Bộ khoa học Và CÔNG NGHệ - Bộ nông nghiệp và PTNT
Tổng công ty cơ điện - xây dựng nông nghiệp và thủy lợi
Trung tâm nghiên cứu t vấn cơ điện và xây dựng
Số 6, Nguyễn Công Trứ, Quận Hai Bà Trng, Hà Nội


Báo cáo tổng hợp Dự án sản xuất thử nghiệm:
sản xuất thử nghiệm máy bơm chìm
công suất 37; 55; 75Kw phục vụ nông nghiệp
Mã số KC.05.da.07

Thuộc chơng trình KHCN trọng điểm cấp Nhà nớc (KC.05):
nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ chế tạo máy
PGS.TS. Nguyễn Văn Bày






6944

08/8/2008

Hà Nội , 01 - 2005
BKH&CN-BNN&PTNT
TCTCĐ-XDNN&TL
TTNCTVCĐ&XD
BKH&CN-BNN&PTN
T

TCTCĐ-XDNN&TL
TTNCTVCĐ&XD
BKH&CN-BNN&PTNT
TCTCĐ-XDNN&TL
TTNCTVCĐ&XD
Bộ khoa học Và CÔNG NGHệ - Bộ nông nghiệp và PTNT
Tổng công ty cơ điện - xây dựng nông nghiệp và thủy lợi
Trung tâm nghiên cứu t vấn cơ điện và xây dựng
Số 6, Nguyễn Công Trứ, Quận Hai Bà Trng, Hà Nội









Báo cáo tổng hợp Dự án sản xuất thử nghiệm:
sản xuất thử nghiệm máy bơm chìm
công suất 37; 55; 75Kw phục vụ nông nghiệp

Mã số KC.05.da.07

Thuộc chơng trình KHCN trọng điểm cấp Nhà nớc (KC.05):
nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ chế tạo máy




PGS.TS. Nguyễn Văn Bày





Hà Nội , 01 - 2005

Mục lục
I.
Tình hình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và sử dụng máy bơm chìm
trên thế giới, ở việt nam và nhu cầu thị trờng
5
I.1. Tình hình nghiên cứu, chế tạo và sử dụng bơm chìm trên thế giới 5
I.2. Tình hình nghiên cứu, chế tạo và sử dụng bơm chìm ở Việt Nam 8
I.3. Nhu cầu thị trờng sử dụng máy bơm chìm 14
II.
Hoàn thiện thiết kế các chi tiết máy bơm chìm
16
II.1. Đặt vấn đề 16
II.2. Tính toán các thông số cơ bản của các máy bơm chìm 17
II.3. Vòng làm kín cơ khí và tính toán trục, ổ đỡ trong máy bơm chìm 41

II.4. Kết luận 53
III.
Hoàn thiện thiết kế các kết cầu công trình trạm lắp máy bơm chìm
55
III.1. Cơ sở lý thuyết tính toán thiết kế kết cấu của công trình trạm 55
III.2. Công trình trạm lắp máy bơm chìm 63
III.3. So sánh kinh tế k
ỹ
thuật các trạm bơm lắ
p
các má
y
bơm chìm, bơm trục
ngang và bơm trục đứng
77
III.4. Kết luận 82
IV.
Hoàn thiện quy trình công nghệ chế tạo các máy bơm chìm
84
IV.1. Hoàn thiện quy trình công nghệ chế tạo máy bơm ly tâm chìm LTC480 - 20 84
IV.2. Hoàn thiện quy trình công nghệ chế tạo máy bơm hỗn lu chìm AGREX285/4 107
IV.3. Hoàn thiện quy trình công nghệ chế tạo máy bơm hỗn lu chìm HLC100 - 12 108
IV.4. Hoàn thiện quy trình công nghệ chế tạo máy bơm hớng trục chìm HTC2500 - 7 109
V.
Hoàn thiện quy trình công nghệ tháo lắp, vận hành và công tác
đào tạo về máy bơm chìm
120
V.1. Hoàn thiện quy trình công nghệ tháo lắp các kiểu máy bơm chìm 120
V.2. Xây dựng quy trình công nghệ vận hành và sử dụng máy bơm chìm 127
V.3. Những h hỏng thờng gặp và biện pháp xử lý 137

V.4. Công tác đào tạo và phổ biến kiến thức về máy bơm chìm 137
V.5. Kết luận 138
VI.
Các thiết bị điều khiển và bảo vệ máy bơm chìm
139
VI.1. Hệ thốn
g
thiết bị tự độn
g
điều khiển
g
iám sát mực nớc bể hút của má
y
bơm chìm
139
VI.2. Thiết bị cảm biến bảo vệ máy bơm chìm 142
VI.3. Các thiết bị giám sát bảo vệ trong động cơ điện chìm N = 37, 55 và 75 kW 149
VI.4. Kết luận 151
VII.
Thử nghiệm các máy bơm chìm
153
VII.1. Yêu cầu kỹ thuật trong thử nghiệm máy bơm chìm 153
VII.2. Thử nghiệm kiểm tra động cơ điện của máy bơm chìm 154
VII.3. Thử nghiệm các máy bơm chìm LTC480 20, AGREX 285/4, HLC 1100
12 và HTC 2500 7 155
VII.4. Hệ thống thử nghiệm máy bơm chìm trong phòng thí nghiệm và ở hiện trờng 155
VII.5. Kết luận 174
VIII
Kết luận chung và kiến nghị


175
VIII.1. Kết luận chung 175
VIII.2. Kiến nghị 189

Tài liệu tham khảo



5
I. Tình hình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và sử dụng bơm chìm
trên thế giới, ở việt nam và nhu cầu thị trờng
I.1. Tình hình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và sử dụng bơm chìm trên thế giới
Ngành công nghiệp chế tạo máy bơm trên thế giới đã đạt đợc nhiều thành tựu
trong nghiên cứu lý thuyết cơ bản, thiết kế chế tạo và áp dụng vào sản xuất khoảng
1500 loại máy bơm. Máy bơm chìm đã đợc nghiên cứu sâu và đạt đến trình độ cao
về cơ sở lý thuyết tính toán, thiết kế, chế tạo, đặc biệt là các bơm chìm phục vụ nông
nghiệp và thoát nớc thải.
Vấn đề quan trọng đối với ngành chế tạo máy hiện nay cần quan tâm là nâng
cao hiệu suất, tăng độ bền, tuổi thọ của máy và thiết bị, trong đó khâu tự động hoá
và cơ giới hoá quá trình làm việc có ý nghĩa rất lớn và giữ vị trí hàng đầu.
Nhợc điểm cơ bản của phần lớn các máy bơm cánh dẫn kiểu ly tâm, dòng chéo
hay hớng trục là tình trạng không kín của các gioăng theo trục. Các rò rỉ của chất lỏng
qua gioăng sẽ làm giảm khả năng làm việc hoặc làm hỏng thiết bị. Các máy bơm chìm
sẽ khắc phục các nhợc điểm nêu trên, đảm bảo độ bền và tuổi thọ cao.
Hiện nay, các máy bơm cánh dẫn trục đặt ngang thờng làm việc với chiều cao
hút địa hình H
Sđh
(6 - 7) m, đối với bơm cánh dẫn trục đứng cũng bị hạn chế chiều dài
của trục. Trong thực tế, các mực nớc sông suối thay đổi rất lớn H 5,0 m và nhanh
đột ngột gây nhiều khó khăn cho việc vận hành sử dụng khai thác thiết bị. Đã có một

số biện pháp kỹ thuật giải quyết tình trạng trên: dùng trạm bơm nổi (thuyền, phao),
trạm bơm di động trên đờng ray nhằm tránh cho sự úng ngập động cơ điện. Tuy
nhiên, các biện pháp đó đem lại hiệu quả cha cao do kết cấu thiết bị và công trình
phức tạp, khó điều khiển theo nguyên lý tự động, do vậy, không chủ động trong vận
hành khai thác. Máy bơm chìm đã khắc phục tốt các nhợc điểm nêu trên.
ở các nớc công nghiệp phát triển, máy bơm chìm đã đợc chú ý đầu t nghiên
cứu, chế tạo và áp dụng vào sản xuất phục vụ nông nghiệp, công nghiệp, xây dựng,
giao thông từ những năm 1940 - 1950. Các bơm chìm đã đạt chất lợng cao với các
thông số kỹ thuật khác nhau và công suất N = 0,1 - 5.000KW, H = 1,0 - 500m, Q = 1,0 -
30.000 m
3
/h. Thực tế đang sử dụng rộng rãi các máy bơm chìm lắp với các động cơ chìm
kiểu khô, kiểu nửa ớt và kiểu ớt. Các động cơ điện chìm phân thành động cơ điện
chìm loại một pha hay loại 3 pha kiểu lồng sóc và cuốn dây. Phổ biến nhất là các máy
bơm chìm kiểu giếng sâu trục đứng hay trục ngang một tầng hay nhiều tầng cánh phục
vụ cho cấp nớc trong nông nghiệp, sinh hoạt đời sống dân sinh (hình I.1). Các máy
bơm chìm trục đứng kiểu ly tâm (hình I.2), kiểu hỗn lu (dòng chéo) (hình I.3) hay bơm

