Khi nhu cầu sử dụng nước vượt ra ngoài khả năng của các nguồn nước mặt hoặc giếng đào nông, việc khai thác nước từ các giếng khoan sâu là giải pháp cần thiết. Trong trường hợp này, máy bơm chìm giếng khoan trở thành thiết bị không thể thay thế. Đúng như tên gọi, loại bơm này được thiết kế để hoạt động hoàn toàn dưới mặt nước trong lòng giếng. Sự khác biệt cơ bản này mang lại những ưu điểm vượt trội so với các loại bơm đặt cạn, đặc biệt là về khả năng đẩy nước từ độ sâu lớn.
Toc
Giới thiệu và Khác biệt cơ bản\
Bơm chìm giếng khoan là một loại bơm ly tâm đặc biệt, được tối ưu hóa để hoạt động trong môi trường dưới nước và trong không gian hẹp của giếng khoan. Cơ chế hoạt động của nó giải quyết được những hạn chế cố hữu của bơm đặt cạn khi đối mặt với độ sâu.
Bơm Chìm Giếng Khoan là gì?
Bơm chìm giếng khoan (còn gọi là bơm hỏa tiễn) là một thiết bị hình trụ dài, được cấu tạo bởi hai phần chính: động cơ điện kín nước ở phía dưới và phần bơm (thường là loại ly tâm nhiều tầng cánh) ở phía trên. Toàn bộ thiết bị này được đặt chìm hoàn toàn dưới mực nước trong giếng khoan và kết nối với bề mặt bằng một đường ống đẩy và một cáp điện chống nước. Nước đi vào bơm qua lưới lọc (intake screen) và được đẩy lên trên bề mặt thông qua ống đẩy.
Thiết kế chìm trong nước đảm bảo rằng bơm luôn được mồi nước một cách tự nhiên ngay khi mực nước đủ cao, loại bỏ hoàn toàn nhu cầu mồi bơm ban đầu như bơm đặt cạn.
2. https://tamtho.com.vn/bom-tuan-hoan-dam-bao-dong-chay-lien-tuc-trong-cac-he-thong-kin/
3. https://tamtho.com.vn/top-10-loai-may-bom-nuoc-pho-bien-va-hieu-qua-nhat-hien-nay/
4. https://tamtho.com.vn/bom-mang-giai-phap-linh-hoat-cho-chat-long-an-mon-mai-mon-va-chua-tap-chat/
5. https://tamtho.com.vn/bom-ly-tam-truc-dung-thiet-ke-tiet-kiem-khong-gian-va-kha-nang-tao-ap-cao/
Tại sao bơm chìm hiệu quả hơn bơm đặt cạn cho giếng sâu?
Điểm yếu lớn nhất của các loại bơm đặt cạn (bơm ly tâm trục ngang, bơm piston đặt cạn…) khi khai thác nước từ giếng là khả năng hút bị giới hạn bởi áp suất khí quyển. Áp suất khí quyển chỉ có thể “đẩy” nước lên một độ cao tối đa lý thuyết khoảng 10.3 mét ở mực nước biển. Trong thực tế, do tổn thất ma sát và hiệu suất bơm, chiều cao hút hiệu quả của bơm đặt cạn thường chỉ đạt khoảng 5-8 mét. Nếu mực nước trong giếng nằm sâu hơn giới hạn này, bơm đặt cạn sẽ không thể hút được nước.
Bơm chìm giếng khoan khắc phục hoàn toàn hạn chế này bằng cách thay đổi nguyên lý hoạt động từ “hút” thành “đẩy”. Thay vì tạo ra chân không ở trên để kéo nước lên, bơm chìm hoạt động ngay tại vị trí dưới sâu và sử dụng năng lượng từ động cơ để “đẩy” trực tiếp cột nước từ dưới lên trên. Độ sâu mà bơm chìm có thể đẩy nước lên chỉ bị giới hạn bởi công suất của động cơ và số tầng cánh quạt của bơm (mỗi tầng cánh thêm một phần áp suất), chứ không bị giới hạn bởi áp suất khí quyển. Đây là lý do duy nhất khiến bơm chìm là lựa chọn khả thi cho các giếng khoan sâu hàng chục, thậm chí hàng trăm mét.
