14 tháng 8, 2026 · Coolair Group Engineering · 9 phút đọc

Vận hành bơm bùn khi chạy khô: bảo vệ phớt cơ khí và tuổi thọ vòng bi tại mỏ Việt Nam

Một lần chạy khô kéo dài 5 phút có thể phá hủy phớt cơ khí, cháy mặt vòng bi và làm cong trục bơm. Tại mỏ than Quảng Ninh và mỏ bauxite Tây Nguyên, sự cố chạy khô chiếm khoảng 18 đến 25% các ca sửa chữa lớn trên bơm bùn ly tâm 75 đến 250 kW. Nguyên nhân phổ biến nhất không phải lỗi vận hành mà là hệ thống bảo vệ thiếu hoặc cảm biến mức đặt sai vị trí. Bài viết tổng hợp dấu hiệu nhận biết, thiết bị bảo vệ cần thiết và quy trình khởi động an toàn cho bơm bùn mỏ Việt Nam.

1. Tại sao bơm bùn dễ chạy khô tại mỏ Việt Nam

Khác với bơm nước sạch, bơm bùn có đường hút ngắn và bể hút nông. Khi mức bùn trong bể giảm nhanh (do cấp liệu bị gián đoạn, van đáy bị tắc, hoặc bay hơi trong ca nắng), cánh bơm tiếp tục quay mà không còn bùn. Bùn đặc nặng hơn nước 1,4 đến 1,7 lần nên lực hút cần thiết cao hơn; khi lớp bùn cuối cùng bị hút cạn, hiện tượng xâm thực khí xảy ra rồi chuyển sang chạy khô.

Ba nguyên nhân thực địa phổ biến nhất tại Việt Nam:

• Mùa mưa kéo dài làm bể hút tràn bùn loãng, sau đó trời nắng đột ngột bay hơi nhanh. Bể 8 m³ đầy lúc 14 giờ có thể cạn dưới ngưỡng hút lúc 17 giờ.
• Bùn laterit Tây Nguyên đóng váng trên thành bể, làm phao cảm biến mức kẹt ở vị trí cao không tụt xuống khi mức thực tế giảm. Bơm vẫn chạy trong khi bể đã gần cạn.
• Mất điện thoáng qua rồi có điện lại, bơm tự khởi động không qua quy trình kiểm tra mức. Một số dây chuyền than Quảng Ninh ghi nhận 3 đến 5 lần tự khởi động mỗi tuần do mất điện lưới.

2. Dấu hiệu nhận biết bơm đang chạy khô

Ba dấu hiệu đáng tin nhất mà công nhân vận hành có thể phát hiện trong vòng 30 đến 60 giây:

1. Dòng điện động cơ giảm 15 đến 25% so với dòng tải định mức. Bơm tải bùn thì dòng cao; bơm chạy không tải thì dòng giảm rõ rệt. Đây là dấu hiệu sớm nhất, xuất hiện trước khi nhiệt tăng đáng kể.
2. Âm thanh chuyển từ tiếng ù đều sang tiếng kêu sắc. Khi hết bùn, cánh bơm quay trong không khí, tiếng ù chuyển sang âm sắc cao do ma sát phớt và dòng khí xâm thực. Trên bơm 110 kW trở lên, có thể nghe rõ từ cabin vận hành cách 5 đến 8 m.
3. Nhiệt vỏ bơm đo bằng súng bắn nhiệt vượt 75 độ C tại vị trí gần phớt. Bình thường vỏ bơm bùn vận hành ở 45 đến 60 độ C; vượt 75 độ C là dấu hiệu chạy khô đã xảy ra hơn 2 phút.

Nếu không có đồng hồ dòng, dùng ampe kìm kẹp một pha động cơ để kiểm tra nhanh. Dòng giảm dưới 80% giá trị bình thường trong khi bơm vẫn quay là tín hiệu rõ ràng nhất. Trên bơm biến tần, màn hình VFD hiển thị dòng tải trực tiếp.

3. Thiết bị bảo vệ: cảm biến mức, áp suất, nhiệt

Relay nhiệt bảo vệ động cơ khỏi quá tải, không bảo vệ khỏi chạy khô. Khi chạy khô, dòng điện giảm chứ không tăng, nên relay nhiệt không ngắt. Cần ít nhất hai trong ba thiết bị sau:

• Cảm biến mức phao từ tính gắn trong bể hút, cách đáy bể 0,8 đến 1,2 m. Khi mức bùn xuống dưới ngưỡng, phao rơi xuống và mạch điều khiển ngắt bơm.
• Cảm biến áp suất đường hút dạng 4-20 mA, đặt trên đường ống hút cách đầu vào bơm 0,5 m. Khi áp suất chân không vượt ngưỡng (thường -0,6 bar so với áp suất khí quyển), bơm đang hút khí và sắp chạy khô.
• Cảm biến nhiệt vỏ bơm PT100 dán trên vỏ tại vị trí gần hộp phớt. Ngưỡng cắt thường đặt 75 đến 85 độ C.

