Tư vấn
Dashboard KPI cho phòng bơm: kWh/m³, runtime, số lần khởi động, alarm top 10
Một phòng bơm vận hành “ổn” không có nghĩa là vận hành “tối ưu”. Rất nhiều trạm bơm cấp nước – tăng áp – HVAC – PCCC – nước thải chạy được nhiều năm nhưng điện năng cao bất thường, bơm mau hỏng phớt/vòng bi, hoặc cứ vài tuần lại báo lỗi lặt vặt. Nguyên nhân thường không nằm ở việc thiếu thiết bị, mà nằm ở việc không có hệ KPI rõ ràng để nhìn ra xu hướng: bơm đang chạy lệch điểm, đường ống đang bám cặn, van một chiều đang rò, cảm biến đang drift, hoặc VFD đang “hunting”.
Một dashboard KPI cho phòng bơm sẽ biến vận hành từ “cảm giác” sang “có số liệu”:
- kWh/m³ để biết năng lượng tiêu hao trên mỗi m³ nước (hiệu quả năng lượng)
- runtime để quản lý tải, luân phiên bơm, dự báo bảo trì
- số lần khởi động để bảo vệ động cơ, giảm sự cố điện và kéo dài tuổi thọ
- alarm top 10 để tập trung xử lý 20% nguyên nhân gây 80% gián đoạn
Bài viết này hướng dẫn cách xây dựng dashboard KPI theo hướng thực dụng – dùng được ngay cho phòng bơm công nghiệp. Trong quá trình minh họa, mình sẽ xen kẽ ví dụ theo các dòng máy bơm nước Pentax, máy bơm nước công nghiệp Pentax (đặc biệt máy bơm nước Pentax CM EN733, máy bơm nước Pentax CMS) và cũng nhắc đến trường hợp dùng máy bơm nước Ebara (bao gồm cụm máy bơm Ebara 3M, máy bơm nước Ebara 3D) để bạn dễ áp vào danh mục thiết bị đa thương hiệu.
1) Vì sao KPI là “đòn bẩy” mạnh nhất của phòng bơm?
Nếu bạn chỉ nhìn đồng hồ áp và nghe tiếng máy, bạn sẽ biết “có chạy hay không”. Nhưng bạn sẽ không biết:
- Vì sao tháng này tiền điện tăng 18% dù sản lượng nước gần như không đổi
- Vì sao 2 bơm giống nhau nhưng bơm A hay cháy phớt hơn bơm B
- Vì sao VFD hay báo quá dòng lúc giờ cao điểm
- Vì sao đêm khuya áp vẫn tụt dù tải thấp
- Vì sao bơm phải khởi động quá nhiều lần trong một giờ
KPI giải quyết đúng những câu hỏi đó bằng 4 lớp thông tin:
- Hiệu quả năng lượng (kWh/m³, kW, PF, peak demand)
- Tình trạng vận hành (runtime, duty/standby, điểm làm việc, vùng hiệu suất)
- Sức khỏe cơ điện (start count, overload, nhiệt độ, rung, cavitation indicators)
- Sự cố & hành động (alarm top 10, thời gian xử lý, lặp lỗi)
Một dashboard tốt giúp bạn chuyển từ bảo trì “theo lịch” sang bảo trì theo tình trạng, giảm downtime và giảm chi phí điện năng.
2) KPI cốt lõi 1: kWh/m³ – chỉ số “đắt giá” nhất
2.1. kWh/m³ là gì?
kWh/m³ đo năng lượng điện tiêu hao để bơm ra 1 m³ nước. Đây là chỉ số cực hữu ích vì nó tự “chuẩn hóa” theo sản lượng.
Công thức tổng quát (dễ dùng):
kWh/m³ = (Energy_kWh) / (Volume_m³)
Trong đó:
- Energy_kWh lấy từ đồng hồ điện hoặc VFD/Power meter (kWh)
- Volume_m³ lấy từ lưu lượng kế tổng (m³)
Ví dụ: trong ca 8 giờ, trạm bơm tiêu thụ 480 kWh và bơm được 2.400 m³:
kWh/m³ = 480 / 2400 = 0.20
2.2. Đặt “đường chuẩn” cho kWh/m³ như thế nào?
