Tiếng ồn bất thường từ bơm, dầu thủy lực có bọt, áp suất không ổn định và chuyển động giật cục của bộ truyền động thường là những dấu hiệu cho thấy các sự cố liên quan đến không khí đang phát sinh bên trong hệ thống thủy lực. Hai trong số những sự cố phổ biến nhất là hiện tượng xâm thực và sục khí.
Mặc dù các triệu chứng đôi khi có thể trông giống nhau, nhưng hiện tượng xâm thực và hiện tượng sủi bọt không phải là cùng một loại sự cố.
Hiện tượng xâm thực xảy ra khi dầu thủy lực không thể lấp đầy đầy đủ cửa vào của máy bơm, khiến áp suất cục bộ giảm xuống mức đủ thấp để hình thành các bọt hơi. Khi các bọt khí này di chuyển vào vùng có áp suất cao hơn, chúng sẽ vỡ ra nhanh chóng và có thể gây hư hỏng bề mặt máy bơm.
Quá trình sủi bọt xảy ra khi không khí bên ngoài xâm nhập vào dầu thủy lực và bị cuốn theo trong chất lỏng. Không khí di chuyển qua hệ thống dưới dạng các bọt khí, ảnh hưởng đến sự ổn định áp suất, khả năng bôi trơn và phản ứng của bộ truyền động.
Việc xác định chính xác tình trạng nào đang xảy ra là rất quan trọng, bởi vì nguyên nhân và các biện pháp khắc phục của từng tình trạng là khác nhau.
Hiện tượng xâm thực so với quá trình sục khí trong hệ thống thủy lực
Cách đơn giản nhất để hiểu sự khác biệt này là xem xét nguồn gốc của các bong bóng.
Trong quá trình xâm thực, các bọt khí hình thành bên trong chất lỏng thủy lực bởi vì áp suất tại cửa vào của bơm trở nên quá thấp. Dầu bị bay hơi một phần và tạo ra các khoang hơi. Các khoang hơi này sụp đổ khi chúng đi vào các vùng có áp suất cao hơn bên trong bơm.
Trong quá trình sục khí, các bọt khí được tạo ra từ không khí bên ngoài xâm nhập vào mạch thủy lực, thường là do phía hút của bơm, mực dầu trong bể chứa thấp hoặc hệ thống tuần hoàn dầu không được kiểm soát tốt.
| Điều kiện | Hiện tượng xâm thực | Sục khí |
|---|---|---|
| Nguồn bong bóng | Hơi dầu do áp suất đầu vào thấp gây ra | Không khí bên ngoài xâm nhập vào dầu thủy lực |
| Vị trí phổ biến | Cổng vào của máy bơm | Đường ống hút, bình chứa, các đầu nối |
| Âm thanh điển hình | Tiếng gõ mạnh hoặc tiếng kêu giống như tiếng sỏi | Tiếng kêu rên, tiếng lạch cạch hoặc tiếng ồn bất thường |
| Hình thức của dầu | Không phải lúc nào cũng có bọt | Thường có bọt hoặc đục |
| Rủi ro chính | Sự ăn mòn bơm và hư hỏng bề mặt | Bôi trơn kém, chuyển động không ổn định và sinh nhiệt |
Cả hai tình trạng này đều có thể làm giảm hiệu suất của hệ thống thủy lực và cần được khắc phục trước khi các bộ phận bị hư hỏng nghiêm trọng.
Điều gì gây ra hiện tượng xâm thực trong hệ thống thủy lực?
Hiện tượng xâm thực ở bơm thủy lực thường xảy ra khi bơm cố gắng hút lượng dầu nhiều hơn lượng mà phía đầu vào có thể cung cấp.
Hạn chế lực hút của bơm
Lưới lọc hút bị tắc, ống hút có đường kính quá nhỏ, ống hút bị xẹp hoặc phụ kiện gây cản trở có thể làm giảm lưu lượng dầu vào máy bơm. Khi máy bơm tiếp tục quay, áp suất đầu vào giảm xuống và các khoang hơi có thể bắt đầu hình thành.
