Cánh quạt N thích ứng của máy bơm nước thải Xylem giúp máy bơm nước thải nhỏ giải quyết vấn đề tắc nghẽn

Cánh quạt N thích ứng giúp máy bơm nước thải nhỏ giải quyết vấn đề tắc nghẽn

Tắc nghẽn là một vấn đề thường gặp trong bơm nước thải, đặc biệt là đối với các máy bơm nhỏ do không gian thủy lực hạn chế và mô-men xoắn thấp. Hậu quả của tắc nghẽn bao gồm tăng mức tiêu thụ năng lượng, bảo trì bổ sung và sửa chữa khẩn cấp, tất cả đều dẫn đến chi phí vận hành cao hơn. Các nhà sản xuất bơm nước thải không ngừng phát triển các thiết kế thủy lực tốt hơn để giảm tắc nghẽn mà vẫn duy trì hiệu suất cao.

Thiết kế thủy lực Adaptive N Technology, một bước tiến của thiết kế thủy lực tự làm sạch loại N, được thiết kế để giải quyết những thách thức về chống tắc nghẽn trong các máy bơm nhỏ hơn. Công nghệ này mang lại những cải tiến đáng kể về độ tin cậy của hệ thống bơm, đồng thời giảm mức tiêu thụ năng lượng và chi phí bảo trì ngoài dự kiến.

Bơm cánh quạt Adaptive N có thể được lắp đặt tại các trạm bơm nước thải có hoặc không có lưới chắn, và được sử dụng để bơm nước thải từ nhà ở, tòa nhà thương mại, bệnh viện, trường học và các địa điểm khác. Bơm cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng xử lý nước thải công nghiệp và nước mưa để vận chuyển nước thải có thể chứa chất rắn, sợi và các loại tạp chất khác.

Bơm Flygt Concertor 6020 được lắp đặt công nghệ Adaptive N

trong một trạm bơm nước thải của thành phố.

Máy bơm được thiết kế cho điều kiện nước thải hiện nay

Từ đầu thế kỷ 20, các nhà thiết kế máy bơm đã tập trung vào việc giảm tắc nghẽn bằng cách tăng lưu lượng. Trong các ứng dụng khai thác mỏ, công nghiệp và bơm nước thô, các chất rắn cứng và vật thể hình cầu trong môi trường bơm là những vấn đề tắc nghẽn phổ biến nhất. Đường dẫn cánh bơm lớn giúp các vật thể này dễ dàng đi qua máy bơm hơn. Mặc dù máy bơm nước thải thông thường được thiết kế với đường dẫn lưu lượng lớn để tránh tắc nghẽn, nhưng điều này đã được chứng minh là không tối ưu cho hầu hết các ứng dụng xử lý nước thải.

Đồng thời, những rủi ro do các vật thể mềm và dạng sợi gây ra - những chất rắn phổ biến nhất trong nước thải đô thị - phần lớn đã bị bỏ qua.

Các khảo sát và nghiên cứu chi tiết về nước thải hiện đại cho thấy nước thải hầu như không bao giờ chứa các vật thể cứng, hình cầu có đường kính lớn bằng đường kính trong của hệ thống đường ống. Ngay cả khi các vật thể này đi vào hệ thống nước thải, chúng thường lắng xuống hoặc tích tụ ở những khu vực có vận tốc dòng chảy thấp hơn, không bao giờ đến được máy bơm.

Một mối lo ngại đáng kể: Nước thải ngày nay chứa tỷ lệ vật liệu mềm cao hơn. Ví dụ như sự đa dạng ngày càng tăng của các vật dụng vệ sinh cá nhân và gia đình, bao gồm khăn giấy, khăn ướt, giẻ lau, khăn lau bát đĩa và các vật dụng dạng sợi khác. Mặc dù phần lớn những vật liệu này nên được xử lý như rác thải, nhưng nhiều người tiêu dùng lại xả chúng xuống bồn cầu. Kết quả là, nước thải chứa nhiều vật liệu dạng sợi, không phân hủy sinh học hơn, gây khó khăn hơn cho hiệu suất của máy bơm.

