Máy bơm nước là gì?
Máy bơm nước là thiết bị chuyển đổi điện năng thành cơ năng, thường dùng để tăng lưu lượng và áp lực cho dòng chảy. Cụ thể trong hệ thống tưới tự động, máy bơm nước giúp áp lực nước gia tăng đáng kể để đảm bảo cho béc tưới cây hoạt động hiệu quả và truyền tải đúng lượng nước tưới đã định sẵn cho cây trồng.
Thành phần cấu tạo
Đường dẫn nước vào: là đường sẽ chịu lực hút của máy bơm, kết nối giữa nguồn nước với máy bơm, đường dẫn nước vào thường có cấu tạo bằng ren để dễ liên kết với các loại ống dẫn nước khác nhau.
- Đường dẫn nước ra: có chức năng đẩy nước tới các thiết bị trong hệ thống, cụ thể trong lĩnh vực tưới tự động là béc tưới cây. Đường dẫn nước ra cũng có cấu tạo ren như đường nước vào nhưng thường có kích thước nhỏ hơn.
- Cánh máy bơm: là bộ phận quyết định được độ mạnh của máy bơm, cánh máy bơm hoạt động như một tua bin, chúng sẽ xoay liên tục để dùng lực li tâm đẩy nước đi. Cánh máy bơm có nhiều cấu tạo khác nhau: cánh dày, cánh mỏng, nhiều tầng cánh xếp lại,…mỗi loại sẽ giúp máy bơm tạo ra áp lực và lưu lượng khác nhau. Nhựa và kim loại (thép, inox, sắt,…) là các lại vật liệu thường dùng để chế tạo cánh máy bơm.
- Trục máy bơm: nằm ở vị trí trung tâm, có chức năng liên kết và điều khiển cánh máy bơm xoay; cấu tạo của trục cũng ảnh hưởng đến độ mạnh yếu của máy bơm, có hai kiểu trục thường được sử dụng là trục đứng và trục ngang.
- Cuộn dây: là bộ phận chuyển đổi điện năng thành cơ năng tác động lên trục làm xoay cánh máy bơm.
- Hộp điện: là nơi tiếp nhận nguồn điện và cung cấp cho cuộn dây. Máy bơm được chế tạo thành nhiều loại để có thể sử dụng nhiều nguồn điện khác nhau, trong đó thông dụng nhất là: 12V DC, 24V DC, 220V AC, 380V AC…
Thông số kỹ thuật
Thông số kỹ thuật của máy bơm có rất nhiều, nhưng để có thể lựa chọn loại máy bơm phù hợp cho hệ thống tưới, chúng ta chỉ cần lưu ý các yếu tố sau:
Công suất của máy bơm
Công suất của máy bơm đại diện cho lượng điện năng mà máy bơm tiêu thụ để chuyển hóa thành cơ năng, giúp tăng áp lực và lưu lượng nước cho hệ thống sử dụng nước. Công suất thường được tính bằng các đơn vị : Watt (W), Kilowatt (KW), Mã lực/ ngựa (HP). 1HP gần bằng 750W.
Lưu lượng
Lưu lượng là lượng nước mà máy bơm có thể đẩy đi trong một khoảng thời gian nhất định. Kí hiệu của lưu lượng là Q và Đơn vị thường dùng là : m3/h, lít/ phút. Ví dụ: trên nhãn máy bơm có in: Qmax= 5m3/h, nghĩa là trong vòng một tiếng đồng hồ sẽ bơm được tối đa 5m3 nước.
Áp lực
Áp lực của máy bơm thể hiện qua sự gia tăng độ mạnh của nước, thường được gọi là mức độ đẩy cao hoặc đẩy xa của bơm. Áp lực được kí hiệu là H với đơn vị tính là mét, trong ngành kỹ thuật thường gọi là cột áp. Lưu lượng và áp lực của máy bơm sẽ tỉ lệ nghịch với nhau, lưu lượng càng lớn thì áp lực của máy bơm càng nhỏ.
Nguồn điện
Máy bơm có hai loại nguồn điện là một pha và ba pha. Nguồn điện một pha có điện áp 220V, thường dùng trong các hộ gia đình; nguồn điện ba pha có điện áp 380V, được sử dụng ở các quy mô lớn hơn như khu vực công cộng, khu công nghiệp…
Kích thước đầu hút và đẩy
Đầu hút và đẩy của máy bơm thường được cấu tạo bằng ren trong để dễ đấu nối với nhiều loại ống khác nhau. Máy bơm công suất càng lớn thì kích thước đầu hút và đẩy càng lớn, dựa vào đó có thể tính toán được loại phụ kiện cần dùng, do đó thông số này rất quan trọng trong khâu báo giá và thi công lắp đặt.
