Bơm dầu truyền nhiệt RY80-50-250A có cấu tạo phù hợp với hệ thống kín ra sao
Bơm dầu truyền nhiệt RY80-50-250A phù hợp với hệ thống kín vì cấu tạo của bơm cho phép duy trì dòng dầu tuần hoàn trong một mạch đường ống khép kín. Dầu được đưa từ đường hồi về cửa hút của bơm, đi qua bánh công tác để tăng năng lượng, thoát ra ở cửa đẩy rồi tiếp tục đi qua lò gia nhiệt và thiết bị sử dụng nhiệt trước khi quay lại bơm.
Trong hệ thống này, bơm không làm nhiệm vụ đưa dầu ra môi trường hoặc hút dầu trực tiếp từ bể hở. Bơm chỉ tạo chênh lệch áp suất cần thiết để thắng tổn thất trong mạch kín. Vì vậy, cấu tạo bơm phải đồng thời bảo đảm khả năng tạo cột áp, duy trì độ kín tại các vị trí làm kín và chịu được nhiệt độ của dầu truyền nhiệt.
Thân bơm dạng ly tâm một cấp
RY80-50-250A thuộc nhóm bơm ly tâm dầu nóng, có thân bơm chứa bánh công tác và các khoang dẫn dầu. Cấu tạo một cấp nghĩa là dầu chỉ đi qua một bánh công tác trong mỗi lần đi qua bơm. Bánh công tác tạo năng lượng cho dầu, còn thân bơm thu gom và dẫn dòng dầu từ vùng áp suất thấp ở cửa hút sang vùng áp suất cao ở cửa đẩy.
Cấu tạo một cấp phù hợp với hệ thống kín có mạch tuần hoàn liên tục vì bơm không cần tạo áp suất cực lớn theo nhiều tầng. Nhiệm vụ chính của bơm là bù lại tổn thất áp suất trên đường ống, van, bộ gia nhiệt, thiết bị trao đổi nhiệt và các phụ kiện trong mạch.
Trong hệ thống kín, lưu lượng được duy trì khi cột áp của bơm lớn hơn tổng trở lực của mạch. Nếu đường ống dài hơn, van bị thu hẹp hoặc thiết bị trao đổi nhiệt bị bám cặn, trở lực tăng và điểm làm việc của bơm thay đổi. Thân bơm và bánh công tác phải làm việc trong giới hạn đường đặc tính tương ứng với hệ thống đó.
Cửa hút và cửa đẩy bố trí cho mạch tuần hoàn
Ký hiệu RY80-50-250A thường thể hiện cửa hút danh nghĩa khoảng 80 mm, cửa đẩy khoảng 50 mm và đường kính bánh công tác danh nghĩa khoảng 250 mm. Cửa hút lớn hơn cửa đẩy giúp giảm vận tốc dầu khi đi vào bơm. Điều này có ý nghĩa trong hệ thống kín vì dầu nóng cần đi vào mắt bánh công tác với tổn thất thấp và hạn chế nguy cơ tụt áp.
Cửa hút phải được nối với đường hồi có khả năng cấp dầu liên tục. Trong mạch kín, đây thường là tuyến dầu sau khi đã đi qua thiết bị sử dụng nhiệt và quay về phía hút của bơm. Tuyến này không được bố trí tạo túi khí, vì không khí lọt vào sẽ làm gián đoạn dòng dầu và làm giảm khả năng tạo áp của bánh công tác.
Cửa đẩy được nối với tuyến cấp dầu đến lò gia nhiệt hoặc thiết bị trao đổi nhiệt. Áp suất tại cửa đẩy phải đủ để đưa dầu đi qua toàn bộ các đoạn ống và thiết bị phía sau bơm. Nếu cửa đẩy có đường kính nhỏ hơn cửa hút, vận tốc dầu tại vùng đẩy có thể cao hơn; vì vậy đường ống nối tiếp phải được thiết kế phù hợp để không tạo tổn thất quá lớn.
Các bộ phận cấu tạo giúp bơm duy trì độ kín
Phớt trục tại vị trí trục xuyên qua thân bơm
Trục bơm phải truyền mômen từ động cơ đến bánh công tác nhưng vẫn đi qua vùng tiếp giáp giữa khoang dầu và bên ngoài. Vị trí này là điểm có nguy cơ rò dầu cao nhất. Vì vậy, bơm dùng bộ phận làm kín trục phù hợp với dầu nóng, thường là phớt cơ khí chịu nhiệt hoặc cấu hình làm kín chuyên dụng của dòng bơm dầu truyền nhiệt.