6
hớng trục chìm (hình I.4) đợc nghiên cứu,thiết kế, chế tạo và áp dụng rộng rãi trong
nông nghiệp và các mục đích khác. Hầu nh các Hãng sản xuất bơm có uy tín của các
nớc công nghiệp phát triển đều quan tâm nghiên cứu và phát triển máy bơm chìm các
loại. Các Hãng nổi tiếng với các sản phẩm máy bơm chìm - động cơ chìm nh: Flygt
(Thụy Điển), ABS, Mona (Đức), Ômega (Tây Ban Nha), Kubota, EBARA, Hitachi (Nhật),
P (Nga), Huynđai (Hàn Quốc), các hãng bơm của Pháp, Hungary, Anh
Hungary có nhiều hãng chuyên ngành chú ý nghiên cứu thiết kế và chế
tạo máy bơm với chất lợng đạt tiêu chuẩn quốc tế và có uy tín cao, đặc biệt
đối với ngành thuỷ lợi Việt Nam. Hàng chục máy bơm trục đứng loại CsV 1.000
(N = 250 - 320 KW, Q = 8.000 - 16.000 m
3

/h
) đã đợc lắp tại 9 trạm bơm phục vụ
tới tiêu ở Việt Nam từ những năm 1960 - 1970, đến nay, vẫn hoạt động khá hiệu
quả. Hãng Extren của Hungary đã cung cấp các máy bơm nêu trên và đã nghiên
cứu, thiết kế, chế tạo nhiều máy bơm chìm các loại công suất đạt chất lợng cao, đã
xuất khẩu sang nhiều nớc trên thế giới.
Hãng ABS của Cộng hoà liên bang Đức đợc thành lập từ cuối thế kỷ 19 và bắt
đầu chế tạo máy bơm chìm từ những năm 1950. ABS có doanh thu hàng năm nhiều tỷ
đô la do cung cấp số lợng rất lớn máy bơm chìm cho hơn 100 nớc trên thế giới. ABS
sản xuất hàng trăm loại bơm chìm (cả động cơ và bơm chìm) với công suất N = 0,16 -
15.000 KW, lu lợng đạt tới Q
max
= 25.000 m
3
/h và cột áp H
max
= 220 m. ABS luôn
đợc xếp trong hàng ngũ những Hãng đứng đầu thế giới về chế tạo máy bơm chìm.
Các hãng sản xuất bơm chìm đang chú ý đầu t nghiên cứu sâu về nâng cao tuổi
thọ, độ bền, khả năng làm việc theo nguyên lý tự động hoá của thiết bị cũng nh nâng
cao chất lợng thuỷ lực phần dẫn dòng của bơm chìm, nghiên cứu các kết cấu mới
nhằm tăng công suất của mỗi tổ máy bơm N = 10.000 KW, cột áp H = 600 - 800m, lu
lợng Q = 40.000 m
3
/h. Lý thuyết tính toán thiết kế máy bơm chìm đã đạt đợc nhiều
thành tựu lớn, đặc biệt, về phần tính toán kết cấu các loại bơm chìm kiểu ly tâm, dòng
chéo và hớng trục (kể cả trục ngang và trục đứng) với cấu tạo gối đỡ chịu lực, hệ
thống làm kín cơ giới, bôi trơn và làm mát. Lý thuyết tính toán đang đợc tiếp tục hoàn
thiện và phát triển. Nói chung, lý thuyết tính toán phần dẫn dòng máy bơm chìm không
có gì quá khác biệt so với tính toán thiết kế phần dẫn dòng các bơm cánh dẫn thông

thờng. Tuy nhiên, do đặc điểm đặt chìm trong môi trờng chất lỏng (có thể là nớc
sạch, chất lỏng thải, hoá chất, nớc bùn cát với nhiệt độ khác nhau) hay trong điều
kiện thực tế khác nhau nh bơm từ các giếng khoan sâu hàng vài trăm mét (bơm giếng
sâu), bơm nớc phục vụ làm mát ở các nhà máy điện nguyên tử, bơm chìm phục vụ
cho công tác khai thác dầu khí sẽ đòi hỏi các phơng pháp tính toán đặc biệt khác

7
nhau với những lu ý đặc thù. Ví dụ, đối với bơm chìm dùng cho cấp nớc làm mát ở
nhà máy điện nguyên tử yêu cầu độ bền đặc biệt cao, chỉ lắp đặt một lần nếu có h
hỏng dù chi tiết nhỏ cũng bị loại bỏ toàn bộ cả bơm và động cơ (sau khi lắp bơm động
cơ xong sẽ hàn kín toàn bộ các mối lắp ghép để đảm bảo kín tuyệt đối).
Đối với các bơm chìm cột áp cao tới vài trăm mét thì vấn đề tính toán chính xác lực
dọc trục của bơm và giải pháp kết cấu để cân bằng lực hay biện pháp làm giảm lực dọc
trục cũng nh kết cấu chi tiết chịu đợc lực dọc trục sẽ là vấn đề quan trọng bậc nhất
cùng với đảm bảo độ kín tuyệt đối của bơm. Ngoài ra, đối với mỗi kiểu bơm chìm sẽ cần
quan tâm về đặc trng riêng trong tính toán. Ví dụ, đối với bơm chìm kiểu ly tâm cột áp

Hình I.1. Máy bơm chìm kiểu giếng sâu
nhiều tầng cánh

Hình I.2. Máy bơm ly tâm chìm trục đứng


Hình I.3. Máy bơm hỗn lu(dòng chéo)
chìm trục đứng

Hình I.4.Máy bơm hớng trục chìm trục đứng


8

không quá lớn (H 70m) phục vụ nông nghiệp và thoát nớc thải thì cần chú ý nhiều
đến tác động của lực hớng tâm và chọn vòng bi chặn hay vòng bi đỡ phải thiên về chịu
lực hớng tâm. Đối với bơm chìm kiểu hớng trục thì lại cần quan tâm hơn đến lực dọc
trục và chọn vòng bi chặn, vòng bi đỡ đều thiên về chịu lực dọc trục. Đối với bơm chìm
kiểu hỗn lu thì quan tâm tới cả hai loại lực đã nêu. ở Nga và Ucơren có các nhà máy
lớn chuyên thiết kế, chế tạo các loại máy bơm chìm nêu trên và đạt chất lợng tốt.
Các bơm chìm phục vụ cho nông nghiệp và thoát nớc thải loại bình thờng (độ
axít thấp, kích thớc các vật cứng trong nớc thải không quá lớn ) sẽ cho phép sử
dụng loại bơm chìm kiểu cánh dẫn truyền thống và phần tính toán lý thuyết sẽ đơn
giản hơn nhiều so với bơm chìm phục vụ các mục đích đặc biệt đã nêu.
Các nớc ASEAN và châu á đã có nhiều liên doanh, liên kết với các Hãng bơm
lớn trên thế giới trong nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các kiểu bơm chìm với các loại
công suất khác nhau và đạt kết quả tốt. Rút kinh nghiệm của các nớc công nghiệp
phát triển, các nớc ASEAN và châu á cũng sử dụng rất rộng rãi các máy bơm chìm,
đầu t cho nghiên cứu, thiết kế và chế tạo các loại bơm chìm phục vụ nội tiêu và xuất
khẩu đạt hiệu quả cao. Ví dụ điển hình là ở Malaixia đã sử dụng các loại máy bơm
chìm với tỉ trọng đặc biệt lớn (chiếm tới 90% toàn bộ số lợng bơm đang hoạt động)
phục vụ cho tới tiêu trong nông nghiệp và thoát nớc thải. Nguyên nhân dẫn đến
tình hình trên là do u việt của bơm chìm: công trình trạm đơn giản, rất phù hợp với
các vùng có sự thay đổi mực nớc nhiều, nhanh đột ngột và đặc biệt là không gây
tiếng ồn (nguyên nhân quan trọng nhất để Malaixia sử dụng bơm chìm với tỉ lệ cao).
Ngoài ra, bơm chìm cho phép sử dụng với mức độ tự động hoá cao rất thuận lợi cho
Malaixia khi lực lợng lao động rất thiếu.
I.2. Tình hình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và sử dụng bơm chìm ở Việt Nam
Máy bơm chìm công suất lớn, cột áp cao ở dạng bơm giếng sâu cấp nớc cho
các khu dân c phục vụ đời sống dân sinh hoặc các nhà máy, xí nghiệp đã đợc sử
dụng ở Việt Nam từ những năm 1960 - 1970. Các máy bơm chìm kiểu giếng sâu lu
lợng nhỏ, cột áp cao thờng nhập của nớc ngoài (Nga, Bungary, Cộng hoà Séc ).
Cho đến nay, máy bơm chìm sử dụng ở Việt Nam phục vụ tới tiêu trong nông nghiệp
còn quá ít (cha quá 100 tổ máy các loại) với công suất N = 10 - 320 KW. Nguyên