Phân loại
Phân loại theo công dụng
Bơm đẩy
Bơm đẩy là loại bơm thông thường mà chúng ta hay sử dụng, có thành phần cấu tạo như đã nêu ở trên. Giống như các thiết bị điện khác, máy bơm sẽ hoạt động khi được cấp đúng nguồn điện và tắt khi ngừng cấp điện. Để có thể kết nối bơm đẩy vào hệ thống tưới tự động, chúng ta cần sử dụng một bộ hẹn giờ có cổng kết nối được với máy bơm hoặc lắp đặt một tủ điện riêng có khả năng điều khiển máy bơm.
Bơm tăng áp
Bơm tăng áp là phiên bản nâng cấp của bơm đẩy, chúng được trang bị thêm các thiết bị và phụ kiện để có thể vận hành một cách tự động. Khi áp lực trong hệ thống nước bị giảm đến một mức nhất định, bơm tăng áp sẽ tự hoạt động nhằm tăng áp lực đường ống lên; khi áp lực đã đạt được một mức nhất định, bơm tăng áp sẽ tự động tắt để để đảm bảo áp lực nước không làm tổn hại đến hệ thống tưới.
Phân loại theo cấu tạo
Bơm chìm
Có khả năng thả chìm trong nước để tạo áp lực cho dòng chảy, bơm chìm được thiết kế đường ống hút có kích thước lớn nằm bên dưới máy bơm do đó thường có chỉ số lưu lượng nước rất cao và khó bị ảnh hưởng bởi các tạp chất và rác thải nhỏ. bơm chìm thường được gắn kèm với phao nhỏ để giữ cho máy bơm luôn ngập trong nước mà không bị chìm sâu xuống đáy hay nổi lên khỏi mặt nước.. Ngoài loại bơm chìm thường thấy có lưu lượng cao và áp lực thấp (nhỏ hơn 2 bar), còn có một loại bơm cũng có khả năng thả chìm trong nước nhưng có áp lực rất cao là bơm hơn tiễn.
Bơm cạn
Tất cả các loại máy bơm không thể sử dụng dưới nước đều được gọi chung là bơm cạn. Ưu điểm của loại bơm này là có thể đạt được công suất lớn, và máy bơm cạn cũng có kích thước lớn mà không bị hạn chế về mặt lắp đặt như bơm chìm.
Phân loại theo điện áp
Bơm điện một chiều
Bơm điện một chiều là máy bơm được vận hành bằng việc cấp điện một chiều cho động cơ. Loại bơm này thường có cấu tạo đơn giản, nhỏ gọn nên rất dễ sản xuất và giá thành thấp do đó được ưa chuộng khi sử dụng cho các mục đích nhỏ trong gia đình. Các cấp điện áp phổ biến của bơm điện một chiều là 12V, 24V, 48V.
Bơm một pha (điện xoay chiều)
Là loại bơm sử dụng điện áp 220V – điện áp chuẩn mà chúng ta thường sử dụng trong sinh hoạt hằng ngày. Để biết được cấp điện áp phù hợp với máy bơm một pha tại công trình một cách nhanh nhất chúng ta có thể tham khảo phần thông số kỹ thuật, vì các máy bơm thường được in thông số kỹ thuật trên thân máy. Công suất của bơm một pha tối đa là 4HP.
Bơm ba pha (điện xoay chiều)
Bơm ba pha sử dụng nguồn điện 380V để hoạt động, thường được dùng cho các công trình có quy mô lớn. Các loại bơm ba pha có công suất tối thiểu là 3HP. Ở cùng công suất hoạt động, bơm ba pha sẽ vận hành nhẹ và ít nóng hơn bơm một pha, tuy nhiên chi phí để lắp đặt nguồn điện ba pha rất tốn kém nên loại bơm này chỉ được dùng ở các nhà máy, khu công nghiệp…
Phân loại theo nguyên lý
Hầu hết máy bơm đều có nguyên lý hoạt động là sử dụng lực ly tâm của cánh máy bơm để đẩy dòng nước đi. Đây là dòng máy bơm khá phổ biến vì sự hiệu quả mà nó mang lại, sử dụng điện năng tối đa để tạo ra lưu lượng và áp lực lớn nhất cho dòng chảy. Bơm ly tâm có rất nhiều biến thể được chế tạo nhằm phục vụ các mục đích khác nhau trong cuộc sống, trong đó, có một số loại thường được dùng trong hệ thống tưới tự động như:
- Bơm ly tâm đa tầng cánh là một bơm ly tâm nhưng được lắp ghép nhiều cánh quạt liên tiếp nhau trong buồng bơm, khi bơm đa tầng cánh hoạt động thì dòng nước cứ qua mỗi cánh quạt sẽ tăng vận tốc thêm một bậc, do đó áp lực sau cùng sẽ lớn hơn bình thường rất nhiều nhưng vẫn giữ được lưu lượng như cũ.
