I. Tình hình nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng máy bơm trên thế giới và ở Việt Nam
I.1.Tình hình nghiên cứu thiết kế, chế tạo và sử dụng máy bơm trên thế giớ
N−ớc luôn luôn là nhu cầu cấp thiết nhất đối với cuộc sống con ng−ời. Sự phát triển của các ph−ơng tiện cấp n−ớc gắn liền với sự phát triển của nền văn minh nhân loại. Sử dụng các biện pháp kỹ thuật cấp n−ớc cho các vùng dân c− và phục vụ sản xuất đã đ−ợc thực hiện từ ngàn năm tr−ớc công nguyên. Cơ cấu nâng n−ớc cổ đại là bánh xe nâng chiều cao cột n−ớc khoảng 3 - 4 m và l−u l−ợng lớn nhất đạt 8 - 10m3
/h, có nguyên lý hoạt động và cấu tạo t−ơng tự các cọn n−ớc đang còn đ−ợc sử dụng trong thời đại ngày nay.
Từ hệ thống gầu múc đến các cối xay chạy bằng sức n−ớc, rồi các bơm pittông đầu tiên ra đời cho đến cuối thế kỷ XVIII Ơle đã đề xuất lý thuyết dòng tia để tính toán thiết kế máy bơm ly tâm. Vào thời kỳ Pie đệ nhất, ở Nga đã có hơn 3.000 nhà máy cơ khí sử dụng các thiết bị thủy lực. Cuối thế kỷ XIX các Viện sỹ Giucốpski và Tráp l− ghin (Nga) đã đề xuất lý thuyết khí động lực học của cánh đặt nền móng cho việc xây dựng ph−ơng pháp tính toán các lá cánh bánh công tác bơm cánh dẫn (bơm ly tâm và bơm h−ớng trục). Tiếp đó, Prôskura và Vazơnhesenski (Nga)... đã sáng tạo ra lý thuyết về dòng chảy bao quanh hệ thống cánh dẫn, góp phần hoàn chỉnh lý thuyết về máy bơm.
Các nhà bác học và kỹ s− Nga, Đức, Mỹ... đã tiếp tục công bố nhiều kết quả nghiên cứu về quan hệ giữa số cánh hữu hạn và đặc tính thủy lực, lý thuyết tính toán lá cánh và hàng loạt vấn đề quan trọng khác. Họ đã có những đóng góp rất lớn cho sự phát triển của ngành chế tạo máy bơm. Tuy nhiên, tình hình thủy lực trong phần dẫn dòng máy bơm cánh dẫn (trong đó có bơm h−ớng trục) là rất phức tạp. Các thông số kỹ thuật của bơm đến nay vẫn đ−ợc xác định bằng ph−ơng pháp thực nghiệm, bởi lẽ, xác định bằng tính toán lý thuyết th−ờng cho sai số khá lớn so với thực tế.
Những thập kỷ cuối cùng của thế kỷ XX đ−ợc chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ của ngành chế tạo máy bơm với sự hoàn thiện đáng kể các ph−ơng pháp thiết kế phần dẫn dòng máy bơm ly tâm, bơm hỗn l−u và bơm h−ớng trục. Đã có sự mở rộng đáng kể phạm vi sử dụng các máy bơm kiểu h−ớng trục nhằm đáp ứng nhu cầu cần l−u l−ợng lớn. Các công trình nghiên cứu đ−ợc tập trung theo h−ớng nâng cao công suất của mỗi tổ máy. Hiện nay, Nga (cụ thể là Tổng công ty chế tạo máy năng l−ợng (ЭНЕРГОМАШ)) đã sản xuất đ−ợc máy bơm h−ớng trục cỡ lớn với l−u l−ợng đạt tới Q
6
tăng công suất mỗi máy bơm là tăng số vòng quay đặc tr−ng (hệ số tỉ tốc của bơm) nhằm đạt tới ns = 2.500 - 3.000 đối với các bơm h−ớng trục; nâng cao đặc tính năng l−ợng, đặc tính xâm thực và độ bền của máy với chất l−ợng tốt, giảm ồn và rung động. Ngoài ra, các n−ớc công nghiệp phát triển rất chú ý tới việc xây dựng các tiêu chuẩn Nhà n−ớc, tiêu chuẩn quốc tế về các lĩnh vực phù hợp với từng loại bơm t−ơng ứng. Hàng loạt vấn đề về vật liệu mới, kết cấu mới... của bơm cũng nh− các ph−ơng tiện tính toán máy tính với các ch−ơng trình phần mềm rất lớn thuận tiện cho thiết kế, kiểm tra, các thiết bị đo hiện đại cho độ chính xác cao và dễ sử dụng, các hệ thống điều khiển tự động... đã đ−ợc quan tâm và áp dụng cho công nghệ thiết kế, công nghệ chế tạo cũng nh− lắp đặt và vận hành sử dụng máy bơm.
