Phương hướng chính của công tác nghiên cứu khoa học trong lĩnh vực chếtạo bơm là: Nghiên cứu quá trình làm việc ở suất vòng quay 75 – 100, với mục đíchtăng tính kinh tế của các bơm cấp c
LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BƠM
Ngay từ thời xa xưa, loài người đã biết sử dụng các thiết bị nâng nước sơ khai như “gầu” đối trọng kiểu cầu vọt và bánh xe nước có gầu để phục vụ tưới tiêu Vào thế kỷ thứ II trước Công nguyên, các kỹ sư đã hình dung ra bơm pittông gồm hai xi lanh để nâng cao hiệu quả hoạt động Trong lịch sử phát triển của máy bơm, kỹ sư A.A Xblukôv (1783-1857) ở Nga đã ứng dụng máy quạt ly tâm do chính ông phát minh năm 1832 để chế tạo bơm ly tâm, góp phần quan trọng vào tiến trình phát triển của công nghệ này Giáo sư A.E Karavaev đã nghiên cứu kỹ lưỡng về lịch sử và sự tiến bộ của các loại bơm qua các thời kỳ.
Bơm là thiết bị dựa trên nguyên lý hút nước, ban đầu chỉ được sử dụng để nâng nước lên cao, nhưng hiện nay phạm vi ứng dụng của bơm rất rộng với nhiều loại khác nhau Ngoài chức năng cấp nước, bơm còn được dùng trong tưới tiêu, tích trữ năng lượng nước, và cung cấp nước trong dân dụng và công nghiệp Bơm còn có mặt trong các trạm nhiệt điện, tàu thủy, ngành công nghiệp hóa chất, dầu khí, giấy, than bùn và nhiều lĩnh vực khác Trong các nhà máy, bơm thường đóng vai trò giúp bôi trơn thiết bị, còn về cấu tạo, bơm là loại máy phổ biến có thiết kế rất đa dạng Định nghĩa chính xác nhất của bơm là máy biến đổi năng lượng của động cơ thành năng lượng chuyển động của chất lỏng.
Các nhà kỹ thuật đã chế tạo thành công các loại bơm cho tổ tuabin hơi áp lực siêu cao, với công suất lên đến 300.000kW trở lên, đáp ứng các yêu cầu khắt khe trong hệ thống năng lượng Hiện nay, công nghệ bơm cấp đang được phát triển với công suất 18.000kW và áp lực đẩy đạt 350 at, nhằm nâng cao hiệu quả và độ bền của hệ thống Đồng thời, việc nghiên cứu và thiết kế tổ máy thuận nghịch (máy bơm – tuabin) công suất 100.000kW đang được triển khai, mở ra khả năng cải tiến linh hoạt trong quá trình vận hành nhà máy nhiệt điện.
Trong lĩnh vực chế tạo bơm, hướng nghiên cứu chính tập trung vào việc tối ưu hóa quá trình làm việc ở suất vòng quay 75-100 để nâng cao tính kinh tế của các bơm công suất lớn và phát triển các loại bơm cấp có dạng đường đặc tính của cột nước giảm liên tục, nhằm đảm bảo hoạt động đồng bộ trong phạm vi lưu lượng rộng Ngoài ra, nghiên cứu các bơm hướng trục nhằm cải thiện chỉ số năng lượng và khí thực, đồng thời chế tạo bơm cấp hướng trục mở máy của các bơm ly tâm nhằm nâng cao đặc tính khí Cũng đang chú trọng vào việc phát triển các tổ máy thuận nghịch có hiệu quả kỹ thuật cao để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và kinh tế trong ngành.
PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG
Phân loại
Tất cả các kiểu bơm, mặc dù hình dáng và kết cấu của chúng rất khác nhau, theo nguyên tắc tác dụng có thể chia làm hai nhóm:
- Bơm cánh: Li tâm và hướng trục. a)Bơm thể tích
- Loại bơm pittông với chuyển động tịnh tiến của bộ phận đẩy như bơm pittông, bơm phun.
- Loại bơm Roto với chuyển động quay của bộ phận đẩy như bơm răng khía, vít bản phẳng, vòng nước.
Kiểu chủ yếu của bơm thể tích là bơm pittông.
1.Bơm pittông: gồm xilanh hình trụ, với pittông chuyển động ở bên trong
Khi pittông dịch chuyển từ vị trí ngoài cùng từ bên phải sang bên trái thì chất lỏng trong khoảng không gian của xilanh sẽ bị ép lai và đi về hướng cấp Khi pittông chuyển động ngược lại thì chất lỏng từ phía hút sẽ đi vào xilanh và chiếm những khoảng không gian đó Hướng chuyển động chất lỏng khi hút và đẩy là do van lưỡi gà quyết định. Ưu điểm của bơm pittông là tạo được áp suất nén cao và không phụ thuộc vào lưu lượng và tần số quay của tay biên
Hình 1.1 : Sơ đồ bơm pittông 1.Pittông-thânđẩy; 2.Vỏ; 3.Van lưỡi gà.
Nhược điểm là cấu tạo phức tạp, có các xupáp, lưu lượng cấp không đều và chạy chậm, làm tăng kích cỡ khi có lưu lượng lớn.
Bơm pittông được dùng để bơm các loại chất lỏng khác nhau – nóng và lạnh, nhớt và loãng, sạch và có tạp chất lơ lửng, kể cả bột mài.
Bơm bánh răng là loại rôto quay, trong đó môi chất được bơm chuyển dịch trong mặt phẳng thẳng góc với tâm quay của thiết bị (hình1.2).
Bơm bánh răng là thiết bị chủ yếu trong các hệ thống thủy lực, được sử dụng trong máy ép, máy nâng, cần cẩu, máy đào đất và các loại máy móc công nghiệp khác Nó đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp dầu hoặc chất lỏng thủy lực nhằm duy trì hoạt động liên tục và ổn định của các thiết bị này Bơm bánh răng còn được ứng dụng trong hệ thống điều khiển tự động, giúp điều chỉnh áp lực và lưu lượng chất lỏng để đảm bảo quá trình hoạt động chính xác Ngoài ra, bơm bánh răng còn hỗ trợ trong việc bôi trơn các bộ phận chuyển động của máy móc, giúp giảm ma sát, kéo dài tuổi thọ thiết bị và tăng hiệu suất làm việc.
Bơm bánh răng không có van hút và đẩy, cho phép hoạt động với tốc độ cao từ 0 đến 5000 vòng/phút và được truyền động trực tiếp bằng động cơ Trong quá trình làm việc, bơm luôn tiếp xúc với dầu nhờn hoặc dầu thủy lực, giúp tăng tuổi thọ của bơm Các bề mặt làm việc của bơm cần được chế tạo chính xác và mịn màng để tạo ra áp lực lớn và giảm mất mát lưu lượng, nâng cao hiệu suất hoạt động.