Phớt trục có hai nhiệm vụ. Nhiệm vụ thứ nhất là hạn chế dầu truyền nhiệt thoát ra ngoài theo khe hở quanh trục. Nhiệm vụ thứ hai là hạn chế không khí từ bên ngoài đi ngược vào khoang bơm khi áp suất tại vùng trục thay đổi.
Trong hệ thống kín, yêu cầu làm kín tại trục cao hơn hệ thống bơm dầu thông thường. Chỉ một lượng rò nhỏ cũng có thể làm giảm thể tích dầu trong mạch, tạo mùi, làm bẩn khu vực máy và gây nguy hiểm khi dầu tiếp xúc với bề mặt nóng. Ngược lại, không khí đi vào qua phớt có thể tạo bọt khí, làm dòng tuần hoàn không ổn định.
Phớt phải được chọn theo nhiệt độ dầu, loại dầu, tốc độ quay của trục và áp suất tại vị trí làm kín. Không thể đánh giá độ phù hợp của phớt chỉ dựa vào kích thước bơm.
Gioăng làm kín giữa thân bơm và nắp bơm
Các mặt ghép giữa thân bơm, nắp bơm và các chi tiết nối phải có gioăng chịu nhiệt và chịu dầu. Gioăng tạo kín tại mặt bích, ngăn dầu thoát ra ở các mối ghép tĩnh khi bơm làm việc và khi nhiệt độ thay đổi.
Hệ thống dầu truyền nhiệt kín thường làm việc với chu kỳ gia nhiệt và làm nguội. Thân bơm giãn nở khi nóng và co lại khi nguội. Gioăng phải duy trì độ đàn hồi trong quá trình này. Nếu gioăng bị chai cứng, biến dạng hoặc lắp lệch, mạch kín có thể xuất hiện rò dầu dù bơm vẫn tạo đủ áp suất.
Các mặt ghép phải được siết đều để lực ép phân bố đồng nhất. Siết quá lỏng làm giảm khả năng làm kín. Siết quá chặt có thể làm hỏng gioăng hoặc gây biến dạng mặt ghép, từ đó tạo đường rò khi bơm đạt nhiệt độ vận hành.
Vỏ bảo vệ và vùng làm kín quanh ổ trục
Ổ trục có nhiệm vụ giữ trục quay đúng tâm và chịu tải do bánh công tác tạo ra. Vùng ổ trục cần được tách khỏi khoang dầu nóng theo cấu tạo của từng phiên bản bơm. Việc này giúp hạn chế truyền nhiệt trực tiếp từ dầu sang ổ trục và ngăn dầu nóng đi vào vị trí cần chất bôi trơn riêng.
Khi trục được giữ đúng tâm, khe hở quanh bánh công tác ổn định hơn và phớt trục chịu tải đều hơn. Nếu ổ trục bị mòn, trục có thể lệch tâm. Độ lệch này làm tăng rung, làm mòn không đều bề mặt phớt và có thể gây rò dầu tại vị trí trục.
Cấu tạo phù hợp với sự giãn nở nhiệt của hệ thống kín
Kết cấu thân bơm chịu nhiệt
Dầu truyền nhiệt nóng làm thân bơm, trục, bánh công tác và các mối ghép giãn nở. Cấu tạo bơm dầu nóng phải cho phép các chi tiết làm việc trong giới hạn giãn nở mà không làm kẹt trục, lệch bánh công tác hoặc mất kín tại các mặt ghép.
Thân bơm phải có độ cứng đủ để giữ vị trí tương đối giữa cửa hút, cửa đẩy và khoang bánh công tác khi nhiệt độ thay đổi. Nếu thân bị biến dạng, khe hở bên trong thay đổi và hiệu suất thủy lực giảm. Khe hở không đều cũng có thể làm tăng tiếng ồn và rung động.
Trong hệ thống kín, bơm thường được đặt trên bệ cố định trong khi đường ống nóng giãn nở theo nhiệt độ. Vì vậy, tải do đường ống truyền lên cửa hút và cửa đẩy phải được hạn chế. Bơm có cấu tạo phù hợp nhưng vẫn có thể rò hoặc lệch trục nếu đường ống ép lên thân bơm trong quá trình giãn nở.
