Phân tích cavitation trong bơm: Cách đo và xử lý theo tiêu chuẩn kỹ thuật để bảo vệ thiết bị và giảm hỏng đột xuất

“Bơm mới thay 3 tháng đã rung, kêu lạch cạch và tụt lưu lượng” – câu chuyện quá quen trong nhà máy

Một buổi chiều tôi nhận được cuộc gọi từ trưởng ca bảo trì của một nhà máy xử lý nước.

“Anh ơi, bơm ly tâm chạy ồn như đá va vào nhau, áp suất tụt, lưu lượng giảm. Mới đại tu xong mà giờ lại hỏng. Không hiểu nổi.”

Khi đến nơi, chỉ đứng cách bơm vài mét đã nghe tiếng lạo xạo như sỏi trong ống. Tháo bơm ra, cánh impeller rỗ như bị ăn mòn axit.

Không phải do vật liệu kém.
Không phải do vòng bi.

Thủ phạm là cavitation – xâm thực khí.

Điều đáng tiếc là:
👉 Cavitation không xảy ra đột ngột, mà luôn có dấu hiệu cảnh báo trước. Nhưng nếu không phân tích cavitation trong bơm đúng cách, bạn sẽ chỉ sửa phần ngọn, thay bơm liên tục mà không bao giờ hết lỗi.

Bài viết này sẽ giúp bạn:

• Hiểu bản chất cavitation theo góc nhìn kỹ thuật thực tế

• Biết cách đo, phát hiện sớm bằng các phương pháp tiêu chuẩn

• Nắm quy trình xử lý triệt để, không “vá tạm”

• Ứng dụng được ngay trong vận hành công nghiệp

Nếu bạn từng đau đầu vì bơm rung – ồn – ăn mòn – giảm lưu lượng, đây chính xác là thứ bạn đang tìm.

Cavitation trong bơm là gì? Hiểu đúng trước khi xử lý

Định nghĩa kỹ thuật

Cavitation xảy ra khi:

Áp suất cục bộ của chất lỏng giảm xuống thấp hơn áp suất hơi bão hòa → hình thành bọt khí → bọt vỡ đột ngột → tạo xung lực phá hủy bề mặt kim loại.

Nghe có vẻ học thuật, nhưng hình dung đơn giản thế này:

• Nước “sôi lạnh” trong bơm

• Tạo bong bóng

• Bong bóng nổ sát cánh bơm

• Giống như hàng ngàn cú búa nhỏ đập liên tục

Lâu dần → rỗ kim loại → rung → hỏng.

Vì sao cavitation nguy hiểm hơn bạn nghĩ? (PAS)

Problem – Vấn đề

Ban đầu chỉ là:

• tiếng ồn nhỏ

• rung nhẹ

• lưu lượng giảm chút ít

Nhiều người bỏ qua vì “máy vẫn chạy”.

Agitate – Hệ quả

Sau vài tuần:

• impeller rỗ

• phớt cơ khí hỏng

• vòng bi nóng

• công suất tăng

• điện năng đội lên

Và cuối cùng: dừng máy đột xuất.

Tôi từng thấy một trạm bơm nước thô phải thay 4 bộ cánh bơm trong 1 năm chỉ vì… không xử lý cavitation tận gốc.

Solution – Giải pháp

Phân tích cavitation bài bản:

• đo đúng thông số

• xác định nguyên nhân gốc

• điều chỉnh hệ thống theo tiêu chuẩn

Chi phí thấp hơn rất nhiều so với thay bơm liên tục.

Dấu hiệu nhận biết cavitation ngoài hiện trường

Nếu bạn làm bảo trì, những tín hiệu này gần như “kinh điển”:

• tiếng lạo xạo như sỏi, bi thép

• rung tăng bất thường

• áp suất đầu ra dao động

• lưu lượng giảm

• dòng điện motor tăng

• cánh bơm rỗ như tổ ong

Chỉ cần nghe tiếng đặc trưng là tôi có thể đoán 70–80% là cavitation.

Nhưng để xử lý chính xác, ta cần đo và phân tích theo dữ liệu, không dựa vào cảm giác.

Quy trình phân tích cavitation trong bơm theo tiêu chuẩn kỹ thuật

Đây là quy trình tôi thường áp dụng khi khảo sát thực tế tại nhà máy.

Bước 1: Kiểm tra điều kiện thủy lực – NPSH (quan trọng nhất)

Nếu chỉ nhớ 1 thứ, hãy nhớ: NPSH.

Khái niệm cốt lõi

• NPSHa (available): thực tế hệ thống cung cấp

• NPSHr (required): bơm yêu cầu

Điều kiện an toàn:

[
NPSHa > NPSHr + margin
]

Margin thường ≥ 0.5–1 m (hoặc 10–20%)

Cách tính cơ bản

[
NPSHa = H_{atm} + H_{static} - H_{vapor} - H_{loss}
]

Trong đó:

• áp suất khí quyển

• chiều cao mực nước

• áp suất hơi

• tổn thất đường ống

Lỗi phổ biến tôi gặp

• ống hút quá nhỏ

• quá nhiều co, van

• lọc tắc

• bơm đặt cao hơn mực nước

→ NPSHa giảm → cavitation chắc chắn xảy ra

Thực tế: chỉ cần thay ống hút lớn hơn, vấn đề biến mất hoàn toàn.