Hình 1.2- Sơ đồ bơm bánh răng 1- bánh răng chủ; 2- bánh răng bị dẫn; 3- vỏ bơm;
Bơm trục vít là loại bơm roto quay,nhờ vào prôfin đặc biệt của ren xoắn vít (rôto) tạo ra sự liên thông hoàn toàn giữa khoang hút và khoang đẩy Loại bơm này được chế tạo với một, hai, ba hoặc nhiều trục vít ăn khớp nhau, trong đó có một trục dẫn và các trục còn lại là trục bị dẫn Bơm trục vít có thể được lắp đặt theo chiều dọc hoặc chiều ngang để phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau.
Trục vít bị dẫn không sinh công có ích, chủ yếu dùng để chèn kín trong hệ thống Trong quá trình hoạt động bình thường, trục vít bị dẫn quay nhờ vào áp lực của môi chất được bơm chuyển động qua hệ thống Điều này giúp đảm bảo quá trình vận hành diễn ra trơn tru và hiệu quả, đồng thời duy trì độ kín kín đáo của các thành phần trong cơ cấu.
Bơm trục vít được đặt trong khoang của thân bơm Khi bơm làm việc môi chất được hút từ đầu này đến đầu kia của các cặp trục vít.
Bơm rôto cánh trượt là loại bơm rôto quay tịnh tiến, trong đó cánh có thể là phẳng hoặc được định hình.
Trong bơm, rôto 2 được bố trí lệch tâm để tạo ra khoang làm việc hiệu quả Các cánh trượt có khả năng dịch chuyển tự do trong các khe của rôto và nhờ lực ly tâm, chúng được ép vào bề mặt trong của vỏ bơm, đôi khi còn bổ sung lò xo phụ đặc biệt để tăng cường hoạt động Khoang làm việc I của bơm được kín ở đoạn A-B, qua đó duy trì áp suất và hiệu suất của bơm Các cánh trượt vừa quay theo rôto 2, vừa trượt trong khe của rôto, giúp đảm bảo chức năng truyền dịch và tạo ra lực đẩy phù hợp trong quá trình hoạt động.
Hình 1.3 Sơ đồ bơm rôto cánh trượt 1- vỏ bơm; 2- rôto; 3- cánh trượt hình chữ nhật;
4- rãnh đầu hút; 5- rãnh đầu đẩy.
Khi cánh quạt bắt đầu ở vị trí A, quá trình hút bắt đầu, còn khi cánh quạt chuyển sang vị trí B thì quá trình đẩy diễn ra Mỗi vòng quay của roto 3 sẽ cấp một suất năng suất thể tích nhất định, và sau n vòng quay, bơm đạt được năng suất mong muốn Bơm cánh gồm các loại phổ biến như bơm ly tâm, bơm chéo trục, bơm hướng trục và bơm xoáy, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau trong công nghiệp và dân dụng.
Bơm ly tâm và bơm hướng trục hoạt động dựa trên nguyên tắc tương tác giữa các cánh quạt và dòng chảy xung quanh, mặc dù cơ chế làm việc của chúng hoàn toàn khác nhau Cả hai loại bơm này đều có đặc điểm vận hành giống nhau nhờ quá trình truyền năng lượng từ bánh xe quay vào dòng chảy, giúp nâng cao hiệu quả và hiệu suất làm việc của hệ thống bơm.
1 Bơm ly tâm: dòng chảy trong khu vực cánh của bánh xe có chiều hướng tâm và vì thế tạo điều kiện công tác cho các lực li tâm.
Phần tử 1 cùng chuyển động với bánh quay, đặc trưng bởi véc tơ tốc độ tuyệt đối có hướng thẳng góc với bán kính quay, tức là tiếp tuyến với vòng tròn quay Ngoài ra, phần tử còn dịch chuyển so với bánh động và được mô tả bằng véc tơ tốc độ tương đối có hướng tiếp tuyến với đường dòng trong dòng chảy tương đối, do đó véc tơ tốc độ này cũng cùng hướng với bề mặt cánh quạt Tốc độ tuyệt đối của phần tử 1 được tính bằng tổng véc tơ U và véc tơ W , trừ đi véc tơ tốc độ tương đối W .
Bơm ly tâm được ứng dụng rộng rãi trong mọi ngành kỹ thuật: trong hệ thống cấp nước, trong hệ thống tưới tiêu, trong ngành hàng hải, trong việc khai thác và vận chuyển dầu mỏ, trong ngành công nghiệp hoá chất, trong ngành năng lượng,vv…
Hình 1.4 Sơ đồ chuyển động của phần tử môi chất trong bánh động của bơm a-chuyển động vòng; b- chuyển động tương đối; c- chuyển động tuyệt đối.
2.Bơm hướng trục: thì hướng dòng chảy là song song với trục bánh xe.
Trong loại bơm này, cánh quạt khi tương tác với dòng chất lỏng sẽ tạo ra lực nâng, giúp môi chất di chuyển dọc theo trục bánh động Bánh động của bơm dọc trục dễ nhận biết qua hình (1.5), thể hiện rõ cấu trúc và nguyên lý hoạt động của bơm.
Hình 1.5 Bánh động của bơm dọc trục
Bơm dọc trục dùng để bơm nước sạch hay các môi chất khác có độ nhớt và hoạt tính hoá học như nước.
Mặt khác, khi phân loại bơm theo kết cấu của bơm ta thực hiện theo những biểu hiện đặc trưng nhất sau đây:
Theo kiểu bánh xe cánh ta có: Ly tâm, hướng trục
Theo số bánh xe cánh ta có: Một bánh xe, nhiều bánh xe
Theo phương pháp lắp bánh xe ta có: nhiều cấp, nhiều dòng
Theo hướng trục ta có: Ngang, đứng
Theo hướng của mặt ghép nối liền các phần của vỏ: Theo đường tâm của trục, vuông góc với đườn tâm của trục
Theo chức năng: Cho nước (lạnh, nóng, sạch, có tạp chất), cho chất lỏng nhớt, cho chất lỏng hoá học, …
Ngoài ra, người ta còn phân loại bơm như sau:
Bơm ly tâm một miệng hút có một dòng chất lỏng chảy qua bánh công tác, trong khi bơm ly tâm hai miệng hút có hai dòng chất lỏng cùng chảy qua bánh công tác Bánh công tác của bơm hai miệng hút hoạt động như các bánh công tác song song, được lắp đặt trên cùng một trục đối xứng Lưu lượng của bơm bằng tổng lưu lượng của hai bánh công tác, và cột áp của bơm bằng cột áp của bánh công tác.