Trục bơm và khớp nối
Trục truyền mômen từ động cơ đến bánh công tác phải có độ cứng và độ chính xác phù hợp với tốc độ quay cao. Đối với cấu hình thường gặp của RY80-50-250A, tốc độ quay có thể ở khoảng 2.900 vòng/phút, nên sai lệch đồng tâm giữa động cơ, khớp nối và trục bơm có ảnh hưởng trực tiếp đến độ kín và độ ổn định của dòng dầu.
Khớp nối phải truyền đủ mômen nhưng không tạo tải lệch lớn lên trục. Khi khớp nối bị lệch, trục dao động và tác động chu kỳ lên phớt. Tình trạng này có thể làm phớt nóng, mòn nhanh và cho phép dầu rò ra ngoài hoặc không khí lọt vào trong.
Cấu tạo có khớp nối giữa động cơ và bơm cũng giúp kiểm tra, căn chỉnh và thay thế từng cụm mà không cần thay toàn bộ thiết bị. Tuy nhiên, khớp nối phải có bộ phận bảo vệ để tránh tiếp xúc với phần quay khi bơm vận hành.
Cấu tạo thủy lực đáp ứng yêu cầu của mạch kín
Bánh công tác tạo cột áp tuần hoàn
Trong hệ thống kín, bơm không nhất thiết phải nâng dầu lên cao như khi bơm từ bể dưới lên bể trên. Phần lớn năng lượng do bánh công tác tạo ra được dùng để bù tổn thất ma sát và tổn thất cục bộ trong mạch.
Bánh công tác của RY80-50-250A phải tạo đủ cột áp để dầu đi qua các thiết bị mà không làm lưu lượng giảm dưới mức cần thiết. Nếu bánh công tác tạo cột áp quá thấp, dầu không tuần hoàn đủ qua vùng gia nhiệt hoặc vùng sử dụng nhiệt. Nếu cột áp quá cao, vận tốc dầu và tổn thất có thể tăng, đồng thời van điều tiết và đường ống phải chịu áp lực lớn hơn.
Phiên bản có hậu tố A thường dùng bánh công tác đã giảm đường kính để đạt cột áp và lưu lượng thấp hơn phiên bản cơ bản. Điều này có thể phù hợp với một hệ thống kín có trở lực thấp hơn, nhưng phải xác nhận bằng đường đặc tính bơm và tính toán trở lực thực tế của mạch.
Buồng xoắn ổn định dòng ở cửa đẩy
Buồng xoắn thu gom dầu ở chu vi bánh công tác và đưa dầu về cửa đẩy. Tiết diện buồng xoắn được tổ chức để giảm một phần vận tốc dầu và chuyển đổi thành áp suất tĩnh.
Đối với hệ thống kín, quá trình chuyển đổi này giúp áp suất cấp dầu ổn định hơn khi dòng đi qua đường ống dài. Nếu dòng rời bánh công tác không được thu gom đều, trong thân bơm có thể hình thành xoáy và vùng áp suất không ổn định. Khi đó, bơm có thể rung, phát tiếng ồn và cung cấp lưu lượng dao động.
Buồng xoắn cũng phải làm việc phù hợp với chiều quay của bánh công tác. Nếu động cơ quay ngược, hướng truyền năng lượng của bánh công tác không đúng với hình dạng buồng xoắn, khiến bơm tạo áp thấp và dòng dầu không đạt yêu cầu.
Khả năng hạn chế xâm thực ở phía hút
Hệ thống kín không loại bỏ nguy cơ xâm thực. Dầu nóng có áp suất hóa hơi cao hơn dầu nguội, trong khi áp suất tại mắt bánh công tác có thể giảm do tổn thất trên đường hút. Nếu áp suất tuyệt đối tại cửa hút không đủ, dầu có thể tạo bọt hơi ngay trong vùng vào bánh công tác.
Cửa hút danh nghĩa lớn hơn cửa đẩy giúp giảm vận tốc và tổn thất ở phía hút, nhưng riêng kích thước cửa hút không đủ để bảo đảm chống xâm thực. Bố trí đường ống, nhiệt độ dầu, chiều cao cột dầu, lượng khí trong mạch và tình trạng bộ lọc đều ảnh hưởng đến điều kiện hút.
