Ưu nhược điểm bơm màng khí nén trong sản xuất công nghiệp

Bơm màng khí nén được sử dụng phổ biến để vận chuyển hóa chất, dung môi, bùn, sơn, keo và chất lỏng có độ nhớt cao. Thiết bị có khả năng tự mồi, chịu được một khoảng thời gian chạy khô và không cần động cơ điện đặt trực tiếp tại vị trí bơm. Tuy nhiên, chi phí khí nén, dòng chảy dạng xung và tốc độ hao mòn màng có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả vận hành. Bài viết dưới đây TRASO sẽ phân tích đầy đủ ưu nhược điểm bơm màng khí nén, giúp doanh nghiệp đánh giá đúng trước khi lựa chọn.

Nội dung

Phân tích ưu nhược điểm bơm màng khí nén

Ưu và nhược điểm của thiết bị đều liên quan trực tiếp đến nguyên lý màng đôi vận hành bằng khí nén. Người dùng cần xem xét từng đặc tính trong điều kiện môi chất, đường ống và chế độ vận hành thực tế.

Ưu điểm của bơm màng khí nén

Bơm màng khí nén có lợi thế khi làm việc với môi chất khó bơm hoặc tại khu vực hạn chế sử dụng động cơ điện. Tuy nhiên, mỗi ưu điểm đều đi kèm điều kiện kỹ thuật cụ thể.

Phù hợp với khu vực có nguy cơ cháy nổ: Bơm không sử dụng động cơ điện đặt trực tiếp trên thân nên hạn chế nguồn phát sinh tia lửa điện tại điểm vận hành. Khi bơm dung môi và chất dễ cháy, hệ thống vẫn phải được nối đất chống tĩnh điện, dùng ống dẫn phù hợp và chọn model đáp ứng yêu cầu của khu vực nguy hiểm.
Có khả năng tự mồi: Chuyển động của màng tạo áp suất âm trong buồng hút, giúp bơm kéo chất lỏng từ vị trí thấp lên mà không cần lắp bơm mồi riêng. Chiều cao tự mồi thực tế phụ thuộc trạng thái mồi khô hay ướt, độ kín đường hút, tỷ trọng, độ nhớt và tốc độ chu kỳ.
Có thể chịu chạy khô trong một khoảng thời gian: Bơm không cần chất lỏng để làm mát phớt cơ khí như nhiều dòng bơm ly tâm. Dù vậy, không nên để bơm chạy khô kéo dài vì số chu kỳ màng vẫn tăng, bi và đế bi tiếp tục va đập, đồng thời khí nén bị tiêu hao mà không tạo ra lưu lượng.
Bơm được chất lỏng có độ nhớt cao: Cơ chế dịch chuyển thể tích phù hợp với sơn, keo, dầu đặc, mực in và một số loại bùn. Khi độ nhớt tăng, khả năng điền đầy buồng bơm giảm nên lưu lượng thực tế thường thấp hơn thông số bơm nước trên catalogue.
Xử lý được môi chất có hạt rắn: Đường dẫn chất lỏng tương đối rộng cho phép bơm nước thải, bùn loãng hoặc dung dịch chứa hạt. Kích thước hạt tối đa phụ thuộc cổng bơm, bi, đế bi và thiết kế đường dẫn của từng model, không thể áp dụng một mức chung cho tất cả bơm màng.
Có nhiều lựa chọn vật liệu tiếp xúc: Thân bơm có thể sử dụng nhôm, gang, inox, PP hoặc PVDF. Màng, bi và đế bi có thể dùng PTFE, Santoprene, Buna-N hoặc vật liệu khác tùy môi chất.
Ít tác động đến môi chất nhạy cắt: Tốc độ dịch chuyển thấp và không sử dụng cánh quay tốc độ cao giúp hạn chế phá vỡ cấu trúc của polymer, latex, thực phẩm chứa hạt mềm hoặc chất lỏng dễ tạo bọt. Mức độ phù hợp vẫn cần đánh giá theo tốc độ chu kỳ và kết cấu van bi.
Có thể dừng khi đóng đầu xả: Với bơm AODD tỷ lệ áp suất 1:1 thông dụng, khi áp suất chất lỏng đầu ra cân bằng với lực từ khí cấp, bơm sẽ dừng chu kỳ. Khi mở lại đường xả, thiết bị có thể tiếp tục hoạt động mà không cần khởi động lại động cơ.
Dễ điều chỉnh lưu lượng: Người vận hành có thể thay đổi tốc độ bơm thông qua áp suất và lưu lượng khí cấp. Tuy nhiên, phương pháp này không tạo độ chính xác cao như bơm định lượng nếu quy trình yêu cầu kiểm soát thể tích nghiêm ngặt.