Bạn không cần một con số “chuẩn cho mọi nơi”. Thay vào đó, hãy tạo:
- Baseline: đường chuẩn của chính trạm bơm theo từng chế độ (thấp điểm – bình thường – cao điểm)
- Target: mục tiêu giảm sau tối ưu (ví dụ -5% trong 3 tháng)
Để tránh hiểu sai, luôn gắn kWh/m³ với điều kiện vận hành:
- Áp đặt (bar) hoặc cột áp (m)
- Lưu lượng trung bình (m³/h)
- Số bơm đang chạy (1/2/3)
- Nhiệt độ nước, trạng thái lọc (nếu có)
2.3. kWh/m³ “xấu đi” thường do đâu?
Danh sách nguyên nhân thường gặp trong nhà máy:
- Bơm chạy lệch điểm làm việc (lệch BEP) do đổi tải, thay đổi đường ống
- Van tiết lưu đóng nhiều (thay vì điều khiển biến tần đúng cách)
- Đường ống bám cặn làm tăng tổn thất → tăng TDH → tăng điện
- Rò rỉ/đứt ngầm: lưu lượng kế ghi thấp hơn thực tế, kWh/m³ tăng
- Check valve rò, nước hồi ngược, bơm “bù” liên tục
- VFD hunting làm dao động áp → tăng tổn hao
Trong trạm dùng máy bơm nước Pentax CM EN733, ví dụ Máy bơm nước Pentax CM50-200A công suất 20HP (15kW) hoặc Máy bơm nước Pentax CM65-160A công suất 20HP (15kW), kWh/m³ rất nhạy với thay đổi tổn thất đường ống. Chỉ cần lưới lọc đầu hút bám bẩn hoặc một van bị kẹt nửa chừng, đường cong hệ thống dịch lên là kWh/m³ tăng rõ.
Trong các hệ dùng máy bơm nước Pentax CMS như Máy bơm nước Pentax CMS40C/11 hay Máy bơm Pentax CMS65C/22, yếu tố ăn mòn/cặn cũng khiến tổn thất tăng theo thời gian, KPI sẽ “báo” trước khi sự cố xảy ra.
3) KPI cốt lõi 2: runtime – thời gian chạy để quản trị tải và bảo trì
3.1. Runtime cho biết điều gì?
Runtime giúp bạn trả lời:
- Bơm nào đang gánh tải chính, bơm nào “đứng chơi”
- Dự phòng có được luân phiên đúng không
- Chu kỳ bảo trì theo giờ chạy (phớt, ổ bi, dầu…) đang đến đâu
Cách ghi runtime thường theo:
- Runtime_today / week / month
- Runtime_lifetime
- Runtime_by_mode (manual/auto, VFD speed band)
3.2. Chỉ số “mất cân” (imbalance) giữa các bơm
Trong cụm 2–3 bơm song song, bạn nên có KPI:
Runtime_imbalance% = (Max_runtime – Min_runtime) / Avg_runtime * 100%
Imbalance cao thường do:
- Logic luân phiên lỗi
- Một bơm hay báo lỗi nên bị loại khỏi vòng
- Check valve rò hoặc đường ống nhánh khác nhau
- Một bơm “ăn nước” hơn do đặc tính khác (mòn cánh, khác model)
Ví dụ cụm cấp nước dùng 2 bơm cùng dòng máy bơm nước công nghiệp Pentax:
- Máy bơm nước Pentax CM40-200A công suất 10HP (7.5kW) (Bơm 1)
- Máy bơm nước Pentax CM40-200A công suất 10HP (7.5kW) (Bơm 2)
Nếu runtime lệch quá xa, bạn sẽ sớm thấy bơm chạy nhiều bị mòn phớt/ổ bi nhanh hơn, còn bơm ít chạy thì “kẹt” do lâu ngày không hoạt động, khi cần lại dễ lỗi.
Trong môi trường đa thương hiệu, cụm bơm có thể dùng máy bơm nước Ebara (thậm chí trộn danh mục theo hồ sơ như máy bơm Ebara 3M, máy bơm nước Ebara 3D). Runtime càng cần rõ để tránh “bơm mạnh gánh hết”.
3.3. Runtime gắn với hiệu suất năng lượng
Runtime một mình chưa đủ. Hãy kết hợp:
- Runtime + kWh/m³
- Runtime + average kW
- Runtime + flow band
Một bơm chạy nhiều nhưng kWh/m³ tốt có thể là “bơm đúng điểm”.
Một bơm chạy ít nhưng kWh/m³ rất xấu có thể đang chạy lệch điểm hoặc bị sự cố ẩn (kẹt van, cavitation).
