Cách lựa chọn đường kính ống đầu vào và đầu ra cho bơm bùn

Việc lựa chọn đường kính ống hút và ống xả cho bơm bùn cần tuân theo nguyên tắc cốt lõi là “đường kính ống hút không được nhỏ hơn đường kính hút của bơm, và đường kính ống xả phải phù hợp với lưu lượng và cột áp yêu cầu”.
Việc lựa chọn kích thước đường ống cần được thiết kế dựa trên ba yếu tố chính : đặc tính của bùn, thông số bơm và bố trí đường ống , với mục tiêu cuối cùng là đạt được khả năng chống xâm thực, chống tắc nghẽn và vận hành tiêu thụ năng lượng thấp , từ đó đảm bảo vận chuyển bùn ổn định và hiệu quả.

I. Nguyên tắc cơ bản về lựa chọn đường kính ống

Việc lựa chọn đường kính ống phải dựa trên cả sự an toàn của thiết bị và hiệu quả của hệ thống. Hai nguyên tắc cơ bản sau đây là rất cần thiết để tránh hầu hết các rủi ro vận hành.

1. Ống dẫn vào: Càng lớn càng tốt

Đường kính trong của ống dẫn vào phải không được nhỏ hơn đường kính hút của bơm bùn , và nên chọn ống có kích thước lớn hơn đường kính hút của bơm một cỡ bất cứ khi nào có thể.
Ví dụ, nếu đường kính đầu vào của bơm là 100 mm (khoảng 4 inch), thì nên sử dụng ống dẫn đầu vào có đường kính 125 mm (khoảng 5 inch). Nghiêm cấm sử dụng ống có đường kính 80 mm (khoảng 3 inch) hoặc nhỏ hơn.

Thiết kế này giúp giảm vận tốc dòng chảy bùn ở phía hút, cho phép môi chất đi vào bơm một cách trơn tru. Điều này giúp ngăn ngừa sự sụt giảm áp suất quá mức ở cửa hút, nếu không sẽ dẫn đến hiện tượng xâm thực và làm hỏng các bộ phận quan trọng của bơm.

2. Ống thoát nước: Lựa chọn đúng loại là yếu tố then chốt.

Đường kính ống đầu ra có thể bằng hoặc nhỏ hơn một chút so với đường kính đầu ra của bơm , nhưng sự khác biệt về kích thước không được vượt quá một kích thước danh nghĩa.
Ví dụ, khi đường kính đầu ra của bơm là 100 mm, thì có thể sử dụng ống dẫn có đường kính 100 mm hoặc 80 mm, trong khi việc kết nối trực tiếp với ống có đường kính 50 mm hoặc nhỏ hơn không được khuyến khích.

Ống thoát liệu quá lớn có thể dẫn đến tiêu thụ năng lượng không cần thiết, trong khi ống quá nhỏ lại làm tăng đáng kể sức cản của đường ống, dẫn đến dòng chảy bùn kém hoặc thậm chí tắc nghẽn. Do đó, cần đạt được sự cân bằng tối ưu giữa hiệu quả vận chuyển và chi phí năng lượng .

II. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến việc lựa chọn đường kính ống

Thiết kế đường kính ống cần được điều chỉnh linh hoạt theo điều kiện vận hành thực tế. Kích thước ống phù hợp được xác định thông qua đánh giá toàn diện các đặc tính của bùn, thông số bơm và cấu hình đường ống.

1. Đặc tính của bùn

Các đặc tính của bùn là yếu tố chính để lựa chọn đường kính ống, vì chúng ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chống mài mòn và các yêu cầu chống tắc nghẽn.

• Nồng độ chất rắn
  Khi hỗn hợp bùn có nồng độ chất rắn cao (ví dụ: hỗn hợp cát thạch anh với hàm lượng chất rắn vượt quá 60%), nên sử dụng đường kính ống lớn hơn—thường lớn hơn một cỡ so với lựa chọn tiêu chuẩn—để giảm vận tốc dòng chảy và ngăn ngừa sự lắng đọng hạt và tắc nghẽn.

• Kích thước hạt
  Đối với bùn thô chứa các hạt có kích thước lớn hơn 1 mm, đường kính ống dẫn vào cần được tăng lên để tránh hiện tượng tắc nghẽn hạt ở phía hút.
  Đối với bùn mịn có kích thước hạt dưới 0,1 mm, có thể áp dụng kích thước ống tiêu chuẩn; tuy nhiên, vẫn nên tránh đường kính quá nhỏ để ngăn ngừa sự tích tụ và lắng đọng.