Cấu tạo bơm chỉ phát huy đúng khả năng khi đường hút được cấp dầu liên tục và có áp suất phù hợp. Nếu bộ lọc bị nghẹt hoặc van hút chưa mở hết, áp suất tại mắt bánh công tác giảm và dòng dầu có thể bị phá vỡ bởi bọt hơi.
Sự phù hợp với mạch dầu được duy trì kín
Dầu tuần hoàn trong một thể tích gần như cố định
Khi hệ thống đã được nạp dầu và khử khí đúng cách, RY80-50-250A chỉ tuần hoàn lượng dầu đang có trong mạch. Bơm không cần liên tục bổ sung dầu từ bên ngoài. Cấu tạo kín của thân bơm và bộ phận làm kín trục giúp giữ dầu trong vòng tuần hoàn.
Thể tích dầu vẫn thay đổi theo nhiệt độ vì dầu giãn nở khi nóng. Do đó, hệ thống kín phải có bình giãn nở hoặc khoang bù phù hợp. Bình này không thay thế chức năng làm kín của bơm; nó tiếp nhận phần dầu giãn nở và duy trì điều kiện áp suất cần thiết cho mạch.
Nếu bình giãn nở, đường thông hoặc thiết bị tách khí không hoạt động đúng, áp suất trong mạch có thể tăng hoặc giảm bất thường. Khi đó, bơm có thể vẫn quay nhưng điều kiện hút không còn phù hợp, làm dòng dầu không ổn định.
Hạn chế thất thoát dầu và xâm nhập không khí
Đối với hệ thống kín, cấu tạo bơm phải hạn chế đồng thời hai chiều rò: dầu thoát ra ngoài và không khí đi vào trong. Rò dầu làm giảm lượng môi chất, còn lọt khí làm tăng khả năng tạo bọt và oxy hóa dầu.
Các vị trí cần duy trì kín gồm mặt ghép thân bơm, nắp bơm, mặt bích cửa hút, mặt bích cửa đẩy, nút xả và phớt trục. Khi kiểm tra, không chỉ quan sát vết dầu bên ngoài mà còn cần chú ý mức dao động lưu lượng, tiếng ồn, rung động và dấu hiệu có khí trong đường ống.
Cấu tạo kín không có nghĩa là bơm được phép làm việc với mọi mức áp suất. Độ kín của phớt và gioăng chỉ được bảo đảm trong giới hạn nhiệt độ, áp suất và tốc độ mà nhà sản xuất quy định.
RY80-50-250A phù hợp với hệ thống dầu truyền nhiệt kín nhờ sự kết hợp giữa thân bơm ly tâm một cấp, bánh công tác tạo cột áp, buồng xoắn chuyển vận tốc thành áp suất, cửa hút có khả năng tiếp nhận dòng hồi và các bộ phận làm kín chịu điều kiện nhiệt của dầu nóng.
Cấu tạo này cho phép bơm duy trì dòng dầu trong một mạch khép kín thay vì liên tục lấy dầu từ nguồn hở. Hiệu quả của bơm phụ thuộc vào việc mạch hút được cấp đầy dầu, đường ống không cuốn khí, phớt và gioăng giữ kín, trục quay đồng tâm, đồng thời cột áp của phiên bản RY80-50-250A phù hợp với tổng trở lực của hệ thống.
Nói cách khác, sự phù hợp của bơm với hệ thống kín không chỉ nằm ở vật liệu chịu nhiệt. Sự phù hợp được tạo nên bởi toàn bộ cấu tạo thủy lực, cấu tạo làm kín và khả năng chịu giãn nở nhiệt. Khi các bộ phận này làm việc đồng bộ, bơm có thể tạo dòng tuần hoàn ổn định và hạn chế thất thoát dầu trong quá trình truyền nhiệt.
Tìm hiểu quá trình hút và đẩy dầu của bơm dầu truyền nhiệt RY80-50-250A
Bơm dầu truyền nhiệt RY80-50-250A thực hiện nhiệm vụ đưa dầu truyền nhiệt tuần hoàn qua các thiết bị gia nhiệt và thiết bị sử dụng nhiệt. Quá trình làm việc của bơm gồm hai phần liên tục: tạo điều kiện hút dầu từ đường hồi hoặc bồn chứa vào cửa hút, sau đó truyền năng lượng cho dòng dầu và đẩy dầu ra đường ống cấp. Hai quá trình này diễn ra trong thân bơm và có quan hệ trực tiếp với tốc độ quay, hình dạng cánh bơm, trạng thái của dầu, điều kiện đường ống và áp suất tại cửa hút.