Cấu tạo và Cơ chế hoạt động dưới nước
Để hoạt động bền bỉ trong môi trường khắc nghiệt dưới nước, bơm chìm giếng khoan có cấu tạo và cơ chế vận hành đặc trưng.
Các bộ phận chính và Thiết kế chống nước
- Động cơ kín nước (Sealed Motor): Thường là động cơ điện 2 cực hoặc 4 cực, được đặt trong một vỏ bọc kín nước hoàn toàn, thường chứa đầy dầu hoặc nước làm mát đặc biệt để bôi trơn và tản nhiệt. Cáp điện kết nối với động cơ cũng phải là loại chuyên dụng, chống thấm nước và chịu được áp lực cao. Đây là bộ phận quan trọng nhất và nhạy cảm nhất của bơm chìm.
- Phần bơm (Pump Section): Nằm phía trên động cơ, bao gồm nhiều tầng cánh quạt (impellers) và các bộ phận dẫn hướng (diffusers) xếp chồng lên nhau dọc theo trục. Mỗi tầng cánh quạt sẽ tăng áp lực cho dòng nước, và áp lực này được cộng dồn qua từng tầng.
- Lưới lọc (Intake Screen): Vị trí cửa hút nước vào bơm, được trang bị lưới lọc để ngăn các hạt rắn, cát lớn hoặc rác lọt vào làm hỏng cánh quạt hoặc gây tắc nghẽn.
- Van một chiều (Check Valve): Thường được tích hợp sẵn ở đầu ra của bơm (cửa xả) hoặc lắp thêm trên đường ống đẩy. Van này ngăn không cho cột nước trong đường ống chảy ngược trở lại giếng khi bơm ngừng hoạt động, giúp giảm tải cho bơm khi khởi động lại và ngăn nước bẩn từ trên mặt đất chảy ngược xuống giếng.
- Vỏ bơm và Trục: Vỏ bơm thường làm bằng thép không gỉ hoặc vật liệu chống ăn mòn. Trục bơm nối động cơ với các tầng cánh quạt.
Quá trình hút, đẩy và tạo áp suất từ dưới sâu
Khi động cơ hoạt động, trục quay làm các cánh quạt trong phần bơm quay theo. Nước từ giếng đi vào qua lưới lọc tại cửa hút (thường đặt giữa động cơ và phần bơm hoặc ngay phía trên động cơ). Dòng nước này được đưa vào mắt cánh quạt của tầng đầu tiên. Cánh quạt quay tạo ra lực ly tâm, gia tốc dòng nước và đẩy nó ra ngoài, đi vào bộ phận dẫn hướng của tầng đó. Tại đây, động năng được chuyển thành áp năng, làm tăng áp suất nước.
Nước từ tầng thứ nhất sau khi được tăng áp sẽ đi vào mắt cánh quạt của tầng thứ hai thông qua bộ phận dẫn hướng, tiếp tục được gia tốc và tăng áp suất. Quá trình này lặp đi lặp lại qua tất cả các tầng cánh quạt. Sau khi đi qua tầng cuối cùng, nước đã đạt được áp suất đủ lớn để thắng trọng lực của cột nước trong ống đẩy và các tổn thất ma sát, nhờ đó được đẩy lên trên bề mặt.
Cơ chế hoạt động dưới nước cũng mang lại lợi ích bổ sung: nước xung quanh bơm giúp làm mát động cơ một cách hiệu quả, cho phép động cơ hoạt động liên tục trong thời gian dài mà không bị quá nhiệt.
Ưu điểm, Nhược điểm và Ứng dụng tiêu biểu
Bơm chìm giếng khoan là giải pháp tối ưu cho giếng sâu, nhưng việc sử dụng chúng cũng đi kèm với một số thách thức riêng.
