Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 8639:2023 về phương pháp thử nghiệm các thông số cơ bản đối với máy bơm nước trong thủy lợi do Bộ Khoa học và Công nghệ công bố hướng dẫn các yêu cầu và phương pháp thử nghiệm thông số kỹ thuật cơ bản của các loại máy bơm ly tâm, máy bơm hỗn lưu, máy bơm hướng trục sử dụng trong các trạm bơm thuộc công trình thủy lợi.

Tiêu chuẩn này không áp dụng trong thử nghiệm độ rung, độ ổn, độ bền chi tiết, tính chất cơ, lý, hóa của vật liệu chế tạo bơm và các sai số do chế tạo.

Trong tiêu chuẩn này đề cập đến ba cấp thử nghiệm: cấp 1 áp dụng cho các phép thử chính xác, cấp 2 cho các phép thử thông thường và cấp 3 cho các phép thử mở rộng.

Quy định đối với cấp thử nghiệm, khi cần thử nghiệm công suất trên trục (thông qua momen và số vòng quay) cần áp dụng thử nghiệm cấp 1. Áp dụng thử nghiệm cấp 2 đối với máy bơm có công suất trục > 100 kW. Áp dụng thử nghiệm cấp 3 với máy bơm có công suất trục ≤ 100 kW. Không thử nghiệm cột áp hút dương tối thiểu (NPSH).

Các thông số cần thử nghiệm bao gồm lưu lượng thể tích (Q), cột áp toàn phần của bơm (H), công suất điện tiêu thụ của động cơ dẫn động (Nđc), số vòng quay trục bơm (n), hiệu suất tổ máy (ηtm); Tùy theo điều kiện cụ thể có thể bổ sung thêm các thông số thử nghiệm khác như công suất trên trục (Nt) và hiệu suất bơm (ηb).

Phương pháp thử nghiệm các thông số cơ bản đối với máy bơm nước theo tiêu chuẩn đảm bảo chính xác, hiệu quả. Ảnh minh họa

Các thiết bị dùng để thử nghiệm phải còn thời hạn hiệu chuẩn theo quy định. Thiết bị dùng để thử nghiệm được lựa chọn phù hợp với quy trình đo, có độ không đảm bảo đo không được vượt quá giới hạn cho phép lớn nhất quy định. Độ không đảm bảo đo toàn phần bao gồm độ không đảm bảo đo ngẫu nhiên và độ không đảm bảo đo thiết bị không được vượt quá giới hạn cho phép lớn nhất theo quy định.

Số lượng máy bơm cần thử nghiệm, với máy bơm mới hoặc máy cũ sau khi sửa chữa có thay thế bánh công tác khi số lượng không lớn hơn 08 tổ máy thì số máy bơm chọn để thử nghiệm tối thiểu là 01 máy; Khi số lượng từ 09 tổ máy đến 16 tổ máy thì số máy bơm được chọn để thử nghiệm tối thiểu là 02 máy; Khi số lượng từ 17 máy trở lên chọn ít nhất 03 máy để thử nghiệm. Trong trường hợp thử nghiệm để đánh giá hiện trạng chất lượng các máy bơm cũ sẽ thực hiện với từng máy bơm cần đánh giá.

Trước khi tiến hành thử nghiệm máy bơm phải lập đề cương bao gồm các nội dung chính sau: cấp thử nghiệm, các thông số thử nghiệm, sơ đồ bố trí thử nghiệm, thiết bị đo sử dụng, quy trình đo và ghi dữ liệu. Tương ứng với cấp thử nghiệm và điều kiện lắp máy để lựa chọn phương pháp đo phù hợp.

Điều kiện thử nghiệm tốt nhất đạt được tại mặt cắt đo, khi dòng chảy thỏa mãn yêu cầu sau phân bố vận tốc đối xứng qua trục đường ống dẫn; Áp suất phân bố theo quy luật thủy tĩnh; Không có xoáy cục bộ do lắp đặt gây ra.

Nếu phải thực hiện thử nghiệm ở số vòng quay khác với số vòng quay danh nghĩa thì số vòng quay đó phải nằm trong dải từ 50 % đến 120 % số vòng quay danh nghĩa. Các chế độ làm việc của máy bơm được điều chỉnh bằng việc điều tiết lưu lượng tại cửa ra.

Điều chỉnh chế độ làm việc và tiến hành lấy số liệu tại 5 điểm làm việc với mọi cấp thử nghiệm gồm hai điểm lân cận điểm làm việc yêu cầu (một điểm trong khoảng từ 95 % đến 100 % lưu lượng yêu cầu, một điểm trong khoảng từ 100 % đến 105 % lưu lượng yêu cầu); ba điểm còn lại đặt cách nhau trong phạm vi hoạt động của bơm với các điểm được lấy gần vùng có cột áp cao nhất (với máy bơm hướng trục và hỗn lưu) hoặc điểm gần vùng có lưu lượng cao nhất (với máy bơm ly tâm).

