EN
Tại sao bơm thủy lực rung động mạnh?
Rung động mạnh của các bơm thủy lực trong hệ thống thủy lực là một vấn đề phổ biến nhưng đầy thách thức trong bảo trì thiết bị. Hiện tượng rung động dữ dội này không chỉ tạo ra tiếng ồn khó chịu mà còn làm tăng tốc độ mài mòn các bộ phận, gây hiện tượng lỏng mối nối ống hoặc thậm chí nứt vỡ, và trong trường hợp nghiêm trọng có thể dẫn đến hư hỏng các thành phần thủy lực, ảnh hưởng đến an toàn và hiệu quả sản xuất. Hiện tượng rung động bơm không phải là hiếm trên các công trường xây dựng, và mức độ nguy hiểm của nó không nên bị xem nhẹ. Do đó, việc hiểu rõ nguyên nhân gây rung động mạnh ở bơm và kịp thời khắc phục sự cố đặc biệt quan trọng đối với kỹ sư hệ thống thủy lực và nhân viên bảo trì thiết bị. Dưới đây, chúng ta sẽ phân tích nguyên nhân gây rung động mạnh ở bơm từ góc độ nguyên lý kỹ thuật, kết hợp với các ứng dụng thực tế của bơm bánh răng, bơm cánh gạt và bơm piston
- Hiện tượng lọt khí và hiện tượng xâm thực
Khi không khí lọt vào hệ thống thủy lực, tính không nén được của dầu thủy lực giảm xuống, thường gây ra hiện tượng xâm thực và dẫn đến các dao động mạnh bất thường trong quá trình hoạt động của bơm thủy lực. Xâm thực đề cập đến sự sụp đổ nhanh chóng của các bọt khí hình thành trong dầu khi chúng đi vào vùng áp suất cao, tạo ra các va đập cục bộ. Hiện tượng xâm thực không chỉ khiến bơm phát ra tiếng ồn sắc, gắt mà còn ăn mòn bề mặt kim loại, để lại các vết lõm giống như miếng bọt biển, từ đó làm trầm trọng thêm độ rung và hư hỏng thiết bị. Các con đường để không khí lọt vào bao gồm: rò rỉ ở đường ống hút dầu, mức dầu thấp trong thùng dầu thủy lực, đầu ống hồi dầu không ngập dưới mặt dầu, và độ kín khít kém của thân bơm. Khi độ phẳng của thân bơm bánh răng và nắp cuối không đủ hoặc phớt dầu bị lão hóa, không khí sẽ bị hút vào trong quá trình vận hành. Bơm cánh trượt, do khả năng tự mồi kém hơn so với bơm bánh răng (đặc biệt là các bơm cánh trượt có dung tích nhỏ), cần đặc biệt chú ý đến việc hút dầu trơn tru và độ kín khít tốt. Bơm pít-tông cũng rất sợ hiện tượng hút không khí ở phía hút trong điều kiện vận hành yêu cầu cao; một khi không khí lọt vào và gây gián đoạn cấp dầu, có thể dẫn đến va đập và rung động xâm thực nghiêm trọng. Do đó, việc duy trì độ kín khít tốt và mức dầu đúng trong hệ thống thủy lực là cực kỳ quan trọng. Nếu nghi ngờ xảy ra hiện tượng xâm thực, có thể nhận biết qua âm thanh và đồng hồ đo áp suất: nếu kim đồng hồ áp suất dao động dữ dội bất thường kèm theo tiếng kêu "sột soạt", thường là dấu hiệu của hiện tượng xâm thực do hút dầu kém, và cần kiểm tra ngay lập tức cửa hút của bơm và bộ lọc để phát hiện tắc nghẽn hoặc rò rỉ không khí.
- Khó khăn trong việc hấp thụ dầu và điều kiện làm việc không phù hợp.
