Booster biến tần + bồn đệm: khi nào cần bồn

Trong các hệ cấp nước tòa nhà và nhà máy, “booster biến tần” đã trở thành lựa chọn phổ biến vì giữ áp ổn định, vận hành êm và tiết kiệm điện ở tải thấp. Tuy nhiên, câu hỏi gây tranh luận nhiều nhất khi triển khai thực tế lại không nằm ở biến tần hay số bơm, mà nằm ở bồn đệm (bồn/bể chứa trung gian): có nên đặt bồn trước cụm booster hay bơm hút trực tiếp từ nguồn?

Có dự án chạy “direct boosting” nhiều năm không vấn đề. Nhưng cũng có dự án vừa đưa vào vận hành vài tuần đã gặp rung, cavitation, phớt rò, áp dao động, báo lỗi low suction, thậm chí ảnh hưởng cả mạng cấp nước khu vực vì tạo áp âm. Ngược lại, có nơi đặt bồn đệm quá lớn, bố trí sai, vệ sinh kém, trở thành “điểm yếu” về chất lượng nước, chiếm diện tích và tăng chi phí mà hiệu quả không tương xứng.

Booster biến tần + bồn đệm: khi nào cần bồn – khi nào bỏ bồn

Bài viết này đưa ra một cách nhìn rõ ràng và có thể áp dụng ngay: bồn đệm có vai trò gì trong booster biến tần, khi nào bắt buộc nên có, khi nào có thể bỏ, và nếu có bồn thì chọn dung tích – cấu hình – điều khiển ra sao để hệ chạy ổn định lâu dài. Trong bài thi thoảng có ví dụ theo các dòng máy bơm nước Pentax, máy bơm nước công nghiệp Pentax, đặc biệt nhóm máy bơm nước Pentax CM EN733 và máy bơm nước Pentax CMS; đồng thời cũng lồng ghép các cụm từ máy bơm nước Ebara, máy bơm Ebara 3M, máy bơm nước Ebara 3D theo đúng ngữ cảnh kỹ thuật thường gặp trong hồ sơ thiết kế và triển khai trạm bơm.

1) Hiểu đúng: “bồn đệm” trong booster là bồn gì?

Trong thực tế, nhiều đội thi công gọi chung là “bồn đệm”, nhưng có thể đang nói tới các thứ khác nhau. Cần phân biệt để quyết định đúng:

1.1 Bồn đệm (break tank / suction tank) – bồn hở hoặc bán hở

Đây là bồn đặt trước cụm booster, có chức năng:

Tạo nguồn hút ổn định (cột nước tĩnh, giảm dao động áp hút)
Tách hệ booster khỏi mạng cấp nước bên ngoài
Dự trữ thể tích để cắt đỉnh lưu lượng ngắn hạn

Bồn đệm thường đi kèm:

Van phao/van điện từ cấp bù
Cảm biến mức (level) + cảnh báo/trip cạn
Đường tràn (overflow) + xả đáy (drain)

1.2 Bình tích áp (pressure tank) – bình áp lực ở phía xả

Bình tích áp đặt sau booster, là bình kín có màng khí, giúp:

Giảm số lần khởi động (đặc biệt với hệ không chạy VFD liên tục)
Giảm dao động áp nhỏ, chống búa nước nhẹ
Bù lưu lượng rất nhỏ (rò rỉ, dùng nước ít)

Bình tích áp không thay thế bồn đệm khi vấn đề nằm ở nguồn hút không ổn định hoặc khi có nguy cơ áp âm.

1.3 Bồn mái / bể ngầm – bồn chứa của hệ thống cấp nước truyền thống

Bồn mái là bồn phân phối bằng trọng lực. Bể ngầm là bồn dự trữ tổng. Chúng có thể đóng vai trò “bồn đệm” nếu booster hút từ đó, nhưng mục tiêu thường rộng hơn: dự trữ giờ cao điểm, dự trữ chữa cháy, dự trữ khi mất nước.