Xem thêm: So sánh bơm màng khí nén và bơm ly tâm

Nhược điểm của bơm màng khí nén

Nhược điểm của bơm màng thường chỉ bộc lộ rõ khi thiết bị vận hành liên tục, dùng nguồn khí không đạt yêu cầu hoặc được lựa chọn dựa trên lưu lượng tối đa của catalogue.

Hiệu suất sử dụng năng lượng không cao: Quá trình nén, xử lý và vận chuyển khí gây ra nhiều tổn thất hơn truyền động điện trực tiếp. Với hệ thống chạy liên tục, chi phí điện cho máy nén khí có thể trở thành khoản vận hành đáng kể.
Phụ thuộc vào cả áp suất và lưu lượng khí: Đường khí có đủ áp suất nhưng thiếu lưu lượng vẫn khiến bơm chạy chậm, không đạt công suất hoặc dừng giữa chu kỳ.
Dòng chảy có dạng xung: Hai buồng bơm đảo chiều liên tục tạo dao động lưu lượng và áp suất. Hiện tượng này có thể làm rung đường ống, ảnh hưởng độ ổn định của súng phun, đồng hồ đo và công đoạn yêu cầu cấp liệu liên tục.
Phát sinh tiếng ồn: Tiếng xả khí qua giảm thanh, tiếng bi va vào đế và rung cơ khí tăng lên khi bơm chạy nhanh. Đặt bơm trên nền không chắc chắn hoặc đấu đường ống cứng trực tiếp có thể làm tiếng ồn truyền sang toàn hệ thống.
Có nguy cơ đóng băng bộ chia khí: Khí nén giãn nở nhanh tại cổng xả làm nhiệt độ giảm mạnh. Nếu khí cấp chứa nhiều hơi nước, băng có thể hình thành tại giảm thanh hoặc van khí, khiến bơm chạy chập chờn và mất lưu lượng.
Lưu lượng giảm khi độ nhớt và áp suất tăng: Thông số lưu lượng tối đa thường được xác định trong điều kiện thử nghiệm thuận lợi. Đường ống dài, nhiều co, chất lỏng đặc, chiều cao hút lớn và áp suất đầu xả cao đều làm giảm sản lượng thực tế.
Màng bơm là bộ phận hao mòn: Màng phải uốn liên tục theo từng chu kỳ. Tốc độ bơm quá cao, hóa chất không tương thích, nhiệt độ vượt giới hạn hoặc hạt sắc cạnh có thể làm màng biến dạng, nứt hoặc rách sớm.
Rách màng có thể gây rủi ro an toàn: Khi màng hỏng, môi chất có khả năng đi vào buồng khí và thoát qua đường xả.
Không phù hợp với ứng dụng áp suất quá cao: Áp suất đầu ra của bơm màng khí nén tiêu chuẩn bị giới hạn bởi áp suất khí cấp và cấu tạo bơm. Nếu cần vận chuyển chất lỏng đi xa hoặc cấp vào hệ thống có trở lực lớn, phải tính tổn thất đường ống và xem xét bơm tăng áp chuyên dụng.

Cách khắc phục các nhược điểm thường gặp

Phần lớn sự cố không xuất phát từ bản thân nguyên lý bơm màng mà do chọn sai kích thước, nguồn khí không đạt yêu cầu hoặc điều kiện lắp đặt chưa phù hợp.

Hiện tượng	Nguyên nhân kỹ thuật thường gặp	Hướng xử lý
Dòng chảy dao động mạnh	Hai buồng đổi hành trình, bơm chạy quá nhanh	Lắp bộ giảm xung, bình tích áp hoặc giảm tốc độ chu kỳ
Bơm yếu, thiếu lưu lượng	Ống khí nhỏ, thiếu SCFM hoặc áp suất giảm tại điểm dùng	Tăng kích thước ống khí, kiểm tra máy nén và lắp bộ điều áp gần bơm
Van khí hoặc giảm thanh đóng băng	Khí cấp ẩm, nhiệt độ giảm nhanh tại cổng xả	Lắp bộ tách nước, máy sấy khí và kiểm tra giảm thanh
Tiếng ồn và rung lớn	Xả khí trực tiếp, bơm chạy nhanh, đường ống cứng	Lắp giảm thanh, đế chống rung và khớp nối mềm
Màng nhanh hỏng	Sai vật liệu, nhiệt độ cao hoặc tốc độ chu kỳ lớn	Đối chiếu bảng tương thích hóa chất và giảm tốc độ vận hành
Lưu lượng thấp hơn dự kiến	Chất lỏng nhớt, đường hút nhỏ hoặc tổn thất cao	Tăng đường kính ống hút, giảm co nối và kiểm tra đường cong hiệu suất
Bơm chạy nhưng không hút	Hở đường hút, bi kẹt hoặc chiều cao hút quá lớn	Siết kín mối nối, vệ sinh bi – đế bi và hạ thấp vị trí bơm

Khi nào nên và không nên dùng bơm màng khí nén?