Điều kiện làm việc không đúng của các bơm thủy lực cũng có thể dẫn đến hiện tượng rung mạnh, với hai tình huống phổ biến là bơm không thể hút đủ dầu và hoạt động quá tải. Khi tốc độ bơm thủy lực quá cao, quá trình hút dầu có thể không theo kịp nhịp độ xả dầu, dẫn đến việc hút dầu không đủ, gây ra chân không cục bộ tại cửa hút bơm và đi kèm với dao động áp suất, cuối cùng dẫn đến hiện tượng rung mạnh ở bơm. Nói một cách đơn giản, nếu bơm quay quá nhanh nhưng không cung cấp đủ dầu, nó sẽ chạy không tải và gây ra rung động. Điều này đặc biệt đúng với bơm bánh răng: trong quá trình vận hành ở tốc độ cao, nếu việc hút dầu không kịp thời, buồng kín giữa các răng sẽ liên tục trải qua sự tăng áp suất nhanh và chân không đột ngột, gây ra rung động và tiếng ồn mạnh. Vì lý do này, các rãnh giảm tải thường được gia công trên cấu trúc bơm bánh răng để làm giảm tác động do hiện tượng giam dầu ở bánh răng. Một tình huống khác là vận hành quá tải hệ thống thủy lực, khi bơm hoạt động trong thời gian dài vượt quá áp suất hoặc lưu lượng thiết kế, dẫn đến ứng suất bất thường trên các bộ phận bên trong và gây ra rung tổng thể của máy. Khi bơm piston thay đổi nhanh dưới điều kiện áp suất cao và lưu lượng lớn, nếu khả năng hút không theo kịp, hiện tượng "tách cột chất lỏng" tạm thời cũng sẽ xảy ra, gây ra rung động va đập mạnh. Ngoài ra, sự thay đổi nhiệt độ và độ nhớt của dầu thủy lực cũng ảnh hưởng đến hiệu suất hút dầu: độ nhớt dầu cao ở nhiệt độ thấp có thể làm tăng trở lực hút dầu, khiến bơm khó hút đủ dầu kịp thời; nếu dầu quá loãng ở nhiệt độ cao, có thể gây hiện tượng hóa hơi (dầu bay hơi sớm). Tất cả những điều này đều khiến bơm khó hút dầu và phát sinh rung động. Trong thực tế kỹ thuật, cần tránh để bơm làm việc trong thời gian dài vượt quá tốc độ định mức hoặc tải trọng định mức. Nếu cần thiết, có thể giảm tốc độ hoặc chuyển hướng cung cấp dầu, đồng thời đảm bảo nhiệt độ dầu thủy lực ở mức phù hợp. Trong các hệ thống bơm cánh gạt và bơm piston, đôi khi người ta lắp thêm bơm cung cấp dầu phụ hoặc bình tích áp để đảm bảo nhu cầu hút dầu của bơm trong điều kiện vận hành tần số cao, ngăn ngừa hiện tượng rung do thiếu hụt dầu cung cấp.
- Độ nhớt dầu và các yếu tố ô nhiễm.
Độ nhớt quá cao hoặc quá thấp của dầu thủy lực có thể gây ra hiện tượng rung động bất thường trong hoạt động của bơm thủy lực. Khi độ nhớt quá cao (ví dụ như khởi động ở nhiệt độ thấp hoặc sử dụng dầu có cấp độ nhớt cao), lực cản dòng chảy của dầu tăng lên, dẫn đến việc hút dầu vào cửa hút bơm không ổn định, có thể tạo ra chân không cục bộ gây hiện tượng xâm thực và rung động. Ngược lại, độ nhớt thấp (ví dụ như nhiệt độ dầu cao hoặc sử dụng dầu quá loãng) có thể làm màng dầu bôi trơn trở nên mỏng hơn, tăng ma sát bên trong bơm, dẫn đến bôi trơn các chi tiết kém, gây mài mòn và rung động bất thường. Do đó, cần chọn loại dầu thủy lực có độ nhớt phù hợp với môi trường làm việc của thiết bị, đồng thời đảm bảo nhiệt độ hệ thống nằm trong phạm vi bình thường. Ngoài ra, độ sạch của dầu cũng rất quan trọng đối với sự vận hành ổn định của bơm. Các chất nhiễm bẩn có thể làm tăng mức độ mài mòn bơm và thậm chí khiến các bộ phận chuyển động bị kẹt, dẫn đến rung động và tiếng ồn. Khe hở lắp ghép chính xác của bơm cánh trượt rất nhỏ, do đó loại bơm này đặc biệt nhạy cảm với sự nhiễm bẩn của dầu; một khi tạp chất làm cho cánh trượt di chuyển không hiệu quả, sẽ gây ra áp suất đầu ra của bơm không ổn định và rung động. Nếu các hạt như mạt sắt lọt vào bơm bánh răng, có thể gây trầy xước bề mặt răng, mài mòn lệch tâm bánh răng và phát sinh tiếng ồn, rung động giống như hiện tượng cắn răng trong quá trình vận hành. Bơm piston có yêu cầu cao nhất về độ sạch của dầu, ngay cả những hạt nhỏ cũng có thể làm tăng tốc độ mài mòn piston và lỗ xi lanh, dẫn đến hiện tượng dao động áp suất và các sự cố rung động. Giữ cho dầu thủy lực luôn sạch sẽ có thể giảm đáng kể các rủi ro này. Việc thay thế định kỳ các bộ lọc và giám sát chất lượng dầu để ngăn ngừa suy giảm độ nhớt và ô nhiễm quá mức là nhiệm vụ hàng ngày ưu tiên của nhân viên bảo trì thiết bị.
