Motor Gạt Bùn Bể Lắng: Cấu Tạo, Cách Chọn Công Suất, Tỉ Số Và Bảng Giá

Motor gạt bùn bể lắng là motor giảm tốc tỉ số rất lớn dùng để quay cầu gạt (bể lắng tròn) hoặc kéo xích, cầu chạy (bể lắng chữ nhật), đưa cánh gạt chạy chậm sát đáy bể và dồn bùn lắng về hố thu để bơm ra ngoài. Loại phổ biến là motor 4 cực 0,25–2,2 kW ghép hộp giảm tốc cyclo hoặc hộp bánh răng nhiều cấp, cho tốc độ cầu gạt chỉ khoảng 0,02–0,1 vòng/phút. Chọn motor gạt bùn dựa trên đường kính hoặc chiều dài bể, kiểu truyền động (trung tâm hay chu vi), momen tại trục ra và nguồn điện 3 pha 380V hay 1 pha 220V.

1) Motor gạt bùn bể lắng là gì?

Motor gạt bùn bể lắng (động cơ gạt bùn, motor giảm tốc gạt bùn, mô tơ cầu gạt bùn) là bộ truyền động của thiết bị gạt bùn trong bể lắng sơ cấp, bể lắng thứ cấp, bể nén bùn và bể lắng nước cấp. Cánh gạt quét chậm trên đáy bể, đẩy lớp bùn lắng về hố thu ở tâm bể hoặc đầu bể, sau đó bơm bùn hút đi xử lý; cánh gạt váng trên mặt nước gom dầu mỡ, bọt nổi về máng thu.

Tốc độ gạt phải rất chậm để không khuấy bùn lên lại, nên motor gạt bùn luôn đi kèm hộp giảm tốc tỉ số lớn, thường là hộp cyclo 2 cấp hoặc hộp bánh răng 3 cấp, cộng thêm bộ bánh răng hở hoặc vòng bi xoay ở trục cầu gạt.

2) Cấu tạo và nguyên lý làm việc của motor gạt bùn

a) Cấu tạo

• Động cơ điện: motor 3 pha 380V hoặc 1 pha 220V, 4 cực (khoảng 1.400 vòng/phút), cấp bảo vệ IP55 trở lên vì đặt ngoài trời, ẩm và có hơi khí từ nước thải.
• Hộp giảm tốc: hộp số giảm tốc cyclo 2 cấp, hộp bánh răng 3 cấp hoặc hộp trục vít ghép bánh răng, hạ tốc độ xuống vài vòng/phút tại trục ra.
• Bộ truyền cuối: bánh răng nhỏ ăn khớp vành răng vòng bi xoay ở trục trung tâm, hoặc bánh xe chạy trên thành bể (truyền động chu vi), hoặc nhông xích kéo cánh gạt (bể chữ nhật).
• Thiết bị bảo vệ quá tải: khớp ly hợp trượt, chốt cắt hoặc công tắc momen dừng motor khi cánh gạt kẹt bùn nặng hay vật lạ.
• Cầu gạt, tay gạt, cánh gạt đáy và gạt váng: thép mạ kẽm nhúng nóng hoặc inox, lưỡi gạt cao su.

b) Nguyên lý làm việc

Motor quay khoảng 1.400 vòng/phút, hộp giảm tốc cyclo 2 cấp hạ xuống còn 0,3–3 vòng/phút, bánh răng nhỏ ăn khớp vành răng lớn giảm tiếp 8–15 lần, làm cầu gạt quay một vòng mất 15–60 phút. Cánh gạt hình xoắn hoặc xếp nghiêng dồn bùn từ thành bể vào hố thu ở tâm. Với bể lắng chữ nhật, motor kéo hệ xích có thanh gạt chạy 0,3–0,6 m/phút hoặc kéo cầu chạy dọc bể 1–2 m/phút.

