Dầu thủy lực không chỉ có chức năng truyền lực. Nó còn có tác dụng bôi trơn các bộ phận chuyển động, bảo vệ các bề mặt bên trong và tản nhiệt khỏi máy bơm, van và bộ truyền động. Khi dầu bị nhiễm bẩn, các chức năng này sẽ dần dần suy giảm.
Sự nhiễm bẩn trong hệ thống thủy lực có thể bắt đầu từ các hạt nhỏ, nước, dầu bị xuống cấp hoặc các chất lỏng lạ – những yếu tố khó phát hiện trong quá trình vận hành bình thường. Tuy nhiên, theo thời gian, sự nhiễm bẩn này có thể làm tăng mức độ mài mòn của các bộ phận, khiến van bị kẹt, làm hỏng các phớt, gây tắc nghẽn bộ lọc và dẫn đến rò rỉ bên trong.
Hậu quả có thể biểu hiện dưới dạng chuyển động chậm, áp suất không ổn định, quá nhiệt hoặc hỏng hóc lặp đi lặp lại của các bộ phận. Vì lý do này, việc kiểm soát ô nhiễm cần được xem là một phần của độ tin cậy của hệ thống thủy lực, chứ không chỉ đơn thuần là vấn đề bảo dưỡng dầu.
Ô nhiễm dầu thủy lực là gì?
Ô nhiễm dầu thủy lực có nghĩa là trong chất lỏng có sự hiện diện của các chất hoặc các chất bị phân hủy với nồng độ có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống hoặc tuổi thọ của các bộ phận.
Các nguồn gây ô nhiễm phổ biến bao gồm các hạt rắn xâm nhập qua các lỗ thông hơi hoặc trong quá trình bảo dưỡng, các mảnh vụn do mài mòn sinh ra bên trong hệ thống, nước xâm nhập do ngưng tụ hoặc tiếp xúc với môi trường bên ngoài, và các sản phẩm oxy hóa hình thành khi dầu thủy lực bị lão hóa.
Các chất gây ô nhiễm khác nhau gây ra các loại hư hỏng khác nhau.
| Loại ô nhiễm | Các nguồn thông tin phổ biến | Các tác dụng điển hình |
|---|---|---|
| Hạt rắn | Bụi, mảnh vụn do mài mòn, thiết bị nạp nguyên liệu bẩn | Mòn bơm, van bị kẹt, trầy xước xi-lanh |
| Nước | Ngưng tụ, gioăng bị hư hỏng, rửa bằng nước | Sự ăn mòn, bôi trơn kém, sự suy giảm chất lượng dầu |
| Cặn bùn / cặn bám | Quá trình oxy hóa, nhiệt độ quá cao, dầu đã sử dụng lâu ngày | Van bị kẹt, đường dẫn bị tắc nghẽn |
| Chất lỏng từ bên ngoài | Dùng sai loại dầu, dung dịch tẩy rửa, trộn lẫn các loại dầu | Hư hỏng phớt, thay đổi độ nhớt, các vấn đề liên quan đến chất phụ gia |
Không khí cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của dầu thủy lực, nhưng hiện tượng sủi bọt và hiện tượng xâm thực thường được chẩn đoán riêng biệt vì nguyên nhân và triệu chứng của chúng đòi hỏi quy trình khắc phục sự cố khác nhau.
Dầu thủy lực bị ô nhiễm gây hư hỏng hệ thống như thế nào
Các bộ phận thủy lực thường có khe hở bên trong rất nhỏ. Điều này giúp chúng hoạt động hiệu quả và dễ điều khiển, nhưng đồng thời cũng khiến chúng rất nhạy cảm với các tạp chất.
Sự mài mòn của máy bơm và hiệu suất giảm sút
Bơm thủy lực dựa vào các bề mặt chuyển động khít chặt với nhau để duy trì hiệu suất. Các hạt rắn trong dầu có thể lọt qua các bề mặt này và gây ra hiện tượng mài mòn do ma sát.
Khi khe hở bên trong tăng lên, lượng dầu rò rỉ bên trong bơm sẽ nhiều hơn thay vì được đưa vào mạch thủy lực. Bơm vẫn có thể hoạt động, nhưng có thể dần dần mất lưu lượng và hiệu suất khi chịu tải.
Do đó, sự nhiễm bẩn có thể gây ra các triệu chứng như tốc độ bộ truyền động giảm, áp suất sẵn có thấp hơn và nhiệt độ máy bơm tăng cao.