Theo cột áp có: Bơm ly tâm cột áp thấp H = 5 – 40m nước, bơm ly tâm cột áp trung bình H = 40 – 200m cột nước, bơm ly tâm có cột áp cao H 200m nước.
Bơm ly tâm được phân thành các loại dựa trên lưu lượng, bao gồm bơm ly tâm lưu lượng nhỏ, trung bình và lớn Lưu lượng của bơm ly tâm phổ biến thường nằm trong khoảng 16.000 m³/h, trong khi các loại bơm có lưu lượng lớn có thể đạt tới 36.000 m³/h, phù hợp cho các hệ thống yêu cầu xử lý khối lượng lớn theo tiêu chuẩn kỹ thuật.
Theo phương pháp nối trục bơm với trục động cơ: Bơm ly tâm nối trực tiếp và gián tiếp
Trong nhiều trường hợp, việc phân chia bơm theo ngành sử dụng mang lại sự tiện lợi tối ưu, đặc biệt trong các lĩnh vực như nhà máy điện, tàu thủy, và xử lý vật liệu Các loại bơm phổ biến bao gồm bơm cấp nước, bơm hỗn lưu, bơm ngưng tụ từ nhà máy điện, cùng với các loại bơm chuyên dụng cho tàu thủy, bơm than bùn, và bơm lọc Việc lựa chọn bơm phù hợp theo ngành giúp tối ưu hóa hiệu suất làm việc và nâng cao hiệu quả vận hành.
Phạm vi sử dụng các kiểu bơm
Theo nguyên tắc, cột nước của bơm thể tích không bị hạn chế, và việc tăng lưu lượng chỉ có thể đạt được bằng cách mở rộng kích thước bơm hoặc tăng số vòng quay của pittông Các loại bơm thể tích như bơm pittông và bơm phun hoạt động theo chu kỳ, khiến dòng chảy không ổn định và vận tốc dòng chảy tăng lên, dẫn đến hạn chế về lưu lượng do hiện tượng quán tính Vì vậy, phạm vi sử dụng của bơm pittông và bơm phun chủ yếu nằm ở vùng áp lực cao, nơi lưu lượng tương đối nhỏ Trong các trạm sản xuất khí nén và ngành công nghiệp hóa chất, thường sử dụng các bơm phun có khả năng chịu áp suất lên đến 1000 bar hoặc hơn.
Bơm pittông và bơm phun thường được kết nối với các loại động cơ phổ biến như động cơ điện và tuabin hơi, thông qua cơ cấu trục khuỷu Các loại bơm đẩy như roto – bơm răng khía hay bơm vít ưu việt hơn nhờ khắc phục nhược điểm liên quan đến cấu tạo trục khuỷu, và thường được sử dụng cho các ứng dụng cần lưu lượng nhỏ nhưng áp lực lớn Tuy nhiên, trong các loại bơm roto trừ loại vít, việc thiết kế ổ trục gặp nhiều khó khăn khi yêu cầu tạo áp lực cao, dẫn đến việc các bơm này ít được sử dụng để tạo ra áp lực lớn hơn 30 bar.
Bơm cánh thích hợp để kết nối trực tiếp với các động cơ quay nhanh hiện đại như động cơ điện và tua bin khí, nhờ khả năng vận hành ở tốc độ cao của bánh quay Vận tốc dòng chất lỏng trong bơm cánh có thể đạt trị số cao hơn so với bơm pittông và bơm phun, đặc biệt khi cùng mức lưu lượng Thiết kế gọn nhẹ và chi phí thấp hơn so với bơm đẩy giúp bơm cánh trở thành lựa chọn phổ biến trong các ứng dụng có cột chất lỏng thấp đến trung bình, nơi cần lưu lượng lớn Với sự phát triển trong tính toán, thiết kế và sản xuất, bơm ly tâm ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống cột nước cao lên đến 3000m và hơn nữa, giữ vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp hiện đại.
ĐẶC ĐIỂM CỦA BƠM LY TÂM
Kết cấu và nguyên lý làm việc của bơm ly tâm
Bơm ly tâm là loại bơm phổ biến nhất dùng để vận chuyển chất lỏng, nhờ vào hiệu suất cao đạt từ 78% đến 92% ở các dòng bơm cỡ lớn Với thiết kế đơn giản, chắc chắn, bơm ly tâm đảm bảo vận hành dễ dàng, ổn định và hiệu quả.
1.Bánh xe công tác của bơm:
Bánh xe công tác đóng vai trò then chốt trong cấu trúc của bơm, trong đó phần dẫn dòng của bánh xe được xác định dựa trên tính toán thuỷ động chính xác Bánh xe phải chịu nhiều lực tác dụng như phản lực dòng chảy, lực ly tâm và lực tại chỗ lắp khi bánh xe được căng lên trục Thiết kế bánh xe công tác không chỉ đáp ứng các yêu cầu về thuỷ động của phần dòng và độ bền cơ khí mà còn cần đảm bảo hình dạng thuận lợi cho quy trình đúc và gia công cơ khí.
Bánh công tác gồm có hai đĩa: Đĩa trước và đĩa sau, giữa hai đĩa là các cánh dẫn và số cánh dẫn thường là 6 8 cánh
Việc chọn vật liệu làm bánh xe cần đáp ứng các yêu cầu tổ hợp phức tạp, trong đó tính chất cơ học đảm bảo độ bền trong điều kiện làm việc bình thường và đặc biệt Vật liệu phải chịu được ứng suất cao đột ngột do biến đổi nhiệt độ và các nguyên nhân khác Hầu hết bánh xe được chế tạo bằng phương pháp đúc, với các bánh lớn trong điều kiện ít bị gỉ và có ứng suất lớn thì sử dụng thép Cacon 25 để đảm bảo độ bền và độ tin cậy tối đa.
Trục bơm một đầu kết nối với trục động cơ qua khớp nối và phần còn lại gắn bánh công tác, tạo thành Rôto của bơm Trục bơm thường được đặt trong hai ổ trục (thường là ổ bi) để chịu tải trọng hướng trục và hướng kính, đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống.
Việc chọn kích thước trục phụ thuộc vào kiểu kết cấu, kích thước và số vòng quay của bơm Trong đó, một trong ba yếu tố này có thể là tiêu chí chính để xác định kích thước cuối cùng của trục Việc xác định chính xác thông số dựa trên các yếu tố này giúp đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu của bơm và độ bền của trục Do đó, chọn đúng kích thước trục phù hợp với đặc điểm kỹ thuật của bơm là yếu tố quan trọng để đảm bảo sự ổn định và tuổi thọ của hệ thống.