Hình 1: Khả năng tìm thấy các loại chất rắn khác nhau trong nước thải

Hình 1 là minh họa khái niệm về khả năng tìm thấy các loại chất rắn khác nhau trong nước thải. Các vật thể cứng, gần như hình cầu nằm ở bên trái, trong khi các vật thể mềm, dài nằm ở bên phải. Giống như nhiều hệ thống khác, khả năng tìm thấy các vật thể rất lớn (dù là hình cầu hay hình thon dài) là rất thấp. Một đặc điểm quan trọng là đường cong phân phối không đối xứng—nó ưu tiên các vật thể mềm, dài, là loại phổ biến nhất được tìm thấy trong nước thải hiện nay.

Tắc nghẽn mềm so với tắc nghẽn cứng

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng vấn đề tắc nghẽn chủ yếu do các mảnh vụn dạng sợi gây ra, thường bị vướng vào các cạnh trước của cánh quạt thông thường. Các sợi này quấn quanh các cạnh trước này và gập lại ở hai bên cánh quạt. Trên các cạnh trước thẳng và cong vừa phải, các mảnh vụn không bị đứt ra; thay vào đó, chúng tiếp tục tích tụ. Sự tích tụ này tạo thành các khối vật liệu rắn lớn (đôi khi được gọi là "vụn vải"), có thể dẫn đến tắc nghẽn.

Khi các mảnh vụn dần tích tụ xung quanh mép trước của cánh bơm, đường dẫn nước tự do giảm đi và hiệu suất bơm giảm sút. Hiện tượng này được gọi là tắc nghẽn mềm vì nó không làm bơm dừng lại. Bơm vẫn tiếp tục hoạt động, nhưng hiệu suất sẽ giảm ở một mức độ nhất định. Một tác động điển hình của tắc nghẽn mềm là bơm cần chạy lâu hơn để bơm một lượng nước thải nhất định. Bơm bị tắc nghẽn mềm cũng kém hiệu quả hơn bơm không bị tắc nghẽn. Do đó, tắc nghẽn mềm làm tăng mức tiêu thụ năng lượng. Một hậu quả khác của tắc nghẽn mềm là độ rung tăng lên, có thể làm tăng tốc độ mài mòn phớt và ổ trục.

Vật lạ nhỏ cũng có thể kẹt giữa trục xoắn và cánh bơm, gây thêm ma sát. Động cơ cần cung cấp mô-men xoắn lớn hơn để bù lại hiệu ứng phanh, do đó đòi hỏi công suất đầu vào cao hơn. Khi dòng điện vận hành vượt quá dòng điện ngắt (khiến động cơ bị quá tải), bơm sẽ ngừng hoạt động. Hiện tượng này được gọi là kẹt cứng. Kẹt cứng cũng có thể xảy ra khi kẹt mềm tạo thành một khối đáng chú ý. Tác động chính của kẹt cứng là thời gian ngừng hoạt động và nhu cầu sửa chữa ngoài kế hoạch để loại bỏ kẹt và khởi động lại bơm, làm tăng chi phí vận hành.

Xua tan những lầm tưởng về kích thước thông lượng

Hàng thập kỷ kinh nghiệm nghiên cứu và phát triển, kết hợp với hàng trăm nghìn lần lắp đặt bơm, đã chứng minh rằng việc chỉ tập trung vào kích thước lưu lượng là không chính xác và gây hiểu lầm. Tuy nhiên, điều này vẫn phổ biến trong các thông số kỹ thuật mua bơm nước thải. Phản hồi của người dùng và thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đối với các loại cánh bơm thông thường đã mang lại những kết quả sau:

Hiệu suất chống tắc nghẽn của Channel Hydraulics

Cánh bơm kênh là loại cánh bơm ly tâm mạch kín, một hoặc nhiều cánh, có lưu lượng lớn. Chúng có hiệu suất cao khi bơm nước sạch nhưng dễ bị tắc nghẽn khi bơm nước thải.

Hình 2: Ví dụ về cánh quạt đơn

Hệ thống thủy lực kênh được thiết kế để đạt được khả năng chống tắc nghẽn tối ưu tại điểm hiệu suất tốt nhất (BEP) của bơm. Do đó, khả năng chống tắc nghẽn giảm dần khi điểm vận hành di chuyển xa hơn so với BEP. Sự tích tụ dần dần của vật liệu dạng sợi ở cạnh trước (Hình 3) sẽ khiến hiệu suất bơm giảm xuống thấp hơn nhiều so với giá trị nước trong được kiểm tra tại nhà máy—một tác động điển hình của tắc nghẽn mềm.

