Xâm thực (cavitation) và NPSH bơm ly tâm: cách tính và khắc phục

Xâm thực xảy ra khi áp suất cục bộ ở cửa vào cánh bơm giảm xuống dưới áp suất hơi bão hòa của chất lỏng. Bọt hơi hình thành rồi vỡ khi đi vào vùng áp suất cao hơn, tạo xung va đập nhỏ nhưng lặp lại hàng nghìn lần mỗi giây, gây ồn như tiếng sỏi, rung, giảm lưu lượng và bào mòn cánh.

NPSH khả dụng và NPSH yêu cầu

NPSH khả dụng của hệ thống (NPSHa) = (áp suất tại mặt thoáng − áp suất hơi bão hòa)/(ρ·g) ± chênh cao giữa mặt thoáng và tâm bơm − tổn thất ống hút. NPSH yêu cầu (NPSHr) do nhà sản xuất cung cấp theo đường cong. Điều kiện an toàn là NPSHa lớn hơn NPSHr một biên độ đủ, thường từ 0,5 m trở lên hoặc 10–30% tùy tiêu chuẩn và ứng dụng.

Ví dụ nhanh

Bể hở ở 1 atm (khoảng 10,3 mH₂O), nước 30 °C (áp suất hơi khoảng 0,43 mH₂O), mực nước thấp hơn tâm bơm 2 m, tổn thất ống hút 0,7 m: NPSHa ≈ 10,3 − 0,43 − 2 − 0,7 ≈ 7,2 m. Nếu bơm cần NPSHr 6 m thì còn dư khoảng 1,2 m. Cũng hệ đó nhưng nước 80 °C (áp suất hơi khoảng 4,8 mH₂O): NPSHa chỉ còn khoảng 2,8 m và bơm sẽ xâm thực.

Dấu hiệu nhận biết

• Tiếng ồn như sỏi hoặc tiếng rít trong bơm.
• Lưu lượng và cột áp giảm dù van hút mở hoàn toàn.
• Vết rỗ như tổ ong trên cánh khi tháo bơm.

Cách xử lý

Hạ cao trình đặt bơm hoặc nâng mực hút, tăng đường kính ống hút và bỏ bớt co, van để giảm tổn thất, giảm nhiệt độ chất lỏng, giảm tốc độ bơm, chọn bơm có NPSHr thấp hơn hoặc thêm bơm tăng áp ở đầu hút. Tuyệt đối không dùng van hút để tiết lưu.

Xâm thực cũng xảy ra trong bơm chân không vòng nước

Không riêng bơm ly tâm: ở bơm chân không vòng nước, khi áp suất hút xuống sát áp suất hơi bão hòa của chất lỏng vòng, bọt hơi hình thành và vỡ trong buồng nén, gây ồn và ăn mòn cánh. Cách xử lý khác: lắp van cấp khí bổ sung (bleed) trên đường hút để giữ bơm ngoài vùng xâm thực, hạ nhiệt độ nước làm kín và không đặt mục tiêu chân không sâu hơn khả năng của bơm.

Chọn bơm ly tâm Kenflo theo NPSH

Mỗi model trong bơm ly tâm Kenflo có đường cong NPSHr trong hồ sơ kỹ thuật. Với hệ có nước nóng hoặc mực hút thấp, chọn bơm đứng trong thùng chìm, bơm có cửa hút hai phía như KPS, KHP, hoặc đặt bơm tăng áp phía trước. Bơm hai cửa hút thường có NPSHr thấp hơn bơm một cửa hút cùng lưu lượng. Chúng tôi sẵn sàng giúp kiểm tra NPSH khi bạn liên hệ với chúng tôi.

Danh sách kiểm tra nhanh trước khi chạy bơm

• Van hút mở hoàn toàn, lưới lọc sạch.
• Ống hút dốc lên về phía bơm, không có túi khí.
• Mực chất lỏng cao hơn mức tối thiểu.
• Đã xả khí trong thân bơm.

Câu hỏi thường gặp

NPSHa phải lớn hơn NPSHr bao nhiêu?

Thường tối thiểu 0,5 m hoặc 10–30% tùy tiêu chuẩn và ứng dụng; môi chất gần sôi hoặc bơm công suất lớn nên chọn biên rộng hơn.

Giảm tốc độ có làm giảm NPSHr không?

Có. NPSHr tỷ lệ gần với bình phương tốc độ, nên giảm tốc là cách hiệu quả khi cần giảm nguy cơ xâm thực.