nhân chính dẫn đến tình trạng trên là do giá thành các bơm chìm quá cao trong khi
giá trị sản phẩm nông nghiệp thấp, nguồn vốn ngân sách Nhà nớc lại hạn chế.
Ngoài ra, bản thân các nhà quản lý, những ng
ời khai thác máy bơm và trạm bơm
cha đợc chuẩn bị đầy đủ kiến thức cho việc tiếp nhận loại bơm này nhằm đạt hiệu

9
quả cao. Những năm vừa qua, Bộ Nông nghiệp và PTNT đã bắt đầu chú ý nhập các
bơm chìm kiểu ly tâm, dòng chéo và hớng trục một cấp công suất lớn N
max
= 320 KW,
lu lợng lớn Q
max
= 16.000 m
3
/h phục vụ tới tiêu trong nông nghiệp từ các nớc:
Thụy Điển, Đức, ấn Độ, Hàn Quốc Sau một số năm đa vào sử dụng trong thực tế,
có thể rút ra một số kết luận về máy bơm chìm: các máy bơm chìm làm việc tốt, ổn
định; công trình trạm rất đơn giản, đặc biệt phù hợp và hiệu quả đối với vùng sông hồ
có sự thay đổi mực nớc nhiều và nhanh đột ngột. Kinh nghiệm cũng chỉ rõ chất
lợng máy của mỗi nớc có khác nhau. Các thiết bị máy bơm chìm của Thụy Điển,
Hungary, Đức đợc đánh giá cao. Máy bơm chìm của Hàn Quốc có kết cấu đơn giản
hơn, nhng cần phải chú ý tới một số nhợc điểm khi sử dụng (Thực tế lắp đặt và sử
dụng bơm chìm của Hàn Quốc ở trạm bơm Phù Sa, Hà Tây đã chỉ rõ điều này).
Tuy vậy, những năm qua cũng thấy rõ nhiều vấn đề tồn tại đối với ngành chế
tạo máy bơm. Bơm chìm công suất lớn, lu lợng lớn phục vụ nông nghiệp và thoát
nớc thải còn quá mới mẻ đối với Việt Nam, kể cả cán bộ kỹ thuật chuyên ngành máy
thuỷ khí đến cán bộ quản lý, lắp đặt và sử dụng hay công nhân vận hành, sửa chữa
Hầu nh cha có tài liệu kỹ thuật nào về bơm chìm chính thức đợc công bố và phổ
biến một cách bài bản có tính pháp quy, mặc dù số lợng và chủng loại máy bơm

chìm đợc nhập khẩu và sử dụng ở Việt Nam là rất đáng kể (hàng ngàn tổ máy các
loại). Nhiều công ty khai thác nớc ngầm chủ yếu chỉ quan tâm đến tính toán lựa
chọn các bơm giếng sâu và nhập khẩu máy của nớc ngoài. Một số hợp tác xã (Hà
Nam, Nam Định ), các công ty ở thành phố Hồ Chí Minh, Hà Nội đã chế tạo các
bơm giếng sâu kiểu ly tâm nhiều cấp và các chi tiết làm phụ tùng phục vụ sửa chữa,
thay thế cho các bơm nhập ngoại, nhng chất lợng và hiệu suất còn thấp. Hiện nay,
Viện khoa học thuỷ lợi đang triển khai đề tài cấp Bộ quản lý về nghiên cứu thiết kế,
chế tạo bơm chìm nhng cha công bố kết quả đạt đợc.
Các máy bơm chìm đã và đang đợc sử dụng rất rộng rãi ở Việt Nam phục vụ cho
việc thoát nớc thải (nớc sinh hoạt và nớc thải công nghiệp). Tuy nhiên, các bơm chìm
dùng cho thoát nớc thải công suất lớn N > 30KW đợc sử dụng với số lợng ít hơn nhiều
so với loại bơm chìm công suất nhỏ, đặc biệt ở phạm vi công suất N = 4,5 - 22 KW. Thời
gian gần đây, vấn đề về môi trờng ở nớc ta đợc quan tâm sâu sắc hơn đã dẫn đến việc
sử dụng nhiều hơn các bơm chìm hút nớc thải ở thành phố và ở các nhà máy công
nghiệp cũng nh phục vụ cho các đài phun n
ớc trang trí cải tạo cảnh quan môi trờng.
Những năm qua, Bộ Nông nghiệp và PTNT đã giao cho Tổng công ty cơ điện
nông nghiệp và thuỷ lợi nghiên cứu và chịu trách nhiệm lắp đặt hầu hết các tổ máy

10
bơm chìm có công suất lớn (N
max
= 320 KW, Q
max
= 16.000 m
3
/h) do Bộ nhập khẩu
của nớc ngoài phục vụ tới tiêu trong nông nghiệp. Tổng công ty đã hoàn thành tốt
nhiệm vụ nghiên cứu tài liệu về bơm chìm, động cơ chìm và các thiết bị điều khiển
kèm theo; đã nghiên cứu các quy trình công nghệ lắp đặt máy bơm chìm cỡ lớn và

trực tiếp tiến hành lắp đặt bơm chìm đạt kết quả tốt. Tổng công ty cũng nghiên cứu,
thiết kế, chế tạo các phụ tùng nhằm bảo dỡng sửa chữa thay thế các chi tiết bơm
chìm nhập ngoại bị h hỏng nhằm đảm bảo cho tất cả các máy bơm hoạt động bình
thờng không cần sự can thiệp của chuyên gia nớc ngoài.
Trung tâm t vấn đầu t, thiết kế, công nghệ cơ điện nông nghiệp và thuỷ lợi
nay là Trung tâm nghiên cứu t vấn cơ điện và xây dựng (REMECO)
(thuộc Tổng công ty cơ điện nông nghiệp và thuỷ lợi) đã triển khai nghiên cứu đề tài
cấp Nhà nớc về thiết kế, chế tạo máy bơm chìm cỡ lớn cho nông nghiệp theo Nghị
định th về hợp tác khoa học công nghệ với Hungary. Đề tài đã thực hiện tốt và đã
nghiệm thu ở cấp Nhà nớc đạt loại xuất sắc. Đề tài đã tập trung vào thiết kế, chế tạo
và áp dụng vào sản xuất máy bơm chìm có công suất N = 37KW, H = 8 - 14 m,
Q = 700 - 1.200m
3
/h . Ngoài ra, đề tài đã hợp tác với hãng Extren (Hungary), ABS
(Đức) nghiên cứu thiết kế, chế tạo các bơm chìm khác với công suất N = 37; 55;
75 KW với các thông số kỹ thuật: cột nớc H = 5 - 60m, lu lợng Q = 100 - 4.200
m
3
/h phục vụ tới tiêu trong nông nghiệp và thoát nớc thải (động cơ điện chìm nhập
của Đức Hungary và REMECO đến nay đã có các động cơ điện chìm công suất
N = 37 55KW do Trung tâm REMECO thiết kế và chế tạo thành công. Trung tâm
REMECO đã thực hiện tốt nhiệm vụ mà Bộ Nông nghiệp và PTNT giao cho là tổ chức
các lớp bồi dỡng kiến thức về bơm chìm công suất lớn (giới thiệu về các loại kết cấu,
quy tình công nghệ lắp đặt, vận hành sử dụng thiết bị của bơm chìm công suất lớn),
biên dịch các tài liệu khoa học kỹ thuật chuyên sâu về lĩnh vực này.
Về máy bơm chìm ở Việt Nam, có thể tạm phân ra hai loại bơm chìm dựa theo
công suất động cơ điện phục vụ cho công tác nghiên cứu, lựa chọn và sử dụng máy:
- Máy bơm chìm công suất lớn N 75 KW
- Máy bơm chìm công suất vừa và nhỏ N < 75 KW
Cách phân chia rất tơng đối này dựa trên cơ sở thiết kế, chế tạo các động cơ

