Bơm chữa cháy công nghiệp: chuẩn NFPA 20 & EN 12845

Trạm bơm chữa cháy công nghiệp điển hình gồm bơm chính (điện), bơm dự phòng (diesel) và bơm duy trì áp (jockey); đi kèm tủ điều khiển, test header, van & đồng hồ, đường ống hút–xả, và phòng bơm có cách âm–thông gió phù hợp. Quy trình thực dụng 5 bước: (1) ước lượng nhanh lưu lượng–cột áp theo công năng công trình; (2) chọn loại bơm theo kiến trúc & nguồn nước; (3) bố trí phòng bơm và đường ống chuẩn để tránh xâm thực & rung ồn; (4) thử áp–nghiệm thu có log dữ liệu; (5) bảo trì theo độ tin cậy (RCM) và tối ưu TCO.

Ở vai trò jockey/booster áp, máy bơm nước Pentax – đặc biệt các model máy bơm Pentax ULTRA V (đa tầng cánh trục đứng) – là ví dụ phù hợp nhờ áp cao, chạy êm, tiết kiệm điện; các lựa chọn tương đương có Grundfos CR, KSB Movitec, Wilo Helix/Medana… Tối ưu TCO dựa trên giảm tổn thất ống, chọn đúng công suất, bảo trì chủ động và giám sát dữ liệu để ngăn bơm chính “đóng/cắt” không cần thiết.

Kiến trúc hệ bơm chữa cháy: nhìn từ hiện trường

Thành phần cốt lõi:

• Bơm chính (Main Fire Pump – điện): cung cấp lưu lượng–cột áp thiết kế cho Sprinkler/Hydrant.
• Bơm dự phòng (Standby – diesel): hoạt động khi mất điện hoặc bơm chính lỗi.
• Bơm duy trì áp (Jockey/Make-up/Booster): bơm nhỏ, áp cao để giữ áp hệ thống, ngăn bơm chính khởi động vì rò rỉ nhỏ/dao động áp.
• Tủ điều khiển: logic khởi động, ATS diesel, cảm biến áp/lưu lượng, báo lỗi.
• Van & đồng hồ: check, gate/OS&Y, relief (khi cần), đồng hồ áp trước/sau bơm.
• Test header & điểm xả thử: đo lưu lượng–áp khi nghiệm thu/định kỳ.
• Bể chứa – đường hút – đường xả – manifold – nhánh hệ thống.
• Sơ đồ dòng chảy điển hình: Bể → Ống hút → Bơm → Van → Manifold → Sprinkler/Hydrant → Test header/xả.

Vai trò đặc biệt của bơm jockey:

• Đây là “người giữ nhịp” áp lực. Khi áp giảm nhẹ, jockey chạy để bù áp mà không gọi bơm chính. Ở vai trò này, bơm đa tầng cánh trục đứng là ứng viên lý tưởng: áp cao, footprint nhỏ, vận hành êm. Ví dụ máy bơm nước Pentax thuộc họ máy bơm Pentax ULTRA V cho jockey/booster áp.

Chọn kiểu bơm theo nguồn nước & kiến trúc nhà máy

• End-suction (EN 733/ISO 2858): phổ biến, dễ bảo trì, phù hợp Q vừa–lớn, H trung bình.
• Horizontal Split Case (HSC): lưu lượng rất lớn, bền, dễ bảo trì Rotor, hiệu suất tốt; là “xương sống” cho kho–nhà máy lớn.
• Vertical Turbine: lấy nước từ bể sâu/giếng/kênh, H lớn, phù hợp khu đất hạn chế.
• Inline/Vertical Multistage: áp cao, lưu lượng vừa–nhỏ, lý tưởng cho jockey/booster áp. Ví dụ máy bơm Pentax ULTRA V; tương đương: Grundfos CR, KSB Movitec, Wilo Helix/Medana.

Bảng 1 – Gợi ý chọn cấu hình theo bối cảnh

Bối cảnh/nguồn nước	Q thiết kế (gợi ý)	H mục tiêu	Ứng viên bơm chính	Ghi chú jockey
Kho/nhà máy nước sạch bể ngầm	Trung–lớn	Trung	End-suction/HSC	Multistage trục đứng (ví dụ máy bơm Pentax ULTRA V)
Trung tâm dữ liệu, yêu cầu áp ổn định	Trung	Cao	End-suction/HSC	Multistage; setpoint chặt, sensor áp chất lượng
Bể sâu/giếng, mặt bằng hẹp	Trung	Cao	Vertical Turbine	Multistage trục đứng
Kho lạnh (ăn mòn nhẹ)	Trung	Trung–cao	End-suction/HSC vật liệu phù hợp	Multistage INOX nếu cần

Gợi ý thương hiệu ví dụ: máy bơm nước Pentax (cho nước sạch, dải rộng), KSB, Ebara, Pentair Aurora, Patterson, Grundfos, Wilo… (tùy dự án & chuỗi dịch vụ).