Độ bền và độ cứng của trục
Số vòng quay tới hạn cảu Roto
Vỏ dung là bộ phận chịu trách nhiệm dẫn và tháo dòng chảy ra khỏi bánh xe, giúp chuyển đổi động năng của dòng chảy thành áp lực ở phía sau bánh xe Ngoài ra, vỏ dung còn nối tất cả các chi tiết không chuyển động thành một khối chung (Stato), đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống thủy lực.
Kết cấu của vỏ có ảnh hưởng quyết định đến kết cáu chung của bơm Về nguyên tắc vỏ có hai kiểu kết cấu khác nhau:
- Các rãnh phần dẫn dòng được làm trực tiếp trong vỏ bơm
- Các rãnh được làm riêng biệt trong các chi tiết đặc biệt; trong ống tháo kiểu cánh và trong các rãnh chuyển.
Các rãnh phần dẫn dòng ở các bơm có ống tháo dòng chảy thường được chế tạo liền với vỏ đúc, giúp tối ưu hóa về mặt thủy động học Việc này không chỉ đảm bảo hiệu quả hoạt động của bơm mà còn làm giảm thiểu quá trình gia công cơ khí, giúp tiết kiệm thời gian và chi phí sản xuất Tuy nhiên, yêu cầu về độ chính xác của kích thước vật đúc và chất lượng bề mặt của các rãnh dẫn dòng cần đáp ứng tiêu chuẩn cao để đảm bảo hoạt động ổn định và bền bỉ của bơm.
Ống dẫn dòng vào một gồm các đặc điểm chính như được chế tạo liền với nắp bơm thành một chi tiết, dạng hình côn của ống dẫn dòng vào ở bơm ly tâm một cấp kiểu công xôn Vận tốc dòng chảy trong ống tăng dần từ ống hút đến vị trí nối vào bơm, đạt khoảng 15-25%, giúp đảm bảo phân bố chất lỏng đều theo tiết diện và đối xứng qua trục trước lối vào của bánh xe công tác, tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của bơm ly tâm.
Khe hở hướng kính giữa các bánh công tác và vỏ có giá trị rất nhỏ, khoảng 0,25 – 0,55 mm, nhằm giảm thiểu sự rò rỉ chất lỏng từ buồng xoắn về ống hút Để ngăn ngừa mài mòn cho bánh công tác và vỏ bơm, người ta lắp đặt các vòng đệm ở phía trong vỏ bơm, tại vị trí tiếp giáp với phần hình trụ của đĩa trước bánh công tác hoặc trên phần hình trụ này Vật liệu của vòng đệm mềm hơn so với vật liệu chế tạo bánh công tác và vỏ bơm, giúp dễ dàng thay thế khi bị mài mòn, tăng tuổi thọ cho bơm Nguyên lý làm việc của bơm dựa trên việc điều chỉnh khe hở và sử dụng vòng đệm để đảm bảo hiệu suất hoạt động và tránh rò rỉ chất lỏng.
Bánh công tác của bơm được dẫn động bằng động cơ điện, động cơ đốt trong, tua bin hơi nước hoặc tua bin khí.
Chất lưu đi vào bánh công tác, nơi roto quay tạo ra lực ly tâm đẩy chất lưu từ tâm ra ngoài theo hướng của đầu cánh Quá trình này giúp chất lưu được chuyển qua ống đẩy vào rãnh bao quanh, di chuyển đến đầu xả và cuối cùng đến hộ tiêu thụ Trong bánh công tác, chất lưu thực hiện quá trình biến đổi năng lượng, với năng lượng tăng dần từ trung tâm ra ngoài và cuối cùng chuyển thành thế năng áp lực Thế năng áp lực càng cao thì máy bơm có cột áp càng lớn, đóng vai trò quan trọng trong khả năng nâng cao và duy trì áp suất trong hệ thống (hình 1.6).
Hệ thống bơm gồm các ống hút và ống đẩy, trong đó ống hút được kết nối với van một chiều Trước khi khởi động bơm, cần phải đổ đầy nước vào bơm và đẩy hết không khí ra ngoài qua nút trên cùng của vỏ bơm để đảm bảo bánh công tác có thể quay trong môi trường nước, tạo ra áp lực đủ để nâng nước vào bơm Bơm thường duy trì mức nước trên mực nước trong bể hút để vận hành hiệu quả Đối với các bơm kích thước vừa và lớn, việc sử dụng van một chiều không thuận lợi do kích thước lớn, do đó, người ta thường dùng bơm chân không hoặc bơm dòng tia để giúp mồi bơm dễ dàng hơn.
Khi bánh công tác quay dưới tác dụng của lực ly tâm, chất lỏng từ tâm chuyển động ra phía ngoài theo màng dẫn và thoát khỏi các màng dẫn của bánh công tác, gây ra sự giảm áp suất tại lối vào của bơm Điều này tạo ra chênh lệch áp suất giữa mặt thoáng của bể hút và lối vào bơm, khiến chất lỏng từ bể hút dâng lên theo đường ống và chảy vào bơm Nhờ vào hoạt động liên tục của bánh công tác, dòng chất lỏng chảy qua bơm một cách liên tục, đảm bảo hiệu suất vận hành của hệ thống.
Hình 1.6 - Sơ đồ bơm ly tâm 1.Vỏ; 2.Bánh xe cánh; 3.Trục;
4.Hướng đi của môi chất; 5.Cánh quạt
Sau khi thoát khỏi các màng dẫn của bánh công tác, dòng chất lỏng có vận tốc rất lớn, đạt hàng chục mét trên giây, và chuyển động theo màng dẫn xoắn đến ống đẩy Màng dẫn xoắn có tiết diện tăng dần từ mũi buồng xoắn tới ống đẩy, làm giảm dần vận tốc của dòng chất lỏng trong quá trình di chuyển Để giảm thiểu tổn thất thủy lực trong đường ống, vận tốc của dòng chất lỏng thường được giới hạn trong khoảng 3 – 5 m/s, đảm bảo hiệu quả vận hành tối ưu.
Khi dòng chất lỏng thoát khỏi các màng dẫn của bánh công tác và các ống đẩy, quá trình biến đổi động năng thành năng lượng áp suất diễn ra, đồng thời xảy ra tổn thất năng lượng do dòng chất lỏng mất mát trong quá trình chuyển động qua các bộ phận dẫn dòng và dẫn hướng.
