Cách xác định tỷ số nén của bơm Roots: bơm sơ cấp không thể chọn tùy tiện

Bản thân bơm Roots không tạo ra quá trình nén; nó chuyển khí từ phía áp suất thấp sang phía áp suất cao, và lượng khí chuyển được phụ thuộc vào lượng mà bơm sơ cấp có thể xả đi. Vì vậy, khi chọn tổ hợp bơm Roots, một nửa khối lượng công việc nằm ở việc phối hợp tỷ lệ với bơm sơ cấp.

I. Cần phân biệt trước hai tỷ số

Tỷ số tốc độ hút = tốc độ hút của bơm Roots ÷ tốc độ hút của bơm sơ cấp. Đây là đại lượng có thể tính trực tiếp khi chọn model.
Tỷ số nén = áp suất phía xả ÷ áp suất phía nạp. Đây là đại lượng đo thực tế trong quá trình vận hành.

Ở điều kiện làm việc ổn định, hai giá trị này gần nhau, nhưng tỷ số nén còn chịu ảnh hưởng của nhiệt độ khí, rò rỉ và chênh áp. Dùng tỷ số tốc độ hút để chọn sơ bộ, dùng tỷ số nén đo thực tế để kiểm tra.

II. Thông số cơ bản của dòng LC

Model	Tốc độ hút 50/60Hz	Công suất	Cổng nạp	Cổng xả	Khối lượng
LC250	250 / 300 m³/h	2.2 kW	ISO63	ISO40	61 kg
LC500	500 / 600 m³/h	2.2 kW	ISO100	ISO63	69 kg
LC1200	1200 / 1440 m³/h	4.0 kW	ISO160	ISO100	149 kg
LC2600	2600 / 3120 m³/h	7.5 kW	ISO160	ISO100	308 kg
LC4200	4200 / 5040 m³/h	11 kW	ISO250	ISO100	400 kg

Lưu ý công suất động cơ dòng LC không tăng tuyến tính theo tốc độ hút: từ LC1200 đến LC2600, tốc độ hút tăng hơn gấp đôi, còn công suất từ 4.0 kW lên 7.5 kW. Nguyên nhân là công suất tiêu thụ của bơm Roots chủ yếu tiêu hao trên chênh áp, không phải trên tốc độ hút.

III. Xác định tỷ lệ phối hợp như thế nào

Cách làm thông thường là lấy tỷ số tốc độ hút 2~4:

2~3: Phần lớn quy trình liên tục, chênh áp vừa phải, độ tăng nhiệt có thể kiểm soát.
3~4: Dùng khi quy trình yêu cầu tốc độ hút cao hơn, còn bơm sơ cấp bị giới hạn bởi mặt bằng hoặc chi phí; cần lưu ý chênh áp và độ tăng nhiệt.
Trên 4: Chênh áp quá lớn, sau khi rotor giãn nở vì nhiệt có thể va chạm với khoang bơm, trừ khi quy trình chỉ hút khí thời gian ngắn, vận hành gián đoạn.

Nêu hai cách phối hợp cụ thể:

Bơm Roots	Tỷ số tốc độ hút	Bơm sơ cấp	Ghi chú
LC1200 (1200 m³/h)	1.9	V0630B (630 m³/h)	Chênh áp nhỏ, phù hợp vận hành liên tục
LC2600 (2600 m³/h)	4.1	V0630B (630 m³/h)	Gần giới hạn trên, chỉ khuyến nghị hút khí gián đoạn

IV. Giới hạn trên của tỷ số nén đến từ đâu

Giữa rotor và khoang bơm của bơm Roots là kiểu phối hợp không tiếp xúc, làm kín nhờ khe hở. Tỷ số nén càng lớn thì tỷ lệ lưu lượng hồi lưu qua khe hở càng cao, tốc độ hút thực tế càng giảm nhanh. Đồng thời, nhiệt nén khí do chênh áp tạo ra làm nhiệt độ rotor tăng, khiến khe hở nhỏ lại.

Chênh áp cho phép do nhà sản xuất đưa ra là chỉ tiêu cứng. Khi chọn model, hãy tính chênh áp lớn nhất có thể xuất hiện trong quy trình, để dư 30%, không nên chọn sát giới hạn trên.

V. Thời gian hút khí phải tính theo tổ hợp máy

Sau khi tổ hợp bơm Roots khởi động, bơm sơ cấp trước tiên hạ áp suất xuống phạm vi mà bơm Roots có thể tham gia (thường 10~30 mbar), sau đó mới khởi động bơm Roots. Thời gian hút khí được tính thành hai giai đoạn:

Giai đoạn bơm sơ cấp làm việc riêng: t₁ = (V / S_bơm sơ cấp) × ln(p₀ / p_chuyển mạch)
Giai đoạn tổ hợp máy làm việc: t₂ = (V / S_bơm Roots) × ln(p_chuyển mạch / p_mục tiêu)

Buồng 1000 L hút từ áp suất khí quyển xuống 0.5 mbar, bơm sơ cấp 630 m³/h, điểm chuyển mạch 20 mbar, bơm Roots 2600 m³/h:

t₁ = (1 / 0.175) × ln(1013 / 20) ≈ 5.7 × 3.92 ≈ 22 s
t₂ = (1 / 0.722) × ln(20 / 0.5) ≈ 1.38 × 3.69 ≈ 5.1 s

Tổng cộng khoảng 27 s; thực tế cộng thêm tổn thất áp suất đường ống và thời gian tác động của van, tính theo 35~40 s để bố trí sản xuất.

VI. Các thông số cần cung cấp cho chúng tôi

Thể tích buồng, áp suất mục tiêu và thời gian hút khí cho phép, lượng khí thoát ra của quy trình, khí có chứa bụi hoặc tính ăn mòn hay không, nguồn điện tại chỗ và kích thước mặt bằng. Có những thông tin này là có thể xác định đồng thời bơm Roots và bơm sơ cấp, không cần mua bơm lớn trước rồi mới ghép bơm nhỏ.