Cách xác định kích thước máy bơm nước thải: Lưu lượng, cột nước và chất rắn

Nếu bạn đang hỏi làm thế nào để xác định kích thước của một máy bơm nước thải, đừng bắt đầu bằng mã lực.

Mã lực cho bạn biết điều gì đó về động cơ, nhưng nó không cho bạn biết máy bơm sẽ di chuyển bao nhiêu nước thải qua đường ống tại địa điểm của bạn. Quy trình định cỡ máy bơm nước thải đáng tin cậy bắt đầu với lưu lượng yêu cầu tại điểm làm việc - ở tổng cột áp động -, sau đó kiểm tra khả năng xử lý chất rắn, đường kính ống, thể tích bể, kiểu vận hành và nguồn điện.

Điều này quan trọng vì hệ thống xử lý nước thải kém ổn định hơn hệ thống nước sạch. Chất lỏng có thể chứa chất rắn mềm, vật liệu dạng sợi, sạn, dầu mỡ và không khí bị cuốn theo. Máy bơm khởi động và dừng khi mực nước lưu vực thay đổi. Đường xả có thể một phần thẳng đứng, một phần nằm ngang và được lắp đầy các phụ tùng. Lựa chọn có vẻ phù hợp ở dữ liệu lưu lượng-tối đa có thể không thành công sau khi áp dụng tổn thất cột áp và đường ống thực tế.

Một quy trình định cỡ tốt không cần phải bí ẩn. Nó cần thông tin trang web chính xác và đường cong bơm. Các bước dưới đây áp dụng cho hệ thống phun dân dụng nhỏ, máy xử lý nhà vệ sinh nhỏ gọn, trạm nâng khách sạn và máy bơm chìm loại WQ-lớn hơn. Quy mô thay đổi, nhưng logic vẫn giữ nguyên.

Kích thước máy bơm nước thải bắt đầu bằng lưu lượng và cột áp. Khi cột nước dâng lên, dòng chảy sẵn có giảm xuống. Điểm vận hành-nơi đường cong hệ thống gặp đường cong máy bơm-cho biết máy bơm có thể cung cấp những gì khi vận hành. Một máy bơm được đánh giá ở lưu lượng tối đa 150 L/phút và độ nâng tối đa 11 m không thể cung cấp cả hai cùng một lúc; đường cong của nó phải xác nhận yêu cầu 90 L/phút ở mức TDH 8 m. Mã mẫu như 80WQ45-22-7.5 chỉ là bộ lọc đầu tiên. Luôn kiểm tra đường cong và sử dụng luồng vào cao nhất thực tế của ứng dụng.

Bước đầu tiên trong việc xác định kích thước máy bơm nước thải là xác định lượng nước thải mà máy bơm phải loại bỏ trong thời gian vận hành bận rộn nhất. Điều này không giống với lưu lượng tối đa được in trong danh mục máy bơm. Dữ liệu danh mục mô tả những gì máy bơm có thể cung cấp trong các điều kiện thử nghiệm cụ thể. Dòng chảy bắt buộc mô tả những gì tòa nhà hoặc quy trình thực sự sẽ gửi vào lưu vực.

Đối với một ngôi nhà, tòa nhà thương mại nhỏ hoặc khách sạn, hãy bắt đầu với các thiết bị được kết nối và khả năng một số thiết bị trong số đó sẽ phóng điện cùng lúc. Nhà vệ sinh, vòi hoa sen, chậu rửa, máy giặt và cống thoát sàn thường không chạy liên tục, nhưng lượng nước vào tối đa tổng hợp của chúng có thể cao hơn nhiều so với mức trung bình hàng ngày. Phòng giặt đáng được quan tâm đặc biệt vì một số máy giặt có thể xả khối lượng lớn trong thời gian ngắn.

Nếu hệ thống đã tồn tại, thử nghiệm lấp đầy lưu vực thường cho kết quả hữu ích hơn so với ước tính lý thuyết. Tắt máy bơm, đo mức chất lỏng tăng lên bao nhiêu trong khoảng thời gian đã biết và tính thể tích bổ sung. Đối với một bể hình chữ nhật, thể tích dựa trên sự thay đổi chiều dài, chiều rộng và mức độ. Đối với chậu hình trụ, sử dụng đường kính trong và sự thay đổi mức độ của nó.