Bơm làm việc ghép trong hệ thống
Trong thực tế sản xuất và vận hành, việc sử dụng nhiều máy bơm cùng lúc là điều phổ biến để nâng cao hiệu quả công việc Khi cần tăng lưu lượng và đạt năng suất cao, các máy bơm thường được bố trí song song, giúp chia đều công việc và tối ưu hóa hiệu suất hệ thống Trong khi đó, đối với yêu cầu về cột áp cao hơn, các máy bơm thường được nối tiếp để cộng dức áp lực, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả.
Khi cần thay đổi lưu lượng rộng rãi do yêu cầu về ngày hoặc mùa của mạng lưới, điều chỉnh lưu lượng hiệu quả nhất là thay đổi số bơm hoạt động Đây là phương pháp tối ưu để điều chỉnh lưu lượng mạng lưới một cách linh hoạt và phù hợp với các yêu cầu về thời gian và mùa vụ, giúp duy trì hiệu quả vận hành và cân đối áp lực hệ thống.
Hình 1.7: Sơ đồ cùng làm việc của bơm trong mạng lưới.
Các bơm làm việc ghép song song có thể có các đặc tính khác nhau, khiến việc điều chỉnh trở nên phức tạp hơn khi cần thay đổi lưu lượng lớn Sử dụng một máy bơm duy nhất không mang lại hiệu quả kinh tế cao trong các trường hợp yêu cầu thay đổi lưu lượng lớn và phải điều chỉnh trong phạm vi rộng, vì quá trình điều chỉnh thường gây tổn thất năng lượng Để đảm bảo hệ thống vận hành liên tục, cần có bể chứa phụ hoặc máy dự trữ, làm tăng chi phí đầu tư vào thiết bị Ngoài ra, việc vận hành liên tục một máy bơm cũng gây ra chi phí vận hành cao hơn, dẫn đến chi phí tổng thể cao hơn cho hệ thống bơm.
Trong hệ thống bơm, sự cân bằng của mạng lưới được xác định bởi áp lực Pk ở ống chính Khi sức cản của ống chính thấp, áp lực Pk sẽ đồng nhất cho tất cả các bơm hoạt động cùng lúc, đảm bảo sự ổn định và tối ưu hóa hiệu quả hệ thống Việc duy trì áp lực ổn định này rất quan trọng để các bơm hoạt động hiệu quả và bền lâu trong mạng lưới cấp nước hoặc hệ thống xử lý chất lỏng.
Pk1 = Pk2 = Pk3 = …= Pki = Pkl (1.1)
Pki: áp lực ở ống chính do một bơm i nào đó tạo nên
Áp lực trong ống chính do bơm tạo ra đóng vai trò quan trọng trong hệ thống, được xác định chính xác bằng phương trình năng lượng, giúp đảm bảo hiệu quả vận hành của mạng lưới Đồng thời, áp lực trong ống chính còn bị ảnh hưởng bởi bơm tạo mạng lưới ngoài, góp phần duy trì sự ổn định và liên tục của hệ thống cấp nước Việc tính toán chính xác áp lực trong ống chính là yếu tố then chốt để tối ưu hóa hoạt động của toàn bộ hệ thống, giảm thiểu rủi ro rò rỉ hoặc mất áp lực.
Pli, vli, zli : là áp suất, vận tốc,của dòng chất lỏng ứng với tiết diện đầu của ống hút và cao độ hình học của tiết diện đó.
Hi : Cột áp của bơm hoặc quạt. vk, zk : Vận tốc của dòng chất lỏng trong ống góp và độ cao hình học của tiết diện ống góp.
Tổn thất thủy lực trong đường ống từ tiết diện đầu của ống hút đến ống góp đóng vai trò quan trọng trong việc xác định áp suất yêu cầu của hệ thống Áp suất này được tính bằng phương trình dựa trên các yếu tố tổn thất thủy lực, giúp đảm bảo hoạt động hiệu quả của lưới ống trong hệ thống cấp nước hoặc xử lý chất lỏng Việc xây dựng chính xác áp suất cần thiết tại ống góp là bước quan trọng để duy trì dòng chảy ổn định và tối ưu hóa hiệu suất hệ thống đường ống.
Áp suất vận tốc của dòng chất lỏng tại tiết diện cuối của mạng lưới, ký hiệu là P2, v2, z2, phản ánh động năng và độ cao hình học của dòng chảy Tổn thất trong lưới, được biểu diễn bằng hwl, đo lường sự mất mát năng lượng từ ống góp đến tiết diện cuối trong hệ thống làm việc song song của các bơm Để đơn giản hóa quá trình phân tích, ta xây dựng đặc tính làm việc song song của hai bơm nhằm đảm bảo hiệu quả vận hành tối ưu của hệ thống thủy lực.
Hs,ht = 0 Và coi đặc tính của 2 bơm giống nhau H1 - Q1; Đặc tính của mạng là Hht1 -
Khi nối song song hai máy vào cùng mạng, năng suất hệ thống sẽ tăng gấp đôi và cột áp thay đổi Tuy nhiên, nếu sử dụng cùng hệ thống đường ống (cùng mạng) mà không thay đổi trở lực, thì đặc tính chung của hai máy sẽ có điểm làm việc là B, đảm bảo hiệu quả vận hành tối ưu.
Ta có các thông số:
Để giữ nguyên cột áp đồng thời tăng năng suất, bạn có thể thay đổi đặc tính của mạng, ví dụ như chuyển đổi từ Hht1-Q1 sang Hth-Q, giúp năng suất tăng gấp đôi mà cột áp vẫn giữ nguyên Điều này dẫn đến điểm làm việc mới là A’, mang lại hiệu quả tối ưu trong vận hành hệ thống.
Hình 1.8: Hai bơm làm việc song song.
Khi cần điều chỉnh lưu lượng của hệ thống, thì giữ nguyên 1 máy và điều chỉnh máy thứ 2.
Khi chọn máy làm việc song song, bạn nên ưu tiên các thiết bị có đặc tính ổn định và hoạt động đều đặn để đảm bảo hiệu suất liên tục; đồng thời, đặc tính của mạng nên có độ thoải mái cao để tránh gián đoạn trong quá trình vận hành Bơm ghép nối tiếp cũng là một giải pháp hiệu quả giúp tối ưu hóa hệ thống, tăng khả năng truyền tải và đảm bảo ổn định trong quá trình làm việc của hệ thống.
Trong hệ thống, khi cần đáp ứng yêu cầu về áp suất, người ta thường sử dụng nhiều bơm quạt làm việc nối tiếp để đảm bảo hiệu quả Trong một số trường hợp kỹ thuật, các bơm quạt nối tiếp được sử dụng để phù hợp với yêu cầu về áp suất cao, đặc biệt trong quá trình hoàn nhiệt với tuabin khí, khi dòng chất lỏng qua các lò toả nhiệt tăng nhiệt độ dần theo từng lò Để tránh làm việc dưới áp suất quá lớn ảnh hưởng đến hiệu suất, các lò toả nhiệt thường được chia thành nhiều nhóm; mỗi nhóm vận hành ở áp suất khác nhau, tối ưu hóa quá trình nhiệt và năng lượng.