Đối với cấu hình thường gặp của RY80-50-250A, cửa hút có kích thước danh nghĩa lớn hơn cửa đẩy. Cách bố trí này phù hợp với yêu cầu giảm tổn thất khi dầu đi vào bơm, đặc biệt trong giai đoạn dầu còn lạnh và có độ nhớt cao. Tuy nhiên, ký hiệu kích thước chỉ mang tính nhận diện cấu hình; lưu lượng, cột áp, tốc độ quay, công suất động cơ và đường kính cánh thực tế phải được xác định theo hồ sơ kỹ thuật của đúng thiết bị.
Quá trình hút dầu vào bơm
Hình thành vùng áp suất thấp tại cửa hút
Khi động cơ làm quay trục và cánh bơm, các cánh quay tạo ra chuyển động ly tâm đối với dầu nằm trong vùng mắt cánh. Dầu bị đẩy từ khu vực trung tâm ra phía ngoài, làm áp suất tại vùng trung tâm của cánh giảm xuống. Sự chênh lệch giữa áp suất trong vùng mắt cánh và áp suất của dầu ở phía trước cửa hút tạo điều kiện để dầu từ đường ống chảy vào thân bơm.
Bơm không thực sự “kéo” dầu bằng lực hút độc lập như một thiết bị tạo chân không. Dòng dầu đi vào chủ yếu nhờ áp suất ở phía trước cửa hút cao hơn áp suất trong vùng mắt cánh. Áp suất này có thể đến từ cột áp của bồn dầu, áp suất trong hệ thống hoặc vị trí đặt bơm thấp hơn mực dầu. Vì vậy, khả năng hút của RY80-50-250A phụ thuộc nhiều vào cách bố trí đường ống và điều kiện áp suất tại cửa hút.
Nếu áp suất tại cửa hút giảm quá thấp, dầu có thể hóa hơi cục bộ hoặc xuất hiện các túi khí. Khi các bọt hơi đi vào vùng áp suất cao của cánh bơm, chúng sụp đổ nhanh, gây tiếng ồn, rung và làm giảm lưu lượng. Với dầu truyền nhiệt, nguy cơ này cần được xem xét cùng với nhiệt độ dầu, vì áp suất hơi của dầu và độ nhớt đều thay đổi khi nhiệt độ tăng.
Dòng dầu đi qua đường ống hút
Dầu từ bồn chứa hoặc đường hồi đi qua van cách ly, bộ lọc, các đoạn ống nối và cuối cùng vào cửa hút của bơm. Trên đoạn ống này, mọi trở lực đều làm giảm áp suất hữu ích tại cửa hút. Đường kính ống nhỏ, nhiều co, van mở chưa đủ, bộ lọc bẩn hoặc đoạn ống bị móp đều có thể làm tăng tổn thất hút.
Đường ống hút cần được bố trí sao cho dầu chảy đều vào mặt bích hút. Một đoạn ống thẳng trước cửa hút giúp hạn chế dòng xoáy và sự phân bố vận tốc không đều. Nếu ngay trước cửa hút có nhiều cút hoặc một nhánh rẽ gây nhiễu, dòng dầu có thể đi vào cánh không đồng đều. Hiện tượng này làm tăng lực hướng kính, gây dao động lưu lượng và tạo rung trong quá trình bơm làm việc.
Mối nối trên đường hút phải kín tuyệt đối. Không khí lọt vào qua gioăng, mặt bích, ren hoặc van không nhất thiết tạo ra vết rò dầu ra ngoài, nhưng có thể làm xuất hiện bọt khí trong dòng hút. Khí làm giảm khả năng điền đầy của cánh, khiến bơm phát tiếng ồn, lưu lượng chập chờn và áp suất đẩy không ổn định.