Mối quan hệ cơ bản là:

Luồng yêu cầu=thay đổi về khối lượng/thay đổi về thời gian

Lặp lại phép đo trong thời gian bận rộn thay vì khi sử dụng ít. Nếu dòng vào thay đổi, hãy sử dụng kết quả thực tế cao nhất và bổ sung mức dự phòng vận hành hợp lý. Tránh thêm giới hạn an toàn quá mức, vì máy bơm quá lớn có thể làm cạn bể quá nhanh, khởi động và dừng quá thường xuyên cũng như hoạt động xa phạm vi hiệu quả của nó.

Khi dòng thiết kế đã được thiết lập, hãy kết hợp nó với cột áp động tổng thể để tạo ra điểm làm việc. Điểm công suất đó-không phải riêng mã lực-là điểm cần được kiểm tra dựa trên đường cong của máy bơm. Khi yêu cầu lựa chọn máy bơm nước thải, hãy cung cấp lưu lượng bình thường dự kiến, lưu lượng đỉnh ước tính, nguồn nước thải và mô hình vận hành. Những chi tiết này cung cấp cho nhà cung cấp cơ sở vững chắc hơn nhiều để lựa chọn đúng máy bơm.

Sau khi xác định được lưu lượng yêu cầu, hãy tính tổng cột áp động, thường được rút gọn thành TDH. Đây là tổng trở lực mà máy bơm nước thải phải vượt qua ở tốc độ dòng chảy yêu cầu. Chỉ sử dụng chiều cao nâng thẳng đứng là một trong những lỗi phổ biến nhất trong việc xác định kích thước máy bơm nước thải.

TDH bao gồm lực nâng tĩnh, tổn thất ma sát và mọi áp suất cần thiết tại điểm xả cuối cùng. Lực nâng tĩnh là độ chênh lệch độ cao theo phương thẳng đứng giữa mức chất lỏng vận hành trong bể và điểm xả. Một ống nằm ngang không tạo thêm lực nâng tĩnh điện nhưng nó vẫn tạo ra ma sát. Đường ống dài, đường kính trong nhỏ, bề mặt ống gồ ghề, khuỷu ống, van một chiều, van cách ly và các phụ kiện khác có thể tăng thêm lực cản đáng kể.

Trước khi chọn máy bơm, hãy ghi lại lực nâng thẳng đứng, tổng chiều dài ống, đường kính trong của ống, vật liệu ống và số lượng phụ kiện. Đồng thời xác nhận xem chất thải có đi vào cống lộ thiên, cống tự chảy hay đường ống chính điều áp hay không. Van một chiều thường tạo ra lực cản lớn hơn đoạn ống thẳng nên không nên bỏ qua.

Tổn thất ma sát tăng khi vận tốc dòng chảy tăng. Điều này có nghĩa là một ống xả nhỏ có thể trông tiết kiệm nhưng có thể làm tăng đáng kể cột áp bơm cần thiết. Nó cũng có thể tạo ra chi phí vận hành cao hơn và làm cho điểm chịu trách nhiệm trở nên nhạy cảm hơn với những thay đổi trong hệ thống. Tổn hao do ma sát có thể được tính toán bằng các công thức kỹ thuật hoặc lấy từ các bảng tổn thất-ống đáng tin cậy, miễn là sử dụng đúng dòng chảy và đường kính trong.

Mối quan hệ đơn giản hóa là:

TDH=lực nâng tĩnh + tổn thất ma sát trong ống + tổn thất lắp và xả

Sau khi tính toán TDH, vẽ lưu lượng và cột nước yêu cầu trên đường cong bơm. Máy bơm được chọn phải đi qua hoặc gần điểm hoạt động này, tốt nhất là nằm trong phần ổn định của đường cong. Không nên chọn máy bơm chỉ vì cột nước tối đa của nó cao hơn lực nâng thẳng đứng. Cột áp tối đa thường được đo ở lưu lượng bằng 0 và không thể hiện hoạt động bình thường.