Tính nhanh lưu lượng – cột áp (thực dụng, “ra con số”)

Lưu lượng (Q) – cách ước lượng:

• Dựa công năng: diện tích bảo vệ, mật độ phun, số họng lăng, tuyến xa nhất… (Trong bài này chỉ ước lượng thực dụng – không trích điều khoản).
• Kinh nghiệm: kho trung bình có thể ước lượng Q tổng cấp cho 1–2 tuyến hoạt động đồng thời + margin (tùy kiến trúc hệ).
• Jockey: nhỏ hơn nhiều so với Q chính, đủ để bù rò rỉ/dao động áp thường xuyên.

Cột áp (H) – công thức gần đúng:

H (m) ≈ Hstat + Htổn thất đường ống + Áp tại đầu phun (quy đổi m) + Margin

Trong đó:

• Hstat = chênh cao từ bể (mặt nước thấp nhất) đến điểm phun/ống chính.
• Htổn thất: phụ thuộc DN, chiều dài tương đương, phụ kiện.
• Áp tại đầu phun: theo yêu cầu công năng (quy đổi bar → m).
• Margin: 10–20% để “chắc tay”.

Quy đổi áp suất – cột nước & ước lượng tổn thất

Quy đổi	Giá trị gần đúng
1 bar ≈ 10 m cột nước	0,1 bar ≈ 1 m
1 m cột nước ≈ 0,098 bar	10 m ≈ 1 bar

Ước lượng tổn thất (gợi ý rất thận trọng, tùy vận tốc & DN):

DN ống (mm)	Tổn thất ước lượng (m/100m ống) ở vận tốc dòng thường gặp
DN80	4–8 m/100m
DN100	3–6 m/100m
DN150	1,5–3 m/100m
DN200	0,8–1,5 m/100m

Lưu ý: Số liệu trên chỉ để ướm nhanh. Khi chốt thầu, luôn tính thủy lực chi tiết theo lưu lượng thực, ma sát vật liệu ống, số co–cút–tee (đổi ra chiều dài tương đương), và kiểm tra NPSH để tránh xâm thực.

Case mẫu: kho 15.000 m², cấu hình 2+1

Đầu bài giả định:

• Kho 15.000 m², bể ngầm 400 m³, tuyến xa nhất cách phòng bơm 180 m, chênh cao 12 m.
• Yêu cầu cấp song song cho hydrant tuyến A & B (kịch bản khẩn).
• Bố trí: bơm chính (điện) + dự phòng (diesel) + jockey.
• Vật liệu ống thép đen, DN150 cho tuyến chính, DN100 cho nhánh.
• Mục tiêu vận tốc ống chính ~2,5–3 m/s để cân bằng tổn thất & chi phí.

Ước lượng Q tổng

• Giả định mỗi tuyến cần ~90–120 m³/h (tùy số lăng & cỡ vòi). Hai tuyến hoạt động đồng thời: Q ≈ 200–240 m³/h.
  Chọn Q thiết kế: 220 m³/h (điểm vận hành trên đường cong bơm nằm vùng hiệu suất tốt).

Ước lượng H tổng

• Hstat = 12 m.
• Htổn thất:
  • DN150: giả sử ~2 m/100 m. Với 180 m → 3,6 m.
  • Phụ kiện (co, tee, van, reducer): quy đổi +20–40% chiều dài → cộng thêm ~1–2 m (giữ thận trọng 2 m).
• Áp tại điểm dùng: quy đổi ~3,5–4 bar (35–40 m) theo công năng hydrant.
• Margin: +15% (chống suy giảm do mài mòn, tăng tải nhẹ).

Tổng H ≈ 12 + (3,6 + 2) + 38 + margin(15%)

→ H thiết kế ~ 62–66 m (chọn 65 m để dễ đối chiếu đường cong).

Chọn bơm

• Bơm chính: End-suction/HSC đạt Q ≈ 220 m³/h @ 65 m, NPSHr phù hợp, IE3/IE4 motor.
• Bơm dự phòng: Diesel cùng Q-H (hoặc gần) với bơm chính.
• Jockey: áp cao, Q nhỏ; chọn multistage trục đứng, ví dụ một model trong dải máy bơm Pentax ULTRA V (chẳng hạn U7SV-400/8T, U7V-400/8T…) để giữ áp setpoint. Với jockey, có thể H ~70–90 m, Q 3–10 m³/h (tùy thể tích hệ).

