1.1 Lý thuyết cơ bản
Máy bơm chìm hay còn gọi là máy bơm điện chìm là một thiết bị cơ khí tích hợp kết hợp giữa bơm ly tâm và động cơ điện nhằm mục đích vận chuyển chất lỏng. Nhìn lại hơn 300 năm qua, từ người Hà Lan Daniel Bernoulli đề xuất phương trình Bernoulli năm 1738 và xuất bản cuốn "Hydrodynamique" (Cơ học chất lỏng) đến 17 năm sau khi nhà toán học người Thụy Sĩ Leonhard Euler xuất bản "Các nguyên lý chung về chuyển động của chất lỏng" và đề xuất các phương trình cơ bản của chất lỏng lý tưởng và phương trình liên tục, điều này đã đặt nền tảng lý thuyết cho việc thiết kế máy bơm ly tâm.
Máy bơm ly tâm lần đầu tiên được đề xuất bởi kỹ sư người Pháp Papin. Năm 1689, ông đã phát minh ra một chiếc máy có thể coi là nguyên mẫu của máy bơm ly tâm. Năm 1705, ông chế tạo chiếc máy bơm đầu tiên thích hợp để nâng chất lỏng. Máy bơm này sử dụng một-cánh quạt nhiều cánh và vỏ máy bơm hình nón.
Máy bơm ly tâm đầu tiên trong thời hiện đại, cũng là bước ngoặt đánh dấu việc sản xuất và thương mại hóa hàng loạt máy bơm ly tâm, hiện nay thường được gọi là máy bơm Massachusetts. Nhà thiết kế của nó là một người Mỹ và nó bắt đầu được sản xuất hàng loạt ở Massachusetts, Hoa Kỳ vào năm 1818. Vỏ-phân chia, cánh quạt hút-kép, cánh hướng tâm thẳng và máy bơm ly tâm vỏ hình nón có thiết kế vỏ-phân chia là "tổ tiên" của máy bơm ly tâm phân tách-hiện đại.
1.2 Máy bơm chìm được giới thiệu.
Vào cuối thế kỷ 19 và đầu thế kỷ 20, trong thời kỳ hoàng kim của tua bin hơi nước, máy bơm pittông gần như thống trị thị trường ứng dụng máy bơm. Cho đến cuối thế kỷ 19, sự ra đời của động cơ điện, đặc biệt là động cơ điện tốc độ cao-thực tế được phát triển bởi Siemens của Đức (năm 1866) và Gordon của Mỹ đã chế tạo ra máy phát điện khổng lồ hai{6} pha có công suất đầu ra là 447KW, cao 3 mét và nặng 22 tấn (năm 1882); và máy phát điện xoay chiều hai pha của Tesla ở Hoa Kỳ (năm 1896) bắt đầu hoạt động tại Nhà máy điện Niagara, cung cấp 3750KW dòng điện xoay chiều ở điện áp 5000V đến tận Thành phố Buffalo, cách đó 40 km, giúp máy bơm ly tâm có được nguồn điện lý tưởng. Đặc biệt là nghiên cứu lý thuyết và công trình thực tiễn của nhiều học giả ở Anh như Reynolds và ở Đức như Pfleiderer, hiệu suất của máy bơm ly tâm đã được cải thiện rất nhiều và tính ưu việt của chúng đã được phát huy tối đa. Máy bơm ly tâm sau đó đạt được sự phát triển rộng khắp và dần thay thế máy bơm ly tâm, trở thành loại máy bơm có ứng dụng rộng rãi và sản lượng lớn nhất.
Máy bơm chìm là một loại máy bơm ly tâm, thường được gọi là “máy bơm nước” theo cách nói thông thường. Với sự ra đời của động cơ điện, máy bơm ly tâm đã có sự phát triển vượt bậc. Tuy nhiên, sự xuất hiện của máy bơm chìm tương đối muộn hơn. Năm 1904, để đáp ứng một số tình huống đặc biệt như nhu cầu bơm nước từ giếng, các kỹ sư của Công ty Byron Jackson ở Hoa Kỳ đã thiết kế và chế tạo máy bơm chìm khô (bơm hơi) đầu tiên trên thế giới với máy bơm và động cơ nối ngang và có khả năng sử dụng dưới nước, thay thế máy bơm giếng sâu. Đây cũng được công nhận là máy bơm chìm động cơ thành công đầu tiên và được coi là “tổ tiên” của các máy bơm chìm hiện đại; vào năm 1928, Công ty Byron Jackson ở Hoa Kỳ đã phát minh ra máy bơm chìm có máy bơm và động cơ được kết nối theo chiều dọc, đây là loại máy bơm chìm-được sử dụng tốt từ rất sớm. Cấu trúc động cơ có loại chứa đầy nước, loại khô và loại chứa đầy dầu. Máy bơm chìm đời đầu chủ yếu được sử dụng trong các ngành cấp nước, thoát nước tàu điện ngầm, trạm tưới nước và công nghiệp khai thác mỏ, v.v.
