Máy Bơm Đặt Dưới Nước | Cấu Tạo, Nguyên Lý, Các Loại Và Ứng Dụng

Máy bơm đặt dưới nước là thiết bị bơm được thiết kế để đặt chìm một phần hoặc toàn bộ trong môi trường nước, thường được gọi là máy bơm chìm. Khác với máy bơm đặt trên mặt đất phải hút nước thông qua đường ống hút, máy bơm đặt dưới  nước được đặt trực tiếp trong nguồn nước và đẩy nước lên thông qua đường ống xả.

Thiết kế này mang lại nhiều lợi thế như giảm vấn đề mồi bơm, tiết kiệm không gian lắp đặt và phù hợp với giếng, bể chứa, hố móng, ao hồ, bể nước thải hoặc các hệ thống cần bơm nước từ vị trí thấp lên cao. Tuy nhiên, không phải máy bơm nào cũng có thể đặt chìm. Động cơ, vật liệu làm kín, cấp bảo vệ và kết cấu thân máy phải được thiết kế chuyên dụng cho điều kiện ngập nước.

Máy bơm đặt dưới  nước là gì?

Máy bơm đặt  dưới nước thường thuộc nhóm submersible pump – bơm chìm, trong đó động cơ và bộ phận thủy lực được thiết kế để hoạt động khi ngâm trong nước.

Tùy loại, máy có thể được đặt chìm hoàn toàn hoặc chỉ một phần thân bơm nằm dưới nước. Các dòng bơm chìm chuyên dụng thường có khoang động cơ kín, phớt cơ khí và hệ thống bảo vệ nhằm ngăn nước xâm nhập vào phần điện.

Khi động cơ hoạt động, rotor quay làm cánh bơm quay theo. Nước được hút trực tiếp vào cửa hút của máy rồi được cánh bơm tạo áp lực và đẩy qua đường ống xả.

Đây là điểm khác biệt quan trọng so với máy bơm ly tâm đặt cạn. Bơm đặt trên mặt đất phải tạo điều kiện hút nước từ nguồn thông qua đường ống hút, trong khi bơm chìm được đặt ngay trong nguồn nước nên nước có thể đi trực tiếp vào cửa hút.

Máy bơm đặt dưới  nước có nhiều kích thước và công suất. Loại nhỏ được dùng trong bể cá, hồ cảnh, bể nước gia đình; loại lớn có thể được sử dụng trong giếng khoan, hố móng, trạm bơm nước thải hoặc hệ thống thoát nước công nghiệp.

Cấu tạo của máy bơm đặt  dưới nước

Động cơ và khoang bảo vệ

Động cơ là bộ phận tạo ra chuyển động quay cho máy bơm. Do phải làm việc trong môi trường nước, động cơ của bơm chìm có kết cấu kín hơn nhiều so với động cơ thông thường.

Khoang động cơ thường được bảo vệ bởi thân máy và hệ thống gioăng, phớt. Mục đích là hạn chế nước xâm nhập vào cuộn dây và các bộ phận điện.

Với những máy bơm công suất lớn, động cơ còn có hệ thống bảo vệ nhiệt nhằm ngắt máy khi nhiệt độ vượt giới hạn cho phép.

Cáp điện đi vào thân bơm cũng là vị trí cần được làm kín đặc biệt. Nếu nước xâm nhập qua đầu cáp hoặc phớt cáp, động cơ có thể bị chập hoặc suy giảm cách điện.

Do đó, không nên tự ý nối dây điện ngay tại vị trí ngập nước nếu không có giải pháp đầu nối chống nước được thiết kế phù hợp.

Cánh bơm và buồng bơm

Cánh bơm chịu trách nhiệm tạo chuyển động cho nước. Tùy mục đích sử dụng, máy có thể dùng cánh kín, cánh bán hở, cánh hở hoặc cánh xoáy.

Bơm nước sạch thường sử dụng thiết kế cánh phù hợp với lưu lượng và cột áp yêu cầu. Trong khi đó, bơm nước thải cần kết cấu cánh có khả năng cho phép chất rắn đi qua mà hạn chế tình trạng tắc nghẽn.

Buồng bơm bao quanh cánh và định hướng dòng nước đến cửa xả. Hình dạng buồng bơm ảnh hưởng đến hiệu suất thủy lực và đường đặc tính của máy.

Phớt cơ khí

Phớt cơ khí có nhiệm vụ bảo vệ khoang động cơ khỏi nước.

Đây là một trong những bộ phận quan trọng nhất của máy bơm chìm. Phớt phải chịu được áp lực nước, nhiệt độ và chuyển động quay của trục.

Nếu phớt bị mòn, nước có thể xâm nhập vào khoang động cơ. Vì vậy, khi máy có dấu hiệu rò nước vào khoang điện hoặc hoạt động bất thường, cần kiểm tra hệ thống làm kín.