Ảnh hưởng của nhiệt độ và độ nhớt dầu
Khi dầu truyền nhiệt ở trạng thái nguội, độ nhớt cao làm dòng chảy qua đường ống khó khăn hơn. Tổn thất ma sát tăng, dầu đi vào mắt cánh chậm hơn và động cơ phải chịu tải lớn hơn. Khi dầu đạt nhiệt độ làm việc, độ nhớt giảm, khả năng chảy qua đường hút được cải thiện. Sự thay đổi này khiến quá trình hút trong giai đoạn khởi động khác với quá trình hút khi hệ thống đã ổn định nhiệt.
Không nên khởi động bơm khi dầu quá lạnh so với điều kiện thiết kế nếu hệ thống không có biện pháp gia nhiệt trước. Cần bảo đảm dầu đã đạt độ nhớt cho phép, bồn có đủ mức dầu và các van trên đường hút ở trạng thái phù hợp. Việc làm nóng dầu phải được kiểm soát từ từ để tránh tạo vùng quá nhiệt, phân hủy dầu hoặc hình thành khí trong đường ống.
Dầu đi qua cánh bơm và thân bơm
Dầu vào mắt cánh
Sau khi vượt qua mặt bích hút, dầu đi vào vùng trung tâm của cánh bơm, thường được gọi là mắt cánh. Đây là khu vực tiếp nhận dòng dầu từ hướng gần trục rồi chuyển hướng dòng chảy ra phía ngoài theo tác động của các cánh cong.
Dòng vào mắt cánh cần tương đối ổn định và phân bố đều quanh trục. Khi dầu vào bị xoáy, lệch dòng hoặc lẫn nhiều khí, một phần cánh có thể nhận lưu lượng lớn hơn phần còn lại. Điều này làm lực tác động lên cánh không cân bằng, gây rung và làm giảm hiệu suất truyền năng lượng.
Khe hở giữa cánh, thân bơm và các chi tiết liên quan cũng ảnh hưởng đến quá trình này. Khe hở quá lớn do mài mòn làm tăng rò nội bộ, còn khe hở quá nhỏ hoặc có dị vật có thể gây cọ xát. Đối với dầu truyền nhiệt, cặn oxy hóa hoặc cặn carbon có thể bám trong thân bơm và làm thay đổi tiết diện dòng chảy.
Chuyển động ly tâm và tăng năng lượng dòng dầu
Khi cánh quay, dầu nhận năng lượng cơ học từ trục bơm. Dòng dầu được gia tốc từ vùng mắt cánh ra mép ngoài cánh. Tại đây, vận tốc và áp suất của dầu tăng lên. Cánh bơm vừa tạo thành phần vận tốc tiếp tuyến vừa định hướng dòng dầu về phía cửa ra của thân bơm.
Năng lượng truyền cho dầu phụ thuộc vào tốc độ quay, đường kính cánh, hình dạng cánh và lưu lượng thực tế. Nếu tốc độ quay tăng, cột áp và lưu lượng có thể tăng theo đặc tính của bơm, nhưng đồng thời công suất tiêu thụ và tải thủy lực cũng tăng. Nếu đường kính cánh của phiên bản “A” đã được cắt giảm so với cánh lớn hơn, cột áp tạo ra sẽ phù hợp với điểm làm việc thấp hơn theo thiết kế.
Dầu không chuyển động trong cánh theo một đường đơn giản hoàn toàn đồng nhất. Ma sát, độ nhớt, rò qua khe hở và sự thay đổi hướng dòng làm một phần năng lượng bị tổn thất. Vì dầu truyền nhiệt thường có độ nhớt cao hơn nước, đặc biệt khi khởi động lạnh, tổn thất trong vùng cánh và thân bơm cần được tính đến khi xác định điểm làm việc.
Thu hồi dòng dầu trong thân bơm
Sau khi rời mép ngoài cánh, dầu đi vào khoang thân bơm. Thân bơm có nhiệm vụ thu gom dòng dầu, giảm dần vận tốc tại vùng phù hợp và chuyển một phần năng lượng vận tốc thành áp suất. Hình dạng khoang xoắn và tiết diện dòng chảy ảnh hưởng đến mức độ tổn thất, lực hướng kính và độ ổn định của áp suất tại cửa đẩy.
Khi bơm làm việc gần điểm thiết kế, dòng dầu trong thân bơm thường phân bố tương đối phù hợp với hình dạng khoang. Khi lưu lượng quá thấp hoặc quá cao, dòng có thể tách khỏi bề mặt dẫn hướng, tạo xoáy và tuần hoàn ngược. Những trạng thái này làm áp suất dao động, gây rung và làm tăng nhiệt dầu trong thân bơm.