Kiểm tra biên

• Đặt điểm làm việc trên đường cong bơm gần BEP (Best Efficiency Point).
• Kiểm tra NPSH: cột nước tĩnh bể + áp khí quyển – tổn thất hút > NPSHr.
• Kiểm tra búa nước (đóng/mở van), đề xuất ống mềm giãn nở & đệm chống rung.

Sai lầm thường gặp:

• Đánh giá thấp tổn thất cục bộ ở manifold/phụ kiện.
• Jockey quá nhỏ → bơm chính “đóng/cắt” liên tục do rò rỉ nhỏ.
• Bỏ qua NPSH → xâm thực, rung ồn, mẻ cánh.

Vật liệu – cơ khí – độ bền

• Thân bơm: gang xám/ductile; với môi trường có clo/ăn mòn, cân nhắc INOX.
• Cánh bơm: đồng/brass hoặc INOX; cân bằng động chính xác để giảm rung.
• Trục: thép không gỉ; phớt cơ khí (mechanical seal) phù hợp nhiệt–hoá chất.
• Bệ – khớp nối: bệ thép đổ vữa không co ngót; khớp nối cân chỉnh laser (alignment).
• Chống rung–giãn nở: gối cao su, ống mềm, cố định neo–treo hợp lý.
• Ống hút: reducer lệch tâm (mặt phẳng trên), đoạn thẳng đủ dài trước bơm, không đặt van/bích sát miệng hút.
• Ống xả: check valve + gate/OS&Y; nếu cần relief để bảo vệ quá áp.

Với máy bơm nước Pentax cho hệ nước sạch, lựa chọn vật liệu tiêu chuẩn thường đã phù hợp; nếu nước có khoáng/ăn mòn, cân nhắc phiên bản INOX hoặc phớt chịu hóa chất. Ở vị trí jockey, các model máy bơm Pentax ULTRA V cho độ tin cậy tốt nhờ cấu trúc đa tầng cánh trục đứng và vòng bi được bôi trơn/che chắn hợp lý.

Điện – điều khiển & logic vận hành

• Tủ bơm: nguồn chính, ATS cho diesel, bộ nạp ắc quy, terminal sensor áp, đồng hồ Ampe/Vôn, rơ-le bảo vệ.
• Trình tự: Jockey ưu tiên khởi động khi áp tụt nhẹ → nếu không đạt setpoint trong thời gian T, bơm chính chạy → mất điện/bơm chính lỗi thì gọi diesel.
• Khởi động bơm chính: DOL/Soft-starter; VFD không bắt buộc cho bơm chính, chỉ cân nhắc khi điều kiện đặc thù/giải pháp phụ trợ.
• Giám sát: BMS/SCADA, log áp–dòng–nhiệt, cảnh báo lỗi (mức nước bể, nhiệt độ phòng bơm, áp dầu diesel, tình trạng ắc quy).
• An toàn điện: tiếp địa – chống sét; cáp và CB đúng cấp dòng khởi động; dây tín hiệu sensor chống nhiễu.

Phòng bơm & bố trí ống – “cầm tay chỉ việc”

• Không gian bảo trì: chừa lối thao tác tháo động cơ, rotor, thay phớt; ray treo palang.
• Thông gió – cách âm: đặc biệt với tổ máy diesel; xả khí nóng & khí thải đúng quy chuẩn.
• Thoát nước: rãnh thu nước rò, sàn dốc; đèn chiếu sáng bảo trì.
• Bố trí ống hút: thẳng, sạch, không túi khí; mặt bích cao hơn đáy bể đủ để tránh vortex; lắp strainer đúng kích cỡ.
• Bố trí ống xả: chỗ lắp đồng hồ áp trước/sau bơm, điểm lấy mẫu, test header thuận tiện.
• Giảm búa nước: ống mềm giãn nở, van đóng–mở chậm, tránh đổi hướng đột ngột.

Thử áp, nghiệm thu & hồ sơ

• Thử kín đường ống trước khi nạp hệ; khắc phục rò rỉ.
• Thử lưu lượng/áp qua test header, ghi log: áp đường ống, dòng điện bơm, độ rung, nhiệt vòng bi, tiếng ồn bất thường.
• Chạy thử bơm diesel: kiểm tra nổ máy, áp dầu, sạc ắc quy, báo lỗi.
• Hồ sơ: C/O – C/Q – bản vẽ hoàn công – hướng dẫn O&M – biểu mẫu log chạy thử – lịch bảo trì khuyến nghị – biên bản nghiệm thu.