Nguyên lý hoạt động của máy  bơm đặt dưới nước

Nguyên lý hoạt động của máy bơm đặt dưới  nước tương đối đơn giản.

Sau khi cấp điện, động cơ tạo mô-men xoắn làm trục và cánh bơm quay. Cánh bơm tạo ra vùng áp suất thấp hơn ở khu vực cửa hút, đồng thời truyền năng lượng cho nước.

Nước từ môi trường xung quanh đi vào cửa hút của bơm. Sau khi đi qua cánh bơm, nước được tăng áp và chuyển hướng vào buồng bơm.

Từ buồng bơm, nước đi qua cửa xả và theo đường ống đến vị trí cần sử dụng.

Do bơm nằm ngay trong nguồn nước, nước luôn có sẵn tại cửa hút khi máy được lắp đặt đúng. Vì vậy, nhiều loại bơm chìm không cần thực hiện thao tác mồi nước giống như một số máy bơm đặt cạn.

Tuy nhiên, điều này không có nghĩa bơm chìm có thể hoạt động trong mọi điều kiện. Một số loại yêu cầu động cơ luôn được ngâm trong nước để được làm mát. Nếu mực nước xuống quá thấp, động cơ có thể quá nhiệt dù máy vẫn có khả năng quay.

Các loại máy bơm đặt dưới  nước phổ biến

Bơm chìm nước sạch

Bơm chìm nước sạch được thiết kế cho nước có ít cặn và không chứa nhiều chất rắn.

Loại này thường được sử dụng để bơm nước từ bể chứa, ao hồ, hố nước hoặc các nguồn nước tương đối sạch. Cánh bơm thường được thiết kế ưu tiên hiệu suất và khả năng tạo cột áp.

Đối với gia đình, bơm chìm nước sạch có thể dùng để thoát nước bể, tưới vườn hoặc cấp nước cho một số hệ thống quy mô nhỏ.

Khi sử dụng, cần tránh để lá cây, túi nilon, dây hoặc vật thể lớn lọt vào cửa hút vì chúng có thể quấn vào cánh bơm và gây kẹt.

Bơm chìm giếng khoan

Bơm chìm giếng khoan được thiết kế dạng thân dài và nhỏ để đưa xuống giếng có đường kính hạn chế.

Khác với bơm chìm thoát nước, loại này thường được thiết kế để tạo cột áp cao nhằm đưa nước từ độ sâu lớn lên bề mặt.

Khi chọn bơm giếng khoan, cần xác định đường kính giếng, độ sâu mực nước động, chiều cao đẩy, lưu lượng yêu cầu và đường kính ống.

Một sai lầm phổ biến là chọn bơm theo độ sâu giếng mà không tính mực nước thực tế và tổn thất đường ống. Cột áp của bơm phải được tính theo tổng yêu cầu của toàn bộ hệ thống.

Bơm chìm nước thải

Bơm chìm nước thải được thiết kế để vận chuyển nước chứa cặn và chất rắn.

Cánh bơm thường có kết cấu khác bơm nước sạch, đồng thời cửa hút và đường dẫn dòng được thiết kế để hạn chế tắc nghẽn.

Một số dòng có dao cắt để xử lý chất rắn dạng sợi hoặc vật liệu dễ gây tắc. Tuy nhiên, không nên mặc định mọi bơm nước thải đều có khả năng nghiền rác.

Khi chọn bơm, cần xác định kích thước chất rắn tối đa mà nhà sản xuất cho phép đi qua bơm.

Bơm chìm hố móng

Đây là dòng bơm thường được sử dụng để thoát nước tại công trường, tầng hầm, hố móng hoặc những khu vực có nguy cơ ngập.

Yêu cầu quan trọng là máy có khả năng xử lý nước có cặn và hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt.

Một số loại có phao tự động để máy tự khởi động khi mực nước tăng và dừng khi nước xuống thấp. Tính năng này giúp giảm nhu cầu theo dõi thủ công.

Thông số quan trọng khi chọn máy bơm đặt dưới nước

Trong đó, Q và H là hai thông số cần xác định trước tiên.

Nếu cần bơm 10 m³/h lên độ cao 20 m, không thể chọn máy chỉ dựa trên công suất. Cần xem đường đặc tính để xác định máy có thực sự cung cấp được 10 m³/h tại cột áp 20 m hay không.

Ưu điểm của máy bơm đặt dưới nước

Ưu điểm lớn nhất là bơm được đặt trực tiếp trong nguồn nước nên không chiếm nhiều diện tích trên mặt đất.

Máy cũng giảm đáng kể vấn đề liên quan đến đường hút và mồi bơm. Với nhiều loại bơm chìm, nước luôn bao quanh cửa hút nên quá trình hút nước thuận lợi hơn so với máy đặt cạn.