Van thủy lực bị kẹt
Các van định hướng, van tỷ lệ và van điều khiển áp suất thường có các bộ phận trục trượt hoặc hộp mực với khe hở rất nhỏ.
Các chất gây ô nhiễm có thể bị kẹt giữa các bề mặt chuyển động hoặc tích tụ bên trong các ống dẫn điều khiển nhỏ. Điều này có thể dẫn đến phản ứng chậm, chuyển động không ổn định hoặc van không quay trở lại hoàn toàn vị trí định sẵn.
Các sản phẩm oxy hóa và cặn bám có thể gây ra những vấn đề tương tự bằng cách tạo thành các lớp cặn dính trên bề mặt bên trong của van.
Hư hỏng xi lanh và phớt
Các hạt bụi lưu thông trong hệ thống thủy lực có thể gây hư hỏng cho ống xi-lanh, bề mặt pít-tông và các vòng đệm.
Khi các bề mặt làm kín bị trầy xước hoặc mòn, hiện tượng rò rỉ bên trong có thể gia tăng. Một xi lanh vẫn có thể di chuyển bình thường khi không chịu tải, nhưng sẽ mất lực hoặc không giữ được vị trí khi áp suất tăng lên.
Các phớt kín bên ngoài cũng có thể bị hư hỏng do các tạp chất xâm nhập vào xi-lanh xung quanh khu vực thanh piston.
Tắc nghẽn bộ lọc và suy giảm áp suất
Bộ lọc thủy lực được thiết kế để giữ lại các tạp chất, nhưng khi tích tụ ngày càng nhiều hạt bụi, sức cản dòng chảy của chúng sẽ tăng lên.
Nếu bộ lọc bị tắc nghẽn nghiêm trọng, chênh lệch áp suất qua bộ lọc có thể tăng lên đáng kể. Tùy thuộc vào thiết kế mạch, điều này có thể làm giảm lưu lượng có sẵn, kích hoạt van bypass hoặc gây ra các vấn đề về lực hút của bơm.
Do đó, bộ lọc bị tắc không chỉ là một vấn đề bảo trì. Tình trạng này có thể ảnh hưởng đến cách thức hoạt động của toàn bộ hệ thống thủy lực.
Tại sao sự phân hủy do nước và dầu lại làm tình trạng ô nhiễm trở nên nghiêm trọng hơn
Nước đặc biệt có hại vì nó có thể gây ảnh hưởng đến cả dầu thủy lực lẫn các bộ phận kim loại.
Nước tự do hoặc nước ở dạng nhũ tương có thể làm giảm hiệu suất bôi trơn, thúc đẩy quá trình ăn mòn và đẩy nhanh quá trình oxy hóa dầu. Nó cũng có thể làm hỏng các chất phụ gia có chức năng bảo vệ máy bơm, van và các bộ phận làm kín.
Quá trình suy thoái dầu sau đó có thể tạo ra các chất gây ô nhiễm bổ sung dưới dạng cặn bùn, cặn ván-ish và các sản phẩm phụ có tính axit. Điều này tạo ra một vòng luẩn quẩn, trong đó ô nhiễm gây ra sự suy thoái của dầu, và dầu đã suy thoái lại tạo ra thêm nhiều ô nhiễm hơn nữa.
Nhiệt độ hoạt động cao có thể làm tăng tốc quá trình này. Do đó, một hệ thống thủy lực thường xuyên bị quá nhiệt có thể dẫn đến tình trạng dầu bị phân hủy nhanh hơn và tuổi thọ của các bộ phận bị rút ngắn.
Các triệu chứng thường gặp khi dầu thủy lực bị nhiễm bẩn
Sự nhiễm bẩn không phải lúc nào cũng gây ra một triệu chứng rõ ràng. Trong nhiều trường hợp, vấn đề phát triển dần dần và ảnh hưởng đến nhiều bộ phận của hệ thống cùng một lúc.
Các dấu hiệu điển hình có thể bao gồm áp suất thủy lực không ổn định, tốc độ chuyển động của xi lanh chậm lại, các vấn đề về phản ứng của van, tiếng ồn bất thường từ máy bơm, nhiệt độ dầu tăng cao và phải thay bộ lọc thường xuyên hơn.