điện và kết cấu các máy bơm kèm theo, đặc biệt bộ phận làm kín cơ giới của bơm
chìm. Cũng nh các bơm cánh dẫn thông thờng đang đợc sử dụng, bơm chìm cũng
cần phải đợc nghiên cứu theo các gam bơm để đạt hiệu quả cao trong thời gian
ngắn và tiết kiệm kinh phí đầu t.

11
Hiện nay, trong nông nghiệp đang sử dụng các máy bơm hớng trục, ly tâm và
dòng chéo kiểu trục ngang, trục đứng và trục đặt nghiêng với các thông số công suất
động cơ điện rất phổ biến:
- Loại lớn: N = 75; 90; 110; 200; 250; 320; 500 KW (với số vòng quay tơng
ứng n = 300; 490; 590; 730; 980; 1450; 2900 v/ph)
- Loại vừa và nhỏ: N = 55; 45; 40; 37; 33; 30; 22; (20); 15; (14); 11; (10); 7,5;
5,5; 4,5; 4; 3,5; 3; 2,8; 2,2; 1,5; 1,1; 0,5; 0,3; 0,15 KW (với số vòng quay tơng
ứng n = 980; 1450; 2900 v/ph)
Máy bơm chìm của các nớc trên thế giới đã phủ hầu nh đầy đủ các trị số công
suất động cơ điện đã nêu của Việt Nam và các trị số công suất khác và lớn hơn.
Nhằm phục vụ cho công tác nghiên cứu, thiết kế, chế tạo máy bơm chìm phục vụ tới
tiêu trong nông nghiệp cũng nh các ngành khác chúng ta phải chú ý nghiên cứu
theo gam động cơ trên với các gam bơm đặc trng nhất.
Đối với các bơm chìm phục vụ cho thoát nớc thải thờng dùng với công suất
nhỏ N < 30 KW. Dự án sẽ thiết kế chế tạo một số bơm chìm loại công suất N = 37; 55
và 75 KW phục vụ tới tiêu trong nông nghiệp.


Hình I.5. Máy bơm chìm AGREX 285/4
do Trung tâm REMECO nghiên cứu, thiết kế và chế tạo
Máy bơm chìm AGREX 285/4 lắp với động cơ điện chìm công suất N = 37kW, số
vòng quay n = 1450v/ph. Bơm có lu lợng Q = 800 -1200 m
3
/h tơng ứng với cột áp

H = (12 - 8)m đã đợc lắp áp dụng thành công vào sản xuất (trạm bơm Se Đình, huyện
Lập Thạch, tỉnh Vĩnh Phúc) (hình I.5).

12
Trớc kia, máy bơm chìm do Trung tâm REMECO thiết kế và Công ty cơ khí điện
thủy lợi, Công ty cơ điện & PTNT chế tạo lắp với động cơ điện chìm của Hãng ABS (Đức)
và Extren (Hungary). Nhập khẩu động cơ sẽ làm giá thành sản phẩm tổ máy cao, do
vậy, sẽ hạn chế việc áp dụng vào sản xuất với số lợng lớn hàng ngàn tổ máy. Ngoài ra,
nhập động cơ điện sẽ gây khó khăn cho việc chủ động cung cấp thiết bị tổng thể bơm -
động cơ và công tác bảo trì, bảo dỡng thay thế sửa chữa động cơ điện chìm.
Để khắc phục điều đó, Trung tâm REMECO đã đàm phán với các hãng Extren -
ABS nhằm tiếp nhận sự giúp đỡ và chuyển giao công nghệ thiết kế và chế tạo động
cơ chìm. Trung tâm đã hợp tác với Công ty chế tạo điện cơ Hà Nội và Công ty chế tạo
máy điện Việt Nam Hungary để thực hiện đề tài nghiên cứu này (pha 2 của đề tài
nghiên cứu về máy bơm chìm động cơ điện chìm theo Hiệp định hợp tác khoa học
công nghệ với Hungary năm 2003 - 2004).

Hình I.6. Động cơ điện chìm do Trung tâm REMECO nghiên cứu thiết kế, chế tạo và lắp đặt
Hình I.6 trình bày kết cấu động cơ điện chìm kiểu dị bộ ba pha trục đứng của
Trung tâm REMECO với công suất N = 37kW, số vòng quay n = 1450v/ph và
980v/ph, điện áp U = 380V, tần số f = 50Hz. Các động cơ điện chìm đã đợc lắp với
nhiều máy bơm chìm với cột áp H = (10 - 40)m phục vụ tới tiêu trong nông nghiệp.
Với các máy bơm chìm và động cơ chìm đợc thiết kế và chế tạo trong nớc
chắc chắn sẽ hạ giá thành sản phẩm tổ máy và cho phép chủ động cung cấp thiết bị,
phụ tùng thay thế. Đây là giải pháp tối u nhất để áp dụng rộng rãi các máy bơm
chìm vào sản xuất phục vụ nông nghiệp cũng nh các ngành kinh tế khác. Ngoài ra,
đây cũng là biện pháp cần thiết phát huy nội lực Việt Nam, góp phần làm giảm kinh
phí nhập khẩu, tăng ngoại tệ xuất khẩu, nhanh chóng hoà nhập vào AFTA trong thời
gian tới, đặc biệt là tham gia vào việc thực hiện các Dự án xây lắp các trạm bơm chìm
mới, các dự án cải tạo các bơm ly tâm, hớng trục cũ bằng các bơm chìm theo nguồn

vốn của ngân hàng thế giới WB2, ADB và ODA.