Thiết kế này gây ra tải trọng hướng tâm đáng kể khi vận hành lâu dài, gây áp lực lớn hơn lên trục và ổ trục, làm tăng độ rung và tiếng ồn. Vì cánh quạt không bao giờ có thể cân bằng hoàn hảo, độ rung càng trở nên trầm trọng hơn.

Những vấn đề này cuối cùng dẫn đến tăng mức tiêu thụ năng lượng, hao mòn quá mức và rút ngắn tuổi thọ của máy bơm.

Hình 3: Tắc nghẽn trong cánh quạt kênh

Khả năng chống tắc nghẽn của hệ thống thủy lực xoáy

Cánh quạt xoáy được đặt cách xa vỏ bơm, tạo ra không gian xoắn ốc rộng rãi, nhưng lại không hiệu quả khi bơm cả nước sạch và nước bẩn.

Các nhà thiết kế máy bơm cho rằng:

• Cánh quạt quay sẽ tạo ra dòng xoáy mạnh bên trong ống xoắn, bơm chất lỏng và các mảnh vụn ra ngoài.

• Cánh quạt xoáy hoạt động giống như bộ biến mô, truyền năng lượng từ cánh quạt sang môi trường được bơm với ít hoặc không có trao đổi chất lỏng.

• Vì cánh quạt nằm ngoài đường dẫn dòng chất lỏng nên các vật thể không bao giờ tiếp xúc với cánh quạt và máy bơm sẽ không bị tắc.

Hình 4: Ví dụ về cánh quạt xoáy

Tuy nhiên, cánh quạt xoáy hoạt động giống như các cánh quạt ly tâm khác, nghĩa là năng lượng được truyền đến môi trường thông qua các cánh quạt. Do đó, cánh quạt xoáy nhiều cánh rất nhạy cảm với hiện tượng tắc nghẽn mềm ở trục và cạnh trước. Động lực học chất lỏng (mô hình dòng chảy và phân bố áp suất) của nó có thể khiến các vật liệu mềm tích tụ trên bề mặt cánh quạt, làm giảm thêm hiệu suất thủy lực vốn đã thấp.

Hơn nữa, máy bơm xoáy thường tích tụ nhiều chất rắn trong ống xoắn, gây ra tổn thất thêm, tăng mức tiêu thụ điện năng và cuối cùng dẫn đến quá tải động cơ và máy bơm ngừng hoạt động.

Hình 5: Sự tắc nghẽn trong cánh quạt xoáy

Chống tắc nghẽn của hệ thống thủy lực tự làm sạch hiện đại

Nghiên cứu và điều tra đã chỉ ra rằng các vấn đề tắc nghẽn chủ yếu liên quan đến việc bơm khó xả các mảnh vụn dạng sợi bị vướng vào mép trước của cánh bơm. Cánh bơm loại N được trang bị thiết kế tự làm sạch tiên tiến, được phát triển để ứng phó với những phát hiện này. Với mép trước ngang được quét sắc nét và rãnh thoát nước, thiết kế thủy lực loại N đã được chứng minh là giải pháp cho hầu hết các vấn đề tắc nghẽn. Hơn nữa, không cần đường dẫn lưu lượng lớn, cánh bơm có thể được thiết kế với nhiều cánh, giúp giảm lực hướng tâm, cải thiện độ cân bằng và tăng hiệu suất.

Hình 6 cho thấy khả năng tắc nghẽn của cánh quạt loại N, thấp hơn đáng kể so với cánh quạt thông thường được thiết kế cho kích thước dòng chảy lớn.

Hình 6: Tắc nghẽn trong cánh quạt loại N tự làm sạch

Hình 7: Thiết kế thủy lực công nghệ N tự làm sạch

Hình 7 minh họa thiết kế thủy lực loại N, bao gồm cánh quạt loại N bán mở và vòng chèn có chốt dẫn hướng.

Công nghệ tự làm sạch hoạt động như sau:

1. Cánh quạt loại N, với các cạnh trước nằm ngang quét, có khả năng tự làm sạch bằng cách quét các chất rắn từ tâm vòng chèn ra mép ngoài.