Xây dựng đặc tính của 2 máy làm việc nối tiếp bằng cách cộng tung độ (hình 1.9);
Nếu đặc tính mạng không thay đổi, khi đặt nối tiếp ta đạt được các thông số:
Khi cần tăng cột áp và giữ nguyên năng suất, ta có các thông số:
Để đạt hiệu quả kinh tế cao khi ghép bơm quạt làm việc nối tiếp trong hệ thống, cần chọn loại bơm quạt có đặc tính dốc và đảm bảo lưới cũng có đặc tính dốc Việc này giúp tăng cột áp, nâng cao năng suất và tránh trạng thái làm việc gần giới hạn của bơm.
1.3.3 Đặc tính làm việc của bơm a) Đặc tính lý thuyết của máy ly tâm
Việc xây dựng các đặc tính của máy là nền tảng để đảm bảo chế độ vận hành tối ưu, giúp máy hoạt động với hiệu suất cao, an toàn và ổn định Đặc tính của máy ly tâm thể hiện qua đồ thị mô tả các sự phụ thuộc chính của máy, trong đó đường đặc tính khi số vòng quay không đổi được xây dựng dựa trên các giá trị cố định của n, gọi là đường đặc tính ở số vòng quay không đổi Ngược lại, các đường đặc tính được xây dựng khi n thay đổi gọi là đường đặc tính ở số vòng quay thay đổi, phản ánh mối liên hệ giữa tốc độ quay và các thông số vận hành của máy ly tâm.
Trước hết ta xây dựng đặc tính là đặc tính quan trọng nhất Từ phương trình động lượng Euler với giả thiết 1 = 90, c1u = 0, ta có:
Ta dựng phương trình liên tục: và thay ta được
Nếu số vòng quay là hắng số và kích thước máy cho trước, tức làn = const và
Do đó (1.4) có thể viết lại dưới dạng:
Biểu thức này cho ta thấy Hth chỉ phụ thuộc vào 2: Hth = f(2) Vì thế quan hệ trên có thể xảy ra theo ba khả năng:
Khi xây dựng đặc tính bằng phương pháp thực nghiệm với n = const, người ta có thể điều chỉnh lưu lượng bằng cách tiết lưu trên đường đẩy, đặc biệt lưu ý rằng chỉ có thể tiết lưu ở đầu đẩy của bơm vì tiết lưu ở đầu hút dễ gây đứt dòng và làm cháy bơm Đường đặc tính trên đồ thị thể hiện các đặc tính lý thuyết chưa bao gồm tổn thất trong máy Để phản ánh chính xác hơn hoạt động thực tế của hệ thống, cần xây dựng đường đặc tính thực tế, trong đó đã tính đến các tổn thất trong máy bơm.
Hình 1.10 trình bày đặc tính lý thuyết của máy ly tâm phụ thuộc vào góc β₂ Để xây dựng các đường đặc tính thực tế của máy ly tâm, cần xác định chính xác các tổn thất thủy lực trong bánh công tác và trong thiết bị hướng, nhằm phản ánh đúng hiệu suất vận hành của hệ thống.
Tổn thất thuỷ lực bao gồm: Tổn thất thuỷ lực ở chế độ định mức và chế độ thay đổi.
- Tổn thất ở chế độ làm việc
Tổn thất ở chế độ làm việc là :
- là hệ số trở lực trong rãnh cánh động và thiết bị hướng c1 - là tốc độ trung bình trong rãnh cánh.
Thay c1 = Q/F và đặt k = /(2.g.F 2 ), ta có:
- Tổn thất ở chế độ thay đổi do dứt dòng trên bề mặt cánh:
Tổn thất này do sự va đập bởi đứt dòng trên bề mặt cánh khi chế độ làm việc thay đổi: là gia số thay đổi năng suất.
; là hệ số thực nghiệm.
Bây giờ ta xây dựng đặc tính thực tế của máy bằng phương pháp đồ thị Để đơn giản coi = 90
Với số cánh quạt vô hạn, ta có đặc tính lý thuyết:
Thực tế số cánh quạt là hữu hạn, do có chậm dòng nên và Kể đến các tổn thất thuỷ lực ta có đặc tính thự tế (hình 1.12).
Thực tế Hth và cắt nhau một điểm tại trục hoành.
Nếu bỏ qua chênh lệch Hth và ta có thể viết:
Đặc tính làm việc của mạng
Đặc tính của máy gồm các đặc tính: lý thuyết, thực tế và tổng hợp.
Máy hoạt động trong hệ thống công tác, phối hợp cùng mạng đường ống hút và xả đẩy (hình 1.15) Tất cả các chế độ làm việc của máy đều liên quan chặt chẽ và phụ thuộc vào trở lực của hệ thống, bao gồm mạng ống vào, mạng ống ra và chính máy Hiểu rõ trở lực của hệ thống giúp tối ưu hóa hiệu suất vận hành của máy trong quá trình xử lý và truyền khí, đảm bảo hoạt động ổn định và hiệu quả.
H đặc tính máy và Hht đặc tính mạng là các chỉ số quan trọng thể hiện hoạt động của máy ly tâm Hệ thống máy hoạt động ổn định khi H bằng Hht và Q bằng Qht, tương đương với tình trạng suất năng lượng tạo ra từ động cơ bằng với năng lượng tiêu thụ của hệ thống Điều này cho thấy năng suất của máy bằng chính năng suất tiêu thụ, đảm bảo hoạt động hiệu quả và ổn định trong quá trình vận hành.
Hình 1.15: Mạng làm việc của bơm.
Chế độ hoạt động của máy được xác định bởi điều kiện tại điểm giao giữa đường đặc tính và mạng lưới Điểm giao này, còn gọi là điểm công tác, phản ánh trạng thái làm việc tối ưu của hệ thống Việc xác định chính xác điểm công tác giúp đảm bảo hiệu suất vận hành và độ bền của máy móc Đây là yếu tố quan trọng trong thiết kế và điều chỉnh hệ thống kỹ thuật điện và điện tử.
Ta xây dựng đường đặc tính của mạng Hht - Qht ta có:
ht là tổng trở kháng đường dài h1 và cục bộ hp
Trở lực đường dài h1 là nguyên nhân chính gây tổn thất trên toàn bộ chiều dài của hệ thống ống, bao gồm cả đầu đẩy và đầu hút, ngoại trừ ma sát tổng máy đã được tích hợp vào đặc tính của máy H – Q Tổn thất này chủ yếu phụ thuộc vào số Reynolds (Re), độ nhám bề mặt ống và kích thước của ống dẫn.