- Vấn đề lắp đặt cơ khí và kết cấu:
Việc lắp đặt và các yếu tố cấu trúc bên trong của bơm thủy lực cũng có thể gây ra hiện tượng rung lắc nghiêm trọng. Thứ nhất, lắp đặt không đúng cách. Nếu trục truyền động của bơm thủy lực không được căn chỉnh đồng tâm với trục động cơ hoặc khớp nối được lắp đặt kém, sẽ phát sinh thêm ứng suất cơ học và lực lệch tâm trong quá trình bơm hoạt động, dẫn đến rung động mạnh ở khung máy. Nhiều trường hợp thực tế tại hiện trường đã cho thấy rằng chỉ cần lệch trục một chút cũng có thể khiến bơm bị nảy lên khi quay ở tốc độ cao, dẫn đến hư hỏng sớm các gioăng phớt và mài mòn bạc đạn. Khi lắp đặt đúng cách, cần sử dụng khớp nối để căn chỉnh đồng tâm trục và siết chặt giá đỡ bơm. Nếu cần thiết, hãy thêm các miếng đệm giảm chấn. Thứ hai, việc chế tạo hoặc mài mòn các bộ phận bên trong bơm có thể là nguyên nhân gốc rễ gây ra rung động. Ví dụ, bơm bánh răng có độ chính xác bánh răng kém, khe hở răng nhỏ hoặc bạc đạn bị mài mòn có thể làm mất cân bằng trong vận hành và tạo ra rung động và tiếng ồn đáng kể. Bản thân bơm bánh răng có nhược điểm cố hữu là lực mất cân bằng hướng kính, có thể tạo ra tải trọng thay đổi trên các ổ bi và vỏ bơm, và dễ bị rung lắc hơn khi thiết kế và lắp ráp không đúng cách. Nếu bề mặt trong của stato bị mài mòn cục bộ hoặc cánh gạt trong bơm cánh gạt bị mất độ đàn hồi, cũng có thể gây ra lực tác động không đều lên các cánh gạt, dẫn đến rung động khi quay. Bơm pít-tông chứa nhiều bộ phận chuyển động tịnh tiến tốc độ cao; nếu có một số pít-tông hoặc giày trượt bị mài mòn hoặc lỏng, có thể xảy ra hiện tượng va đập và dao động lưu lượng, biểu hiện thành rung động tổng thể. Ngoài ra, các bulông siết cố định bơm và đường ống bị lỏng, độ cứng vững của giá đỡ nền không đủ, cũng có thể khuếch đại những rung động nhỏ trong quá trình hoạt động bình thường, dẫn đến hiện tượng "rung lắc nghiêm trọng" nhìn thấy rõ bằng mắt thường. Do đó, trong quá trình bảo trì thiết bị, cần kiểm tra tình trạng của các khớp nối, bulông siết và các bộ phận bên trong bơm, đồng thời kịp thời điều chỉnh hoặc thay thế các bộ phận gặp sự cố.