Có thể bổ sung một mức cho phép vừa phải đối với độ không đảm bảo thông thường, nhưng việc tăng cả lưu lượng và cột áp một cách không cần thiết thường dẫn đến máy bơm quá khổ. Thông tin địa điểm chính xác tạo ra sự lựa chọn máy bơm nước thải đáng tin cậy hơn so với hệ số an toàn lớn, tùy ý.

Nước thải không phải là nước sạch nên hiệu suất thủy lực chỉ là một phần của việc lựa chọn. Máy bơm cũng phải xử lý các chất rắn và vật liệu có khả năng xâm nhập vào hệ thống. Trước khi chọn máy bơm nước thải, hãy xác định xem chất lỏng có chứa chất thải nhà vệ sinh, giấy, khăn lau, sợi, tóc, mảnh vụn thức ăn, dầu mỡ, sạn hoặc các mảnh vụn khác hay không.

Máy bơm nước thải kiểu xoáy hoặc kênh-thường được sử dụng khi yêu cầu chính là phải di chuyển chất rắn tự do. Máy nghiền, máy cắt hoặc máy bơm cắt nhỏ có thể phù hợp hơn khi nước thải chứa vật liệu dạng sợi có thể quấn quanh một cánh quạt thông thường. Phòng giặt là của khách sạn, nhà vệ sinh công cộng và hệ thống thoát nước thương mại có thể gặp những rủi ro tắc nghẽn khác nhau ngay cả khi lưu lượng yêu cầu của chúng tương tự nhau.

Đường dẫn chất rắn đã nêu của máy bơm phải được kiểm tra cùng với thiết kế đầu vào, đầu ra và cánh quạt của nó. Ổ cắm lớn không tự động đảm bảo rằng mọi lối đi bên trong đều có khoảng trống như nhau. Đối với các ứng dụng liên quan đến vải vụn hoặc sợi, hãy hỏi cách máy bơm xử lý vật liệu dài, linh hoạt thay vì chỉ kiểm tra đường kính hạt tối đa.

Ống xả cũng phải phù hợp với máy bơm đã chọn. Một đường ống quá nhỏ sẽ làm tăng tốc độ dòng chảy và tổn thất ma sát. Đường ống quá lớn có thể khiến chất rắn lắng xuống khi máy bơm dừng hoặc khi lưu lượng thấp. Mục đích là duy trì đủ vận tốc để vận chuyển vật liệu lơ lửng mà không tạo ra tổn thất áp lực không cần thiết.

Tránh giảm đường kính xả xuống dưới khuyến nghị của nhà sản xuất máy bơm trừ khi hệ thống hoàn chỉnh đã được xem xét. Van một chiều cũng phải có lối đi thông thoáng và phù hợp với dịch vụ xử lý nước thải. Các van được lựa chọn kém có thể giữ lại các mảnh vụn ngay cả khi bản thân máy bơm có khả năng xử lý chất rắn-tốt.

Đối với nước thải có chứa dầu mỡ, sạn hoặc vật liệu có tính mài mòn bất thường, hãy giải thích điều này trong quá trình lựa chọn. Cơ chế cắt có thể giúp xử lý sợi nhưng sẽ không giải quyết được mọi vấn đề do cát, đá hoặc dầu mỡ cứng gây ra. Kích thước máy bơm nước thải đáng tin cậy phù hợp với thiết kế cánh quạt, đường dẫn chất rắn và đường kính ống với dòng chất thải thực tế thay vì chỉ dựa vào số liệu công suất hoặc{2}}lưu lượng tối đa.

Một máy bơm có thể đáp ứng lưu lượng và cột áp yêu cầu nhưng vẫn hoạt động kém nếu lưu vực và hệ thống điều khiển không được kết hợp đúng cách. Âm lượng làm việc giữa mức khởi động và mức dừng của máy bơm xác định thời gian máy chạy và tần suất khởi động. Nếu âm lượng này quá nhỏ, máy bơm có thể khởi động liên tục trong thời gian ngắn, gây nóng động cơ, hao mòn công tắc tơ và bảo trì không cần thiết.

Máy bơm thường phải chạy đủ lâu để di chuyển nước thải qua đường xả và tránh khởi động lại ngay lập tức. Một máy bơm lớn hơn không phải lúc nào cũng tốt hơn. Nếu công suất của nó cao hơn nhiều so với dòng chảy vào, nó có thể làm trống bể nhanh chóng và tạo ra chu kỳ ngắn. Kiểm tra số lần khởi động tối đa mỗi giờ được khuyến nghị của nhà sản xuất và xác nhận rằng khối lượng làm việc sẵn có có thể đáp ứng giới hạn đó.

