Nguyên lý hoạt động:

• Tích trữ và duy trì áp lực nước: Khi hệ thống bơm hoạt động, nước được bơm vào bình tích áp, làm nén khí trong bình. Khí nén này tạo ra một áp lực ngược lại với nước, giúp duy trì áp lực nước ổn định trong hệ thống.
• Giảm tải cho máy bơm: Khi nhu cầu sử dụng nước không lớn, nước từ bình tích áp sẽ được sử dụng trước, giảm số lần khởi động của máy bơm. Điều này giúp kéo dài tuổi thọ của máy bơm và tiết kiệm năng lượng.
• Ngăn ngừa sụt áp: Khi nhu cầu sử dụng nước tăng đột ngột, nước từ bình tích áp có thể nhanh chóng được cung cấp, ngăn ngừa hiện tượng sụt áp trong hệ thống.
• Điều chỉnh áp lực nước: Khi áp suất nước giảm xuống dưới ngưỡng cài đặt, máy bơm sẽ bơm nước vào bình tích áp cho đến khi đạt áp lực cần thiết.

Cảm biến áp suất (Pressure switch)

Cảm biến áp suất (Pressure switch) là một thiết bị dùng để giám sát và điều khiển áp suất trong các hệ thống như máy bơm, nồi hơi, hệ thống khí nén, và các ứng dụng công nghiệp khác. Nó hoạt động bằng cách đo lường áp suất của chất lỏng hoặc khí và điều khiển thiết bị ngoại vi (thường là bơm hoặc van) dựa trên ngưỡng áp suất cài đặt sẵn.

Cấu tạo của cảm biến áp suất:

• Màng cảm biến (Diaphragm): Là một tấm mỏng, nhạy cảm với áp lực. Khi áp suất thay đổi, màng này sẽ uốn cong hoặc di chuyển, tạo ra một tín hiệu cơ học hoặc điện.
• Bộ phận chuyển đổi tín hiệu (Switch mechanism): Chuyển đổi chuyển động của màng cảm biến thành tín hiệu điện hoặc cơ học để điều khiển thiết bị ngoại vi.
• Ngõ ra (Output): Có thể là ngõ ra điện (on/off) hoặc ngõ ra cơ khí (mở/đóng van).
• Vỏ bọc bảo vệ (Housing): Bảo vệ các thành phần bên trong khỏi các yếu tố bên ngoài như bụi, nước, và va đập.

Nguyên lý hoạt động:

• Giám sát áp suất: Khi áp suất trong hệ thống đạt đến ngưỡng cài đặt trước, màng cảm biến bị uốn cong hoặc di chuyển, kích hoạt bộ phận chuyển đổi tín hiệu.
• Kích hoạt hoặc ngắt kết nối: Tín hiệu từ bộ phận chuyển đổi sẽ kích hoạt hoặc ngắt kết nối thiết bị ngoại vi (như máy bơm nước, nồi hơi, hoặc hệ thống báo động). Ví dụ, trong hệ thống bơm nước, nếu áp suất giảm dưới ngưỡng cài đặt, cảm biến sẽ kích hoạt máy bơm để tăng áp suất. Ngược lại, nếu áp suất vượt quá ngưỡng, cảm biến sẽ ngắt bơm để tránh quá tải.
• Điều chỉnh: Cảm biến áp suất thường có thể điều chỉnh ngưỡng áp suất bật/tắt bằng cách thay đổi vị trí của bộ phận chuyển đổi tín hiệu hoặc sử dụng các thiết bị điều chỉnh chuyên dụng.

Van một chiều (Check valve)

Van một chiều (Check valve) là một loại van dùng để cho phép dòng chất lỏng hoặc khí di chuyển qua theo một chiều nhất định và ngăn chặn dòng chảy ngược lại. Loại van này được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống cấp thoát nước, hệ thống khí nén, và các ứng dụng công nghiệp khác để bảo vệ thiết bị và đảm bảo sự an toàn của hệ thống.

Cấu tạo của van một chiều:

• Thân van (Valve body): Là phần chính của van, chứa các bộ phận khác và tạo đường dẫn cho dòng chảy. Thân van thường được làm từ kim loại như thép không gỉ, đồng, hoặc nhựa tùy thuộc vào ứng dụng.
• Đĩa van (Disc or Flapper): Đây là bộ phận di động bên trong van, có nhiệm vụ mở hoặc đóng đường dẫn của dòng chảy. Đĩa van có thể có nhiều hình dạng khác nhau như dạng đĩa tròn, dạng bi, hoặc dạng nắp lật.
• Lò xo (Spring): Trong một số thiết kế, lò xo được sử dụng để giữ đĩa van ở vị trí đóng khi không có dòng chảy.
• Nắp van (Bonnet or Cover): Phần nắp đậy phía trên thân van, có thể được tháo rời để bảo dưỡng và kiểm tra van.