Bơm chìm còn có khả năng vận hành tương đối êm do phần lớn thân máy nằm trong nước. Đây là lợi thế trong một số ứng dụng dân dụng.

Ngoài ra, nhiều dòng có thể tích hợp phao tự động, cảm biến hoặc tủ điều khiển để tự động hóa quá trình bơm và thoát nước.

Với những khu vực thường xuyên ngập như tầng hầm hoặc hố móng, bơm chìm có thể là giải pháp thuận tiện vì có thể đặt cố định và kích hoạt khi mực nước tăng.

Nhược điểm của bơm đặt dưới nước

Việc đặt toàn bộ hoặc phần lớn máy trong nước khiến công tác bảo dưỡng có thể phức tạp hơn.

Nếu phớt hoặc gioăng làm kín bị hỏng, nước có thể xâm nhập vào động cơ và gây sự cố điện. Vì vậy, chất lượng hệ thống làm kín có ý nghĩa rất lớn.

Một hạn chế khác là việc kiểm tra máy không thuận tiện như bơm đặt trên mặt đất. Khi máy nằm sâu trong bể hoặc giếng, việc tháo lên kiểm tra có thể mất nhiều thời gian.

Bơm cũng cần được lựa chọn đúng môi trường làm việc. Bơm nước sạch không nên sử dụng cho nước thải chứa nhiều chất rắn chỉ vì công suất tương đương.

Ngoài ra, một số loại bơm chìm cần được ngâm nước để làm mát động cơ. Nếu để máy chạy khi mực nước thấp hơn mức quy định, động cơ có thể bị quá nhiệt.

Máy bơm đặt dưới nước dùng điện có an toàn không?

Có thể an toàn nếu máy được thiết kế chuyên dụng cho môi trường ngập nước và hệ thống điện được bảo vệ đúng kỹ thuật.

Không được lấy một động cơ hoặc máy bơm thông thường rồi tự ý đặt xuống nước. Bơm chìm phải có thiết kế chống nước phù hợp, bao gồm khoang động cơ kín, hệ thống phớt và đầu cáp được bảo vệ.

Nguồn điện cần có thiết bị bảo vệ chống dòng rò phù hợp với hệ thống. Dây điện phải nguyên vẹn, không bị nứt hoặc hở.

Đặc biệt, không nên chạm tay vào nước khi chưa đảm bảo hệ thống đã được cô lập điện trong trường hợp kiểm tra hoặc đưa máy ra khỏi bể.

Nếu phát hiện dây điện bị hỏng, thân máy nứt hoặc có dấu hiệu rò điện, cần ngừng sử dụng ngay và kiểm tra bởi người có chuyên môn.

Lắp đặt máy bơm đặt dưới nước đúng cách

Trước khi lắp đặt, cần kiểm tra nguồn nước và loại bỏ những vật thể lớn có thể lọt vào cửa hút.

Bơm nên được đặt ở vị trí ổn định. Với bơm thoát nước, không nên để máy trực tiếp hút lớp bùn đặc ở đáy nếu thiết kế không cho phép.

Đường ống xả cần được cố định để tránh lực kéo hoặc rung tác động lên thân bơm.

Nếu sử dụng phao tự động, cần đảm bảo phao có đủ không gian để chuyển động. Phao bị mắc vào thành bể hoặc đường ống có thể khiến máy không đóng/ngắt đúng thời điểm.

Đối với bơm giếng khoan, việc cố định máy và dây cáp cần được thực hiện theo đúng hướng dẫn. Không nên dùng dây điện làm dây treo chịu tải cho máy bơm.

Sau khi lắp đặt, kiểm tra chiều sâu ngâm, đường ống, nguồn điện và khả năng hoạt động của thiết bị bảo vệ trước khi vận hành.

Bảo dưỡng máy bơm đặt dưới nước

Bơm chìm cần được kiểm tra định kỳ, đặc biệt khi sử dụng trong nước có cặn hoặc nước thải.

Cửa hút cần được vệ sinh để loại bỏ rác, tóc, sợi hoặc cặn có thể gây tắc.

Cánh bơm cần kiểm tra tình trạng mòn và kẹt. Nếu máy rung hoặc lưu lượng giảm, đây là một trong những bộ phận cần kiểm tra đầu tiên.

Phớt cơ khí và hệ thống làm kín cần được kiểm tra khi có dấu hiệu nước xâm nhập vào khoang động cơ.

Với bơm nước thải, cần kiểm tra chất rắn hoặc sợi có thể quấn quanh cánh. Không nên cố vận hành máy khi cánh bơm đang bị kẹt vì có thể làm động cơ quá tải.

Khi đưa máy ra khỏi nước để bảo dưỡng, phải ngắt hoàn toàn nguồn điện trước.

Máy bơm đặt dưới nước bị yếu phải làm gì?