3) Phân loại motor gạt bùn bể lắng

a) Theo kiểu bể và truyền động

• Truyền động trung tâm (center drive): cụm motor giảm tốc đặt trên cầu cố định ở tâm bể tròn, quay trục đứng mang tay gạt; dùng cho bể đường kính khoảng 6–30 m.
• Truyền động chu vi (peripheral drive): motor giảm tốc gắn trên đầu cầu, bánh xe chạy trên thành bể kéo cả cầu quay quanh tâm; dùng cho bể lớn 20–60 m.
• Gạt bùn xích (chain and flight): bể chữ nhật, motor kéo 2 dải xích có thanh gạt.
• Cầu chạy (traveling bridge): bể chữ nhật dài, motor kéo cầu chạy tới lui trên ray dọc thành bể.

b) Theo kiểu hộp giảm tốc

• Motor giảm tốc cyclo 2 cấp: tỉ số tới vài nghìn, chịu va đập tốt, phổ biến nhất cho gạt bùn trung tâm.
• Motor giảm tốc bánh răng 3 cấp (chân đế hoặc mặt bích): hiệu suất cao, dùng cho cầu chạy và truyền động chu vi.
• Motor giảm tốc trục vít hoặc trục vít ghép bánh răng: tự hãm, giá thấp, dùng cho bể nhỏ và gạt xích.

c) Theo nguồn điện

Phần lớn trạm xử lý nước thải dùng motor 3 pha 380V; trạm nhỏ, hộ kinh doanh chỉ có điện 1 pha có thể dùng motor giảm tốc 1 pha 220V công suất 0,25–0,75 kW.

4) Cách chọn motor gạt bùn: công suất, tốc độ, dòng điện, biến tần

a) Tốc độ cầu gạt và tỉ số truyền

Tốc độ đầu cánh gạt (ở thành bể) của bể lắng tròn thường 1,5–3 m/phút. Số vòng quay cầu gạt = tốc độ đầu cánh chia chu vi bể: bể 10 m với 2 m/phút quay khoảng 0,064 vòng/phút (16 phút/vòng); bể 20 m khoảng 0,032 vòng/phút (31 phút/vòng). Tổng tỉ số từ motor 4 cực tới cầu gạt vì vậy khoảng 20.000–70.000, chia thành hộp cyclo 2 cấp và cặp bánh răng hở cuối.

b) Công suất motor và dòng điện tham khảo

• Bể nén bùn, bùn đặc (hàm lượng rắn cao) cần momen lớn hơn bể lắng thứ cấp cùng đường kính.
• Thông số quyết định là momen tại trục cầu gạt; công suất motor nhỏ nhưng momen cuối có thể tới hàng chục nghìn Nm.
• Motor chạy liên tục 24/24 giờ nên chọn cách điện cấp F, IP55, hộp số có hệ số phục vụ phù hợp chạy liên tục.

c) Có cần biến tần cho motor gạt bùn không?

Phần lớn motor gạt bùn chạy tốc độ cố định, đóng cắt trực tiếp qua khởi động từ và rơ le nhiệt. Biến tần hữu ích khi cần chỉnh tốc độ gạt theo lượng bùn, khởi động mềm để giảm va đập cho bánh răng hở, hoặc dùng motor 3 pha ở nơi chỉ có điện 1 pha (biến tần vào 1 pha 220V ra 3 pha 220V). Motor chạy thường xuyên dưới 25 Hz có thể dùng động cơ biến tần quạt làm mát độc lập.

5) Các dòng motor giảm tốc thường dùng cho gạt bùn

• Sumitomo (Nhật): hộp cyclo nổi tiếng về độ bền với tải va đập, hay gặp trong trạm xử lý nước thải đô thị; xem thêm motor giảm tốc Sumitomo.
• SEW, Nord (Đức), Siti (Ý): motor giảm tốc bánh răng nhiều cấp, có hộp nối tiếp tỉ số rất lớn, phổ biến trong dự án vốn nước ngoài.
• Hitachi, Teco, Tunglee: motor giảm tốc bánh răng tỉ số lớn, giá vừa, dễ thay thế.
• ABB, Siemens: chủ yếu là động cơ điện ghép với hộp giảm tốc của hãng khác hoặc của hệ sinh thái riêng.
• Cyclo và hộp bánh răng sản xuất tại Trung Quốc: giá thấp, kích thước lắp đặt tương đương nhiều dòng cyclo Nhật, phù hợp thay thế cho trạm nhỏ.