Trở lực cục bộ xuất hiện do các nguyên nhân chính như thay đổi tiết diện đường ống đột ngột, làm tăng cản trở dòng chảy Ngoài ra, đổi hướng dòng chảy, dòng chảy qua van đóng mở hay qua răng chèn cũng góp phần gây ra trở lực cục bộ Hiểu rõ các nguyên nhân này giúp tối ưu hóa hiệu suất hệ thống đường ống và giảm thiểu các vấn đề liên quan đến dòng chảy.
Tổn thất cục bộ được xác định bằng biểu thức:
Tổn thất trở lực của mạng:
Tốc độ được coi là không ổn định trong toàn mạng: Đặt
Ta gọi cột áp tĩnh của mạng không phụ thuộc vào năng suất của lưới:
Ta có cột áp của mạng là:
Phương trình trên có dạng parabol có gốc toạ độ (0, Hs,ht ) thoả mãn cho tất cả các máy ly tâm
Quạt có đặc điểm nổi bật là chênh lệch áp suất giữa trước và sau quạt rất nhỏ, giúp chiều cao thế năng của khí không đáng kể Chính nhờ đặc điểm này, quạt hoạt động hiệu quả trong việc di chuyển khí mà không gây ra sự thay đổi lớn về áp suất Điều này làm cho quạt phù hợp với các ứng dụng yêu cầu lưu lượng khí ổn định và tiết kiệm năng lượng Các đặc tính của quạt dựa trên khả năng duy trì áp suất gần như không đổi, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động trong nhiều hệ thống công nghiệp và điều hòa không khí.
Để thay đổi năng suất và cột áp, cần điều chỉnh các đặc tính của máy như tăng hoặc giảm số vòng quay, lắp đặt thiết bị hướng hoặc thiết bị điều chỉnh phù hợp Ngoài ra, có thể thay đổi đặc tính của hệ thống mạng bằng cách điều chỉnh trở kháng thủy lực hoặc sự chênh lệch áp suất để đạt yêu cầu mong muốn Thay đổi chiều cao thế năng cũng là một phương pháp hiệu quả để kiểm soát hiệu suất của hệ thống thủy lực.
Hình 1.16: Đặc tính của mạng(hệ thống đường ống)
I - Đặc tính của bơm; II - Đặc tính của quạt.
1.3.5 Hiện tượng xâm thực a) Hiện tượng
Bơm ly tâm có khả năng điều chỉnh năng suất và cột áp trong phạm vi rộng, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau Tuy nhiên, điều kiện làm việc tại đầu hút của loại bơm này đòi hỏi khắt khe để tránh hiện tượng xâm thực, vốn thường xảy ra khi điều kiện vận hành không đảm bảo Hiện tượng xâm thực thường xuất hiện ở các vùng đặc biệt tại đầu hút của bơm ly tâm, gây ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất và tuổi thọ của bơm.
Hiện tượng xâm thực là hiện tượng xuất hiện sự sôi của chất lỏng khi áp lực trong dòng chảy pmin giảm đến áp lực bão hoà phơi
Khi chất lỏng sôi ở những nơi có áp lực thấp, hình thành những lỗ trống chứa đầy hơi và khí tách rời khỏi dung dịch Các bọt khí xuất hiện nhanh chóng và bị dòng chảy cuốn đi, rồi rơi vào khu vực có áp lực cao hơn để ngưng tụ lại Số lượng hạt sinh ra trong dòng chảy vô cùng lớn nhưng tuổi thọ của chúng rất ngắn, chỉ khoảng 1 giây theo thực nghiệm Quá trình sôi liên quan đến việc mất nhiệt để tạo hơi, nhiệt lượng này được truyền từ môi trường xung quanh qua trao đổi nhiệt, làm cho quá trình sôi diễn ra chậm lại Sự sôi xảy ra khi áp suất thấp nhất trong dòng chảy đạt giá trị nhỏ hơn áp lực cần thiết để tạo hơi, tức là chất lỏng sôi từ trạng thái đủ quá mức Ngược lại, quá trình ngưng tụ các bọt khí ở nơi có áp lực cao cũng xảy ra chậm hơn một chút do bọt khí bị lạn hơn, điều này khiến quá trình sôi và ngưng tụ diễn ra với tốc độ rất lớn, liên tục và nhanh chóng.
Các phần tử chất lỏng chứa đầy các bọt ngưng tụ di chuyển tới trung tâm với tốc độ cao, gây ra va đập thuỷ lực cục bộ khi ngưng tụ đột ngột Sự đột ngột dừng lại của các phần tử chuyển đổi động năng thành năng lượng biến dạng đàn hồi nhỏ của chất lỏng, dẫn đến tăng áp lực cực kỳ lớn, lên đến vài nghìn atm Mỗi mét vận tốc mất đi tạo ra sự gia tăng áp lực khoảng 10^4 kg/cm², khiến tổng áp lực có thể rất cao Do đó, xuất hiện hiện tượng song áp lực, trong đó áp lực giảm đột ngột, làm chất lỏng có thể sôi trở lại rồi lại ngưng tụ.
Hiện tượng xâm thực trong dòng chất lỏng diễn ra khi quá trình sôi và ngưng tụ xảy ra cùng với va đập thủy lực Quá trình này gây ra các tác động mạnh mẽ và ảnh hưởng đến kết cấu của các vật thể trong dòng chảy Hiện tượng xâm thực là một vấn đề quan trọng cần được quan tâm trong thiết kế và vận hành các hệ thống thủy lực để đảm bảo độ bền và tuổi thọ của thiết bị.
Hiện tượng xâm thực thường xảy ra tại đầu hút của bơm, gây ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của hệ thống Đôi khi, xâm thực cũng có thể xuất hiện tại đầu đẩy khi dòng chảy bị tách ra khỏi bề mặt cánh hoặc các bộ phận điều chỉnh như van cửa và van tiết lưu Các vị trí thường xuyên gặp must là phía lõm đầu vào cánh, khu vực chèn hoặc các điểm ngoặt đột ngột trong đường ống, nơi dễ xảy ra tách dòng từ bề mặt cánh Việc hiểu rõ các vị trí dễ bị xâm thực giúp chủ động có các biện pháp khắc phục, hạn chế hiện tượng này xảy ra và duy trì hiệu quả hoạt động của hệ thống bơm.