Quá trình đẩy dầu ra khỏi bơm
Tạo áp suất tại cửa đẩy
Dầu sau khi được tăng năng lượng trong cánh và thân bơm tập trung về cửa đẩy. Áp suất tại cửa đẩy phải đủ để thắng tổng trở lực của đường ống, thiết bị trao đổi nhiệt, van, bộ lọc và chênh lệch cao độ trong toàn hệ thống.
Khi van trên đường đẩy mở phù hợp, dầu rời bơm và đi vào đường ống cấp. Áp suất đo tại cửa đẩy là kết quả của năng lượng mà bơm truyền cho dầu sau khi trừ đi các tổn thất bên trong bơm. Áp suất này không đồng nghĩa hoàn toàn với áp suất tại thiết bị cuối tuyến, vì đường ống và các thiết bị trung gian tiếp tục tiêu hao một phần cột áp.
Nếu đường đẩy bị đóng hoàn toàn trong khi bơm vẫn chạy, dầu không có đường thoát ổn định. Dòng tuần hoàn bên trong thân bơm tăng, dầu bị gia nhiệt nhanh và có thể làm hỏng phớt, ổ đỡ hoặc các chi tiết làm kín. Vì vậy, bơm cần được khởi động với trạng thái van phù hợp theo quy trình của hệ thống, đồng thời phải bảo đảm luôn có lưu lượng tối thiểu.
Dòng dầu trong đường ống đẩy
Từ cửa đẩy, dầu đi qua van một chiều hoặc van điều tiết rồi chảy đến các thiết bị cần gia nhiệt. Đường ống đẩy phải được thiết kế để chịu được nhiệt độ, áp suất và sự giãn nở của dầu. Giá đỡ đường ống cần đủ chắc nhưng không được truyền tải trọng bất thường lên mặt bích bơm.
Khi đường đẩy có nhiều co, van hoặc đoạn ống nhỏ, tổn thất áp suất tăng và điểm làm việc của bơm dịch chuyển. Nếu hệ thống yêu cầu cột áp lớn hơn khả năng thực tế của RY80-50-250A, lưu lượng sẽ giảm. Ngược lại, nếu trở lực đường ống thấp hơn nhiều so với thiết kế, bơm có thể chạy ở vùng lưu lượng quá lớn, làm tăng công suất động cơ và lực thủy lực lên cánh.
Van điều tiết ở phía đẩy được sử dụng để điều chỉnh lưu lượng trong phạm vi cho phép. Khi giảm lưu lượng bằng cách đóng bớt van, cột áp phía đẩy thường tăng nhưng lưu lượng giảm. Khi mở van quá lớn, lưu lượng tăng và cột áp giảm. Cả hai trạng thái cực đoan đều có thể làm bơm rời khỏi vùng làm việc ổn định.
Dầu truyền nhiệt đi qua thiết bị sử dụng nhiệt
Sau khi được đẩy vào đường cấp, dầu đi qua áo gia nhiệt, dàn ống, khuôn, bộ trao đổi nhiệt hoặc thiết bị công nghệ. Dầu truyền nhiệt nhận hoặc truyền nhiệt tùy vị trí của nó trong chu trình. Khi đi qua thiết bị, dầu bị giảm áp do ma sát và thay đổi hướng dòng. Sau đó, dầu theo đường hồi trở về bồn hoặc quay lại cửa hút của bơm.
Đường hồi phải bảo đảm dầu trở về bơm không chứa quá nhiều khí, cặn hoặc vùng dầu bị phân hủy. Nếu thiết bị công nghệ tạo ra bọt khí hoặc dầu bị sôi cục bộ, khí có thể theo đường hồi về cửa hút và làm quá trình hút mất ổn định. Bồn giãn nở hoặc bồn chứa cần có khả năng tách khí, duy trì mức dầu và bù thể tích do dầu giãn nở khi nhiệt độ tăng.