6) Bảng giá motor gạt bùn bể lắng

Giá trung bình thị trường Việt Nam cho cụm motor giảm tốc gạt bùn (chưa gồm cầu gạt, bánh răng hở, tủ điện), thay đổi theo công suất, tỉ số và xuất xứ:

• Motor gạt bùn Sumitomo 0,4–0,75 kW: khoảng 5.500.000 – 21.100.000 đ
• Motor gạt bùn Siti (Ý): khoảng 9.500.000 – 22.500.000 đ
• Motor gạt bùn Tunglee PF (Đài Loan) 0,4–2,2 kW: khoảng 6.500.000 – 20.500.000 đ
• Motor gạt bùn Tunglee PF32-1500-20S3: khoảng 6.700.000 – 11.500.000 đ
• Motor gạt bùn Taili Parma: khoảng 4.700.000 – 15.400.000 đ
• Motor gạt bùn ABB: khoảng 7.500.000 – 15.600.000 đ
• Motor gạt bùn Siemens: khoảng 6.000.000 – 20.000.000 đ

7) Ứng dụng của motor gạt bùn bể lắng

• Motor gạt bùn bể lắng thứ cấp trạm xử lý nước thải đô thị, khu công nghiệp: gom bùn hoạt tính về hố thu để tuần hoàn và xả bùn dư.
• Motor gạt bùn bể lắng sơ cấp: gom cặn nặng, cát mịn trước công đoạn sinh học.
• Motor cầu gạt bể nén bùn: quay chậm có giàn khuấy dạng lược giúp bùn nén đặc hơn trước máy ép bùn.
• Motor gạt bùn bể lắng nước cấp, nhà máy nước: gom bông cặn phèn sau keo tụ.
• Motor gạt bùn bể lắng nhà máy giấy, dệt nhuộm, chế biến thủy sản, cao su, mía đường: nước thải nhiều cặn, cần motor chạy liên tục bền.
• Motor kéo gạt váng, gạt dầu mỡ bể tuyển nổi: gom váng nổi về máng thu.
• Motor gạt bùn bể lắng nhà máy nhiệt điện, khai khoáng: bùn tro, bùn quặng nặng, cần hộp số momen lớn.

8) Ưu điểm và nhược điểm của motor gạt bùn bể lắng

a) Ưu điểm

• Gom bùn liên tục, bể lắng làm việc ổn định, nước sau lắng trong hơn so với xả đáy thủ công.
• Motor nhỏ 0,25–2,2 kW nhưng tạo momen rất lớn nhờ tỉ số truyền cao, tiêu thụ điện thấp khi chạy 24/24 giờ.
• Hộp cyclo và hộp bánh răng nhiều cấp chịu được tải va đập khi cánh gạt gặp bùn đặc.
• Có thể thêm biến tần, ly hợp quá tải, cảm biến momen để tự động hóa và bảo vệ thiết bị.
• Nhiều mức giá và xuất xứ, dễ tìm motor thay thế cùng kích thước lắp đặt.

b) Nhược điểm

• Làm việc ngoài trời, ẩm, có khí H2S nên vỏ motor, hộp cực dễ gỉ nếu không có sơn chống ăn mòn.
• Bánh răng hở và vòng bi xoay ở cầu gạt cần bôi mỡ định kỳ.
• Cánh gạt kẹt vật lạ có thể gây quá tải, gãy chốt hoặc cháy motor nếu không có bảo vệ quá tải.