- Bơm đầu Jet có khả năng hút được nước lẫn không khí. Bên trong buồng bơm sẽ có hai thành phần tách biệt là nước và không khí, khi nước chiếm toàn bộ buồng bơm thì quá trình bơm sẽ bắt đầu, đến khi một phần nước được đẩy ra khỏi buồng bơm và không khí bắt đầu tràn vào trong thì bơm sẽ kích hoạt chế độ tự mồi, làm cho nước sẽ luôn có trong đường ống hút, vì thế nó còn được gọi là bơm ly tâm tự mồi.
- Bơm ly tâm trục đứng có cấu tạo thẳng đứng và cánh quạt nằm ở phần đầu máy bơm thay vì nằm ở đuôi như các bơm ly tâm khác. Chính vì thế khả năng đẩy cao của bơm ly tâm trục đứng vượt trội hơn các loại máy bơm khác.
Tuy nhiên để có thể chịu được áp lực cao nên đầu bơm thường được làm bằng inox không rỉ dẫn đến giá thành của các loại bơm trên đều rất đắt và ít được chế tạo ở công suất lớn, do đó bơm ly tâm truyền thống vẫn được ưu tiên cho mọi quy mô công trình khác nhau.
Ứng dụng
- Bơm đẩy được sử dụng khi muốn tiết kiệm chi phí đầu tư cho hệ thống tưới tự động hoặc trong trường hợp không gian lắp đặt hạn chế, không thể trang bị bơm tăng áp. Bơm đẩy còn được dùng trong các trường hợp đơn giản như bơm nước định kỳ vào bể chứa, bồn nước.
- Bơm tăng áp có khả năng sử dụng cho bất kỳ hệ thống tưới tự động nào, ngay cả khi lắp đặt bộ hẹn giờ pin vì bơm đẩy không cần điều khiển bằng điện mà tự hoạt động bằng áp lực dòng chảy. Bơm tăng áp còn có chức năng giúp bảo vệ hệ thống nước không bị quá áp.
- Bơm chìm thường được sử dụng khi muốn hút nước trực tiếp từ ao hồ hay giếng khoan. Nguồn nước ở những vị trí này có độ sâu lớn nên bơm chìm sẽ giúp chúng ta đỡ mất công sức để mồi nước mỗi lần vận hành máy bơm. Đồng thời bơm chìm cũng phù hợp với những nguồn nước thường xuyên thay đổi mực nước và dễ có cặn bẩn như ao hồ hay giếng.
- Bơm cạn được ứng dụng khi hút nước trực tiếp từ đường ống hay các bồn chứa nước. Do có nhiều sự lựa chọn ở mức công suất lớn nên bơm cạn thường được lắp đặt tại các công trình có quy mô lớn.
- Bơm điện một chiều chúng ta thường thấy sử dụng cho hệ thống phun sương làm mát quán cà phê, hoặc sục khí cho hồ cá, tạo dòng nước tuần hoàn cho thác nước… Ngoài ra còn có một ứng dụng của bơm điện một chiều đang phát triển hiện nay đó là bơm solar – hoạt động nhờ vào điện mặt trời vì các tấm pin năng lượng chỉ sản xuất ra điện một chiều.
- Bơm điện một pha chỉ có công suất nhỏ hơn 4HP nên có thể dùng ở những nơi cấp điện áp 220V và công suất sử dụng phù hợp. Bơm điện một pha thường được dùng để tưới tiêu cho hộ gia đình, biệt thự và các vườn cây nhỏ.
