Máy Thổi Khí Chạy Nóng Và Van An Toàn Xả Liên Tục Sau Mười Bốn Tháng: Thủ Phạm Nằm Dưới Đáy Bể

Một trạm xử lý nước thải trong nhà máy dệt nhuộm phía Bắc gọi chúng tôi sau mười bốn tháng chạy liên tục. Hiện tượng: máy thổi khí nóng hơn trước, van an toàn xả ra khí trời thành tiếng rít kéo dài, và chỉ số DO trong bể hiếu khí tụt xuống dưới 1,5 mg/l dù không ai thay đổi gì trong tủ điều khiển. Tổ bảo trì đã thay dầu hộp số, căn lại dây curoa, đo cách điện motor — tất cả đều bình thường.

Máy thổi khí không hỏng. Hệ sục khí phía sau nó đã thay đổi, và không ai đo sự thay đổi đó.

Áp suất ngược gồm bốn phần, chỉ một phần tăng theo thời gian

Áp suất mà máy thổi khí phải thắng được cộng từ bốn thành phần:

• Chiều sâu ngập của giàn đĩa — 1 m cột nước ≈ 98 mbar. Giàn đặt sâu 4 m thì riêng phần này đã 392 mbar.
• Tổn thất qua đĩa phân phối khí — đĩa màng bọt mịn còn mới thường 25–50 mbar.
• Tổn thất đường ống và van — 10–30 mbar nếu tuyến khí được tính đúng tiết diện.
• Tổn thất qua lọc gió đầu vào và bộ giảm âm — vài mbar khi lọc sạch.

Ba thành phần đầu tiên gần như không đổi: mực nước trong bể do đập tràn giữ, đường ống không tự nhỏ lại. Thành phần duy nhất tăng đều đặn theo tháng là tổn thất qua đĩa phân phối khí. Khi màng đĩa bị bám cặn, tổn thất qua nó có thể từ 30 mbar leo lên 150–170 mbar mà không có cảnh báo nào trên tủ điện.

Nghĩa là áp suất làm việc của máy thổi khí trôi từ khoảng 450 mbar lên trên 600 mbar trong vòng hơn một năm. Trôi chậm nên không ai để ý.

Áp suất ngược tăng 30% thì công suất trục cũng tăng gần 30%

Đây là chỗ máy thổi khí khác hẳn máy bơm nước. Máy thổi khí kiểu roto (Roots) là máy thể tích: lưu lượng khí gần như không đổi khi áp suất tăng, nên toàn bộ phần áp suất tăng thêm chuyển thành công suất trục.

Công thức tính sơ bộ: P (kW) ≈ Q × Δp / (600 × η), với Q là lưu lượng khí tính bằng m³/phút và Δp tính bằng mbar.

Trạng thái giàn đĩa	Δp	Công suất trục (Q = 12 m³/ph, η = 0,65)	Tải trên motor 18,5 kW
Đĩa mới, lúc nghiệm thu	480 mbar	14,8 kW	80%
Đĩa bám cặn sau 14 tháng	620 mbar	19,1 kW	103% — quá tải

Motor chọn đúng theo trạng thái nghiệm thu, nhưng vẫn quá tải sau mười bốn tháng. Nhiệt bảo vệ nhả ra nhả vào, cuộn dây già nhanh, và nếu van an toàn được đặt ở 110% áp định mức thì nó bắt đầu xả — mỗi lít khí xả ra trời là một lít khí không vào bể.

Với máy thổi khí ly tâm hoặc turbo, hệ quả khác nhưng không nhẹ hơn: lưu lượng tụt theo đường đặc tính, và nếu điểm làm việc đi quá sang trái thì máy vào vùng mất ổn định, rung và kêu bất thường.

Nhiệt độ khí ra tăng theo, và nó phá đoạn ống nhựa

Nén khí làm khí nóng lên. Tính theo nén đoạn nhiệt lý tưởng với khí vào 35 °C, áp suất khí trời 1.013 mbar:

• Δp = 480 mbar → khí ra khoảng 71 °C
• Δp = 620 mbar → khí ra khoảng 80 °C

Con số đoạn nhiệt là giới hạn thấp nhất lý thuyết. Máy thổi khí roto thực tế có lọt khí nội bộ nên nhiệt độ ra thường cao hơn đáng kể so với tính toán. Hệ quả hay bị bỏ qua: ống PVC-U chỉ chịu được khoảng 60 °C liên tục, nên đoạn ống ngay sau máy mà làm bằng nhựa sẽ mềm, võng và biến dạng ở mối nối. Đoạn này phải là ống thép hoặc ống mềm chịu nhiệt, chỉ chuyển sang nhựa khi khí đã nguội.

Khi khảo sát, Pump Pro luôn đo nhiệt độ mặt ống ngay tại cửa đẩy trước khi kết luận máy có đang làm việc quá sức hay không. Ống nóng trên mức bình thường là dấu hiệu đọc được bằng tay, trước cả khi đồng hồ dòng điện nói gì.