13
Công trình trạm lắp máy bơm chìm cũng là vấn đề rất cần đợc quan tâm. Nớc
các sông suối ở Việt Nam vào mùa ma thờng có nồng độ phù sa rất lớn. Hiện tợng
bồi lắng đối với các cửa sông, đáy sông hay ở các kênh mơng, bể hút, bể xả trạm
bơm đã gây rất nhiều phức tạp cho công tác quản lý vận hành khai thác máy bơm và
trạm bơm phục vụ nông nghiệp. Sử dụng bơm chìm công suất lớn trong điều kiện tác
động bồi lắng của phù sa sẽ khó khăn hơn nhiều. Kinh nghiệm vận hành sử dụng các
bơm chìm công suất lớn (N = 320 KW) ở các trạm bơm Phù Sa (Hà Tây), Đại Định
(Vĩnh Phúc) ở bên bờ sông Hồng đã cho thấy phải có giải pháp kỹ thuật đặc biệt khi
thiết kế, chế tạo bơm chìm và phải lu ý đến kết cấu công trình, cần quan tâm đến quy
trình khởi động, đóng mở máy. Đây là vấn đề rất quan trọng để đảm bảo bơm làm việc
bình thờng và nâng cao tuổi thọ, độ bền của thiết bị, làm tăng hiệu quả sử dụng công
trình. Bơm chìm phục vụ cho thoát nớc thải có cặn bã hay vật cứng, bùn cát lắng
đọng cũng gặp các khó khăn khi sử dụng nhng có thể khắc phục nhờ thiết bị khuấy.
Tuy vậy, hiện tợng của phù sa bồi lắng vào mùa lũ ở các sông lớn thờng phức tạp và
khó xử lý hơn nhiều so với tác động của bùn cát lắng đọng của nớc thải.
Tóm lại, có thể khẳng định rằng, máy bơm chìm là thiết bị cơ điện thuộc loại
công nghệ cao đã đợc sử dụng với số lợng không nhỏ và đang có nhu cầu rất lớn
đối với nhiều ngành, đặc biệt đối với nông nghiệp và thoát nớc thải. Tuy nhiên, về
lĩnh vực máy bơm chìm, Việt Nam đã bị tụt hậu khá xa so với các nớc khác trong
khu vực (Singapor, Thái lan, Malaixia, Inđônêxia) về hiểu biết chuyên sâu trong lý
thuyết tính toán thiết kế, công nghệ chế tạo, quy trình công nghệ về lắp đặt, vận hành
khai thác quản lý và sửa chữa máy bơm chìm, các kiến thức về kết cấu các loại máy
bơm chìm và các kiểu công trình lắp đặt máy bơm chìm, các tài liệu thông tin, các tài
liệu kỹ thuật, công tác bồi dỡng đào tạo chuyên ngành về bơm và trạm lắp bơm
chìm đối với các cán bộ kỹ thuật, quản lý, công nhân lành nghề về chế tạo, lắp đặt,
sửa chữa bơm chìm. Nghĩa là, nghiên cứu sâu về bơm chìm, đặc biệt, Dự án về Sản
xuất thử nghiệm máy bơm chìm công suất N = 37; 55; 75 KW phục vụ nông nghiệp

là vấn đề rất cấp thiết bởi ý nghĩa khoa học cũng nh hiệu quả kinh tế xã hội. Cần
đặc biệt quan tâm chú ý cả về chủ trơng chỉ đạo chung cũng nh tăng cờng kinh
phí, nhân lực chất xám cho việc nhanh chóng tiếp cận và nắm bắt các kiến thức về
thiết kế, chế tạo, lắp đặt và sử dụng máy bơm chìm các cỡ công suất khác nhau cho
các ngành khác nhau của nền kinh tế đất nớc (đi kèm theo là các kết cấu công trình
trạm tối u tơng ứng phù hợp với điều kiện cụ thể của từng ngành). Dự án này sẽ
đóng góp rất kịp thời cho việc tham gia thực hiện rất nhiều dự án của Bộ nông nghiệp
và PTNT trong thời gian tới nhằm cung cấp thiết bị máy bơm chìm công suất lớn cho

14
các trạm bơm chìm mới hay thay thế cho các máy bơm ly tâm, hớng trục thông
thờng đã quá cũ và h hỏng với nguồn vốn viện trợ hàng trăm triệu đô la của ODA
hay vốn của ngân hàng thế giới giai đoạn 2 (WB2), vốn của ngân hàng phát triển
châu á (ADB). Tuy vậy, việc đầu t phát triển máy bơm chìm ở Việt Nam, nhất là bơm
chìm công suất lớn phục vụ nông nghiệp phải đợc thực hiện từng bớc chắc chắn;
không chậm chạp nhng cũng không thể vội vã, tuỳ tiện. Phải phát triển toàn diện
đồng bộ nhng có chọn lọc, kiểm định chặt chẽ từ khâu thiết kế bơm, quy trình công
nghệ chế tạo , quy trình công nghệ lắp đặt, sửa chữa vận hành đến khâu thiết kế, thi
công công trình trạm lắp bơm chìm. Điều rất quan trọng là phải đào tạo bồi dỡng
kiến thức cho cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật và công nhân lành nghề về lĩnh vực
máy bơm chìm và công trình trạm lắp bơm chìm.
I.3. Nhu cầu thị trờng động cơ điện chìm ở trong nớc và xuất khẩu
Cùng với sự phát triển nhanh của nền kinh tế đất nớc, nhu cầu sử dụng máy
bơm chìm ngày càng nhiều về số lợng, phong phú về chủng loại. Các tổ máy động
cơ điện chìm - bơm chìm có u điểm là gọn nhẹ, công trình trạm rất đơn giản, không
gây ồn, đảm bảo tốt về môi trờng sinh thái khi sử dụng, đặc biệt thuận lợi cho ngời
sử dụng phục vụ tới tiêu trong nông nghiệp ở các vùng có mực nớc sông thay đổi
nhiều và nhanh đột ngột cũng nh phục vụ hút nớc ngầm ở độ sâu lớn hàng trăm
mét so với mặt đất. Loại máy bơm này có nhợc điểm lớn nhất là công nghệ thiết kế
và chế tạo yêu cầu cao, do vậy, giá thành cao hơn nhiều so với các tổ bơm bình

thờng; ngời thiết kế, chế tạo và sử dụng phải có trình độ chuyên môn cần thiết.
Các nhợc điểm nêu trên sẽ đợc khắc phục nếu chúng ta làm chủ đợc các công
đoạn thiết kế, công nghệ chế tạo và tổ chức tốt công tác đào tạo cán bộ, phổ biến
kiến thức rộng rãi về lĩnh vực này. Thực tế đã chứng minh là, với công nghệ thiết kế
và chế tạo trong nớc, sản phẩm về máy bơm chìm - động cơ điện chìm sản xuất tại
Việt Nam có giá thành chỉ bằng 60 - 70% so với hàng cùng loại nhập khẩu từ nớc
ngoài. Hơn nữa, hiểu biết tốt về động cơ điện chìm - máy bơm chìm sẽ giúp cho công
tác phổ biến tài liệu, đào tạo cán bộ chuyên ngành trên phạm vi rộng từ khâu thiết kế,
chế tạo đến vận hành, sử dụng và bảo dỡng sửa chữa máy, trên cơ sở đó sẽ làm
giảm giá thành sản phẩm mới cũng nh giảm giá thành mua các phụ tùng thay thế,
giảm chi phí cho tháo lắp bảo dỡng sửa chữa thiết bị khi cần thiết. Điều đó sẽ làm
tăng khả năng sử dụng động cơ điện chìm - máy bơm chìm ở Việt Nam.
Hàng năm, ngành nông nghiệp cần cung cấp hàng ngàn máy bơm chìm - động
cơ điện chìm phục vụ tới tiêu với công suất mỗi tổ máy N = 14 - 300kW. Đặc biệt, thực

15
tế đang cần hàng trăm động cơ điện chìm - máy bơm chìm lắp cho các công trình trạm
bơm mới với công suất N = 22, 37, 55, 75kW cũng nh thay thế các máy bơm trục
ngang cũ đã hoạt động 30 - 50 năm bị h hỏng nặng hoặc làm việc với hiệu suất thấp
(N = 37 - 55kW, H = 8 - 30m, Q = 300 - 1500m
3
/h; N = 75kW, Q = 3000 - 4000m
3
/h).
Nhu cầu về động cơ điện chìm - máy bơm chìm phục vụ cấp nớc sinh hoạt
cho các khu dân c, cho công nghiệp đang ngày càng lớn với số lợng hàng trăm
tổ máy mỗi năm (công suất N = 10 - 100kW).
Trên thực tế, nhu cầu thoát nớc thải trên phạm vi cả nớc, đặc biệt đối với
các khu công nghiệp, các thành phố thị trấn đang cần mỗi năm hàng ngàn tổ máy
bơm chìm các loại công suất N = (5 200)Kw.