Vào những năm 1930, Hayward Tyler từ Anh, Công ty KSB và RITZ từ Đức, Flygt từ Thụy Điển, Công ty BJ từ Mỹ, Công ty TRW từ Mỹ, Hitachi từ Nhật Bản và các công ty khác lần lượt bắt đầu sản xuất máy bơm chìm giếng sâu. Ví dụ, máy bơm điện chìm giếng sâu do công ty Pleuger của Đức phát triển đã được áp dụng thành công để thoát nước và nâng nước uống hàng ngày trong hệ thống tàu điện ngầm. Máy bơm chìm thu hút được sự quan tâm của nhiều chuyên gia kỹ thuật, kỹ thuật viên. Sản phẩm của Công ty Pleuger đã được sử dụng rộng rãi trong nhiều công trình như tàu điện ngầm Moscow, Pháp, Mexico và các trạm tưới nước của Argentina.
Vào cuối những năm 1940, máy bơm nước chìm dùng cho cả cấp và thoát nước, kết hợp chức năng của động cơ và máy bơm, bắt đầu được sản xuất lần lượt.
Ví dụ: vào năm 1948, công ty Stebery{1}}Flygt của Thụy Điển là công ty đầu tiên sản xuất máy bơm nước chìm bề mặt có kích thước nhỏ-đầu tiên trên thế giới, giúp đơn giản hóa về cơ bản loại máy bơm và cấu trúc của máy bơm nước chìm, phát minh ra phương pháp kết nối trực tiếp giữa trục động cơ và cánh quạt máy bơm, đồng thời giảm gần một nửa chi phí sản xuất máy bơm nước chìm. Nó nhanh chóng trở thành thiết bị thoát nước chính trong ngành xây dựng và khai thác mỏ. Năm 1956, máy bơm nước thải chìm dòng B đã được phát triển và quảng bá thành công, được sử dụng để vận chuyển chất lỏng chứa các hạt rắn, chất lơ lửng hoặc chất lơ lửng dạng sợi trong quy trình công nghiệp, nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, v.v. Nó sớm được áp dụng rộng rãi trong đô thị, bảo vệ môi trường, công nghiệp nhẹ, công nghiệp hóa chất, khai thác mỏ, luyện kim, dược phẩm, thực phẩm và các ngành công nghiệp khác, và trở thành một trong những thiết bị chính cho các dự án xử lý nước thải.
Đến cuối những năm 1960, Đức, Mỹ, Anh, Phần Lan, Nga, Nhật Bản (như Higai, Sakukawa, Inagaki, v.v.) cũng bắt đầu sản xuất hàng loạt máy bơm nước chìm cho các bề mặt làm việc. Các công ty như ITT ở Hoa Kỳ, Công ty Byron Jackson ở Hoa Kỳ, Công ty Goulds ở Hoa Kỳ, Công ty Grundfos ở Đan Mạch, ABS ở Đức (hiện thuộc Tập đoàn Cardo ở Thụy Điển), Công ty Pleuger ở Đức, Công ty Wilo ở Đức, Công ty Hayward Tyler ở Vương quốc Anh, Công ty Weir ở Vương quốc Anh, Công ty Hitachih ở Nhật Bản, Công ty Ebara ở Nhật Bản, Công ty Thyssen ở Đức, Công ty Ritz và KSB ở Đức, v.v. đều tạo ra hiệu suất-cao Sản phẩm máy bơm nước chìm.
Sau gần 120 năm không ngừng cải tiến và phát triển, sản phẩm đặc biệt kết hợp máy bơm với động cơ điện, máy bơm nước chìm, đã trở thành một loại sản phẩm cơ khí chủ yếu và phát triển thành một ngành “máy bơm nước” độc lập. Nó cũng đã phát triển thành một công nghệ toàn diện trong lĩnh vực công nghệ.
Trong những năm gần đây, do những ưu điểm vượt trội của máy bơm chìm và nhận thức về máy bơm chìm ngày càng tăng trên thị trường, tốc độ lắp đặt máy bơm chìm không ngừng tăng lên và ứng dụng của chúng ngày càng phổ biến. Chúng đã trở thành một trong những sản phẩm chủ đạo và có nhu cầu thị trường rất lớn.