9) Câu hỏi thường gặp về motor gạt bùn bể lắng

• Bể lắng tròn đường kính 12 m dùng motor gạt bùn bao nhiêu kW? Bể lắng thứ cấp 10–20 m truyền động trung tâm thường dùng motor 0,37–0,75 kW, phổ biến nhất là 0,55 kW ghép hộp cyclo 2 cấp. Bể nén bùn cùng đường kính thường chọn mức cao hơn trong khoảng này vì bùn đặc hơn.
• Cầu gạt bùn quay bao lâu một vòng là phù hợp? Tốc độ đầu cánh gạt thường 1,5–3 m/phút: bể 10 m quay khoảng 10–20 phút/vòng, bể 20 m khoảng 20–40 phút/vòng, bể 30 m khoảng 30–60 phút/vòng. Quay nhanh hơn dễ khuấy bùn lên làm nước sau lắng đục.
• Nên chọn hộp cyclo hay hộp bánh răng cho motor gạt bùn? Hộp cyclo 2 cấp cho tỉ số lớn trong kích thước gọn và chịu va đập tốt, hợp truyền động trung tâm. Hộp bánh răng nhiều cấp hiệu suất cao hơn, hợp truyền động chu vi và cầu chạy; hộp trục vít rẻ nhất, hợp bể nhỏ, gạt xích.
• Giá motor gạt bùn bể lắng bao nhiêu? Theo giá trung bình thị trường Việt Nam, cụm motor giảm tốc gạt bùn 0,4–0,75 kW khoảng 4,7–21 triệu đồng tùy xuất xứ; hàng Nhật, Ý, Đức ở mức cao, hàng Đài Loan, Trung Quốc ở mức thấp hơn.
• Motor gạt bùn 3 pha đấu sao hay tam giác? Motor nhỏ ghi 220/380V khi dùng lưới 380V thì đấu sao (Y); dùng biến tần ra 3 pha 220V thì đấu tam giác (Δ). Motor 0,75 kW 3 pha 380V dòng khoảng 2 A, dùng dây 1,5 mm², CB 6 A và rơ le nhiệt chỉnh khoảng 2,1–2,2 A.
• Cầu gạt quay ngược chiều thiết kế thì xử lý thế nào? Cánh gạt xoắn chỉ dồn bùn vào tâm khi quay đúng chiều; quay ngược sẽ đẩy bùn ra thành bể. Với motor 3 pha, đảo 2 trong 3 dây pha cấp vào motor là đổi chiều quay.
• Hộp giảm tốc gạt bùn mới lắp cần châm dầu gì? Hộp cyclo và hộp bánh răng thường dùng dầu bánh răng ISO VG 220–320 (một số hộp cyclo nhỏ bôi mỡ sẵn), kiểm tra mức dầu trước khi chạy, thay lần đầu sau khoảng 500 giờ. Bánh răng hở và vòng bi xoay ở cầu gạt bôi mỡ chịu nước định kỳ 1–3 tháng.
• Motor gạt bùn bị nhảy rơ le nhiệt liên tục là do đâu? Nguyên nhân thường gặp là bùn tích quá dày do xả bùn không đủ, cánh gạt kẹt vật lạ, bánh răng hở thiếu mỡ, mất pha hoặc hộp cực bị nước vào. Xả bùn nhiều hơn, kiểm tra cánh gạt và đo dòng 3 pha bằng ampe kìm trước khi tăng cỡ motor.
• Hộp giảm tốc gạt bùn chảy dầu, kêu lục cục thì sửa thế nào? Chảy dầu thường do phớt trục ra mòn hoặc nút thông hơi tắc làm áp suất tăng khi hộp nóng; thay phớt và vệ sinh nút thông hơi. Kêu lục cục theo chu kỳ là dấu hiệu chốt, con lăn cyclo hoặc bạc đạn mòn, cần mở hộp kiểm tra.
• Vỏ motor gạt bùn gỉ sét, nước vào hộp cực phải làm sao? Hộp cực nên quay xuống dưới hoặc sang bên, siết kín ốc xiết cáp, thêm mái che motor. Motor đã gỉ có thể làm sạch, sơn epoxy; nếu cuộn dây ẩm, sấy khô và đo cách điện trên 1 MΩ trước khi chạy lại.
• Gãy chốt cắt, trượt ly hợp quá tải thường xuyên là lỗi gì? Chốt cắt và ly hợp là cơ cấu bảo vệ; gãy thường xuyên cho thấy momen cản thực tế vượt mức cài đặt, thường do bùn nén quá đặc, đáy bể có vật cứng hoặc tay gạt chạm thành bể. Cần xử lý nguyên nhân trước, không thay chốt cứng hơn.
• Có thể thay motor gạt bùn hàng châu Âu bằng hàng rẻ hơn không? Có thể, nếu motor giảm tốc thay thế có cùng tỉ số truyền (sai lệch nhỏ), momen trục ra bằng hoặc lớn hơn, cùng đường kính trục và kích thước chân đế hoặc mặt bích; nhiều trạm dùng hộp cyclo Đài Loan, Trung Quốc thay hàng châu Âu với chi phí khoảng 30–50%.
• Motor gạt bùn hỏng thì nên sửa hay mua mới? Motor điện 0,37–0,75 kW cháy cuộn dây thường thay motor mới cùng mặt bích, giữ lại hộp số. Hộp cyclo mòn con lăn, chốt có thể thay bộ con lăn, bạc đạn với chi phí thấp hơn nhiều so với mua cả cụm.
• Trạm xử lý tạm, dùng 1–2 năm có thể chọn cấu hình rẻ không? Có thể dùng motor giảm tốc trục vít hoặc hộp cyclo phổ thông với hệ số phục vụ khoảng 1,0, bỏ biến tần, đóng cắt trực tiếp. Cấu hình này chạy được tải gạt bùn bình thường, đổi lại tuổi thọ bánh răng, phớt ngắn hơn so với cấu hình cho trạm vận hành 10–20 năm.