Chọn cảm biến mức theo đặc tính bùn: bùn than Quảng Ninh có bọt khí và mảnh gỗ, phao từ tính hoạt động ổn định hơn cảm biến điện dung; bùn bauxite Tây Nguyên có tính kiềm nhẹ và ít bọt, có thể dùng điện dung hoặc siêu âm. Siêu âm không phù hợp với bùn đặc vì sóng bị hấp thụ và phản hồi yếu.

4. Phớt cơ khí chịu nhiệt và cách chọn vật liệu mặt

Phớt cơ khí bơm bùn có hai mặt ma sát: một mặt carbon (mặt mềm, quay) và một mặt gốm silicon carbide hoặc tungsten carbide (mặt cứng, tĩnh). Khi chạy khô, mặt carbon cháy và nứt trong 30 đến 90 giây ở tốc độ 1 450 vòng/phút; ở 1 750 vòng/phút thời gian này rút xuống 20 đến 40 giây. Sau 5 phút chạy khô liên tục, phớt phải thay, không sửa chữa được.

Với bùn bauxite Tây Nguyên có chứa hạt sắt oxit cứng, phớt tungsten carbide/wolfram carbide bền hơn phớt carbon/silicon carbide khoảng 2 đến 3 lần; với bùn than Quảng Ninh ít mài mòn, phớt carbon/wolfram carbide đủ dùng và tiết kiệm chi phí.

5. Vòng bi và tuổi thọ khi nhiệt vỏ bơm tăng

Vòng bi bơm bùn thường dùng loại C3 (khe hở lớn hơn C2) để chịu giãn nở nhiệt. Khi chạy khô, nhiệt truyền từ phớt qua trục tới vòng bi trong 3 đến 5 phút. Vòng bi tiêu chuẩn SKF hoặc FAG chịu nhiệt đến 120 độ C; vượt ngưỡng này, mỡ bôi trơn bị phân hủy và vòng bi chết trong vòng 10 đến 20 giờ tiếp theo dù bơm đã được làm nguội.

Bảo dưỡng phòng ngừa: bổ sung mỡ polyurea chịu nhiệt mỗi 4 000 giờ vận hành thay vì 2 000 giờ mỡ tiêu chuẩn. Mỡ polyurea bám tốt hơn ở 100 đến 130 độ C và kéo dài tuổi vòng bi lên 40 đến 60%. Vòng bi kiểu vòng chặn (NU, NJ) chịu giãn nở nhiệt tốt hơn vòng cầu khi chạy khô ngắn hạn.

6. Quy trình khởi động và dừng an toàn

Quy trình khởi động đúng giúp giảm 70% sự cố chạy khô theo dữ liệu từ các trạm bơm Quảng Ninh ghi nhận trong 2025:

1. Kiểm tra mức bùn trong bể hút trước khi khởi động. Mức phải cao hơn cửa vào ống hút ít nhất 0,5 m. Nếu thấp hơn, bơm nước sạch vào bể hoặc đợi cấp liệu bổ sung.
2. Mở van xả khí và xả nước sạch qua hệ thống tuần hoàn phớt 1 phút trước khi bật động cơ. Nước giúp mặt phớt ướt và bôi trơn ngay từ giây đầu tiên.
3. Khởi động bơm ở chế độ không tải (đóng van đầu ra) trong 30 giây, sau đó mở van từ từ đến lưu lượng danh định. Khởi động trực tiếp ở van mở làm dòng tăng vọt, dễ gây xâm thực.
4. Trong 5 phút đầu, theo dõi dòng điện và áp suất đầu ra. Dòng điện phải ổn định ở 90 đến 105% dòng định mức; áp suất đầu ra phải đạt 95% áp suất danh định trong vòng 60 giây.

Quy trình dừng: xả nước sạch qua phớt thêm 2 đến 3 phút trước khi cắt điện; không tắt bơm đột ngột khi bùn đang chảy qua, vì bùn đọng trong khoang phớt sẽ đông cứng và khô dính.

7. Thực địa Quảng Ninh và Tây Nguyên: hai bài học khác nhau

Tại mỏ than Quảng Ninh, bơm bùn than ly tâm 110 đến 250 kW chạy liên tục 18 đến 22 giờ mỗi ngày trong mùa sản xuất. Sự cố chạy khô thường xảy ra vào ca đêm khi công nhân vận hành kiểm tra mức bể chu kỳ 2 giờ, nhưng mức giảm nhanh hơn dự kiến do bùn đặc cặp vào phao cảm biến. Bài học ở đây: thay phao từ tính 6 tháng một lần thay vì đợi hỏng; vệ sinh bể hút 3 tháng một lần để loại bỏ lớp váng.

Tại mỏ bauxite Tây Nguyên, bơm bùn chạy gián đoạn theo ca 6 giờ. Sự cố chạy khô xảy ra khi bùn laterit đặc quánh bám vào cánh bơm khi dừng, khiến khởi động lại bơm phải tốn công suất phá bùn đông. Nếu bùn cứng quá, cánh bơm quay mà không hút được bùn tươi, dẫn đến chạy khô giả. Bài học ở đây: vệ sinh cánh bơm bằng nước áp lực cao trước mỗi ca khởi động lại.

8. Câu hỏi thường gặp