Ngoài các máy bơm chìm lắp cho các trạm bơm mới, rất cần các phụ tùng phục
vụ cho công tác bảo dỡng, sửa chữa, thay thế cho hàng vạn máy bơm chìm đang
hoạt động trên phạm vi cả nớc trong hầu khắp các lĩnh vực kỹ thuật và đời sống.
Tóm lại, cùng với sự phát triển của nền kinh tế đất nớc, nhu cầu về máy bơm
chìm ngày càng tăng và đạt số lợng hàng vạn tổ máy. Với khả năng tự thiết kế, chế
tạo, lắp đặt và bảo dỡng vận hành các tổ máy động cơ điện chìm máy bơm chìm,
giá thành sản phẩm sẽ giảm nhiều, cùng với sự nâng cao trình độ hiểu biết về loại
thiết bị này từ khâu thiết kế đến chế tạo, sử dụng, chắc chắn trong thời gian tới loại
máy này sẽ đợc thực tế sản xuất chấp nhận với số lợng lớn, đặc biệt là phục vụ
tới tiêu trong nông nghiệp.
Những năm qua, các chuyên gia Việt Nam đã trực tiếp giúp các bạn Lào,
Cămpuchia trong việc nghiên cứu thiết kế, xây dựng các trạm bơm phục vụ nông
nghiệp, cấp nớc cho công nghiệp và đời sống dân sinh, thoát nớc thải, xử lý môi
trờng cũng nh cung cấp các thiết bị kèm theo (máy bơm, động cơ điện, động cơ
điezel, các van nớc và các máy bơm chìm - động cơ điện chìm). Nghĩa là, nghiên
cứu, thiết kế chế tạo thành công các động cơ điện chìm máy bơm chìm các loại sẽ
nâng cao chất lợng sản phẩm, hạ giá thành và có thể xuất khẩu cho thị trờng khu
vực nh Lào, Cămpuchia và các nớc khác (Mianma, Thái Lan).


16
II. Hoàn thiện thiết kế các chi tiết máy bơm chìm
II.1. Đặt vấn đề
Ngành công nghiệp chế tạo máy bơm trên thế giới đã cho ra đời khoảng 1.500
loại bơm khác nhau. Tình hình thủy lực trong phần dẫn dòng của bơm rất phức tạp.
Ngành chế tạo bơm đã đi sâu nghiên cứu các vấn đề về bơm, xây dựng các cơ sở lý
thuyết tính toán máy bơm các loại đạt kết quả tốt. Tuy vậy, do sự phức tạp của dòng
chảy trong phần dẫn dòng của bơm, việc tính toán thiết kế máy bơm vẫn phải dựa
nhiều vào các kết quả thử nghiệm máy, bổ sung cho các lý thuyết cơ bản.
Hiện nay, các hãng sản xuất bơm chìm đang chú ý đầu t nghiên cứu sâu về

nâng cao tuổi thọ, độ bền, khả năng làm việc theo nguyên lý tự động hóa của thiết bị
cũng nh nâng cao chất lợng thủy lực phần dẫn dòng của bơm chìm, nghiên cứu
các kết cấu mới nhằm tăng công suất của mỗi tổ máy bơm N= 10.000 KW, cột áp
H= 600-800m, lu lợng Q= 40.000 m
3
/h. Lý thuyết tính toán thiết kế máy bơm chìm
đã đạt đợc nhiều thành tựu lơn, đặc biệt, về phần tính toán kết cấu các loại bơm
chìm kiểu ly tâm, dòng chéo và hớng trục (kể cả trục ngang và trục đứng) với cấu
tạo gối đỡ chịu lực, hệ thống làm kín cơ giới, bôi trơn và làm mát. Lý thuyết tính toán
đang đợc tiếp tục hoàn thiện và phát triển. Nói chung, lý thuyết tính toán phần dẫn
dòng máy bơm chìm không có gì quá khác biệt so với tính toán thiết kế phần dẫn
dòng các bơm cánh dẫn thông thờng. Tuy nhiên, do đặc điểm đặt chìm trong môi
trờng chất lỏng (có thể là nớc sạch, chất lỏng thải, hóa chất, nớc bùn cátvới
nhiệt độ khác nhau) hay trong điều kiện thực tế khác nhau nh bơm từ các giếng
khoan sâu hàng vài trăm mét (bơm giếng sâu), bơm nớc phục vụ làm mát ở các nhà
máy điện nguyên tử, bơm chìm phục vụ cho công tác khai thác dầu khísẽ đòi hỏi
các phơng pháp tính toán đặc biệt khác nhau với những lu ý đặc thù.
Đối với các bơm chìm cột áp cao thì vấn đề tính toán chính xác lực dọc trục của
bơm và giải pháp kết cấu để cân bằng lực hay biện pháp làm giảm lực dọc trục cũng
nh kết cấu chi tiết chịu đợc lực dọc trục sẽ là vấn đề quan trọng bậc nhất cùng với
đảm bảo độ kín tuyệt đối của bơm. Ngoài ra, đối với mỗi kiểu bơm chìm sẽ cần quan
tâm về đặc trng riêng trong tính toán. Ví dụ, đối với bơm chìm kiểu ly tâm cột áp
không quá lớn (H 70m) phục vụ nông nghiệp và thoát nớc thải thì cần chú ý nhiều
đến tác động của lực hớng tâm và chọn vòng bi chặn hay vòng bi đỡ phải thiên về
chịu lực hớng tâm. Đối với bơm chìm kiểu hớng trục thì lại cần quan tâm hơn đến
lực dọc trục và chọn vòng bi chặn, vòng bi đỡ đều thiên về chịu lực dọc trục. Đối với
kiểu hỗn lu thì quan tâm tới cả hai loại lực đã nêu.

17
Dự án đã trình bày một số cơ sở lý thuyết và phơng pháp tính toán nhằm hoàn

thiện thiết kế các máy bơm chìm ly tâm LTC480-20, hỗn lu AGREX 285/4, HLC 1100-
12 và hớng trục HTC 2500-7 với việc xác định các thông số cơ bản của máy cũng nh
thiết kế các chi tiết đặc thù nh thiết bị chốt khóa với ống trụ dẫn hớng của máy bơm
chìm có ống cả kiểu buồng xoắn, thiết kế thiết bị chống xoay, chống lồng của máy bơm
chìm có ống xả kiểu ống dẫn hình trụ, các miệng loe cho cả hai loại, tính toán trục và ổ
đỡ của bơm chìm Dự án đặc biệt chú ý giới thiệu cơ sở lý thuyết tính toán cụm chi tiết
vòng làm kín cơ khí chịu dầu, chịu nớc kể cả chống tác động của bồi lắng phù sa.
Nghiên cứu, tính toán thiết kế các máy bơm chìm là vấn đề mới và hầu nh
cha có tài liệu hay công trình nghiên cứu khoa học nào công bố ở trong nớc. Các
tài liệu kỹ thuật của nớc ngoài công bố cũng không nhiều mà chỉ giới thiệu chung,
đặc biệt về lý thuyết tính toán không có tài liệu công bố chính thức một cách đầy đủ
giúp cho ngời nghiên cứu, thiết kế.
Dự án sản xuất máy bơm chìm công suất N = 37, 55, 75 KW là giai đoạn tiếp
theo của đề tài nghiên cứu khoa học về máy bơm chìm, do vậy, đã sử dụng các kết
quả đã có và hoàn thiện bổ sung thêm cho hoàn chỉnh hơn. Tuy nhiên, do nhiều lý do
khách quan và chủ quan, Dự án chỉ trình bày những vấn đề chính cần thiết nhất.
Chơng trình phần mềm tính toán thiết kế từng bánh công tác bơm chìm ly tâm hỗn
lu và hớng trục không đa vào báo cáo.
II.2. Tính toán các thông số cơ bản của các máy bơm chìm
II.2.1. Tính toán các thông số cơ bản của máy bơm ly tâm chìm LTC480-20
Các thông số cơ bản ban đầu:
- Công suất động cơ điện chìm: N
đc
= 37KW
- Số vòng quay: n = 1450v/ph
- Hiệu suất động cơ điện ở chế độ tối u:
đc
= 0,89
- Cột nớc tính toán thiết kế của máy bơm: H
TK

= 20m
- Hiệu suất tính toán dự kiến của bơm:
b.dk
= 0,75
- Hệ số dự trữ an toàn: K = 1,1
Tính toán các thông số cơ bản của máy bơm chìm với các thông số kỹ thuật đã
cho đợc thực hiện theo trình tự sau:
1. Công suất trên trục bơm N
tr