Bảng 2 – Checklist nghiệm thu tóm tắt

Hạng mục	Tiêu chí đạt
Ống & van	Kín, không rò; hướng van đúng; nhãn mác đầy đủ
Điện – tủ	ATS/diesel hoạt động; bảo vệ quá dòng; sensor áp đúng
Bơm chính	Điểm Q-H đạt; dòng trong giới hạn; rung/ồn < ngưỡng
Jockey	Giữ áp ổn định; chu kỳ chạy không quá dày
Diesel	Nổ máy, ổn định; hệ nạp ắc quy hoạt động; báo lỗi chính xác
Test header	Đọc lưu lượng/áp ổn; báo cáo lưu trữ đầy đủ

Bảo trì theo độ tin cậy (RCM) & phụ tùng

Mục tiêu: ngăn sự cố lúc khẩn cấp bằng bảo trì chủ động dựa trên dữ liệu.

Kế hoạch gợi ý 12 tháng:

Chu kỳ	Việc cần làm	Ghi chú
Hàng tuần	Chạy test ngắn bơm chính & jockey; nghe rung–ồn; xem log áp	Dừng ngay nếu có tiếng lạ/dao động áp bất thường
Hàng tháng	Kiểm tra rò, siết bích; đo dòng, nhiệt vòng bi; test diesel	Ghi nhật ký; làm sạch strainer
Hàng quý	Căn chỉnh trục (laser), thay dầu/grease theo hãng	Kiểm tra khớp nối–đệm cao su
6 tháng	Thay lọc nhiên liệu diesel; test ATS; cập nhật SCADA	Kiểm tra bộ nạp ắc quy
12 tháng	Tổng kiểm: tháo kiểm phớt–vòng bi nếu cần, hiệu chỉnh cảm biến	Review dữ liệu 12 tháng → điều chỉnh setpoint

Phụ tùng dự phòng tối thiểu: phớt cơ khí, vòng bi, cảm biến áp, bộ nạp ắc quy, lọc nhiên liệu/dầu, gioăng bích, một bộ khớp nối dự phòng.

Lợi ích jockey tốt: giữ áp ổn, giảm số lần bơm chính khởi động → kéo dài tuổi thọ. Ở vai trò này, các model máy bơm Pentax ULTRA V vận hành êm, áp cao, phù hợp văn phòng/kho cần yên tĩnh.

Tối ưu TCO/ROI cho trạm bơm

TCO (Total Cost of Ownership) = CAPEX (mua sắm) + OPEX (vận hành–bảo trì) trong vòng đời (ví dụ 5–10 năm).
Đòn bẩy giảm TCO:

• Giảm tổn thất ống: DN phù hợp, layout gọn, ít co–cút; van chất lượng tốt.
• Điểm vận hành gần BEP: tiết kiệm điện, giảm rung–mòn.
• Jockey đúng cỡ & setpoint hợp lý: bơm chính ít bị “gọi” vô cớ.
• Bảo trì dựa dữ liệu: dự báo sớm bất thường, thay thế chủ động.
• Đào tạo vận hành: tránh lỗi thao tác, rút ngắn thời gian xử lý sự cố.

Bảng 3 – Mẫu tính TCO 5 bước (gợi ý)

Bước	Nội dung	Ví dụ dữ liệu
1	Xác định CAPEX	Bơm + động cơ diesel + tủ + ống/van + phòng bơm
2	Ước lượng OPEX điện	kWh/năm của bơm chính (test định kỳ) + jockey
3	OPEX bảo trì	Vật tư, công bảo trì, ắc quy diesel, dầu/nhớt
4	Tổn thất do downtime	Thời gian gián đoạn test/nghiệm thu, chi phí cơ hội
5	So sánh cấu hình	DN ống tối ưu vs DN nhỏ; jockey A vs jockey B; bệ chống rung tốt vs tiêu chuẩn

Mẹo: Tính điểm hòa vốn khi tăng DN ống (chi phí ống + thi công) nhưng giảm tổn thất, từ đó giảm công suất bơm/điện năng & rung ồn.

Lựa chọn thương hiệu & ví dụ cấu hình

Jockey/Booster áp (áp cao, Q nhỏ):

• máy bơm Pentax ULTRA V (ví dụ U7SV-400/8T, U7V-400/8T…), ưu điểm: áp cao, footprint gọn, vận hành êm.
• Tương đương: Grundfos CR, KSB Movitec, Wilo Helix/Medana.

Bơm chính (Q lớn, H trung/cao):

• End-suction/HSC từ KSB, Ebara, Pentair Aurora, Patterson, Flowserve, máy bơm nước Pentax (dải EN 733/ISO 2858)… tùy yêu cầu dự án & chứng chỉ.