Trong bài này, “bồn đệm” được hiểu chủ yếu theo nghĩa break tank đặt trước booster, vì đây là điểm quyết định “có bồn hay bỏ bồn” trong booster biến tần.

2) Booster biến tần đang làm gì, và vì sao nguồn hút quyết định độ bền?

Booster biến tần (VFD booster) thường gồm 2–4 bơm chạy song song, có ít nhất 1 bơm điều khiển biến tần. PLC/Controller giữ áp theo cảm biến ở header xả.

Về thủy lực, booster luôn chịu bài toán:

Áp xả cần giữ ổn định (ví dụ 4–6 bar cho tòa nhà, hoặc theo zone)
Nhu cầu lưu lượng thay đổi liên tục theo thời điểm sử dụng nước
Nguồn hút có thể ổn định hoặc biến thiên (đây là mấu chốt)

Nếu nguồn hút biến thiên mạnh:

NPSH khả dụng thay đổi → cavitation lúc cao điểm
Áp hút tụt đột ngột → VFD tăng tốc bù → dao động áp, rung
Hệ phải liên tục “đuổi theo” nguồn → dễ hunting, dễ lỗi low suction, dễ nóng bơm

Ngược lại, nếu nguồn hút ổn định:

Bơm chạy gần vùng tối ưu hơn, rung thấp hơn
Điều khiển áp mượt, ít alarm giả
Tuổi thọ phớt, ổ bi, cánh bơm tốt hơn đáng kể

Đó là lý do câu hỏi “có bồn đệm hay không” phải bắt đầu từ câu hỏi: nguồn hút của bạn ổn định tới mức nào?

3) 7 tình huống “nên có bồn đệm” (và thường là nên có sớm)

3.1 Nguồn cấp bên ngoài không ổn định: áp dao động theo giờ

Nhiều khu vực áp lực mạng cấp nước dao động rất mạnh giữa ngày và đêm. Nếu booster hút trực tiếp:

Ban ngày áp hút giảm, bơm dễ cavitation
Ban đêm áp hút tăng, controller giảm tốc, đôi khi áp xả dao động do dải điều khiển quá rộng
Điểm làm việc “trôi” liên tục theo hệ, bơm thường xuyên lệch vùng hiệu suất tốt

Bồn đệm tạo “đệm thủy lực”: áp hút của bơm chủ yếu là cột nước tĩnh của bồn, không còn phụ thuộc trực tiếp vào dao động nguồn.

3.2 Nguồn cấp có hiện tượng mất nước ngắn hạn hoặc có khí

Nếu mạng cấp nước thỉnh thoảng mất áp, có khí lẫn, hoặc “hụt nước” vài phút:

Booster hút trực tiếp rất dễ bị hút khí → mất mồi, nóng phớt
Cảm biến áp hút báo thấp → dừng bơm liên tục
Khi nước trở lại, bơm khởi động lại nhiều lần, tăng hao mòn

Bồn đệm (kèm mức tối thiểu) giúp trạm có “thời gian chịu đựng” trước biến động ngắn hạn và hạn chế hút khí.

3.3 Lưu lượng đỉnh rất lớn nhưng thời gian đỉnh ngắn

Một số tòa nhà và nhà máy có đỉnh lưu lượng ngắn (5–15 phút) nhưng rất cao. Nếu booster phải lấy trực tiếp từ nguồn:

Tại đỉnh, nguồn không kịp cấp → áp hút tụt → cavitation
VFD tăng tốc cực nhanh → dao động áp, nguy cơ búa nước
Đỉnh xảy ra đúng lúc “nhạy” nhất

Bồn đệm cho phép nguồn cấp bù từ từ, còn booster lấy từ bồn để đáp ứng đỉnh. Đây là cách “cắt đỉnh” đơn giản và hiệu quả.

3.4 Nguy cơ tạo áp âm lên mạng cấp nước (vấn đề rất hay gặp)

Direct boosting nếu thiết kế/điều khiển không tốt có thể tạo áp âm phía hút, kéo theo:

Nguy cơ xâm nhập bẩn qua các điểm rò
Ảnh hưởng các hộ dùng nước lân cận
Tăng nguy cơ sự cố và tranh chấp vận hành

Bồn đệm tách mạng bên ngoài khỏi booster, giảm rủi ro áp âm lan ra ngoài.