KW
k
N
N
dcdc
tr
94,29
1,1
89,0.37
==
ì
=

(II.1)
2. Lu lợng máy bơm ứng với cột nớc thiết kế

18
hmsm
H
N

Q
tk
btr
tk
/412/1144,0
20.81,9
75,0.94,29
81,9
33
===
ì
ì
=

(II.2)
3. Hệ số tỷ tốc máy bơm
189
20
1144,0
145065,365,3
75,043
==ìì=
H
Q
nn
s
(II.3)
4. Tính toán tổn thất trong máy bơm ly tâm
Tổn thất trong máy bơm nói chung và bơm ly tâm nói riêng có thể chia làm 04
thành phần: tổn thất thể tích; tổn thất cơ khí; tổn thất do hãm thủy lực và thủy lực. Để

thuận tiện cho tính toán, có thể xác định tổn thất thủy lực do phanh hãm tăng công
suất tiêu thụ mà không làm giảm cột nớc của bơm. Sự ảnh hởng tơng hỗ nhỏ nhất
của các bộ phận dẫn dòng chỉ có đợc ở chế độ tính toán, trong đó bảo đảm đợc
chuyển động tơng đối trong bánh công tác và chuyển động tuyệt đối trong các bộ
phận dẫn dòng của vỏ đợc ổn định. ở các chế độ khác, rõ ràng là có chuyển động
không ổn định và tơng ứng với nó là các tổn thất thủy lực.
Các tổn thất năng lợng trong bơm có thể xem nh tổng các tổn thất ở các bộ phận ở
miệng ống hút, qua bánh công tác, bộ phận hớng dòng đến ống xả. Nghĩa là, có thể xác
định hiệu suất thành phần của bơm thông qua xác định các tổn thất ở từng bộ phận của máy.
a. Hệ số hiệu suất thể tích của bơm xác định
()
(
)
32
32
18968,0168,01
1


ì+=+=
s
tt
n

980,0
=
tt

(II.4)
b. Hiệu suất nội cơ khí của bơm

2
820
1
1
s
ck
n
+=

978,0
=

ck

(II.5)
c. Hiệu suất thủy lực ở chế độ tính toán xác định theo công thức của Lômakin
()
899,0
172,0lg
42,0
1
2
=

=
ltd
lt
D

(II.6)

Trong đó: D
ltd
- đờng kính tính đổi tại mép vào bánh công tác.
mm
n
Q
D
ltd
1,193105,4
3
3
=ìì= (II.7)
5. Hệ số hiệu suất của máy bơm
862,0
=
ìì=
ltckttb




(II.8)
6. Cột nớc lý thuyết của bơm (H
lt
)
m
H
H
lt
lt

25,22
899,0
20
===

(II.9)

19
7. Đờng kính trục tại vị trí lắp bánh công tác của bơm chìm (d
0
)
Xác định độ bền xoắn với vị trí ứng suất xoắn cho phép của vật liệu trục
[]
2
/120 cmkg=

.
mm
n
N
d 40160
3
max
0
=ì=
(II.10)

Hình II.1. Các kích thớc cơ bản của bánh công tác
8. Đờng kính bầu bánh công tác máy bơm chìm
mmdd

b
605,1
0
== (II.11)
9. Tốc độ dòng chảy ở cửa vào của bánh công tác (V
0
) có ảnh hởng rất lớn đến
chất lợng xâm thực và hiệu suất thủy lực của bơm. Tốc độ dòng chảy ở cửa vào:
mnQV
tt
70,314501144,006,0
3
2
3
2
10
=ìì=ìì=

(II.12)
10. Đờng kính ngoài của cửa vào của bánh công tác (D
0
)
mmd
V
Q
D
b
tt
193
4

2
0
0
=+
ì
=

(II.13)
11. Trị số bán kính trung bình của mép vào cánh bánh công tác (R
1
) phụ thuộc vào
hệ số tỷ tốc (
s
n
) xác định:

()
mm
D
R 70
2
0,17,0
0
1
=ìữ= (II.14)
12. Tốc độ dòng chảy ở tiết diện cửa vào bánh công tác sau khi hiệu chỉnh kích thớc
() ()
sm
dD
Q

V
tt
/33,4
060,0193,014,3
1144,04
4
222
0
2
0
0
=
ì

=
ì
=

(II.15)
13. Chiều rộng rãnh ở tiết diện kinh tuyến cửa vào bánh công tác (b
1
)
mm
VR
Q
b
m
tt
60
33,4070,014,32

1144,0
2
11
1
=
ììì
=

ìì
=

(II.16)
ở đây:
smVV
m
/33,4
01
==


14. Tốc độ vòng ở cửa vào bánh công tác
Để triệt tiêu thành phần tốc độ (V
u1
= 0) cần phải thiết kế tiết diện kinh tuyến của
bánh công tác sao cho tốc độ (V
0
) thay đổi đều đặn ở thành phần cửa vào bánh công
tác. Tốc độ vòng ở cửa vào bánh công tác (U
1
):


20

smR
n
RU /62,1007,0
30
1450.14,3
30
111
===ì=


(II.17)
15. Thành phần kinh tuyến của tốc độ có tính tới sự lệch dòng (V
m1
)
smVkVkV
mm
/98,433,415,1
01111
=
ì
=
ì
=

ì=
(II.18)
16. Tốc độ tơng đối của dòng chảy ở cửa vào

Trớc khi vào bánh công tác thành phần tốc độ (
1u
V

) có tác dụng làm giảm cột áp của
bơm. Để nâng cao cột nớc của bánh công tác cần phải thiết kế rãnh sao cho
0
1
=

u
V
. Khi đó
tốc độ tuyệt đối của dòng chảy
(
)
1
V

ở cửa vào của bánh công tác sẽ nằm trên mặt phẳng
kinh tuyến và
11 m
VV

=

. Tốc độ tơng đối của dòng chảy ở cửa vào bánh công tác
(
)
1

W

xác
định theo
1
V

và
1
U từ tam giác tốc độ. hớng của tốc độ
(
)
1
W

xác định nhờ góc
1


.
17. Góc nghiêng lá cánh
Chiều dày lá cánh và số lợng cánh hữu hạn làm lệch dòng chảy nhng không làm
thay đổi mômen động lực của chất lỏng. Khi đó ta có
10.1 uu
VV

=
và
10.1 m
VV = (ở đây 0

chỉ rõ tốc độ tơng ứng với điều kiện dòng chảy không va ở cửa vào bánh công tác).
Góc nghiêng của cánh tơng ứng với dòng chảy không va tại cửa vào bánh công tác:
4689,0
62,10
98,4
1
1
1
1
1
0,1
==

ì==
U
V
K
U
V
tg
mm

(II.19)
Ta có:
9125
0
0,1

=



18. Góc dòng chảy bao lá cánh
Dòng liên tục bao quanh các lá cánh tốc độ tơng đối
(
)
1
W của dòng chảy sau
khi vào khu vực cánh sẽ có hớng trùng với tiếp tuyến của lá cánh tại cửa vào ngợc
chiều với tốc độ vòng (U
1
) tạo thành góc (
1

):
1419125
00
0,11

+

=+=

(II.20)
Ta có:
0
1
28=


19. Cột nớc tính toán lý thuyết

Để xác định ảnh hởng của số lá cánh hữu hạn tới cột nớc tính toán (
tt
H ) ta cần biết các
kích thớc của bánh công tác. Đờng kính mép ra của các bánh công tác (D
2
) xác định theo
phơng pháp gần đúng. Đối với dòng vào bình thờng ta có biểu thức cột nớc lý thuyết:

1
2
2
2
22
U
U
K
g
UV
H
u
u
lt
ì=
ì
= (II.21)
Trong đó:

21

383,0

189
1
66,1
1
66,1
28,028,0
2
2
2
==ì==
s
u
u
n
U
V
K
(II.22)
Trị số của tốc độ vòng ở cửa ra bánh công tác (tính với gần đúng thứ nhất)

sm
K
Hg
U
u
lt
/86,23
383,0
25,2281,9
2

)1
2
=
ì
=
ì
=
(II.23)
20. Đờng kính mép vào của bánh công tác (đối với n
s
> 100)
m
n
U
D 275,0
145014,3
86,2060
60
)1
2
)1
2
=


=
ì
=

(II.24)

21. Chiều rộng rãnh ở cửa ra
m
n
Db
s
056,0
100
189
275,0087,0
100
087,0
34
34
22
=






ì=






ì=
(II.25)

22. Tốc độ dòng chảy ở cửa ra
Thành phần kinh tuyến của tốc độ tuyệt đối ở cửa ra của bánh công tác không
tính ảnh hởng của sự lệch dòng do có số cánh hữu hạn (
2m
V