1. https://tamtho.com.vn/top-10-loai-may-bom-nuoc-pho-bien-va-hieu-qua-nhat-hien-nay/
3. https://tamtho.com.vn/bom-piston-co-che-chuyen-dong-tinh-tien-va-kha-nang-tao-ap-luc-khong-lo/
4. https://tamtho.com.vn/bom-tuan-hoan-dam-bao-dong-chay-lien-tuc-trong-cac-he-thong-kin/
5. https://tamtho.com.vn/bom-mang-giai-phap-linh-hoat-cho-chat-long-an-mon-mai-mon-va-chua-tap-chat/
Lợi ích vượt trội và Những thách thức khi sử dụng
-
Lợi ích vượt trội:
- Khả năng hút/đẩy từ độ sâu lớn: Lợi thế lớn nhất, không bị giới hạn bởi chiều cao hút như bơm đặt cạn.
- Tự mồi hoàn toàn: Luôn được ngập trong nước nên không cần mồi bơm.
- Hoạt động êm ái: Tiếng ồn của bơm và động cơ được giảm thiểu đáng kể vì chúng hoạt động dưới nước.
- Không chiếm diện tích trên mặt đất: Toàn bộ hệ thống bơm nằm dưới giếng, không cần xây nhà bơm hay bệ đỡ lớn trên mặt đất.
- Làm mát hiệu quả: Nước xung quanh giúp tản nhiệt cho động cơ rất tốt.
- Ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường: Nhiệt độ nước dưới lòng đất ổn định hơn nhiệt độ không khí.
-
Những thách thức khi sử dụng:
- Khó tiếp cận để bảo trì/sửa chữa: Khi bơm gặp sự cố, cần phải kéo toàn bộ thiết bị lên khỏi giếng, đòi hỏi thiết bị chuyên dụng và nhân lực.
- Nhạy cảm với cát và hạt rắn: Nếu giếng có nhiều cát hoặc bùn, các hạt này có thể mài mòn cánh quạt, gây kẹt bơm hoặc hỏng phớt làm kín động cơ (dù có các loại bơm chìm chuyên dụng cho nước lẫn cát).
- Hỏng hóc động cơ/phớt làm kín rất nghiêm trọng: Nếu phớt làm kín bị hỏng, nước có thể lọt vào động cơ gây cháy, yêu cầu thay thế cả cụm bơm hoặc động cơ.
- Chi phí lắp đặt và khắc phục sự cố ban đầu có thể cao: Do tính chất lắp đặt dưới sâu.
Các tình huống và loại giếng phù hợp
Bơm chìm giếng khoan là lựa chọn lý tưởng cho các tình huống sau:
- Giếng khoan sâu: Bất kỳ giếng khoan nào có mực nước tĩnh hoặc mực nước động nằm sâu quá giới hạn hút của bơm đặt cạn (thường là trên 8-10 mét).
- Nhu cầu cấp nước liên tục và ổn định từ nguồn sâu: Cung cấp nước sinh hoạt cho các hộ gia đình, trang trại, khu dân cư.
- Ứng dụng tưới tiêu từ giếng khoan: Đặc biệt cho các hệ thống tưới cần lưu lượng và áp suất nhất định từ nguồn nước sâu.
- Cấp nước công nghiệp từ nguồn giếng ngầm sâu: Sử dụng trong các nhà máy, xí nghiệp cần nguồn nước độc lập và đáng tin cậy.
Tóm lại, bơm chìm giếng khoan là giải pháp kỹ thuật không thể thiếu để khai thác hiệu quả nguồn nước quý giá nằm sâu dưới lòng đất. Mặc dù việc bảo trì có thể phức tạp hơn bơm đặt cạn, khả năng vượt trội trong việc đẩy nước từ độ sâu lớn và tính tiện lợi khi vận hành dưới nước làm cho chúng trở thành lựa chọn hàng đầu cho mọi giếng khoan sâu.