Nếu bơm vẫn chạy nhưng lưu lượng giảm, trước tiên cần kiểm tra cửa hút có bị tắc hay không.

Tiếp theo kiểm tra đường ống xả. Ống bị nghẹt, gấp khúc hoặc van chưa mở hoàn toàn đều có thể làm giảm lưu lượng.

Nếu đường ống bình thường, cần kiểm tra cánh bơm. Cánh bị mòn hoặc có rác quấn quanh có thể khiến hiệu suất giảm đáng kể.

Cũng cần kiểm tra xem máy có đang phải làm việc tại cột áp quá cao hay không. Khi chiều cao đẩy hoặc tổn thất đường ống tăng, lưu lượng thực tế sẽ giảm.

Nếu máy phát ra tiếng kêu lớn, rung mạnh hoặc nóng bất thường, nên dừng máy để kiểm tra thay vì tiếp tục vận hành.

FAQ về máy bơm đặt dưới nước

Máy bơm đặt dưới nước có phải là máy bơm chìm không?

Trong cách gọi thông thường, máy bơm đặt dưới nước thường được hiểu là máy bơm chìm. Đây là loại máy được thiết kế để làm việc khi ngâm trong nước, với động cơ và hệ thống làm kín phù hợp với môi trường ngập. Tuy nhiên, không phải mọi máy bơm đều có thể đặt chìm. Máy bơm thông thường đặt trên mặt đất không được tự ý nhúng xuống nước vì nước có thể xâm nhập vào động cơ và gây nguy hiểm điện.

Máy bơm chìm có cần mồi nước không?

Thông thường bơm chìm không cần mồi nước theo cách giống bơm đặt cạn vì thân bơm đã nằm trong nguồn nước. Nước có thể đi trực tiếp vào cửa hút khi máy hoạt động. Tuy nhiên, điều kiện mực nước tối thiểu vẫn phải đáp ứng yêu cầu của nhà sản xuất. Một số bơm cần được ngâm đủ sâu để đảm bảo làm mát động cơ và tránh hiện tượng hút không khí.

Có thể để máy bơm chìm chạy liên tục không?

Có những dòng bơm được thiết kế cho chế độ vận hành liên tục, nhưng không phải tất cả đều có đặc tính giống nhau. Cần kiểm tra chế độ làm việc của model, nhiệt độ nước, chiều sâu ngâm và khả năng làm mát động cơ. Nếu máy được thiết kế để làm việc gián đoạn mà cho chạy liên tục, động cơ có thể nóng quá mức và giảm tuổi thọ. Đối với hệ thống vận hành nhiều giờ mỗi ngày, nên chọn model có chế độ làm việc phù hợp.

Máy bơm đặt dưới nước có tốn điện không?

Điện năng tiêu thụ phụ thuộc vào công suất động cơ, thời gian vận hành và điểm làm việc thực tế. Một máy công suất lớn không nhất thiết luôn tốn điện hơn nếu nó được vận hành hiệu quả trong đúng điểm thiết kế, trong khi máy nhỏ nhưng phải hoạt động quá tải có thể gây tổn hao và nhanh hỏng. Vì vậy, nên lựa chọn bơm theo lưu lượng và cột áp thực tế thay vì chỉ dựa vào công suất.

Máy bơm đặt dưới nước có bơm được nước bẩn không?

Chỉ những model được thiết kế cho nước thải hoặc nước chứa chất rắn mới nên sử dụng cho nước bẩn. Bơm nước sạch có cửa hút và cánh bơm dễ bị tắc khi gặp rác, sợi hoặc chất rắn lớn. Với nước thải, cần xác định kích thước chất rắn tối đa, hàm lượng cặn và tính chất của nước để lựa chọn loại cánh bơm phù hợp. Nếu nước chứa nhiều rác hoặc sợi, có thể cần dòng bơm chuyên dụng chống tắc.

Kết luận

Máy bơm đặt dưới nước là giải pháp hiệu quả cho các hệ thống cần bơm nước trực tiếp từ giếng, bể chứa, ao hồ, hố móng hoặc hệ thống nước thải. Nhờ được đặt chìm trong nguồn nước, thiết bị giảm yêu cầu về đường hút và thường không cần mồi bơm như nhiều loại bơm đặt cạn.

Tuy nhiên, lựa chọn bơm cần dựa trên lưu lượng, cột áp, loại nước, kích thước chất rắn, chiều sâu ngâm, công suất và chế độ làm việc. Đặc biệt, yếu tố an toàn điện và khả năng làm kín động cơ phải được đặt lên hàng đầu.

Nếu chọn đúng chủng loại và lắp đặt theo hướng dẫn kỹ thuật, thiết bị có thể vận hành ổn định trong nhiều ứng dụng dân dụng, nông nghiệp, xây dựng và công nghiệp. máy bơm đặt dưới nước