Bơm màng khí nén phát huy hiệu quả trong ứng dụng có môi chất phức tạp, yêu cầu tự mồi hoặc cần hạn chế thiết bị điện tại vị trí vận hành.

Nên sử dụng bơm màng khí nén	Nên cân nhắc dòng bơm khác
Bơm hóa chất ăn mòn, dung môi hoặc chất dễ cháy	Nhà máy không có nguồn khí nén ổn định
Vận chuyển sơn, keo, mực, bùn và chất có hạt	Cần dòng chảy liên tục, gần như không có xung
Thường xuyên hút từ thùng phuy, bồn thấp hoặc hố chứa	Hệ thống vận hành 24/7 và ưu tiên hiệu suất năng lượng
Có nguy cơ cạn bồn trong quá trình vận hành	Cần định lượng hóa chất với độ chính xác cao
Môi chất nhạy cắt hoặc dễ tạo bọt	Cần áp suất đầu ra rất cao
Cần bơm gọn, dễ di chuyển giữa nhiều vị trí	Chỉ bơm nước sạch với lưu lượng ổn định trong thời gian dài

Cách chọn bơm màng khí nén GODO đúng thông số

Không nên chọn model chỉ dựa trên kích thước cổng hoặc lưu lượng tối đa. Một cấu hình phù hợp phải đáp ứng đồng thời đặc tính môi chất, điểm làm việc và khả năng cung cấp khí.

Xác định đầy đủ môi chất: Cần cung cấp tên hóa chất, nồng độ, tỷ trọng, độ nhớt, nhiệt độ, kích thước và tỷ lệ hạt rắn. Với hỗn hợp chưa xác định rõ, nên có thêm bảng dữ liệu an toàn hoặc mẫu môi chất.
Chọn toàn bộ vật liệu tiếp xúc: Phải kiểm tra thân bơm, màng, bi, đế bi và gioăng. Thân PVDF phù hợp không có nghĩa màng hoặc gioăng mặc định cũng tương thích với cùng hóa chất.
Tính điểm làm việc thực tế: Lưu lượng yêu cầu phải được đặt cùng áp suất đầu ra, chiều cao hút, chiều cao đẩy và tổn thất qua đường ống. Sau đó đối chiếu với đường cong hiệu suất của model.
Kiểm tra nguồn khí nén: Máy nén phải cung cấp đủ áp suất và lưu lượng khí tại vị trí đặt bơm. Cần tính thêm lượng khí dùng đồng thời bởi các thiết bị khác trong nhà máy.
Bố trí đường ống phù hợp: Đường hút nên ngắn, ít co, kín khí và có đường kính không nhỏ hơn cổng hút nếu không có tính toán riêng. Khớp nối mềm và giá đỡ giúp giảm tải lên thân bơm.

Kết luận

Qua phân tích ưu nhược điểm bơm màng khí nén, thiết bị phù hợp với hóa chất, bùn, sơn, keo, dung môi và môi chất có độ nhớt hoặc chứa hạt. Khả năng tự mồi, chịu chạy khô trong giới hạn và không dùng động cơ điện trực tiếp là những lợi thế đáng chú ý.

Tuy nhiên, hiệu quả thực tế phụ thuộc vào lưu lượng khí, độ nhớt, áp suất đường ống và vật liệu của từng bộ phận tiếp xúc. Doanh nghiệp không nên chọn bơm chỉ theo thông số tối đa trên catalogue.

Hãy gửi cho TRASO thông tin về môi chất, lưu lượng, áp suất, nhiệt độ và điều kiện lắp đặt để được tư vấn đúng model, cấu hình vật liệu và phụ tùng cần thiết.

LIÊN HỆ ĐỂ NHẬN TƯ VẤN TỪ TRASO

CÔNG TY TNHH TRASO

————————————–

Địa chỉ: Số 14 Ngõ 6/309 TDP Bình Minh, Xã Gia Lâm, TP Hà Nội, Việt Nam.

Hotline: 0907.085.787

Email: info@godobommang.com.vn