3.5 Hệ yêu cầu chất lượng vận hành cao: ít rung, ít sự cố, chạy 24/7

Các trạm chạy 24/7 (khu công nghiệp, nhà máy thực phẩm, dệt nhuộm, hệ nước kỹ thuật) rất nhạy với rung và cavitation. Trong nhóm này, việc “tốn thêm một bồn đệm” thường rẻ hơn nhiều so với downtime.

Với các trạm lớn dùng máy bơm nước công nghiệp Pentax như Máy bơm nước Pentax CM65-250A công suất 50HP (37kW) hoặc Máy bơm nước Pentax CM80-200A công suất 50HP (37kW) thuộc nhóm máy bơm nước Pentax CM EN733, bồn đệm đúng cách giúp ổn định áp hút, giảm rung và giảm nguy cơ mòn phớt khi chạy dài ngày.

3.6 Khi tuyến hút dài, nhiều co cút hoặc không tối ưu NPSH

Nếu điều kiện hút vốn đã “khó” (ống hút dài, cao độ hút lớn, nhiều co/cút, lọc hút, van chặn), thì direct boosting càng dễ cavitation. Bồn đệm đặt gần bơm giúp:

Rút ngắn và đơn giản tuyến hút
Tăng NPSH khả dụng bằng cột nước tĩnh
Giảm nhạy cảm với thay đổi lưu lượng

3.7 Khi cần quản lý nước dự trữ và kịch bản mất điện/mất nước

Một số công trình cần có thời gian dự trữ tối thiểu cho vận hành an toàn hoặc quy trình sản xuất. Bồn đệm (kết hợp bể ngầm/bồn mái tùy bài toán) giúp bạn chủ động hơn trước các sự cố nguồn.

4) 6 tình huống “có thể bỏ bồn đệm” (direct boosting hợp lý)

Bỏ bồn đệm không phải lúc nào cũng sai. Nếu điều kiện phù hợp, direct boosting có thể chạy rất tốt và gọn gàng.

4.1 Nguồn hút là bể/bồn nội bộ ổn định (bể ngầm, bồn lớn) đặt đúng chuẩn

Nếu booster hút từ bể ngầm/bồn chứa nội bộ đã có:

Mức nước ổn định (hoặc tối thiểu đủ lớn)
Tuyến hút ngắn, ít tổn thất
Chống xoáy, chống hút khí tốt

thì bể/bồn này đã đóng vai trò nguồn ổn định. Bạn không cần thêm một “bồn đệm” nữa.

4.2 Nguồn cấp bên ngoài ổn định, lưu lượng cấp đủ, áp hút không tụt ở đỉnh

Một số khu vực có nguồn cấp rất ổn định, đường ống cấp đủ lớn. Khi đo thực tế ở giờ cao điểm mà áp vẫn đảm bảo, direct boosting có thể chấp nhận được. Điều kiện quan trọng là phải có:

Bảo vệ low suction rõ ràng
Van một chiều + chống chảy ngược tốt
Kiểm soát ramp VFD để tránh “hút giật”

4.3 Công trình nhỏ, biến thiên tải không cực đoan, thời gian đỉnh ngắn và không nhạy cảm

Hệ cấp nước nhỏ có thể direct boosting, miễn là:

Không làm ảnh hưởng hệ xung quanh
Có kiểm soát áp hút và không để áp âm

4.4 Không gian và vệ sinh là ưu tiên hàng đầu, bồn đệm khó đảm bảo sạch

Trong một số môi trường, bồn đệm đặt trong phòng bơm có thể trở thành điểm cần vệ sinh định kỳ, đòi hỏi quy trình và nhân lực. Nếu công trình ưu tiên vệ sinh tuyệt đối và có nguồn ổn định, direct boosting giúp giảm một “mắt xích” cần bảo trì.