Máy bơm nước chìm
2.1 Các loại máy bơm chìm
Hiện tại, các loại máy bơm nước chìm bao gồm máy bơm chìm loại-giếng, máy bơm chìm tại địa điểm vận hành quy mô- nhỏ (bao gồm cả máy bơm chìm loại sông-, máy bơm chìm kỹ thuật, v.v.), máy bơm chìm nước thải và nước thải, máy bơm chìm loại mỏ-(bao gồm cả loại chống cháy nổ-và loại chung), máy bơm điện chìm trục vít, máy bơm chìm dòng hướng trục, áp suất{6}}cao máy bơm chìm (bao gồm cả máy bơm chìm áp suất cao-loại{7}}cao của mỏ và giếng và máy bơm chìm áp suất cao-có mục đích chung{10}}cũng như máy bơm chìm nước biển và muối, v.v.
Do hạn chế về không gian nên bài viết này chỉ giới thiệu các loại máy bơm chìm nước thải, nước thải được sử dụng phổ biến trong ngành xử lý bảo vệ môi trường và các loại máy bơm chìm dành cho khu vực hoạt động nhỏ.
2.2 Máy bơm chìm-gắn trên bề mặt và máy bơm nước thải chìm
Máy bơm chìm hoạt động trên bề mặt là một loại máy bơm chìm nhỏ (bơm một tầng). Do lắp đặt dễ dàng và vận hành thuận tiện nên nó được sử dụng rộng rãi ở nhiều nơi. Nó được phát triển lần đầu tiên bởi công ty Thụy Điển Stebery-Flygt vào năm 1948 với tên gọi "máy bơm chìm hoạt động trên bề mặt".
Cái gọi là-nước thải dùng để chỉ nước đã qua sử dụng. Máy bơm chìm bùn thải, viết tắt là máy bơm nước thải chìm hoặc máy bơm nước thải, là máy bơm không-làm tắc nghẽn. Trong tiếng Anh, chúng được gọi là máy bơm không tắc nghẽn. Chúng còn được gọi là máy bơm xử lý tốc độ-rắn{6}}cao ở nước ngoài và là một trong những thiết bị chính trong các dự án xử lý nước thải. Theo báo cáo khảo sát mới nhất của tổ chức BMZ của Đức, khoảng 80% đến 85% nước thải trên thế giới không được lọc và xử lý. Và tổng doanh số hàng năm của máy bơm nước thải trên toàn thế giới là từ 5 tỷ đến 6,5 tỷ euro, gấp nhiều lần so với máy bơm nước.
Máy bơm chìm hay còn gọi là máy bơm nước thải là một trong những thiết bị được sử dụng phổ biến trong ngành xử lý nước. Trong lĩnh vực xử lý nước và công nghệ xử lý nước thải, máy bơm chìm (bao gồm cả máy bơm nước thải) là giải pháp kinh tế và khả thi nhất về mặt công nghệ để thay thế các máy bơm-chạy khô (trên cạn{2}) truyền thống khác. Đặc biệt trong quá trình bảo trì và lắp đặt, nó có những ưu điểm vượt trội so với các máy bơm khác. Do thiết kế máy bơm chìm,
Bằng cách lắp đặt các thiết bị như bộ lọc và màn chắn, có thể ngăn các chất rắn lớn và cứng xâm nhập vào đầu vào của máy bơm. Chất rắn mềm sẽ cố gắng đi qua các thiết bị này bất kể kích thước của chúng. Điều này có ý nghĩa đặc biệt trong việc sử dụng máy bơm nước thải. Trước điều kiện làm việc khắc nghiệt, máy bơm nước thải có thể được áp dụng an toàn để thu gom nước thải, bơm bùn, bơm nước mưa, thoát nước đất, thoát nước ao, v.v. Những chất lỏng này có thể được phân loại thành các loại hữu cơ, vô cơ, mài mòn và dạng sợi. Chất rắn thải hữu cơ thường mềm và thường chứa nhiều hoặc ít vật liệu dạng sợi. Chất rắn vô cơ cứng và thường sắc, có các hạt nhỏ hơn.
2.3 Sự khác biệt giữa máy bơm không bị cản trở và máy bơm nước
Sự khác biệt giữa máy bơm không gây tắc nghẽn và máy bơm nước nằm ở chỗ nó được thiết kế để cho phép các hạt rắn lớn nhất đi qua kích thước máy bơm. Mặc dù có cánh quạt-cánh đơn (không có-cánh quạt), cánh quạt không-bị tắc thông thường có hai cánh quạt. Các lưỡi của hai{6}}cánh quạt rất dày và có các góc bo tròn lớn giữa lưỡi và tấm che ở đầu vào của lưỡi. Cánh quạt không có{8}}lưỡi không có đầu lưỡi nên sẽ không bị kẹt rác. Mặt khác, do tính chất không đối xứng nên bánh công tác vốn đã không cân bằng. Ngoài ra còn có các loại máy bơm chìm không gây tắc nghẽn nhưng chúng thường không được khuyên dùng.