Đĩa phân phối khí tắc vì bốn lý do, không phải một

• Cặn vô cơ bám mặt ngoài màng — canxi cacbonat kết tủa trong nước có độ cứng cao, đóng thành lớp vỏ quanh lỗ thoát khí.
• Màng sinh học — lớp bùn hoạt tính bám lên mặt màng ở vùng nước tĩnh, dày lên dần.
• Bụi và dầu lọt từ đường khí vào — lọc gió quá hạn cho bụi đi qua, bụi gặp hơi dầu thành chất bám dính ở mặt trong màng. Lớp này không rửa được từ bên ngoài.
• Nước tràn ngược vào giàn khi dừng máy — tuyến khí không có van một chiều thì mỗi lần dừng, nước bể chảy ngược vào ống và vào đĩa, để lại cặn bên trong khi khô.

Hai lý do đầu xử lý được bằng vệ sinh axit tại chỗ hoặc rút giàn lên chà rửa. Hai lý do sau là lỗi lắp đặt và lỗi bảo trì — vệ sinh bao nhiêu lần cũng tái diễn nếu không sửa gốc.

Ba phép đo bắt buộc, làm được bằng thiết bị có sẵn

Chẩn đoán cả cụm này không cần máy phân tích. Cần một áp kế, một ampe kìm và một sổ ghi:

• Áp suất đẩy — gắn áp kế cố định sau cửa đẩy, trước van một chiều. Ghi mỗi tuần một lần, cùng giờ, cùng số máy đang chạy. Mốc gốc là con số đo lúc giàn đĩa còn mới.
• Dòng điện motor — ghi cùng lúc với áp suất. Dòng tăng mà áp tăng theo thì nguyên nhân ở hạ lưu, không phải ở motor.
• Nhiệt độ mặt ống cửa đẩy — đo bằng súng hồng ngoại, ghi cùng bảng.

Ngưỡng thực hành: áp suất vượt mốc gốc 50–80 mbar thì lên kế hoạch vệ sinh giàn đĩa trong kỳ bảo trì gần nhất; vượt trên 100 mbar thì phải xử lý, không đợi. Ba cột số này ghi đủ sáu tháng cho ra một đường xu hướng đáng tin hơn mọi lần đoán. Cách tổ chức sổ ghi theo kỳ có thể tham khảo lịch bảo trì bốn cấp và bốn nhóm thông số phải ghi cho hệ bơm công nghiệp — nguyên tắc phân cấp tuần, tháng, quý, năm áp dụng được nguyên vẹn cho cụm thổi khí.

Chọn máy thổi khí: cộng biên tắc nghẽn vào Δp thiết kế

Sai sót lặp lại nhiều nhất trong hồ sơ kỹ thuật là chọn máy và chọn motor theo áp suất của giàn đĩa mới. Giàn đĩa mới chỉ tồn tại trong vài tháng đầu. Δp thiết kế phải cộng thêm 50–100 mbar dự phòng cho tắc nghẽn, và motor phải đủ công suất ở trạng thái đã tắc, không phải trạng thái nghiệm thu.

Ba lỗi vận hành làm áp suất leo nhanh hơn bình thường:

• Không có van một chiều trên tuyến khí — nước vào giàn mỗi lần dừng máy.
• Không thay lọc gió đầu vào theo lịch — bụi đi vào máy và vào mặt trong màng đĩa.
• Chạy giàn đĩa dưới dải lưu lượng khí tối thiểu của nhà sản xuất trong thời gian dài — màng không giãn đủ, lỗ không tự làm sạch nên cặn đóng nhanh.

Khi tư vấn, Pump Pro đọc Δp thực đo tại trạm trước khi đề xuất model, chứ không lấy công suất máy cũ làm chuẩn — vì máy cũ rất có thể đã đang chạy quá tải suốt nhiều tháng. Dải thiết bị dùng cho việc này nằm trong nhóm máy thổi khí công nghiệp dải 90 W – 25 kW, chọn theo lưu lượng khí và áp suất làm việc thật của bể, không chọn theo kW của máy đang có.

Kết luận

Máy thổi khí chạy nóng, van an toàn xả, DO tụt — ba hiện tượng này thường được quy cho máy, trong khi nguyên nhân nằm cách đó vài mét, dưới đáy bể. Chi phí để biết chắc là một chiếc áp kế và một cột số ghi hằng tuần. Chi phí để không biết là một cuộn dây motor cháy và nhiều tháng bể thiếu khí mà vẫn trả đủ tiền điện.

Kinh nghiệm của Pump Pro ở các trạm xử lý nước thải nhà máy: nơi nào có áp kế gắn cố định và sổ ghi hằng tuần thì giàn đĩa được vệ sinh đúng lúc và motor chưa bao giờ cháy vì lý do này.

Đọc thêm trên blog: vì sao bể hút đủ nước mà bơm vẫn hút phải khí · bơm định lượng hóa chất bị sai lưu lượng và tắc nghẽn.