Ngành chế tạo máy bơm tại các n−ớc G7 cũng đạt đ−ợc những thành tựu lớn. Với hàng trăm Hãng, Công ty, các tr−ờng đại học, các Viện nghiên cứu đã cho ra đời mỗi năm hàng vạn máy bơm các loại với công suất mỗi tổ máy đạt tới N = 50000 kW, đ−ờng kính bánh công tác máy bơm h−ớng trục D1= 4,5 m cột n−ớc H = 25m . Các máy bơm h−ớng trục cỡ lớn th−ờng có loại trục đứng và trục ngang. Nói chung, bơm h−ớng trục công suất lớn kiểu trục đứng có −u việt là tiết kiệm đ−ợc diện tích sàn lắp đặt máy, dễ tháo lắp, dễ đảm bảo độ chính xác khi lắp trục dài và trọng l−ợng lớn, trọng l−ợng riêng của máy và tải trọng từ dòng chảy đ−ợc truyền qua gối đỡ, bệ đỡ và qua nền nhà máy đ−ợc phân bố đều hơn cũng nh− cho phép đạt hiệu suất của máy cao hơn do sử dụng ống hút kiểu thẳng. Máy bơm h−ớng trục đặt ngang công suất lớn th−ờng có cột n−ớc khoảng 2 – 12 m và có dạng Capsun phục vụ cho việc vận chuyển l−ợng n−ớc rất lớn.
Các máy bơm h−ớng trục công suất lớn đ−ợc sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau nh− phục vụ cấp n−ớc cho công nghiệp ( nhiệt điện, thuỷ điện ở các nhà máy tích năng Bơm tua bin hai chiều, điện nguyên tử ….), t−ới tiêu trong nông nghiệp, vận chuyển n−ớc từ vùng này sang vùng khác (trạm bơm cấp n−ớc cho Mascơva-Nga) cấp n−ớc sinh hoạt của thành phố, cụm dân c−…
ở châu á và các n−ớc Đông Nam á cũng có ngành chế tạo máy bơm phát triển. Nhật bản, Hàn quốc , Trung quốc đã nghiên cứu , thiết kế chế tạo nhiều máy bơm nói chung và bơm h−ớng trục nói riêng công suất lớn đạt chất l−ợng tốt, đáp ứng các nhu cầu của nền kinh tế mỗi n−ớc và tham gia xuất khẩu sang các n−ớc khác trên thế giới .
Các n−ớc nh− Singapo , Thái lan, Malayxia, Indonexia đã có nhiều công ty liên doanh với n−ớc ngoài nghiên cứu , thiết kế và chế tạo rất nhiều kiểu bơm, kể cả các máy bơm công suất tới hàng ngàn Ki-lô-oát, l−u l−ợng đạt tới 72.000m3
Hiện nay , trên thế giới đã thiết kế, chế tạo cũng nh− đang sử dụng khoảng 1.500 loại bơm khác nhau. Máy bơm luôn giữ vị trí vô cùng quan trọng, tham gia vào hầu hết các ngành kỹ thuật của các nền kinh tế trên thế giới, kể cả phục vụ trong ngành hàng không vũ trụ và quân sự