2. Rãnh xả trong vòng chèn hoạt động cùng với cạnh trước nằm ngang để dẫn chất rắn ra khỏi cánh quạt.

3. Ở những hình dạng nhỏ hơn, các chốt dẫn hướng được thiết kế đặc biệt sẽ giữ lại bất kỳ sợi nào mắc kẹt gần trục cánh quạt và cho phép cánh quạt đẩy chúng ra khỏi máy bơm dọc theo các rãnh xả.

Nhờ khả năng đẩy các vật cứng ra ngoài, công nghệ tự làm sạch giúp giảm đáng kể việc bảo trì đột xuất và cải thiện độ tin cậy. Bằng cách ngăn chặn các vật dạng sợi bám vào mép trước và gây tắc nghẽn, cánh quạt loại N đảm bảo hiệu suất cao bền vững trong thời gian dài, từ đó giảm mức tiêu thụ năng lượng.

Không giống như thủy lực kênh, đặc tính chống tắc nghẽn của thủy lực loại N tự làm sạch dựa trên cơ chế cơ học và không bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi lưu lượng. Do đó, bơm có thể hoạt động hiệu quả tại các điểm khác nhau trên đường cong hiệu suất và quan trọng nhất là với độ tin cậy cao ở dải tần số rộng. Việc kết hợp thiết kế thủy lực loại N với bộ truyền động biến tần (VFD) cho phép kiểm soát quy trình tốt hơn, tiết kiệm năng lượng, vận hành mượt mà hơn và giảm chi phí bảo trì.

Phát triển thiết kế thủy lực loại N tự làm sạch

Mô-men xoắn hạn chế trong máy bơm nhỏ

Máy bơm chìm thường được dẫn động bởi một động cơ điện được ghép chặt với cánh bơm, như minh họa trong Hình 8. Khi bơm khởi động, dòng điện chạy vào các cuộn dây stato, tạo ra một từ trường quay làm rôto quay theo trục. Do đó, động cơ tạo ra mô-men xoắn tỷ lệ thuận với công suất động cơ. Mô-men xoắn là một đại lượng vật lý xác định xu hướng của lực làm quay một vật thể quanh một trục hoặc một điểm.

Hình 8: Sơ đồ mô-men xoắn

Như đã đề cập trước đó, các vật thể đi qua bơm tự làm sạch N sẽ bị đẩy dọc theo rãnh xả. Do khe hở giữa cánh bơm và vòng chèn rất nhỏ, chỉ vài phần mười milimét, nên các mảnh vụn lớn sẽ bị đẩy qua rãnh xả. Khi điều này xảy ra, ma sát bổ sung sẽ được tạo ra, làm cánh bơm bị hãm và làm chậm lại. Bơm phải cung cấp thêm mô-men xoắn để khắc phục ma sát bổ sung này, nghĩa là cần có mô-men xoắn động cơ lớn hơn. Nếu mô-men xoắn động cơ tối đa không đủ, các mảnh vụn sẽ bị kẹt và bơm sẽ dừng lại. Hiện tượng này được gọi là kẹt cứng.

Do động cơ được sử dụng trong máy bơm nước thải chìm thường không được đánh giá quá cao, nên mô-men xoắn cực đại có thể không đủ để đánh bật ngay cả những mảnh vụn cứng đầu nhất. Điều này đặc biệt đúng với các máy bơm nhỏ hơn, thường có biên độ mô-men xoắn tương đối thấp. Để nâng cao hơn nữa chức năng của các máy bơm N nhỏ hơn, Flygt đã phát triển công nghệ Adaptive N để giảm nguy cơ kẹt cứng do mô-men xoắn không đủ.

Công nghệ N thích ứng

Với công nghệ Adaptive N, cánh bơm loại N không hoàn toàn cố định vào trục: nó có thể di chuyển lên xuống theo trục để đáp ứng chênh lệch áp suất tạo ra bởi các mảnh vụn lớn cố gắng đi qua bơm. Chuyển động này tạm thời làm tăng khe hở giữa cánh bơm và vòng đệm. Điều này cho phép ngay cả những mảnh vải lớn nhất và những mảnh vụn cứng nhất cũng có thể đi qua bơm mà không cần thêm mô-men xoắn động cơ. Ưu điểm này càng rõ rệt hơn khi động cơ bơm hoạt động bằng nguồn điện một pha, khi mô-men xoắn khả dụng bị giảm hơn nữa.