4.5 Hệ kín (tuần hoàn) của HVAC không dùng bồn đệm kiểu break tank

Nhiều hệ bơm HVAC (chilled water / hot water) là hệ kín, bồn giãn nở và bình bù áp là bài toán khác. Lúc này booster theo nghĩa cấp nước sinh hoạt không áp dụng, và “bồn đệm” kiểu break tank không cần thiết.

4.6 Khi đã dùng giải pháp khác để ổn định: đường cấp riêng + kiểm soát áp hút + dự trữ hợp lý

Một số dự án dùng đường cấp riêng từ bể ngầm hoặc tuyến cấp có buffer ở nơi khác, vì vậy booster có thể bỏ bồn ngay tại phòng bơm.

5) So sánh nhanh: có bồn đệm vs bỏ bồn đệm

5.1 Có bồn đệm – được gì?

Ổn định áp hút, giảm cavitation
Tách booster khỏi nguồn bên ngoài, giảm rủi ro áp âm
Cắt đỉnh lưu lượng ngắn hạn
Dễ điều khiển, ít hunting
Tăng độ bền phớt, ổ bi, cánh

5.2 Có bồn đệm – mất gì?

Tốn diện tích và chi phí bồn + phụ kiện
Cần vệ sinh/khử trùng định kỳ (nếu là nước sinh hoạt)
Thêm cảm biến mức, thêm liên động → thêm hạng mục bảo trì
Thi công ống tràn, xả đáy, thoát sàn

5.3 Bỏ bồn đệm – được gì?

Gọn hệ, ít thiết bị, ít hạng mục vệ sinh
Giảm chi phí đầu tư bồn và phụ kiện
Ít rủi ro “nước tù” nếu bồn vệ sinh kém

5.4 Bỏ bồn đệm – mất gì?

Phụ thuộc mạnh vào nguồn hút
Dễ cavitation khi đỉnh tải hoặc khi nguồn dao động
Dễ xảy ra low suction trip, hunting, rung
Rủi ro ảnh hưởng mạng cấp nước bên ngoài nếu direct boosting không kiểm soát

6) Nếu quyết định “có bồn”: chọn dung tích bồn đệm thế nào?

Không có một con số duy nhất cho mọi dự án. Có thể chọn theo 3 cách, tùy bạn có dữ liệu gì.

6.1 Chọn theo “thời gian đệm” cho tình huống xấu

Ví dụ muốn trạm chịu được 5–15 phút nguồn hụt:

Vbồn ≈ Qđỉnh × tđệm
Nếu Qđỉnh 60 m³/h và muốn đệm 10 phút:
Vbồn ≈ 60 × (10/60) = 10 m³ (chưa tính dự phòng mức chết)

6.2 Chọn theo “cắt đỉnh” để nguồn cấp bù kịp

Nếu nguồn chỉ cấp được Qnguồn nhưng đỉnh cần Qđỉnh, bồn phải bù chênh:
Vbồn ≈ (Qđỉnh − Qnguồn) × tđỉnh

6.3 Chọn theo “mức nước tối thiểu cho NPSH” và chống xoáy

Bồn không chỉ là thể tích, mà là hình học:

Mức nước tối thiểu đảm bảo ngập hút
Khoảng cách từ miệng hút đến đáy và thành bồn
Bố trí vách chống xoáy, ống hút có đoạn thẳng

Trong trạm dùng bơm lớn như Máy bơm nước Pentax CM80-200B công suất 40HP (30kW), chỉ cần hút khí nhẹ hoặc xoáy mạnh là rung và cavitation sẽ xuất hiện rất rõ, nên thiết kế hình học bồn quan trọng không kém dung tích.