Mức dừng phải để lại đủ chất lỏng xung quanh máy bơm chìm để làm mát và vận hành ổn định. Đặt nó quá thấp có thể hút không khí vào máy bơm, tạo ra nhiễu loạn hoặc làm lộ động cơ. Mức bắt đầu phải cung cấp đủ dung lượng lưu trữ mà không để nước thải chảy vào đường ống đầu vào hoặc điểm báo động mức-cao.

Công tắc phao và cảm biến mức phải có đủ không gian để di chuyển tự do. Giữ chúng tránh xa vùng nhiễu loạn ở đầu vào, ray dẫn hướng, cáp bơm và thành bể. Trong nước thải chứa sợi, phao có dây buộc có thể bị mắc kẹt, vì vậy vị trí của chúng cũng quan trọng như chính phương pháp kiểm soát.

Đối với các ứng dụng quan trọng hơn, hệ thống song công mang lại độ tin cậy cao hơn. Các máy bơm có thể luân phiên sau mỗi chu kỳ, trong khi máy bơm thứ hai khởi động khi lưu lượng vào cao bất thường hoặc nếu máy bơm hoạt động không thể kiểm soát được mức độ. Một cảnh báo cấp cao-riêng biệt sẽ cảnh báo người vận hành trước khi xảy ra tình trạng tràn.

Trong quá trình vận hành, đổ đầy nước sạch vào bồn và quan sát trình tự hoàn chỉnh. Xác nhận mức bắt đầu và dừng, chuyển động của phao,-hoạt động của van kiểm tra, vòng quay của bơm, dòng điện động cơ và thời gian cần thiết để giảm mức. Lưu vực và bộ điều khiển không phải là phụ kiện được thêm vào sau khi định cỡ máy bơm nước thải; chúng là một phần của hệ thống bơm hoàn chỉnh.

Một cuộc điều tra kích thước máy bơm nước thải hoàn chỉnh nên bao gồm các dữ liệu sau. Nếu một giá trị không xác định, hãy đánh dấu nó là chưa biết thay vì thay thế bằng giá trị đoán:

• Ứng dụng: nhà ở, khách sạn, căn hộ, tòa nhà thương mại, nhà ga thành phố hoặc quy trình công nghiệp.
• Nguồn chất lỏng, nhiệt độ, độ pH nếu có liên quan và mô tả về chất rắn hoặc sợi.
• Lưu lượng yêu cầu ở điều kiện thiết kế, bao gồm các đơn vị và dạng đỉnh.
• Lực nâng tĩnh từ mức vận hành đến ranh giới xả.
• Đường kính trong của ống, vật liệu, chiều dài ngang, chiều dài dọc và số lượng phụ kiện.
• Điện áp, tần số, pha hiện có và bất kỳ giới hạn-dòng khởi động nào.
• Kích thước lưu vực, mức đầu vào, mức bắt đầu và kết thúc cũng như âm lượng báo động cần thiết.
• Cấu hình đơn hoặc song công,-các chức năng của bảng điều khiển và yêu cầu giao tiếp.
• Loại lắp đặt, vật liệu cần thiết, chiều dài cáp, phụ kiện và nhu cầu chứng nhận địa phương.

Với thông tin này, nhà cung cấp có thể chọn đường cong, xác minh đường đi của chất rắn, ước tính thời gian chạy, xác nhận dữ liệu động cơ và điều khiển cũng như xác định rủi ro trước khi báo giá. Nó cũng làm cho việc so sánh giữa các nhà cung cấp trở nên có ý nghĩa hơn vì mỗi đề xuất đều giải quyết cùng một nghĩa vụ.