Hình 9: Vị trí của cánh quạt N thích ứng trong quá trình vận hành

Như thể hiện ở phía bên trái của Hình 9, trong hầu hết các điều kiện, cánh quạt Adaptive N hoạt động giống hệt cánh quạt loại N thông thường. Tuy nhiên, khi cần thiết, cánh quạt sẽ di chuyển lên trên để đẩy các mảnh vụn lớn hơn đi qua, như thể hiện ở phía bên phải của Hình 9.

Cơ chế thích ứng hoạt động bằng cách khai thác chênh lệch áp suất thủy lực trên cánh quạt. Lực phụ thuộc áp suất là F=PxA, trong đó P là áp suất và A là diện tích mà áp suất tác động. Hình 10 cho thấy cách các lực kết hợp xác định vị trí của cánh quạt.

Phía bên trái của Hình 10 là hình ảnh khái niệm về áp suất thủy lực phân bố trên toàn bộ cánh quạt trong nước thải bị ô nhiễm nhẹ. Tại đáy cánh quạt, áp suất hướng lên tăng theo bán kính, do đó lực tăng dần từ tâm cánh quạt về phía mép. Trong khi đó, tại đỉnh cánh quạt, áp suất cao hơn tác động đều trên toàn bộ đĩa cánh quạt. Lực tác dụng lên cánh quạt có giá trị thực hướng xuống, duy trì cánh quạt ở vị trí vận hành bình thường.

Hình 10: Phân bố lực trong quá trình hoạt động bình thường (trái) và khi một mảnh vụn lớn đi vào máy bơm (phải)

Khi một mảnh vụn lớn đi vào cánh quạt, cân bằng lực sẽ khác với hoạt động bình thường. Như thể hiện ở phía bên phải của Hình 10, tại chân cánh quạt, một lực hướng lên tăng dần được cộng vào lực thủy lực. Khi lực hướng lên lớn hơn lực hướng xuống, cánh quạt bắt đầu di chuyển lên trên, và khe hở giữa cánh quạt và miếng chèn tăng lên. Khi khe hở đủ rộng, mảnh vụn sẽ đi qua cánh quạt. Lực hướng lên sau đó giảm dần, và cánh quạt trở về vị trí hoạt động ban đầu.

Vì chuyển động thích ứng này chỉ kéo dài trong một phần nhỏ giây, nên việc tăng công suất tức thời không ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất tổng thể của bơm. Tính năng thích ứng này cũng giúp giảm tải trọng lên trục, phớt và ổ trục, nhờ đó kéo dài tuổi thọ của chúng.

Tóm lại, công nghệ Adaptive N cải thiện đáng kể khả năng tự làm sạch của các máy bơm nhỏ được trang bị động cơ mô-men xoắn thấp. Cuối cùng, hoạt động đáng tin cậy và hiệu suất cao ổn định giúp giảm tổng chi phí sở hữu.

Lưu ý: Mặc dù có lò xo ở trục cánh quạt, nhưng nó không liên quan đến chức năng thích ứng. Lò xo này giữ cánh quạt cố định trong quá trình lắp ráp và vận chuyển, ngăn ngừa hư hỏng có thể xảy ra trước khi lắp đặt.

Phân tích chi phí vòng đời (LCC) cho máy bơm nước thải nhỏ

Phân tích Chi phí Vòng đời (LCC) là một phương pháp được sử dụng để xác định tổng chi phí của một hệ thống trong suốt vòng đời của nó hoặc để so sánh các kế hoạch đầu tư. Một phân tích LCC hoàn chỉnh cho bất kỳ thiết bị nào bao gồm tất cả các chi phí liên quan đến thiết bị, bao gồm đầu tư ban đầu, lắp đặt, vận hành, năng lượng, thời gian ngừng hoạt động, môi trường, bảo trì và xử lý. Các thành phần quan trọng nhất của phép tính sẽ phụ thuộc vào ứng dụng, vị trí, chi phí nhân công và chi phí năng lượng - những yếu tố có thể thay đổi đáng kể giữa các thị trường.