Gợi ý của kỹ sư
Về vấn đề bơm thủy lực rung động mạnh, các kỹ sư đưa ra các gợi ý sau đây để tham khảo:
Kiểm tra kịp thời hiện tượng xâm thực và rò rỉ không khí: Khi xuất hiện tiếng ồn bất thường hoặc kim đồng hồ áp suất dao động mạnh, điều đầu tiên cần kiểm tra là bộ lọc hút có bị tắc, gioăng nối ống hút có bị hỏng, mức dầu trong thùng có thấp, và ống xả có được ngâm dưới mức dầu hay không. Việc loại bỏ các nguy cơ lọt khí sẽ giảm hiệu quả rung động của bơm thủy lực. Nếu cần thiết, hãy tăng áp suất cấp dầu đầy đủ tại cửa hút bơm (ví dụ như lắp bơm cấp dầu phụ hoặc nâng cao vị trí thùng dầu) để phòng ngừa hiện tượng xâm thực.
Kiểm soát hợp lý các thông số vận hành: tuân thủ tốc độ định mức và thông số áp suất của bơm thủy lực, tránh vận hành quá tốc và quá tải trong thời gian dài. Đối với các bơm có khả năng tự mồi hạn chế như bơm bánh răng, cần khởi động không tải ở nhiệt độ thấp để làm nóng máy nhằm giảm độ nhớt của dầu trước khi vận hành đầy tải, nhằm ngăn ngừa rung động do khó hút dầu. Trong hệ thống nhiều bơm, có thể xem xét sử dụng bình tích áp nối song song để ổn định dao động áp suất và giảm tác động của các chuyển động nhanh lên bơm.
Chọn dầu phù hợp và bảo dưỡng định kỳ: Chọn dầu thủy lực có độ nhớt phù hợp theo nhiệt độ môi trường để tránh dầu quá đặc hoặc quá loãng, điều này có thể ảnh hưởng đến khả năng hút và bôi trơn của bơm. Thường xuyên thay thế hoặc lọc dầu để duy trì độ sạch. Đặc biệt đối với thiết bị sử dụng bơm cánh gạt và bơm pít-tông, cần thực hiện nghiêm ngặt kế hoạch lọc và thay dầu nhằm ngăn ngừa tạp chất xâm nhập gây ra lỗi rung động.
Kiểm tra lắp đặt và tình trạng các bộ phận: Đảm bảo rằng bơm thủy lực và trục động cơ được sắp xếp đúng, lắp đặt nối đáp ứng các yêu cầu và thường xuyên thắt chặt các ốc neo và hỗ trợ đường ống của bơm. Nếu mặc bất thường hoặc các bộ phận lỏng lẻo được tìm thấy bên trong máy bơm, sửa chữa hoặc thay thế chúng kịp thời. Đối với máy bơm bánh răng, có thể kiểm tra sự hao mòn của bánh răng và vòng bi; Kiểm tra xem lưỡi dao và stator có phù hợp với máy bơm cánh quạt không; Đối với máy bơm piston, cần chú ý đến sự hao mòn của piston, giày trượt và tấm nghiêng. Giải quyết sự cố thiết bị nên được thực hiện từng mục từ bên ngoài đến bên trong, từ dễ dàng đến khó khăn, để phát hiện sớm các vấn đề và ngăn chặn chúng trước khi chúng xảy ra.
Từ phân tích trên, có thể thấy rằng "tại sao bơm thủy lực rung mạnh" không phải là điều bí ẩn không thể giải quyết. Hiện tượng xâm thực, khó hút dầu, điều kiện làm việc không phù hợp, vấn đề về dầu và các yếu tố lắp đặt cơ khí là những nguyên nhân phổ biến. Đối với các kỹ thuật viên trong ngành thủy lực, việc nắm vững những nguyên lý này và thực hiện các biện pháp phòng ngừa là cần thiết để giảm hiệu quả tiếng ồn và độ rung của bơm bánh răng, kéo dài tuổi thọ thiết bị, đồng thời đảm bảo hệ thống thủy lực vận hành ổn định và hiệu quả. Mỗi khi bơm thủy lực xuất hiện hiện tượng rung bất thường, đề nghị xem lại các điểm nêu trên để tìm ra sự cố cho thiết bị. Chúng tôi tin rằng điều này sẽ giúp bạn nhanh chóng xác định nguyên nhân, đưa ra giải pháp đúng đắn và khắc phục sự cố.