Mối quan hệ giữa quá trình hút và quá trình đẩy
Quá trình hút và đẩy của RY80-50-250A không thể tách rời. Nếu đường hút không cung cấp đủ dầu, cánh bơm không được điền đầy, dù động cơ vẫn quay đúng tốc độ. Khi đó, áp suất đẩy giảm, lưu lượng dao động và bơm có thể phát sinh xâm thực. Ngược lại, nếu đường đẩy có trở lực quá lớn, áp suất trong thân bơm tăng nhưng lưu lượng giảm, làm dòng tuần hoàn nội bộ và nhiệt độ dầu tăng.
Điểm làm việc thực tế của bơm là vị trí cân bằng giữa đường đặc tính của bơm và đường đặc tính của hệ thống. Khi van, nhiệt độ dầu hoặc trạng thái thiết bị cuối tuyến thay đổi, điểm cân bằng này cũng thay đổi. Độ nhớt tăng khi dầu nguội làm trở lực đường ống lớn hơn; bộ lọc bẩn làm giảm áp suất hút; van đóng bớt làm tăng trở lực phía đẩy. Mỗi thay đổi đều tác động đồng thời đến lượng dầu đi vào bơm và lượng dầu rời bơm.
Để quá trình tuần hoàn ổn định, cần duy trì đủ mức dầu trong bồn, bảo đảm đường hút kín và thông thoáng, kiểm soát nhiệt độ dầu, giữ bộ lọc sạch, tránh đóng van hút và không để bơm chạy lâu ở trạng thái không có dòng chảy. Các mối nối đường ống cũng phải được kiểm tra để tránh rò dầu và lọt khí.
Dấu hiệu bất thường trong quá trình hút và đẩy
Khi phía hút gặp vấn đề, bơm thường có biểu hiện tiếng ồn lách tách, rung tăng, dòng dầu ra không đều, áp suất đẩy dao động hoặc lưu lượng thấp hơn bình thường. Những biểu hiện này có thể liên quan đến mức dầu thấp, bộ lọc hút bị nghẹt, van hút chưa mở đủ, đường ống hút bị lọt khí hoặc dầu chưa đạt nhiệt độ phù hợp.
Khi phía đẩy gặp vấn đề, áp suất tại cửa đẩy có thể tăng bất thường, lưu lượng giảm mạnh, động cơ nóng hoặc bơm rung theo chu kỳ. Nguyên nhân thường gặp là van đẩy đóng quá mức, đường ống bị tắc, thiết bị trao đổi nhiệt tăng trở lực hoặc dầu chứa nhiều cặn. Nếu áp suất đẩy thấp hơn bình thường nhưng tốc độ bơm không đổi, cần kiểm tra khả năng mòn cánh, rò nội bộ, sai chiều quay hoặc thiếu dầu tại cửa hút.
Khi bơm phát tiếng ồn và nhiệt độ thân bơm tăng nhanh sau khi khởi động, cần dừng kiểm tra theo quy trình an toàn thay vì tiếp tục vận hành để chờ hệ thống tự ổn định. Đối với dầu truyền nhiệt, nguy cơ quá nhiệt và rò rỉ phải được xem xét nghiêm túc vì dầu có thể phân hủy, tạo cặn hoặc gây cháy khi tiếp xúc với bề mặt quá nóng.
Quá trình hút của bơm dầu truyền nhiệt RY80-50-250A bắt đầu từ việc tạo vùng áp suất thấp tại mắt cánh và đưa dầu vào bơm nhờ chênh lệch áp suất ở đường hút. Dầu sau đó được cánh bơm gia tốc từ trung tâm ra mép ngoài, được thân bơm thu hồi và chuyển một phần vận tốc thành áp suất trước khi đi ra cửa đẩy.
Hiệu quả của quá trình đẩy phụ thuộc vào khả năng của bơm trong việc thắng tổng trở lực của đường ống và thiết bị sử dụng nhiệt. Muốn bơm làm việc ổn định, phải bảo đảm đường hút có tổn thất thấp, không lọt khí, dầu có nhiệt độ và độ nhớt phù hợp, còn đường đẩy phải thông thoáng và được điều tiết trong giới hạn làm việc của bơm. Sự phối hợp đúng giữa điều kiện hút, khả năng tạo áp suất và trạng thái của hệ thống giúp RY80-50-250A duy trì lưu lượng dầu đều, áp suất ổn định và chu trình truyền nhiệt liên tục
Bảng thông số kỹ thuật bơm dầu truyền nhiệt RY
Hình ảnh thực tế bơm dầu truyền nhiệt RY