7) Nếu quyết định “có bồn”: cấu hình cơ khí và vệ sinh cần làm đúng

7.1 Những hạng mục nên có trên bồn đệm

Đường cấp bù (van phao cơ hoặc van điện từ + điều khiển mức)
Đường tràn (overflow) về vị trí thoát an toàn
Đường xả đáy để vệ sinh (drain)
Nắp thăm và lỗ thông hơi có lưới chống côn trùng
Cảm biến mức (ít nhất low và low-low)
Nếu yêu cầu: khử trùng/tuần hoàn chống nước tù

7.2 Bố trí hút từ bồn: ưu tiên “hút êm”

Miệng hút cách đáy đủ để tránh hút cặn
Có vách chống xoáy hoặc cấu kiện chống vortex
Ống hút ngắn, ít co
Không để bơm hút “gần mặt nước” ở tải cao

7.3 Đừng quên: bồn đệm cần lịch vệ sinh

Nếu là nước sinh hoạt, bồn đệm phải được vệ sinh định kỳ. Nếu bồn đặt trong không gian nóng ẩm, không thông gió, vệ sinh càng quan trọng.

8) Nếu quyết định “bỏ bồn”: 10 yêu cầu kỹ thuật để direct boosting an toàn và bền

Cảm biến áp hút (suction pressure) và bảo vệ low suction (alarm + trip)
Giới hạn tốc độ tăng của VFD (ramp) để tránh hút giật
Van một chiều + chống chảy ngược đúng chuẩn, giảm đập
Bảo vệ cavitation gián tiếp: theo dõi rung, tiếng ồn, dao động áp
Lọc và tuyến hút sạch: tránh tăng tổn thất hút theo thời gian
Không chạy dưới min-flow khi tải thấp (sleep mode/recirculation phù hợp)
Kiểm soát setpoint theo thời gian (đêm giảm áp, ngày tăng áp) để giảm stress
Đảm bảo ống cấp đủ đường kính và không có điểm rò khí
Có thiết bị chống búa nước nếu hệ có đóng mở nhanh
Có kịch bản mất nước: khi nguồn về lại, khởi động mềm, tránh sốc

Nếu thiếu 2–3 mục trong danh sách này, direct boosting thường “chạy được”, nhưng khó bền và khó êm.

9) Chọn bơm và cấu hình booster khi có/không có bồn

9.1 Khi có bồn đệm: bơm “dễ thở” hơn, dễ tối ưu hiệu suất

Áp hút ổn định giúp bạn:

Chọn bơm sát duty hơn
Chạy gần vùng hiệu suất tốt hơn
Ít rung và ít mòn phớt

Trong nhóm máy bơm nước Pentax CM EN733, các model như Máy bơm nước Pentax CM32-160A công suất 4HP (3kW), Máy bơm nước Pentax CM32-160B 3HP (2.2kW) nhập khẩu Ý có thể dùng cho trạm vừa; còn trạm lớn hơn có thể dùng Máy bơm nước Pentax CM40-200A công suất 10HP (7.5kW) hoặc Máy bơm nước Pentax CM65-200A công suất 30HP (22kW) theo cấu hình 2–3 bơm. Khi áp hút ổn định, staging và PID giữ áp của booster biến tần mượt hơn rất nhiều.

9.2 Khi bỏ bồn: ưu tiên bơm “chịu biến thiên” tốt và kiểm soát bảo vệ chặt

Direct boosting cần bơm và điều khiển đủ “kỷ luật”:

Bơm không quá nhạy cavitation
Controller đọc tốt áp hút và áp xả
VFD ramp tốt, tránh tăng tốc đột ngột

Nếu tuyến nước yêu cầu inox (ăn mòn, nước kỹ thuật, môi trường đặc thù), máy bơm nước Pentax CMS là một nhóm thường được cân nhắc. Ví dụ như Máy bơm nước Pentax CMS40C/7.5 công suất 10 HP, 7.5 kW hoặc Máy bơm Pentax CMS65C/22 trong các tuyến cần vật liệu phù hợp.

Trong thực tế nhiều nhà máy cũng sử dụng song song máy bơm nước Ebara cho các tuyến khác nhau; nhóm máy bơm Ebara 3M và máy bơm nước Ebara 3D thường xuất hiện trong các ứng dụng công nghiệp tiêu chuẩn. Dù bạn chọn máy bơm nước Pentax hay máy bơm nước Ebara, cấu hình booster biến tần sẽ bền hơn nếu nguồn hút được ổn định đúng cách (bằng bồn đệm hoặc bằng điều kiện nguồn đủ tốt).