4) KPI cốt lõi 3: Số lần khởi động – “kẻ giết động cơ” âm thầm
4.1. Vì sao start count quan trọng?
Mỗi lần khởi động:
- Dòng khởi động lớn (đặc biệt khởi động trực tiếp)
- Nhiệt tăng, ứng suất điện – cơ tăng
- Vòng bi, khớp nối chịu “giật”
- Hệ thống chịu xung áp nếu đóng/mở van không tối ưu
Bơm/động cơ có giới hạn số lần khởi động theo giờ (tùy công suất và hãng). Dù có VFD, start/stop quá dày vẫn làm giảm tuổi thọ.
4.2. KPI start count nên hiển thị gì?
- Starts/hour (quan trọng nhất)
- Starts/day
- Start per m³ (tùy hệ nước thải/level control)
Công thức:
Starts/hour = Number_of_starts_in_1_hour
Nếu không có log start, bạn có thể ước lượng theo chu kỳ điều khiển (đặc biệt hệ bơm theo mức):
Starts/hour ≈ 3600 / t_cycle_seconds
4.3. Nguyên nhân start count cao và cách “đập đúng chỗ”
(1) Bình tích áp thiếu hoặc cài đặt sai (booster)
- Thiếu thể tích hữu ích → áp dao động nhỏ cũng bật/tắt bơm
(2) PID hunting (VFD)
- PID quá nhạy, sensor nhiễu → bơm liên tục tăng/giảm → đôi khi phát sinh stop/start
(3) Phao mức đặt sai (nước thải)
- Dải ON–OFF quá nhỏ → bơm nhấp nháy liên tục
(4) Rò rỉ
- Mạng rò làm áp tụt nhanh → bơm bù liên tục
(5) Check valve rò/hồi ngược
- Nước hồi làm áp tụt hoặc làm flow “ảo”, hệ điều khiển phản ứng sai
Trong hệ booster/cấp nước dùng máy bơm nước Pentax CM EN733 như Máy bơm nước Pentax CM32-200B công suất 7.5HP (5.5kW) hoặc Máy bơm nước Pentax CM50-160B công suất 7.5HP (5.5kW), start count cao thường do bình tích áp và logic luân phiên. Với bơm inox như Máy bơm nước Pentax CMS32C/5.5 hoặc Máy bơm Pentax CMS40B/4m, start count cao cũng làm giảm tuổi thọ phớt nhanh hơn vì nhiệt và dao động áp nhiều.
5) KPI cốt lõi 4: Alarm top 10 – từ “đống lỗi” thành “đúng việc”
5.1. Vì sao cần “top 10”?
Nếu bạn có 50 loại alarm, đội vận hành sẽ bị “ngợp”, cuối cùng quay về xử lý theo cảm tính. Alarm top 10 giúp:
- Nhìn lỗi nào lặp lại nhiều nhất
- Nhìn lỗi nào gây downtime nhiều nhất
- Ưu tiên hành động theo Pareto (20/80)
Dashboard nên có 2 bảng top 10:
- Top 10 theo số lần xảy ra (count)
- Top 10 theo tổng thời gian ảnh hưởng (duration/downtime)
5.2. Các nhóm alarm phổ biến trong phòng bơm
Nhóm điện – điều khiển
- Overload / Overcurrent
- Phase loss / Phase imbalance
- VFD fault (overvoltage/undervoltage/overtemp)
- Communication loss (Modbus/PLC)
Nhóm thủy lực
- Low suction pressure / Low level
- High discharge pressure
- No flow / Flow low
- Cavitation suspected (gián tiếp qua rung/âm/áp)
Nhóm cơ khí
- High vibration
- Bearing temperature high
- Seal leak (nếu có sensor)
5.3. Cách làm alarm “hữu ích” thay vì “ồn”
Một alarm tốt có:
- Ngưỡng rõ ràng
- Hysteresis/Delay hợp lý (tránh báo nhấp nháy)
- Liên kết với hành động (SOP) và người chịu trách nhiệm
Ví dụ, alarm “Low suction pressure” không nên chỉ báo đỏ. Dashboard nên kèm:
- Mực nước bể hút hiện tại
- Chênh áp lọc (nếu có)
- NPSH margin ước tính (nếu đủ dữ liệu)
- Tình trạng van hút (position)
6) Bộ KPI mở rộng nên có để dashboard “đủ lực” cho công nghiệp
Ngoài 4 KPI lõi, các trạm bơm công nghiệp thường bổ sung:
6.1. kW, kVA, PF và peak demand
- kW phản ánh tải thực
- PF thấp có thể làm tăng tổn thất và chi phí (tùy biểu giá)
- Peak demand giúp kiểm soát tiền điện công suất cực đại
6.2. ΔP lọc / chênh áp thiết bị
- Nếu có lọc Y, strainer, cartridge… chênh áp tăng là dấu hiệu bám bẩn. KPI này liên hệ trực tiếp với kWh/m³.