1. Lỗi định cỡ máy bơm nước thải phổ biến nhất là chọn từ các giá trị tối đa. Cột áp tối đa và lưu lượng tối đa không đồng thời nên luôn yêu cầu đường cong đầy đủ. Sai lầm thứ hai là coi lực nâng thẳng đứng là cột áp toàn phần. Các đường chạy ngang dài, các ống và van nhỏ có thể tạo thêm ma sát để thay đổi mô hình.
2. Sai lầm thứ ba là mua thêm mã lực mà không kiểm tra lưu vực. Máy bơm quá khổ có thể làm ngắn-chu kỳ, tạo ra sự đóng van và di chuyển ra khỏi vùng hiệu quả của nó. Thứ tư là bỏ qua chất rắn. Máy bơm nước sạch-có thể có đường cong hấp dẫn nhưng vẫn bị hỏng ngay lập tức trong nước thải. Thứ năm là giả sử mọi máy xử lý đều có nhà vệ sinh; một số thiết bị nâng là sản phẩm nước xám.
3. Một sai lầm khác là định cỡ một máy bơm trong hệ thống song công và sau đó cho rằng hai máy bơm sẽ tăng gấp đôi lưu lượng. Hoạt động song song làm thay đổi ma sát của hệ thống và điểm vận hành. Đường cong kết hợp và tổn thất đường ống phải được đánh giá. Tương tự như vậy, máy bơm dự phòng chỉ cung cấp khả năng dự phòng nếu các bộ điều khiển, van và báo động được kiểm tra.
4. Cuối cùng, nhiều thắc mắc bỏ qua lộ trình xả thải. Nhà cung cấp nhận được lưu lượng, cột áp và công suất nhưng không có đường kính, chiều dài hoặc phụ kiện ống. Nếu phần đầu đã nêu chỉ là lực nâng tĩnh thì báo giá có thể sai mặc dù nó khớp chính xác với yêu cầu. Một bản phác thảo đơn giản với độ cao và chiều dài thường có giá trị hơn nhiều trang thông số kỹ thuật chung.

Tôi cần máy bơm nước thải mã lực nào?

Mã lực là kết quả của nhiệm vụ và hiệu suất thủy lực chứ không phải là điểm khởi đầu. Xác định lưu lượng yêu cầu, TDH và xử lý chất rắn, sau đó chọn đường cong máy bơm và động cơ đáp ứng nhiệm vụ đó mà không bị quá tải.

Máy bơm nước thải 1 HP có luôn tốt hơn máy bơm 1/2 HP không?

Không. Máy bơm 1 HP có thể tạo ra nhiều lưu lượng hoặc cột áp hơn, nhưng nó có thể quá khổ đối với một chậu nhỏ và có thể quay vòng quá nhanh. So sánh cả hai đường cong ở TDH thực tế và kiểm tra thời gian chạy tối thiểu, vận tốc đường ống và số lần khởi động mỗi giờ.

Tôi nên thêm bao nhiêu đầu?

Tính toán tổn thất tĩnh và tổn thất do ma sát một cách chính xác nhất có thể trong thực tế, sau đó áp dụng mức dự phòng khiêm tốn được ghi lại cho độ không đảm bảo đo. Tránh thêm các hệ số an toàn lớn một cách độc lập vào dòng chảy, cột áp và công suất vì kích thước quá khổ kết hợp có thể nghiêm trọng.

Máy bơm nước thải nên xử lý kích thước chất rắn nào?

Nó phụ thuộc vào ứng dụng và mã địa phương. Nước thải nhà vệ sinh thường yêu cầu máy bơm nước thải, máy nghiền hoặc máy nghiền thực sự có phương pháp xử lý chất rắn-đã nêu. Xác nhận thông số kỹ thuật hoặc thông số mài tự do; đừng suy luận nó chỉ từ kích thước ổ cắm.

Chiều dài ống ngang có được tính là cột nước không?

Nó không làm tăng thêm độ cao tĩnh, nhưng làm tăng thêm tổn thất ma sát. Hiệu ứng có thể đáng kể ở một đường có đường kính-nhỏ hoặc ở dòng chảy cao, do đó, hãy bao gồm toàn bộ chiều dài và khớp nối tương đương trong TDH.

Khi nào tôi nên sử dụng hai máy bơm?

Sử dụng máy bơm song công khi lưu lượng vào cao nhất có thể vượt quá một đơn vị, việc bảo trì không thể ngừng thoát nước hoặc tràn sẽ tạo ra rủi ro về chi phí hoặc vệ sinh cao. Xác nhận cả điểm vận hành-bơm đơn và song song.