Minh họa cấu hình 2+1 (điện + diesel + jockey):

• Main: 220 m³/h @ 65 m, IE3/IE4;
• Standby (diesel): cùng Q-H, bình dầu – nạp ắc quy – báo lỗi;
• Jockey: multistage trục đứng, máy bơm Pentax ULTRA V, H ~ 80–100 m, Q 5–8 m³/h, setpoint phù hợp.
• Ống: DN theo tính thủy lực; van check & OS&Y chất lượng; đồng hồ áp 2 bên bơm.
• Tủ: logic ưu tiên jockey → main → diesel; SCADA log.

Rủi ro điển hình & cách khắc phục nhanh

• Xâm thực (cavitation): tiếng “sỏi cát” trong bơm, rung mạnh.
  • Xử lý: nâng mực nước hút, giảm tổn thất hút (đoạn thẳng dài hơn, DN lớn hơn), kiểm tra NPSH.
• Rung–ồn: do lệch trục, bệ không phẳng, cân bằng động kém.
  • Xử lý: căn chỉnh laser, thay đệm, kiểm tra khớp nối, cân bằng cánh.
• Mất áp giả: rò rỉ, van rò, đồng hồ áp sai; jockey chạy liên tục.
  • Xử lý: test kín, thay đồng hồ, rà soát từng nhánh.
• Diesel không nổ: ắc quy yếu, nhiên liệu bẩn, bộ nạp lỗi.
  • Xử lý: thay ắc quy theo định kỳ, lọc nhiên liệu, test nổ hàng tháng, kiểm tra sạc.

Chuyển đổi số & giám sát từ xa

• Cảm biến & gateway: áp, lưu lượng, dòng, nhiệt, rung; gửi dữ liệu về SCADA/cloud.
• Cảnh báo sớm: áp tụt bất thường khi không có sự cố → nghi rò; dòng jockey tăng → kẹt ổ bi/phớt.
• Phân tích xu hướng: xác định mô hình chạy – dừng; đề xuất bảo trì trước khi hỏng.
• Lợi ích TCO: giảm downtime, giảm sự cố lúc khẩn, kéo dài tuổi thọ bơm.

Checklist “chuẩn bị thầu/mua sắm”

• Data sheet yêu cầu: Q-H, vật liệu thân/cánh/trục/phớt, tiêu chuẩn thử, lớp sơn phủ, điện áp/tần số, IE class, NPSHr, đường cong bơm.
• Bản vẽ GA & P&ID: kích thước lắp đặt, khoảng hở bảo trì, hướng quay, vị trí sensor.
• Phụ tùng: phớt–vòng bi, gioăng–khớp nối, lọc nhiên liệu–dầu, bộ nạp ắc quy.
• Nghiệm thu: FAT/SAT, biên bản thử tải, log dữ liệu, hướng dẫn O&M.
• Bảo hành & dịch vụ: thời gian đáp ứng, kho phụ tùng, đào tạo vận hành.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

Q1: Bơm jockey có nhất thiết là multistage?

• A: Không bắt buộc, nhưng đa tầng cánh trục đứng cho áp cao–gọn–êm, rất phù hợp giữ áp. Đây là lý do các dòng như máy bơm Pentax ULTRA V thường được chọn cho vai trò jockey/booster áp.

Q2: Có nên dùng VFD cho bơm chính?

• A: Thông thường bơm chính chạy on/off theo áp/sự kiện cháy; VFD không phải mặc định. Chỉ cân nhắc trong kịch bản đặc biệt (điều khiển áp tinh, hạn chế dòng khởi động ở lưới yếu…), cần thẩm định kỹ.

Q3: Bao lâu cần chạy thử trạm?

• A: Thực tế nhiều nơi test tuần/tháng (ngắn), quý (đầy đủ hơn). Mỗi lần có log: áp, dòng, nhiệt, rung, thời gian khởi động diesel.

Q4: Dấu hiệu xâm thực & xử lý nhanh?

• A: Tiếng lạo xạo như sỏi, rung tăng, lưu lượng giảm. Kê cao mực hút, tăng DN ống hút, đảm bảo đoạn thẳng đủ dài, kiểm tra NPSH.

Q5: Khi nào nên chọn máy bơm nước Pentax cho trạm?

• A: Khi hệ dùng nước sạch, yêu cầu dải Q-H phổ biến, cần dịch vụ–phụ tùng sẵn; đặc biệt ở jockey, các model máy bơm Pentax ULTRA V cho áp cao, vận hành êm.