- Bơm ba pha chỉ có thể lắp đặt ở những công trình được cấp điện 380V như nhà máy, khu công nghiệp hay các công trình công cộng của nhà nước như bệnh viện, trường học, công viên…
- Bơm đa tầng cánh, bơm đầu jet và bơm ly tâm trục đứng được chế tạo nhằm mục đích nâng cao áp lực dòng chảy lên nhiều lần, do đó chúng được lắp đặt ở những công trình có độ cao lớn như đồi núi, nhà cao tầng…
Cách lựa chọn máy bơm nước
Chỉ cần dựa vào các ứng dụng của máy bơm nước mà Vina Vườn đã nêu trên thì chúng ta đã đi được một nửa chặng đường trong việc lựa chọn máy bơm phù hợp. Tuy nhiên, việc lựa chọn máy bơm không chỉ dựa vào chức năng mà còn phải có thông số kỹ thuật đáp ứng được hệ thống tưới của sân vườn.
Điện áp là yếu tố bắt buộc phải lưu tâm hàng đầu. Nguồn điện ba pha có thể sử dụng để lắp đặt bơm một pha nhưng không thể sử dụng điện một pha để vận hành được bơm ba pha. Nếu bạn chỉ lắp đặt cho nhà ở thông thường thì đó là điện một pha.
Hai yếu tố quan trọng kế tiếp chính là lưu lượng và áp lực của máy bơm:
- Lưu lượng tối thiểu của máy bơm phải bằng tổng lưu lượng của các béc tưới được vận hành cùng lúc. Lưu lượng máy bơm thường được tính bằng đơn vị lít/phút (lpm) hoặc mét khối/giờ (m3/h), còn đơn vị lưu lượng béc tưới là lít/giờ, do đó hãy đổi ra cùng một đơn vị để tính toán chính xác hơn.
- Áp lực phải được tính toán ngược từ đầu ra về đến máy bơm, vì trên đoạn ống, từng vị trí đều xảy ra tổn thất áp lực. Chúng ta có công thức sau:
Áp lực của máy bơm = áp lực hoạt động của béc tưới xa nhất + tổn thất áp lực
Tổn thất áp lực có hai dạng là tổn thất cục bộ và tổn thất dọc đường. Tổn thất dọc đường xảy ra do ma sát của nước lên thành ống, do đó sẽ được tính trên các đoạn ống dẫn từ máy bơm đến béc tưới xa nhất. Tổn thất cục bộ hình thành khi nước di chuyển qua các thiết bị và phụ kiện như co, tê, nối, van, lọc… Do đó chúng ta có công thức:
Tổn thất áp lực = tổn thất cục bộ + tổn thất dọc đường
Sau khi đã có được áp lực và lưu lượng nước cần thiết, chúng ta có thể tra được công suất của máy bơm. Có nhiều loại máy bơm khác nhau, công suất khác nhau nhưng vẫn tạo ra được cùng một lưu lượng và áp lực như nhau. Do đó miễn là có thông số lưu lượng và áp lực nước phù hợp, chúng ta có thể lựa chọn máy bơm có công suất nhỏ nhất để tiết kiệm điện năng tiêu thụ.
Hướng dẫn lắp đặt
- Đầu tiên chúng ta nên chọn một chỗ bằng phẳng để đặt máy bơm, có thể đặt máy bơm trên một đế cao hoặc treo (đối với bơm nhỏ) để tránh tình trạng ngập nước . Vị trí máy bơm nên đặt ở trung tâm khu vườn hoặc những nơi có thể kết nối gần nhất với từng khu vực.
- Đặt bơm ở nơi khô ráo hoặc che chắn để tránh mưa nắng nhưng phải đảm bảo thoáng mát vì bơm sẽ tỏa nhiều nhiệt khi hoạt động ở cường độ cao.
- Xác định đầu ra và đầu vào của bơm để gắn các phụ kiện đấu nối với ống và đảm bảo đúng chiều nước chảy. Nên gắn các khớp nối động và van khóa nước cho máy bơm để dễ dàng thay thế và sửa chữa. Máy bơm lớn khi hoạt động thường sẽ rung lắc nhiều dễ ảnh hưởng tới đường ống và mấu nối nên sẽ được gắn thêm khớp mềm chống rung.
- Khi đấu nối điện cho máy bơm hãy lưu ý cho dù là bơm một pha hay ba pha thì dây điện đều có ba lõi. Với bơm một pha thì sẽ là một lõi dây nóng, một lõi dây nguội và một lõi là dây nối đất. Với bơm ba pha thì chỉ cần đấu ba pha vào ba lõi dây của máy bơm là được, tuy nhiên hãy xem kỹ hướng dẫn trên nắp hộp bơm là sử dụng mạch sao hay mạch tam giác để bơm có thể vận hành được.