Bước 2: Đo rung động (Vibration Analysis)

Cavitation có “chữ ký rung” rất đặc trưng:

• dải tần cao (2–10 kHz)

• nhiễu broadband

• RMS tăng mạnh

Khi đo:

• đặt cảm biến tại ổ bi gần impeller

• so sánh trend theo thời gian

Feature: đo rung định lượng
Advantage: phát hiện sớm trước khi rỗ kim loại
Benefit: lên lịch sửa chữa chủ động

Đây là cách cực kỳ hiệu quả trong chương trình CBM.

Bước 3: Đo âm thanh/siêu âm (Ultrasound)

Cavitation tạo tiếng “xèo xèo” tần số cao.

Dùng:

• ultrasonic gun

• acoustic sensor

Ưu điểm:

• phát hiện sớm hơn rung

• dùng tốt khi môi trường ồn

Tôi thường dùng phương pháp này cho trạm bơm lớn ngoài trời.

Bước 4: Theo dõi hiệu suất vận hành

So sánh:

• lưu lượng

• áp suất

• công suất motor

Nếu:

• lưu lượng giảm

• công suất tăng

→ hiệu suất bơm giảm → khả năng cao do cavitation hoặc tắc nghẽn.

Đây là cách “rẻ tiền” mà rất nhiều nhà máy bỏ qua.

Bước 5: Kiểm tra cơ khí trực tiếp

Khi tháo bơm:

• cánh rỗ dạng tổ ong

• mòn mép vào

• vết pitting nhỏ li ti

Đây là bằng chứng rõ ràng nhất.

Câu chuyện thực tế: Chỉ vì 2 mét ống hút mà tốn 600 triệu

Một hệ thống bơm nước tuần hoàn trong nhà máy thép:

• thay bơm liên tục 6–8 tháng/lần

• nghĩ do vật liệu kém

Khi đo:

• NPSHa thiếu gần 1.5 m

Nguyên nhân: ống hút quá dài + 4 co 90° + van cũ.

Giải pháp:

• rút ngắn ống

• thay co cong lớn

• tăng đường kính 1 cấp

Sau đó:

• 2 năm không hỏng bơm

• tiết kiệm chi phí cực lớn

Bài học: cavitation thường do hệ thống, không phải do bơm.

Cách xử lý cavitation triệt để (AIDA + FAB)

Attention

Đừng thay bơm liên tục – hãy xử lý nguyên nhân gốc.

Interest

Chỉ vài điều chỉnh nhỏ có thể tăng tuổi thọ gấp 3–4 lần.

Desire

• máy êm

• ít rung

• giảm điện năng

• bảo trì nhẹ nhàng hơn

Action

Kiểm tra NPSH và đường hút ngay hôm nay.

Giải pháp phổ biến

Tăng NPSHa

• hạ thấp bơm

• tăng mực nước

• tăng đường kính ống hút

• giảm tổn thất co/van

Giảm NPSHr

• giảm tốc độ bơm

• dùng impeller nhỏ hơn

• chọn bơm phù hợp điểm làm việc

Cải thiện vận hành

• tránh chạy xa điểm BEP

• vệ sinh lọc thường xuyên

• kiểm soát nhiệt độ chất lỏng

Feature: tối ưu hệ thống
Advantage: giảm xâm thực
Benefit: tăng tuổi thọ, giảm chi phí dài hạn

Những sai lầm cần tránh khi xử lý cavitation

Tôi thấy lặp lại rất nhiều:

• chỉ thay cánh bơm

• tăng công suất motor

• siết chặt vòng bi

• bỏ qua NPSH

• không đo rung

Các cách này chỉ “che triệu chứng”, không chữa gốc.

Kết luận: Phân tích đúng giúp bơm chạy bền hàng năm trời

Cavitation không phải điều bí ẩn.
Nó là bài toán kỹ thuật có thể đo – tính – xử lý được.

Chỉ cần bạn:

• kiểm tra NPSH

• đo rung/âm thanh

• theo dõi hiệu suất

• tối ưu đường hút

Bạn sẽ tránh được phần lớn sự cố xâm thực.

Nếu hệ thống bơm của bạn đang có tiếng ồn, rung hoặc giảm lưu lượng bất thường, hãy thử bắt đầu bằng một buổi đo kiểm đơn giản. Chỉ vài dữ liệu đúng có thể giúp bạn tiết kiệm rất nhiều thời gian và chi phí sửa chữa về sau.

Đôi khi, một phép đo chính xác còn giá trị hơn cả việc thay cả một cái bơm.