Phân tích đơn giản hóa thường được sử dụng khi đánh giá các lựa chọn bơm nước thải. Trong trường hợp này, các yếu tố quan trọng nhất là đầu tư ban đầu, chi phí năng lượng và chi phí bảo trì (đặc biệt là bảo trì ngoài kế hoạch). Các yếu tố khác có thể được loại trừ khỏi phân tích.

Tắc nghẽn là yếu tố quan trọng nhất gây ra chi phí bảo trì ngoài dự kiến. Số lần máy bơm bị tắc nghẽn trong một trạm bơm có thể thay đổi đáng kể. Các yếu tố phổ biến nhất là:

• Loại môi trường bơm

• Loại thiết kế thủy lực của bơm

• Độ dài chu kỳ hoạt động của bơm

• Kích thước bơm

• Mô men xoắn và mô men quán tính của động cơ

• Thực hiện bảo trì thường xuyên

Tăng chi phí năng lượng do tắc nghẽn mềm

Như đã đề cập ở trên, bơm cánh quạt kênh được sử dụng trong các ứng dụng xử lý nước thải có thể bị tắc nghẽn mềm và có thể bị ngắt sau một chu kỳ vận hành dài. Tuy nhiên, bơm cánh quạt xoáy bị tắc nghẽn mềm có thể tiếp tục hoạt động do thể tích lớn hơn bên trong vỏ bơm. Thể tích lớn hơn này cho phép tích tụ chất rắn nhiều hơn so với các loại cánh quạt khác. Trong cả hai trường hợp, tắc nghẽn mềm có xu hướng làm giảm hiệu suất bơm và gây ra tắc nghẽn cứng.

Hình 11 cho thấy tác động của tắc nghẽn mềm đến hiệu suất và mức tiêu thụ năng lượng của bơm thông thường (thiết kế thủy lực kênh hoặc xoáy) và bơm tự làm sạch (thiết kế thủy lực loại N hoặc công nghệ N thích ứng) theo thời gian.

Như thể hiện trong Hình 11a, khi bơm thông thường vận hành liên tục trong nước thải, hiệu suất của nó giảm dần và mức tiêu thụ năng lượng tăng dần. Xu hướng tương tự cũng được quan sát thấy khi bơm thông thường vận hành không liên tục (Hình 11b), mặc dù việc rửa ngược có thể tạm thời cải thiện hiệu suất. Ngược lại, Hình 11c cho thấy bơm tự làm sạch duy trì hiệu suất và mức tiêu thụ năng lượng ổn định trong quá trình vận hành liên tục hoặc không liên tục trong nước thải, dẫn đến mức tiêu thụ năng lượng thấp nhất theo thời gian.

Chi phí năng lượng tăng thêm do tắc nghẽn mềm có thể dễ dàng đo lường tại chỗ. Tuy nhiên, việc dự đoán những chi phí bổ sung này rất khó khăn do tính chất vật liệu lọc và chu kỳ vận hành thay đổi.

Hình 11: So sánh hiệu suất của máy bơm thông thường và hiệu suất của máy bơm nước thải công nghệ N tự làm sạch trong hai tình huống vận hành khác nhau

Ví dụ so sánh LCC đơn giản

Ví dụ sau đây cung cấp phân tích LCC đơn giản so sánh chi phí của ba loại máy bơm trong thời gian hoạt động hàng ngày ngắn và dài:

*Chi phí năng lượng có thể thay đổi đáng kể tùy theo quốc gia.

**Dữ liệu về hiệu suất và mức tiêu thụ năng lượng cụ thể dựa trên đường cong hiệu suất của máy bơm Flygt.

Trong ví dụ này, chi phí đầu tư ban đầu cho các thiết kế thủy lực khác nhau không thay đổi đáng kể. Trong các chu kỳ vận hành dài, chi phí đầu tư ban đầu chỉ chiếm một phần nhỏ của LCC. Hơn nữa, chi phí bảo trì theo kế hoạch sẽ gần như giống nhau trên các tùy chọn bơm khác nhau. Trong khi đó, chi phí bảo trì ngoài kế hoạch do tắc nghẽn cứng sẽ có tác động lớn hơn đến LCC.