Nguyên lý hoạt động:

• Khi có dòng chảy theo chiều cho phép: Áp lực của chất lỏng hoặc khí sẽ đẩy đĩa van mở ra, cho phép dòng chảy đi qua van.
• Khi dòng chảy ngược lại hoặc áp suất giảm: Đĩa van sẽ tự động đóng lại do lực hấp dẫn hoặc lực lò xo, ngăn chặn dòng chảy ngược.

Loại van một chiều:

• Van một chiều đĩa (Swing check valve): Đĩa van xoay quanh một trục khi có dòng chảy, và trở về vị trí đóng khi dòng chảy ngừng hoặc đổi chiều.
• Van một chiều lò xo (Spring-loaded check valve): Đĩa van được giữ đóng bằng một lò xo và chỉ mở khi áp lực dòng chảy đủ lớn để nén lò xo.
• Van một chiều bi (Ball check valve): Sử dụng một quả bi làm đĩa van, di chuyển lên xuống trong van để mở hoặc đóng đường dẫn.

Van an toàn (Safety valve)

Van an toàn (Safety valve) là một thiết bị cơ học quan trọng được sử dụng trong các hệ thống áp suất như nồi hơi, hệ thống khí nén, và các thiết bị chứa chất lỏng hoặc khí có áp suất. Nhiệm vụ chính của van an toàn là bảo vệ hệ thống và con người khỏi những nguy cơ do áp suất quá cao gây ra bằng cách tự động xả một phần hoặc toàn bộ chất lỏng hoặc khí ra khỏi hệ thống khi áp suất vượt quá mức cho phép.

Cấu tạo của van an toàn:

• Thân van (Valve body): Được làm từ kim loại chịu áp lực cao như thép không gỉ hoặc đồng, là phần chính chứa các bộ phận của van và kết nối với hệ thống.
• Đĩa van (Disc): Bộ phận di động của van, bị đẩy lên để mở van khi áp suất vượt quá ngưỡng an toàn.
• Lò xo (Spring): Tạo lực giữ đĩa van ở vị trí đóng trong điều kiện áp suất bình thường. Lực lò xo có thể được điều chỉnh để thiết lập ngưỡng áp suất mong muốn.
• Cổng xả (Outlet port): Đường dẫn để xả chất lỏng hoặc khí ra ngoài khi van mở.
• Nắp van (Bonnet or Cap): Phần nắp bảo vệ các bộ phận bên trong, có thể tháo rời để bảo dưỡng và kiểm tra van.

Nguyên lý hoạt động:

• Khi áp suất trong hệ thống tăng lên: Khi áp suất đạt đến ngưỡng cài đặt, lực của lò xo bị vượt qua bởi lực của chất lỏng hoặc khí tác động lên đĩa van.
• Van mở ra: Đĩa van di chuyển lên, mở cổng xả và cho phép chất lỏng hoặc khí thoát ra khỏi hệ thống, giảm áp suất bên trong.
• Khi áp suất giảm xuống mức an toàn: Lực lò xo sẽ đẩy đĩa van trở về vị trí đóng, ngăn chặn sự thoát ra thêm của chất lỏng hoặc khí.

Loại van an toàn:

• Van an toàn trực tiếp (Direct spring-loaded safety valve): Loại van phổ biến nhất, sử dụng lò xo để giữ đĩa van ở vị trí đóng cho đến khi áp suất vượt ngưỡng.
• Van an toàn điều khiển bằng pilot (Pilot-operated safety valve): Sử dụng một van điều khiển nhỏ để vận hành van an toàn chính, thường được sử dụng trong các ứng dụng có yêu cầu chính xác cao.

II. Nguyên lý hoạt động:

• Khi áp suất nước giảm dưới ngưỡng cài đặt: Cảm biến áp suất sẽ gửi tín hiệu để khởi động máy bơm tăng áp, bơm sẽ hoạt động để đẩy nước vào hệ thống ống dẫn, tăng áp suất nước đến mức cần thiết.
• Khi áp suất nước đạt ngưỡng mong muốn: Cảm biến áp suất sẽ ngắt nguồn điện của bơm, bơm sẽ ngừng hoạt động. Lúc này, bình tích áp sẽ đảm nhận việc duy trì áp lực nước trong hệ thống.
• Khi hệ thống có yêu cầu sử dụng nước: Nếu nước trong bình tích áp bị giảm xuống dưới ngưỡng cài đặt, bơm sẽ tiếp tục hoạt động để bổ sung nước và duy trì áp suất.
• Bảo vệ hệ thống: Nếu có sự cố hoặc áp suất tăng quá mức, van an toàn sẽ tự động xả nước để bảo vệ hệ thống khỏi áp lực cao quá mức gây hỏng hóc.

Hệ thống máy bơm nước bù áp được ứng dụng rộng rãi trong các tòa nhà cao tầng, hệ thống tưới tiêu, và các khu vực cần đảm bảo áp lực nước ổn định.