6.3. “Operating point proxy” – chỉ báo điểm làm việc (khi không có Q–H online)
Nếu không có cảm biến đủ để tính điểm làm việc, bạn có thể dùng chỉ báo gần đúng:
- Discharge pressure (bar)
- VFD speed (%)
- Flow (nếu có)
- kW
Khi cùng một pressure setpoint nhưng kW tăng dần theo tuần → nghi ngờ tăng tổn thất hoặc bơm xuống cấp.
7) Thiết kế dashboard: từ layout đến cách đọc trong 30 giây
Một dashboard tốt phải trả lời được 3 câu trong 30 giây:
- Hôm nay trạm bơm chạy có hiệu quả không? → kWh/m³, kW, trend
- Bơm nào đang bị “hành”? → runtime imbalance, start count, alarms
- Phải làm gì trước? → alarm top 10 + khuyến nghị hành động
7.1. Gợi ý bố cục 1 màn hình (single screen)
Hàng 1 (tổng quan):
- KPI card: kWh/m³ (today vs baseline)
- KPI card: Total volume (m³/day)
- KPI card: Total energy (kWh/day)
- KPI card: Peak kW (today)
Hàng 2 (vận hành):
- Runtime per pump (bar chart)
- Starts/hour (line) + cảnh báo ngưỡng
- Duty/Standby state (status)
Hàng 3 (sự cố):
- Alarm top 10 by count
- Alarm top 10 by downtime
- Trend alarms theo ngày/tuần
Hàng 4 (chẩn đoán nhanh):
- Suction pressure / level
- Discharge pressure
- Flow
- VFD speed
7.2. Baseline theo chế độ vận hành (rất quan trọng)
Đừng chỉ có 1 baseline. Hãy chia theo “mode”:
- 1 bơm chạy
- 2 bơm chạy
- Setpoint áp thấp / áp cao
- Ca ngày / ca đêm
Như vậy dashboard mới công bằng: cao điểm kWh/m³ có thể khác thấp điểm.
8) Dữ liệu đầu vào: cần cảm biến gì để KPI “đúng”
8.1. Tối thiểu (minimum viable)
- Điện năng kWh (từ đồng hồ điện hoặc power meter)
- Lưu lượng tổng m³ (flow meter hoặc tổng từ SCADA)
- Trạng thái bơm (Run/Stop)
- Start count (từ PLC/VFD)
- Alarm log (từ PLC/VFD)
Chỉ với 5 dữ liệu này bạn đã làm được 80% dashboard (kWh/m³, runtime, starts, alarm top 10).
8.2. Nâng cấp (để chẩn đoán tốt hơn)
- Áp hút, áp đẩy
- Mực nước bể hút
- Nhiệt độ motor/bearing
- Rung (vibration)
- Chênh áp lọc
Các dữ liệu này giúp dashboard không chỉ “báo”, mà còn “chỉ đường”.