Khi một bơm cánh quạt kênh hoạt động 12 giờ mỗi ngày trong năm năm (Hình 14), chi phí bảo trì ngoài dự kiến ​​của nó vượt quá năm lần khoản đầu tư ban đầu. Ngược lại, chi phí bảo trì của bơm cánh quạt loại N thích ứng chỉ bằng 60% khoản đầu tư ban đầu. Mặc dù bơm cánh quạt xoáy được dự kiến ​​sẽ cần ít dịch vụ hơn so với bơm cánh quạt kênh, nhưng hiệu suất thấp hơn so với các thiết kế thủy lực khác sẽ dẫn đến chi phí năng lượng cao hơn. Điều này thậm chí còn chưa tính đến chi phí năng lượng bổ sung do tắc nghẽn mềm, vốn khó dự đoán và do đó không được đưa vào tính toán LCC hoặc các biểu đồ này. Khi tính đến điều này, bơm thủy lực xoáy sẽ có mức tiêu thụ năng lượng cao hơn so với hai thiết kế thủy lực còn lại.

Dù hoạt động 3 hay 12 giờ mỗi ngày (Hình 13 và 14), bơm cánh quạt Adaptive N-type có chi phí vòng đời thấp nhất trong các ứng dụng xử lý nước thải vì nó giảm thiểu việc bảo trì ngoài kế hoạch. Nếu tính đến chi phí năng lượng bổ sung do tắc nghẽn mềm, mức tiết kiệm của bơm cánh quạt Adaptive N-type thậm chí còn lớn hơn mức được thể hiện trong phân tích LCC. Bên cạnh lợi ích kinh tế, bơm cánh quạt N-type còn mang đến trải nghiệm vận hành an toàn cho người dùng cuối.

Hình 12: Ví dụ về một trạm bơm giếng ướt được trang bị hai máy bơm nước thải nhỏ

Hình 13: Phân tích LCC đơn giản dựa trên 3 giờ hoạt động hàng ngày trong 5 năm

Hình 14: Phân tích LCC đơn giản dựa trên 12 giờ hoạt động hàng ngày trong 5 năm

Bản tóm tắt

Việc ngày càng chú trọng giảm thiểu chi phí vận hành, đặc biệt là trong các ứng dụng xử lý nước thải, đã thúc đẩy nhu cầu về máy bơm có khả năng chống tắc nghẽn và hiệu suất cao hơn. 25 năm trước, Flygt đã phát triển thiết kế thủy lực tự làm sạch để giải quyết vấn đề này. Cánh bơm loại N bán hở, với cạnh trước nằm ngang quét và các rãnh xả, giúp giảm đáng kể nguy cơ tắc nghẽn. So với các thiết kế thủy lực truyền thống, bơm loại N mang lại hiệu suất cao ổn định và độ tin cậy được cải thiện. Nhờ đó, bơm loại N tự làm sạch đã trở nên phổ biến trên toàn thế giới.

Do kích thước và mô-men xoắn động cơ hạn chế của bơm nước thải cỡ nhỏ, việc triển khai công nghệ loại N trong những ứng dụng khó khăn nhất là một thách thức. Để nâng cao hơn nữa chức năng tự làm sạch, đặc biệt là giảm nguy cơ tắc nghẽn cứng ở bơm có mô-men xoắn tương đối thấp, cánh bơm loại N được tích hợp công nghệ thích ứng. Thiết kế thủy lực loại N thích ứng cho phép cánh bơm di chuyển dọc trục, cho phép ngay cả những mảnh vụn cứng nhất cũng có thể đi qua. Các thử nghiệm rộng rãi trong phòng thí nghiệm và thực địa chứng minh rằng thiết kế thủy lực công nghệ N thích ứng giải quyết hiệu quả cả vấn đề tắc nghẽn mềm và cứng ở bơm nhỏ.

Hơn nữa, phân tích LCC cho thấy tiềm năng tiết kiệm chi phí đáng kể của bơm cánh quạt Adaptive N. Trong hầu hết các trường hợp, khoản tiết kiệm này đến từ việc giảm mức tiêu thụ năng lượng và giảm chi phí bảo trì ngoài dự kiến.