Hiện tượng xâm thực bơm là một vấn đề phá hoại có thể xảy ra ngay cả với thiết bị bơm chất lượng cao nhất. Các triệu chứng bao gồm từ tiếng ồn quá mức và sử dụng năng lượng đến hư hỏng nghiêm trọng đối với chính máy bơm. Rất may, với các quy trình lập kế hoạch và xử lý sự cố phù hợp, có thể dễ dàng tránh được sự xâm thực của máy bơm.
Hiện tượng xâm thực là gì
Hiện tượng xâm thực bao gồm sự phá vỡ tính liên tục trong chất lỏng, nơi có sự giảm áp suất cục bộ đáng kể. Sự hình thành bong bóng bên trong chất lỏng (cavitation) bắt đầu ngay cả khi có áp suất dương bằng hoặc gần với áp suất hơi bão hòa của chất lỏng ở nhiệt độ nhất định.
Các chất lỏng khác nhau có các mức độ chống lại sự xâm thực khác nhau bởi vì chúng phụ thuộc ở một mức độ đáng kể vào nồng độ của khí và các phần tử lạ trong chất lỏng.
Nguyên nhân hiện tượng xâm thực bơm ly tâm
Sự tạo khoang xảy ra khi các bong bóng, hoặc khoảng trống, hình thành trong chất lỏng do áp suất nhanh chóng giảm xuống dưới áp suất hơi. Khi các bong bóng chịu áp suất cao hơn, chúng sẽ xẹp xuống, tạo ra các sóng xung kích nhỏ, theo thời gian sẽ làm hỏng các bộ phận. Khi những sóng áp suất này đục những lỗ nhỏ vào các bộ phận, nó được gọi là rỗ.
Tiếng ồn, độ rung và hiệu suất giảm là những chỉ số nói về hiện tượng xâm thực của máy bơm. Khi các dấu hiệu cảnh báo này bắt đầu, các kỹ sư nên kiểm tra thiết bị để xem có vết rỗ nào hình thành hay không.
Rỗ là một trong những mối quan tâm hàng đầu của các kỹ sư. Điều này là do khi các rỗ phát triển và sinh sôi, chúng có thể làm giảm tuổi thọ và hiệu suất của máy bơm.
Nhưng có những lý do khác mà các kỹ sư sẽ muốn giảm sự hình thành bong bóng trong thiết bị của họ. Ví dụ, sóng áp suất có thể tạo ra rung động có thể khiến các bộ phận khác bị hỏng – như ổ trục.
Vì sự xâm thực của máy bơm ly tâm cũng ảnh hưởng đến tốc độ dòng chảy và hiệu quả của thiết kế, các kỹ sư sẽ phải tăng mức tiêu thụ điện năng để duy trì thông lượng. Điều này dẫn đến tăng khí nhà kính và chi phí nhiên liệu.
Hiện tượng xâm thực bơm có mấy dạng?
Hai dạng xâm thực chính tồn tại: dạng hơi và dạng khí.
Tạo bọt khí là một quá trình phá hủy xảy ra nếu bong bóng phát triển bùng nổ theo cách không liên kết khi chất lỏng nhanh chóng biến đổi thành hơi. Tình trạng này xảy ra khi mức áp suất đi xuống dưới áp suất hơi của chất lỏng.
Xâm thực thể khí là một quá trình khuếch tán xảy ra bất cứ khi nào áp suất giảm xuống dưới áp suất bão hòa của chất khí không ngưng tụ hòa tan trong chất lỏng. Trong khi sự xâm thực dạng hơi diễn ra cực kỳ nhanh chóng, xảy ra trong micro giây, thì sự xâm thực ở dạng khí lại chậm hơn nhiều; thời gian cần thiết phụ thuộc vào mức độ đối lưu (lưu thông chất lỏng) hiện tại.
Sự mài mòn lỗ rỗng chỉ xảy ra trong điều kiện tạo lỗ hổng hơi – nơi sóng xung kích và các tia siêu nhỏ có thể ăn mòn bề mặt. Sự xâm thực của khí không làm cho bề mặt vật liệu bị bào mòn.
Nó chỉ tạo ra tiếng ồn, tạo ra nhiệt độ cao (thậm chí nứt cấp độ phân tử) và làm suy giảm thành phần hóa học của chất lỏng thông qua quá trình oxy hóa. Mòn hốc còn được gọi là xói mòn do xâm thực, xâm thực hơi, rỗ lỗ rỗng do xâm thực, xói mòn do va chạm chất lỏng và kéo dây.
Mòn xâm thực là một loại mòn bề mặt của chất lỏng xảy ra khi một phần chất lỏng lần đầu tiên tiếp xúc với ứng suất kéo làm chất lỏng sôi lên, sau đó tiếp xúc với ứng suất nén làm bong bóng hơi xẹp xuống (nổ). Bất kỳ hệ thống nào có thể lặp lại mô hình ứng suất kéo và nén này đều có thể bị mài mòn xâm thực và tất cả những điều khủng khiếp đi kèm với hoạt động phá hủy đó.
Độ mòn hốc tương tự như độ mòn bề mặt; vật liệu chống mòn bề mặt (chất cứng nhưng không giòn) cũng chống lại sự phá hủy do xâm thực.
Cách ngăn chặn hiện tượng xâm thực bơm
Cách tốt nhất để ngăn máy bơm gặp hiện tượng xâm thực là tăng áp suất ngược dòng từ bánh công tác của máy bơm. Áp suất này được gọi là đầu hút dương ròng (NPSH).
Một số cách kỹ sư có thể tăng NPSH:
- Tăng mực nước của hồ chứa ở thượng nguồn
- Thêm một bộ cảm ứng vào đầu vào máy bơm
- Tối ưu hóa thiết kế cánh quạt
- Giảm thiểu thất thoát dòng chảy ngược dòng
- Vận hành máy bơm ở tốc độ dòng chảy thấp hơn
Bài viết truyền tải đến bạn hiện tượng mà chúng ta gặp rất nhiều trong quá trình vận hành bơm, hiện tượng xâm thực bơm.
Hy vọng qua bài viết này, các bạn có cái nhìn rõ hơn về hiện tượng này, cũng như có được cho mình những thông tin để xử lý khi hiện tượng xâm thực xảy ra với máy bơm của bạn.
TKS có thể hỗ trợ bạn trong gói dịch vụ bảo trì bảo dưỡng máy bơm, cũng như những dịch vụ sửa chữa và lắp đặt máy bơm, hướng dẫn vận hành máy bơm đúng chuẩn… Các bạn có nhu cầu, hãy liên hệ ngay với TKS nhé, TKS luôn sẵn sàng hỗ trợ bạn!!!