)
sm
b
D
Q
V
tt
m
/36,2
056,0
2
275,0
14,32
1144,0
2
2
2
2
2
=
ììì
=
ìì
=



(II.26)
23. Thành phần kinh tuyến có ảnh hởng do lệch dòng
smVKV
mm
/60,236,21,1
222
=

=

ì=
(II.27)
24. Góc ra của cánh bánh công tác (
2

)
Cần xác định sao cho hệ số hiệu suất của bơm là cao nhất và đảm bảo hệ số
15,1
2
1
=
W
W
:
11
22
2
1

12
sinsin
m
m
VK
VK
W
W

ì

ì
ì








ì=

(II.28)
Ta có:
0318
0
2

=



25. Số lá cánh bánh công tác
2
sin5,6
21
12
21
1


+
ì

+
ì=
RR
RR
Z (II.29)
Ta có:
6
1
=Z

26. Hệ số hiệu chỉnh do ảnh hởng của số cánh hữu hạn
234,0
1
1
2
2

2
1
1
=









ìì=
R
R
Z
p

(II.30)

22
Nghĩa là hệ số điều chỉnh cho số cánh hữu hạn của bánh công tác đạt 23,4%
cột nớc máy bơm.
27. Cột nớc ứng với số cánh vô hạn
()
(
)
mHpH
lt

46,2725,22234,011
=
ì
+
=
ì+=

(II.31)
28. Tốc độ vòng ở cửa ra của bánh công tác (tính gần đúng lần thứ 2)
smHg
tg
V
tg
V
U
mm
/64,20
22
2
2
2
2
2
)2
2
=++









+=


(II.32)
29. Đờng kính mép ngoài cánh bánh công tác
272,0
60
2
)2
2
=
ì
ì
=
n
U
D

(II.33)
30. Chiều rộng rãnh bánh công tác
m
VD
Q
b
m
tt

057,0
22
)2
2
=

ìì
=

(II.34)
Sử dụng các thông số theo tính toán gần đúng lần thứ hai để nghiên cứu và tính
tiếp theo.
II.2.2. Tính toán các thông số cơ bản của máy bơm hỗn lu chìm AGREX285/4
II.2.2.1. Các yêu cầu kỹ thuật từ thực tế
Thực tế sản xuất ở các vùng sản xuất nông nghiệp có sự dao động lớn về mực nớc
bể hút trạm bơm đòi hỏi phải có máy bơm nớc thiết kế đảm bảo H
/10m. Về máy bơm, có
thể đầu t nghiên cứu, thiết kế, chế tạo các máy bơm hỗn lu chìm với hệ số tỷ
tốc
phvn
s
/469= , công suất động cơ KWN 37
=
, cột áp mH 10 , lu lợng hmQ
3
900= .
II.2.2.2. Tính toán các thông số kỹ thuật cơ bản bánh công tác bơm hỗn lu chìm
Sự phát triển của khoa học công nghệ cũng nh các nhu cầu của sản xuất đòi
hỏi sự cần thiết phải nâng cao độ bền và hiệu quả kinh tế của các máy bơm, trong đó
có máy bơm kiểu hỗn lu chìm.


Hình II.2. Phần dẫn dòng máy bơm hỗn lu chìm

23
Có rất nhiều phơng pháp tính toán khác nhau để xác định các thông số kỹ thuật
cơ bản. Có thể sử dụng phơng pháp tính toán bơm hỗn lu chìm theo trình tự sau:
1. Đờng kính trục tại vị trí lắp bánh công tác (d
0
)
Trị số đờng kính
0
d xác định theo độ bền xoắn ứng với ứng suất xoắn cho
phép của vật lệu thép 45 trên trục máy bơm
[
]
(
)
2
120 cmKG
x
=

.

mm
n
N
d 47160
3
max

0
== (II.35)
2. Đờng kính bầu cánh bánh công tác xác định theo điều kiện bền (d
b
)
mmdd
b
6938,1
0
== (II.36)
3. Vận tốc tuyệt đối của dòng chảy qua tiết diện họng ở cửa vào bánh công tác (V
0
)
Vận tốc tuyệt đối của dòng chảy tại tiết diện họng ở cửa vào bánh công tác có
ảnh hởng rất lớn đến chất lợng xâm thực và hiệu suất của máy bơm. Vận tốc
0
V
có
thể xác định theo công thức (II.37):

sm
nQ
V
TK
/69,7
60

3
2
2

0
==

(II.37)
4. Đờng kính tiết diện họng tại cửa bánh công tác (D
0
)
md
n
Q
D
b
TK
297,0
.
.450
8
2
3
22
2
0
=+=

(II.38)
5. Vận tốc kinh tuyến tại cửa vào bánh công tác (V
m1
)
()
sm

dD
Q
V
b
m
/78,3
4
22
0
1
=

=

(II.39)
6. Vận tốc vòng tại cửa vào bánh công tác (U
1
)
()
smdD
n
U
b
/36,16
2
1
.
60
.
22

01
=+=

(II.40)
Cần thiết kế tiết diện kinh tuyến sao cho vận tốc tuyệt đối
(
)
10
VV = thay đổi đều
ở gần cửa vào bánh công tác để triệt tiêu thành phần vận tốc
0
1
=
u
V (hình III.1).
7. Vận tốc tơng đối của dòng chảy tại cửa vào bánh công tác (W
1
)
()
sm
dD
n
dD
Q
W
b
b
/79,16
260
.4

22
0
2
2
22
0
1
=
+






+









=


(II.41)
8. Đờng kính trung bình của mép vào cánh bánh công tác (D

1
)
mmmDD 238238,08,0
01
=
== (II.42)
Cần chú ý lựa chọn các kích thớc và hình dạng phần dẫn dòng ở cửa vào bánh

24
công tác sao cho thành phần vận tốc
0
1
=
u
V
. Khi ấy, cột nớc máy bơm sẽ đạt trị số
lớn nhất. Trong trờng hợp này, vận tốc tuyệt đối của dòng chảy
1
V ở cửa vào bánh
công tác sẽ nằm trên mặt phẳng kinh tuyến và
11 m
VV
=
. Có thể xác định các vận tốc
tơng ứng ở cửa vào bánh công tác có thể kể đến ảnh hởng của sự lệch dòng
(
1,1=K - Hệ số lệch dòng - Hệ số co hẹp của tiết diện) (
11 mm
VKV


=
). Hớng của vận
tốc tơng đối
1
W xác định nhờ góc
1

.
9. Chiều dày lá cánh và số lợng cánh hữu hạn
Chiều dày lá cánh và số lợng cánh hữu hạn làm lệch dòng chảy nhng không làm
thay đổi mômen động lợng chất lỏng. Khi ấy, ta có
10,1 uu
VV

=
và
10,1 mu
VV =
(ở đây, 0 chỉ
rõ vận tốc tơng ứng với điều kiện dòng chảy không va ở cửa vào bánh công tác).
Góc nghiêng của cánh tơng ứng với dòng chảy không va ở cửa vào bánh công tác:

0
0,1
1
1
0,1
13231,0 ===

U

V
tg
m
(II.43)
10. Dòng liên tục bao quanh lá cánh với vận tốc tơng đối W
1

Dòng liên tục bao quanh lá cánh với vận tốc tơng đối
1
W của dòng chảy sau khi
vào khu vực bánh công tác sẽ có hớng trùng với tiếp tuyến của lá cánh tại cửa vào
ngợc chiều với vận tốc vòng
1
U
tạo thành góc
1

.



+=
0,11
(II.44)
ở đây:
559
0

=


= Góc tới đối với dòng chảy có va cho bánh công tác kiểu hỗn
lu chìm có
469=
s
n .

'552255913
000
1
=

+=


11. Hệ số hiệu suất thể tích của máy bơm
tt


+=
32
68,01
1
s
tt
n

988,0
=
tt


(II.45)
12. Hiệu suất cơ khí của bơm
CK


Hiệu suất nội cơ khí của bơm
CKn


+=
2
820
1
1
s
CKn
n

9962,0
=
CKn

(II.46)
Hiệu suất ngoại cơ khí của bơm có thể lấy
97,0
=
CKng


Ta có:

9663,0.
=
=
CKngCKnCK




13. Hiệu suất thủy lực máy bơm
tl