Chính dầu cũng có thể cung cấp những manh mối hữu ích. Dầu bị sẫm màu, có cặn nhìn thấy được, bị đục hoặc có mùi bất thường có thể là dấu hiệu của sự xuống cấp hoặc nhiễm bẩn, mặc dù chỉ dựa vào kiểm tra bằng mắt thường thì không thể xác định được mức độ sạch thực tế.
Các sự cố lặp đi lặp lại đặc biệt đáng chú ý. Nếu máy bơm, van hoặc phớt vẫn tiếp tục hỏng hóc sau khi thay thế, nguyên nhân gốc rễ có thể là do dầu bị nhiễm bẩn chứ không phải do chất lượng linh kiện kém.
Cách chẩn đoán tình trạng nhiễm bẩn dầu thủy lực
Việc kiểm tra có hệ thống giúp xác định liệu sự nhiễm bẩn có phải là nguyên nhân gây ra các sự cố trong hệ thống thủy lực hay không.
Bước 1: Kiểm tra dầu và bình chứa
Kiểm tra mức dầu, ngoại quan và tình trạng hoạt động của bình chứa dầu. Kiểm tra xem có cặn, nước, bùn hoặc hiện tượng đổi màu bất thường hay không. Kiểm tra ống thông hơi và các điểm nạp dầu của bình chứa để phát hiện khả năng xâm nhập của các chất gây ô nhiễm.
Cũng cần xem xét tình trạng bên trong bể chứa. Các tạp chất vẫn có thể còn đọng lại ở đáy bể ngay cả sau khi đã thay thế phần dầu có thể nhìn thấy được.
Bước 2: Kiểm tra bộ lọc và các chỉ báo bộ lọc
Kiểm tra tình trạng bộ lọc và các chỉ báo về chênh lệch áp suất hoặc tắc nghẽn. Nếu bộ lọc bị tắc nhanh hơn nhiều so với dự kiến, điều này có thể cho thấy lượng chất ô nhiễm sinh ra quá nhiều hoặc chất ô nhiễm xâm nhập từ bên ngoài.
Phần lõi lọc đã qua sử dụng đôi khi có thể cung cấp manh mối về các hạt mài mòn kim loại, vật liệu làm gioăng hoặc các mảnh vụn khác.
Bước 3: Thực hiện kiểm tra độ sạch của dầu
Đối với các hệ thống thủy lực quan trọng, việc phân tích dầu trong phòng thí nghiệm hoặc trực tuyến mang lại nhiều thông tin hữu ích hơn so với việc chỉ kiểm tra bằng mắt thường.
Số lượng hạt thường được biểu thị theo Các mã độ sạch theo tiêu chuẩn ISO 4406, trong khi các thử nghiệm bổ sung có thể đánh giá hàm lượng nước, độ nhớt và tình trạng dầu.
Mức độ sạch cần thiết phụ thuộc vào các bộ phận nhạy cảm nhất với ô nhiễm trong hệ thống thủy lực.
Bước 4: Xác định nguồn gây ô nhiễm
Việc làm sạch dầu chỉ là một phần của giải pháp. Cần phải xác định được nguồn gốc của vấn đề.
Các điểm xâm nhập có thể xảy ra bao gồm: van thông hơi bị hư hỏng, quy trình nạp chất lỏng không kín, ống dẫn hoặc các bộ phận bẩn được lắp đặt trong quá trình bảo dưỡng, thanh piston bị nhiễm bẩn và nước xâm nhập qua các vòng đệm hoặc do ngưng tụ.
Sự nhiễm bẩn cũng có thể phát sinh từ bên trong khi máy bơm, ổ trục, van hoặc xi lanh bắt đầu bị mòn.
Một quy trình chẩn đoán thực tiễn là:
Tình trạng dầu → Bộ lọc → Kiểm tra độ sạch → Mức độ mài mòn của các bộ phận → Nguồn gây ô nhiễm
Cách phòng ngừa ô nhiễm dầu thủy lực
Việc kiểm soát ô nhiễm hiệu quả phải được thực hiện trước khi hệ thống thủy lực bắt đầu hoạt động.
Dầu thủy lực cần được bảo quản, chuyển đổ và nạp vào bằng các thiết bị sạch. Không nên tự động cho rằng dầu mới đã đáp ứng yêu cầu về độ sạch của hệ thống thủy lực cuối cùng.