Hiện tượng xâm thực bắt đầu xảy ra khi người vận hành nghe thấy tiếng động bất thường trong bơm, kèm theo hiện tượng rung, giảm lưu lượng, cột áp và hiệu suất hoạt động của máy Khi xâm thực toàn phần xảy ra, dòng chất lỏng trong bơm bị gián đoạn hoàn toàn, dẫn đến lưu lượng và cột áp giảm về 0, gây ra sự phá hoại nghiêm trọng cho thiết bị.
Khi áp suất tăng đột ngột trong va đập thủy lực, các bọt khí tiếp tục giãn nở tạo ra dao động đàn hồi của chất lỏng, phát sinh dao động âm lan truyền vào kim loại Những dao động này gây ra sự phá huỷ nhanh chóng bề mặt kim loại, đặc biệt diễn ra nhanh hơn đối với kim loại giòn Bề mặt phẳng nhẵn phản xạ các dao động này, giúp giảm thiểu sự xâm thực và hạn chế sự phá huỷ Ngược lại, các bề mặt không phẳng, không nhẵn sẽ hấp thụ phần lớn năng lượng dao động đàn hồi, dẫn đến quá trình phá huỷ kim loại nhanh hơn.
Kim loại gây hư hỏng không chỉ do tác dụng cơ học mà còn do quá trình oxi hóa gây ra bởi không khí thoát ra từ chất lỏng Nguyên nhân chính dẫn đến sự phá hoại kim loại là tác động cơ học của dao động và va đập thuỷ lực, gây ra xâm thực trên bề mặt kim loại nằm trong hệ thống.
HỆ THỐNG BƠM NƯỚC CẤP
Chức năng
Hệ thống bơm nước cấp quan trọng trong việc cung cấp nước cho lò hơi, đảm bảo quá trình vận hành hiệu quả và ổn định Bơm cấp nhận nước ngưng đã được gia nhiệt từ bình khử khí, giúp nâng cao hiệu quả truyền nhiệt và giảm thiểu rủi ro tích tụ cặn bẩn Nước cấp sau khi được bơm vận chuyển qua các bình gia nhiệt, nơi nâng cao nhiệt độ trước khi cấp vào lò hơi, đảm bảo quá trình đốt diễn ra tối ưu và tiết kiệm năng lượng.
Hệ thống nước cấp điều khiển tự động duy trì mức nước bao hơi trong quá trình vận hành bình thường, đảm bảo hiệu quả của hệ thống Tại nhà máy nhiệt điện Uông Bí mở rộng, hệ thống bơm cấp không chỉ cung cấp nước cho bộ giảm ôn để điều chỉnh nhiệt độ hơi quá nhiệt và quá nhiệt trung gian mà còn phục vụ cho các bộ giảm ôn hệ thống hơi thổi bụi và hệ thống hơi đi tắt cao áp Việc tự động hóa hệ thống nước cấp giúp nâng cao độ tin cậy và tối ưu hoá vận hành của nhà máy nhiệt điện.
Áp suất và công suất của bơm cấp
Bơm nước cấp là thiết bị thiết yếu dùng để bơm nước từ bình khử khí qua hệ thống các bình gia nhiệt vào lò hơi, đảm bảo quá trình vận hành liên tục và hiệu quả Bơm này cần tạo ra áp suất cao để đẩy nước qua các hệ thống nhiệt, đồng thời phải thích ứng tốt với nước nóng để tránh gây tác hại cho thiết bị Việc chọn mua bơm nước cấp phù hợp giúp nâng cao hiệu suất hệ thống lò hơi và đảm bảo an toàn trong vận hành công nghiệp.
Bơm nước cấp là bộ phận quan trọng trong hệ thống cấp nước, gồm bể chứa nước cấp, bơm nước cấp và hệ thống đường ống Trong các nhà máy nhiệt điện hiện đại, thường sử dụng sơ đồ thiết bị nước cấp kiểu kín nhằm đảm bảo hiệu quả và độ bền của hệ thống.
Trong quá trình vận hành nhà máy điện, có thể xảy ra sự chênh lệch giữa lượng nước cấp vào lò và nước đi vào thiết bị cấp nước, do đó cần có hệ thống dự trữ nước cấp phù hợp Đối với nhà máy điện theo sơ đồ khối, mức dự trữ tối thiểu là 5 phút; với nhà máy không theo sơ đồ khối, ít nhất 10 phút; và đối với trung tâm nhiệt điện, tối thiểu 20 phút để đảm bảo lưu lượng vận hành ổn định với công suất định mức Do đó, cần bố trí bể chứa nước cấp có dung tích phù hợp, trong đó có bình khử khí để duy trì hoạt động liên tục và an toàn của nhà máy điện.
Trong các nhà máy điện, hệ thống bơm được truyền động chủ yếu bằng động cơ điện khi nhà máy nằm trong hệ thống điện Tuy nhiên, để đảm bảo an toàn vận hành, nhà máy còn lắp đặt bơm cấp dự phòng hoạt động bằng hơi, gọi là bơm hơi, nhằm đề phòng sự cố cắt nguồn điện Số lượng bơm hơi tối thiểu là hai, công suất của bơm dự phòng không dưới 50% năng suất của các bơm đang hoạt động chính Ngoài ra, cũng có thể sử dụng bơm hơi làm bơm chính thay vì bơm điện để vận hành liên tục Trong sơ đồ khối của các nhà máy điện, mỗi khối đều có cụm bơm gồm một bơm chính và một bơm dự phòng có khả năng lưu lượng ít nhất là 50% năng suất định mức, nhằm đảm bảo hoạt động liên tục và an toàn của hệ thống cấp nước.
Trong hệ thống cấp nước cho lò, bơm điện được trang bị khớp nối thủy lực để điều chỉnh số vòng quay phù hợp, đảm bảo hoạt động hiệu quả Đối với các khối công suất lớn như 300MW trở lên, thường phải sử dụng bơm hơi do công suất cần thiết vượt quá khả năng của động cơ điện hiện có, đồng thời việc sử dụng bơm hơi mang lại hiệu quả điều chỉnh kinh tế hơn Hơi thoát từ tuốc bin kéo bơm còn được tận dụng trong hệ thống hồi nhiệt của khối, đôi khi được trang bị bình ngưng để hoạt động với áp chân không cao, giúp nâng cao hiệu suất hệ thống Áp suất cần thiết tại đầu đẩy của bơm để cấp nước vào lò được tính bằng tổng các yếu tố như áp suất bao hơi, áp suất an toàn, p dâng và áp suất do hệ thống tạo ra.
Trong đó: p bao hơi - áp suất dư định mức trong bao hơi;
p an toàn - độ dự trũ áp suất để mở van an toàn; chấp nhận với p bao hơi