Ghi số liệu tại mỗi điểm đo đọc lặp lại giá trị các đại lượng đo bao gồm lưu lượng, áp suất đo tại cửa vào và cửa ra, mức nước (nếu cột áp được xác định thông qua mức nước), công suất điện, momen xoắn trên trục, số vòng quay trục bơm với khoảng thời gian ngẫu nhiên không nhỏ hơn 10s; Lấy ít nhất ba bộ số liệu tại mỗi điểm thử nghiệm. Số lần đo lặp lại, phần trăm sai lệch giữa giá trị nhỏ nhất và lớn nhất của từng đại lượng đo không được vượt quá giá trị cho phép.

Nếu kết quả thử nghiệm không thỏa mãn điều kiện quy định phải loại bỏ toàn bộ loạt số liệu đọc ban đầu, xác định nguyên nhân, điều chỉnh lại điều kiện thử nghiệm rồi mới tiến hành đo để tạo ra bộ số liệu với số đọc hoàn toàn mới. Không được phép tùy tiện loại bỏ các giá trị đọc trong bộ số liệu thu được, nếu đơn giản chỉ vì chúng nằm ngoài giới hạn cho phép.

Giá trị trung bình số học của các số đọc của đại lượng đo (quan sát), được xem là giá trị thực cần xác định cho mục đích thử nghiệm. Kết quả thử nghiệm được tổng hợp trong báo cáo, bao gồm thời gian và địa điểm tiến hành thử nghiệm; Tên nhà sản xuất, loại máy bơm, ký hiệu, năm sản xuất, số xuất xưởng.

Các thông số kỹ thuật chính của máy bơm như: lưu lượng, cột áp toàn phần, công suất, số vòng quay danh nghĩa; các thông số tại điểm làm việc cam kết; Các đặc điểm của máy bơm, điều kiện làm việc của máy bơm trong lúc tiến hành thử nghiệm; Sơ đồ bố trí thử nghiệm, đường kính tại các mặt cắt đo lường; Quy trình thử nghiệm và thiết bị đo kèm dữ liệu hiệu chuẩn; Các bảng số liệu đo đạc có chữ ký của người phụ trách thử nghiệm và các thành viên tham gia; Phân tích và đánh giá kết quả thử nghiệm; Kết luận.

Kết quả thử nghiệm phải được thống nhất giữa đại diện các đơn vị liên quan trước khi tháo dỡ thiết bị thử nghiệm để có thể đo kiểm tra lại số liệu nếu cần.

Cụ thể về đo lưu lượng là phương pháp đo có độ chính xác cao nhất trong số các phương pháp đo lưu lượng, chủ yếu được sử dụng để hiệu chuẩn các lưu lượng kế khác. Phương pháp cân (đo khối lượng) thực hiện theo TCVN 8440.

Phương pháp đo thể tích cho biết giá trị lưu lượng trung bình trong khoảng thời gian nước chảy vào làm đầy thể tích đo. Phương pháp này bị ảnh hưởng bởi sai số liên quan tới hiệu chuẩn thể tích đo, đo mực nước, đo thời gian cấp đầy nước và dịch chuyển dòng chảy. Ngoài ra còn phải tính đến sai số do tính thấm nước của thể tích đo. Phương pháp đo thể tích thực hiện theo TCVN 9497.

Phương pháp đo bằng thiết bị đo độ chênh áp suất dựa trên việc lắp đặt một thiết bị sơ cấp (như tấm tiết lưu, vòi phun hoặc ống Venturi) vào trong đường ống có lưu chất chảy đầy. Phương pháp đo lưu lượng bằng thiết bị đo độ chênh áp thực hiện theo TCVN 8113.

Phương pháp đo bằng đập tràn thành mỏng trong kênh hở bằng đập tràn và máng lường venturi thực hiện theo TCVN 8193. Phương pháp điện từ đo lưu lượng nước trong ống dẫn kín bằng đồng hồ đo lưu lượng điện từ thực hiện theo TCVN 9496.

Phương pháp siêu âm là phương pháp được sử dụng khá rộng rãi hiện nay vì tính tiện dụng, lắp đặt ngay bên ngoài thành ống xả mà không phải tháo ống, thuận tiện khi đo lưu lượng tại hiện trường. Máy đo lưu lượng siêu âm rất nhạy cảm với các bọt khí, các nhiễu loạn phân bố dòng chảy. Phương pháp đo lưu lượng nước trong ống dẫn kín bằng đồng hồ đo lưu lượng siêu âm thực hiện theo TCVN 6816.

Một số phương pháp khác như đo trường vận tốc và diện tích mặt cắt ngang trên kênh hở bằng đồng hồ đo tốc độ có phần tử quay hoặc rada không tiếp xúc; đo lưu lượng bằng lưu tốc kế dạng tua bin trong áng dẫn kín cũng có thể sử dụng nhưng phải được hiệu chuẩn để đảm bảo độ không đảm bảo đo nằm trong phạm vi cho phép. Khi áp dụng phương pháp đo trường vận tốc với kênh dẫn có tiết diện lớn ngoài hiện trường sẽ cho độ chính xác không cao vì khó xác định chính xác sự phân bố vận tốc tại các điểm trên mặt cắt đo.

Có thể tham khảo phương pháp đo lưu lượng nước trên kênh hở bằng thiết bị đo trường vận tốc như đồng hồ đo tốc độ có phần tử quay theo TCVN 11574 hoặc hoặc rada không tiếp xúc theo ISO 15769 kết hợp với ISO 748 để tính toán ra lưu lượng trên kênh hở.