• Độ nhớt của bùn
  Nếu hỗn hợp bùn chứa đất sét hoặc các thành phần nhớt khác, sức cản dòng chảy sẽ tăng lên đáng kể. Trong trường hợp này, đường kính ống cần được tăng lên (lớn hơn một cỡ so với giá trị tính toán) để giảm sự bám dính và tích tụ dọc theo thành ống, đảm bảo vận chuyển thông suốt.

2. Thông số bơm bùn

Các thông số thiết kế chính của bơm tạo thành cơ sở để lựa chọn đường kính ống và phải được phối hợp chính xác để đảm bảo hiệu suất hệ thống.

• Lưu lượng
  Lưu lượng thiết kế cao hơn đòi hỏi đường kính ống lớn hơn. Ví dụ, một máy bơm có công suất định mức 100 m³/h cần đường ống có kích thước lớn hơn so với máy bơm có công suất định mức 50 m³/h để đáp ứng thể tích bùn tăng lên.

• Cái đầu
  Khi khoảng cách vận chuyển vượt quá 100 mét hoặc độ cao nâng thẳng đứng vượt quá 20 mét, đường kính ống đầu ra cần được tăng lên để giảm ma sát và tổn thất cục bộ, ngăn ngừa tình trạng cột áp thực tế không đủ tại điểm xả.

• Kích thước vòi phun đầu vào và đầu ra
  Đường kính đầu hút và đầu xả của bơm là giới hạn tối thiểu để lựa chọn ống. Ống dẫn vào không được nhỏ hơn đường kính đầu hút của bơm, và sự chênh lệch kích thước ống dẫn ra không được vượt quá một kích thước danh nghĩa để đảm bảo sự phù hợp giữa bơm và hệ thống đường ống.

3. Bố cục đường ống

Môi trường lắp đặt và bố trí đường ống ảnh hưởng đến điện trở dòng chảy và cần được xem xét khi lựa chọn đường kính ống.

• Chiều dài đường ống
  Khi tổng chiều dài đường ống vượt quá 50 mét, đường kính ống đầu ra cần được tăng lên một cỡ (ví dụ: từ 100 mm lên 125 mm) để bù lại tổn thất do ma sát dọc theo đường ống.

• Số lượng phụ kiện
  Nếu đường ống có nhiều hơn ba phụ kiện như khuỷu nối, van hoặc van một chiều, đường kính ống đầu ra cần được tăng lên để giảm tác động tích lũy của sức cản cục bộ.

• Hướng dòng chảy
  Đối với các hệ thống chủ yếu vận chuyển theo phương thẳng đứng (ví dụ: nâng vật theo phương thẳng đứng vượt quá 10 mét), nên sử dụng đường kính ống thoát lớn hơn để ngăn bùn lắng đọng trong các đoạn thẳng đứng.
  Đối với các hệ thống vận chuyển chủ yếu theo phương ngang, có thể áp dụng kích thước tiêu chuẩn, miễn là vận tốc của hỗn hợp bùn vẫn nằm trong phạm vi hợp lý.

• Chiều cao lắp đặt hút
  Nếu đường ống dẫn vào có đoạn thẳng đứng hướng lên trên (ví dụ như bơm bùn từ bể ngầm), đường kính ống dẫn vào cần được tăng lên để giảm vận tốc dòng chảy và ngăn ngừa áp suất đầu vào thấp, từ đó tránh hiện tượng xâm thực.

III. Các phương pháp kiểm chứng việc lựa chọn đường kính ống

Sau khi lắp đặt, tính phù hợp của đường kính ống có thể được đánh giá thông qua quan sát vận hành mà không cần các phép tính phức tạp, cho phép điều chỉnh thực tế.

• Kiểm tra đường ống đầu vào
  Nếu xảy ra tiếng ồn bất thường, rung động hoặc dòng chảy không ổn định trong quá trình vận hành bơm, có thể đường ống dẫn vào quá nhỏ, dẫn đến hiệu suất hút kém. Nên sử dụng đường kính ống dẫn vào lớn hơn.

• Kiểm tra đường ống thoát nước
  Nếu lưu lượng xả không đủ, áp suất đầu ra thấp hoặc quan sát thấy hiện tượng rung lắc mạnh trong đường ống, thì đường ống đầu ra có thể bị quá nhỏ và cần được tăng kích thước.
  Nếu lưu lượng và áp suất bình thường nhưng công suất tiêu thụ của động cơ cao bất thường, thì đường ống đầu ra có thể quá lớn và cần được giảm kích thước cho phù hợp.