9) KPI gắn với hành động: bảng “nếu… thì…”
Dashboard không nên kết thúc ở việc hiển thị. Nó phải dẫn tới hành động. Dưới đây là một số luật đơn giản:
9.1. Khi kWh/m³ tăng > X% so với baseline
- Kiểm tra chênh áp lọc / tình trạng strainer
- Kiểm tra van tiết lưu có bị đóng quá mức không
- So sánh kW ở cùng lưu lượng và áp
- Kiểm tra rò rỉ (đêm khuya lưu lượng nền)
- Kiểm tra check valve rò
9.2. Khi starts/hour vượt ngưỡng
- Booster: kiểm tra bình tích áp, dải áp on/off, PID
- Nước thải: tăng dải mức ON–OFF, kiểm tra phao
- Kiểm tra rò rỉ và van một chiều
9.3. Khi runtime imbalance > 30% trong 1–2 tuần
- Kiểm tra logic luân phiên (alternation)
- Kiểm tra đường ống nhánh có cân bằng không
- Kiểm tra bơm yếu (mòn cánh) hoặc bơm mạnh “ăn nước”
9.4. Khi alarm top 10 lặp đi lặp lại một lỗi
- Tạo SOP 1 trang cho lỗi đó
- Đặt threshold/delay/hysteresis lại cho đúng
- Nếu là lỗi VFD: kiểm tra nhiệt, quạt, bụi, thông gió tủ điện
- Nếu là low suction: kiểm tra mực nước, strainer, đường hút
10) Ví dụ “đặt KPI vào bối cảnh thiết bị” (để dễ hình dung)
10.1. Cấp nước công nghiệp dùng bơm tiêu chuẩn
Một trạm cấp nước dùng máy bơm nước công nghiệp Pentax nhóm máy bơm nước Pentax CM EN733:
- Máy bơm nước Pentax CM50-250C công suất 20HP (15kW)
- Máy bơm nước Pentax CM50-250C công suất 20HP (15kW) (dự phòng)
Dashboard nhìn vào:
- kWh/m³ theo ngày
- runtime imbalance giữa 2 bơm
- alarm top 10 (đặc biệt overload/low suction)
Nếu kWh/m³ tăng dần theo tháng, nhưng lưu lượng tổng không đổi: nghi ngờ bám cặn đường ống, van kẹt, hoặc lưới lọc đầu hút bị nghẹt.
10.2. Booster tăng áp có biến tần
Cụm booster có thể gồm bơm tiêu chuẩn máy bơm nước Pentax CM EN733 (hoặc các lựa chọn tương đương từ máy bơm nước Ebara, trong đó hồ sơ hay nhắc máy bơm Ebara 3M, máy bơm nước Ebara 3D):
- 1 bơm VFD duty
- 1 bơm assist
- 1 bơm standby
Dashboard ưu tiên:
- starts/hour (để bắt hunting)
- runtime (để bắt luân phiên)
- kWh/m³ theo từng mode (1 bơm vs 2 bơm)
- alarm top 10 (VFD fault, communication loss)
Nếu starts/hour cao nhưng alarm ít: thường là do cài đặt áp/bình tích và PID, không phải do hỏng thiết bị.
10.3. Nước sạch/vật liệu inox 304
Một tuyến nước yêu cầu inox 304 dùng máy bơm nước Pentax CMS:
Dashboard nên thêm:
- chênh áp lọc
- lưu lượng nền ban đêm để phát hiện rò rỉ
- alarm “seal leak” nếu có
11) Lộ trình triển khai dashboard KPI trong 4 bước
Bước 1: Chốt danh mục KPI và ngưỡng cảnh báo
- kWh/m³: baseline theo mode
- runtime: imbalance threshold
- starts/hour: giới hạn theo quy mô
- alarm top 10: count và downtime
Bước 2: Chuẩn hóa tag dữ liệu
- Quy ước tên bơm: Pump_01, Pump_02…
- Quy ước trạng thái: Run, Fault, Manual, Auto
- Quy ước alarm code và nhóm lỗi
Bước 3: Kết nối dữ liệu
- PLC/VFD/Power meter/Flow meter → SCADA/IoT gateway → database/dashboard
Bước 4: Vận hành theo KPI (quan trọng nhất)
- Họp 15 phút mỗi tuần nhìn trend kWh/m³, starts, alarm
- Chốt 1–2 hành động cải tiến/tuần
- Sau 1–2 tháng, baseline mới sẽ “đẹp” hơn rõ rệt
12) Kết luận: Dashboard KPI giúp phòng bơm “tự nói chuyện bằng số”
Một dashboard KPI tốt không cần phức tạp. Chỉ cần 4 trụ:
- kWh/m³ để nhìn hiệu quả năng lượng
- runtime để cân tải và dự báo bảo trì
- số lần khởi động để bảo vệ động cơ và ổn định hệ
- alarm top 10 để tập trung xử lý đúng nguyên nhân
Khi bạn đã có 4 KPI này, việc vận hành các hệ bơm—dù là máy bơm nước Pentax, cụm máy bơm nước công nghiệp Pentax theo nhóm máy bơm nước Pentax CM EN733, giải pháp inox như máy bơm nước Pentax CMS, hay các hệ dùng máy bơm nước Ebara (bao gồm máy bơm Ebara 3M, máy bơm nước Ebara 3D)—đều trở nên minh bạch: biết bơm nào tốt, bơm nào bất thường, và cần làm gì trước.