Các bộ thông hơi bể chứa, bộ lọc hồi lưu và bộ lọc áp suất cần được lựa chọn phù hợp với từng ứng dụng cụ thể và bảo dưỡng theo các khoảng thời gian thích hợp. Trong môi trường nhiều bụi hoặc ẩm ướt, có thể cần sử dụng các bộ thông hơi có hiệu suất cao hơn hoặc áp dụng các biện pháp kiểm soát độ ẩm bổ sung.
Trong quá trình thay thế linh kiện hoặc lắp đặt ống mềm, các cổng và đường ống phải được bảo vệ khỏi bụi bẩn cho đến khi hoàn tất việc lắp ráp. Có thể cần phải xả rửa sau khi hoàn thành các công đoạn sản xuất hoặc sửa chữa lớn của hệ thống.
Cũng cần theo dõi tình trạng dầu thay vì chỉ dựa vào các khoảng thời gian thay dầu cố định. Một hệ thống thủy lực được bảo dưỡng tốt thường có thể kéo dài tuổi thọ của dầu và các bộ phận bằng cách kiểm soát mức độ ô nhiễm trước khi hư hỏng xảy ra.
Những sai lầm thường gặp trong việc kiểm soát ô nhiễm hệ thống thủy lực
Một sai lầm thường gặp là thay thế bộ phận thủy lực bị hỏng mà không kiểm tra tình trạng của dầu. Nếu nguyên nhân gây ra sự cố ban đầu là do ô nhiễm, thì máy bơm hoặc van mới có thể nhanh chóng bị hư hỏng do chính chất lỏng đó.
Một sai lầm khác là thay dầu thủy lực mà không làm sạch bình chứa, ống dẫn hoặc các bộ phận khác trong mạch bị nhiễm bẩn. Các tạp chất đáng kể có thể vẫn còn tồn tại bên trong hệ thống và ngay lập tức trộn lẫn với dầu mới.
Không nên chỉ chọn bộ lọc dựa trên kích thước vật lý. Cần phải xem xét đến hiệu suất lọc, công suất dòng chảy, mức áp suất định mức và các yêu cầu về độ sạch của các bộ phận nhạy cảm.
Mục tiêu không chỉ đơn thuần là giữ cho dầu trông sạch sẽ. Mà là duy trì mức độ sạch sẽ đủ để bảo vệ các bộ phận thủy lực trong suốt thời gian sử dụng của chúng.
Kết luận: Dầu sạch giúp bảo vệ toàn bộ hệ thống thủy lực
Sự nhiễm bẩn dầu thủy lực có thể dần dần gây hư hỏng cho máy bơm, van, xi lanh, vòng đệm và bộ lọc ngay cả trước khi xảy ra sự cố rõ ràng.
Các hạt rắn có thể gây ra mài mòn do ma sát, nước có thể gây ra sự ăn mòn và làm suy giảm chất lượng dầu, trong khi cặn bùn và cặn bám có thể làm tắc nghẽn van và các đường dẫn thủy lực nhỏ. Khi những vấn đề này ngày càng trầm trọng, hệ thống có thể gặp phải tình trạng rò rỉ bên trong, áp suất không ổn định, chuyển động chậm và quá nhiệt.
Do đó, một chiến lược kiểm soát ô nhiễm đáng tin cậy cần kết hợp giữa việc lọc đúng cách, các quy trình bảo trì sạch sẽ, theo dõi tình trạng dầu và điều tra nguồn gốc ô nhiễm.
Việc bảo vệ dầu thủy lực thực chất là một trong những cách hiệu quả nhất để bảo vệ toàn bộ hệ thống thủy lực.
Cần trợ giúp về hệ thống thủy lực?
AISOAR cung cấp các bộ nguồn thủy lực và giải pháp hệ thống thủy lực được thiết kế theo yêu cầu dành cho thiết bị công nghiệp và thiết bị di động. Cấu hình hệ thống có thể được thiết kế phù hợp với các yêu cầu về áp suất, lưu lượng, tiêu chuẩn lọc, chu kỳ làm việc, phương pháp điều khiển và môi trường vận hành.
Đối với một dự án hệ thống thủy lực OEM, các thông tin về áp suất làm việc, lưu lượng bơm, dầu thủy lực, môi trường vận hành và các yêu cầu về độ sạch có thể giúp đội ngũ kỹ sư của chúng tôi đánh giá cấu hình hệ thống phù hợp.