10) “Bồn đệm” có thay thế được “bình tích áp” không?

Không. Hai thứ giải hai bài toán khác nhau:

Bồn đệm xử lý bài toán nguồn hút: dao động, thiếu lưu lượng, áp âm, hút khí, NPSH.
Bình tích áp xử lý bài toán phía xả: dao động áp nhỏ, giảm bật/tắt, giảm búa nước nhẹ.

Trong booster biến tần, bình tích áp thường nhỏ (vừa đủ để giảm dao động và tránh hunting ở lưu lượng rất thấp), còn bồn đệm là câu chuyện “có/không có” ở đầu hút.

11) Logic điều khiển điển hình khi có bồn đệm

Một logic vận hành “sạch” thường gồm:

Bơm chạy theo áp xả (PID) như bình thường
Interlock theo mức bồn:
- Low: cảnh báo, hạn chế tốc độ tối đa để giảm hút giật
- Low-low: dừng bơm bảo vệ, chờ bồn hồi mức
Nếu bồn có van điện từ/van phao:
- Điều khiển cấp bù theo mức (có hysteresis)
- Báo lỗi nếu cấp bù quá lâu mà mức không tăng (nghi mất nước)

Logic này giúp booster biến tần “không cố bơm” khi nguồn không đủ, tránh cháy phớt và rung.

12) Quy trình ra quyết định nhanh: 9 câu hỏi “có bồn hay bỏ bồn”

Bạn có thể chốt phương án chỉ bằng 9 câu hỏi sau. Nếu phần lớn câu trả lời là “Có”, hãy nghiêng về có bồn đệm.

Áp nguồn cấp có dao động mạnh theo giờ không?
Có từng xảy ra mất nước/hụt nước ngắn hạn không?
Đỉnh lưu lượng ngắn có lớn hơn khả năng cấp tức thời của nguồn không?
Tuyến hút có dài/nhiều co/khó đảm bảo NPSH không?
Có rủi ro áp âm ảnh hưởng hệ bên ngoài không?
Hệ có yêu cầu vận hành 24/7 và downtime rất đắt không?
Có nhiều người dùng đồng thời gây dao động lớn không?
Có khó kiểm soát hunting khi tải thay đổi nhanh không?
Bạn có sẵn cơ chế giám sát áp hút, rung, alarm và vận hành kỷ luật không?

Nếu đa số câu trả lời là “Không”, direct boosting có thể khả thi—nhưng vẫn phải làm đúng bộ bảo vệ hút và ramp VFD.

13) Kết luận: bồn đệm không phải “mặc định”, nhưng là “vũ khí đúng lúc”

Booster biến tần + bồn đệm là cấu hình rất mạnh khi nguồn hút bất ổn, đỉnh tải cao, hoặc trạm cần vận hành bền bỉ 24/7. Bồn đệm giúp ổn định hút, giảm cavitation, giảm rung, tăng tuổi thọ phớt và ổ bi—đặc biệt rõ với các trạm dùng bơm công suất lớn thuộc máy bơm nước công nghiệp Pentax, như nhóm máy bơm nước Pentax CM EN733 (Máy bơm nước Pentax CM65-250A công suất 50HP (37kW), Máy bơm nước Pentax CM80-200A công suất 50HP (37kW)) hoặc các tuyến inox dùng máy bơm nước Pentax CMS.

Ngược lại, bỏ bồn vẫn có thể hợp lý nếu nguồn ổn định, tuyến hút tốt, và thiết kế điều khiển–bảo vệ hút chặt chẽ. Trong các dự án có nhiều tuyến, việc phối hợp giữa máy bơm nước Pentax và máy bơm nước Ebara (bao gồm máy bơm Ebara 3M, máy bơm nước Ebara 3D) cũng không thay đổi nguyên tắc cốt lõi: quyết định có bồn hay không phải dựa trên độ ổn định của nguồn hút và yêu cầu vận hành thực tế, không chỉ dựa trên thói quen lắp đặt.

Sign up for Newsletter