Do đó, đường ống hút cần được thiết kế sao cho tạo ra một đường dẫn dòng chảy có độ cản thấp giữa bể chứa và máy bơm.
Dầu thủy lực có độ nhớt quá cao
Dầu thủy lực lạnh có thể trở nên đặc hơn nhiều so với bình thường. Nếu bơm khởi động ở tốc độ cao trước khi dầu đạt đến độ nhớt phù hợp, đường ống hút có thể không cung cấp chất lỏng đủ nhanh.
Đây là một trong những lý do khiến các hệ thống thủy lực hoạt động trong môi trường lạnh có thể cần phải lựa chọn loại dầu phù hợp, thực hiện các quy trình làm nóng động cơ hoặc áp dụng các biện pháp quản lý nhiệt độ khác.
Mực dầu trong bể chứa thấp
Nếu mức dầu trong bể chứa quá thấp, đầu vào của bơm có thể không nhận được nguồn cung cấp dầu thủy lực liên tục. Tình trạng này có thể dẫn đến cả hiện tượng xâm thực và hiện tượng sủi bọt, tùy thuộc vào điều kiện thực tế.
Cần kiểm tra mức dầu khi xi lanh ở vị trí chính xác, vì thể tích dầu trong hệ thống có thể thay đổi khi xi lanh thủy lực mở ra và thu lại.
Tốc độ bơm quá cao
Một máy bơm hoạt động với tốc độ cao hơn tốc độ thiết kế có thể cần lưu lượng đầu vào lớn hơn mức mà mạch hút có thể cung cấp. Ngay cả một ống hút có kích thước phù hợp cũng có thể trở nên không đủ nếu tốc độ máy bơm tăng lên đáng kể.
Do đó, tốc độ bơm, lưu lượng và điều kiện đầu vào cần được đánh giá một cách tổng thể.
Điều gì gây ra hiện tượng sục khí trong hệ thống thủy lực?
Hiện tượng sủi bọt xảy ra khi không khí bên ngoài bị hút vào chất lỏng thủy lực.
Một trong những nguyên nhân phổ biến nhất là hiện tượng rò rỉ trên phía hút của máy bơm. Do đường ống hút hoạt động ở áp suất thấp hơn áp suất khí quyển, nên nếu ống nối lỏng lẻo hoặc bị hư hỏng có thể hút không khí vào bên trong mà không làm rò rỉ dầu thủy lực ra ngoài. Điều này khiến các rò rỉ không khí ở phía hút khó phát hiện hơn so với các rò rỉ dầu bên ngoài thông thường.
Mực dầu trong bình chứa thấp cũng có thể khiến đầu vào của bơm hút phải không khí. Ngoài ra, dầu hồi lưu chảy vào bình chứa ở vị trí cao hơn mực dầu hoặc quá gần đầu hút của bơm có thể gây ra hiện tượng nhiễu loạn và khiến không khí lẫn vào dầu thủy lực.
Hệ thống xả khí không triệt để sau khi bảo dưỡng cũng là một nguyên nhân có thể xảy ra. Không khí bị kẹt trong xi-lanh, ống mềm hoặc bộ phân phối có thể vẫn còn trong mạch và gây ra chuyển động không ổn định cho đến khi được loại bỏ đúng cách.
Các triệu chứng thường gặp của hiện tượng xâm thực và sủi bọt
Hiện tượng xâm thực và sục khí thường ảnh hưởng đến bơm thủy lực trước tiên, nhưng tác động của chúng có thể lan rộng ra toàn bộ hệ thống.
Một máy bơm thủy lực bị hiện tượng xâm thực có thể phát ra tiếng gõ chói tai, tiếng lách cách hoặc tiếng giống như tiếng sỏi. Theo thời gian, sự vỡ tan của các bọt hơi có thể làm mòn các bề mặt kim loại bên trong máy bơm.
Hiện tượng xâm nhập không khí thường gây ra tiếng kêu rít hoặc tiếng ồn bất thường từ bơm, kèm theo dầu trong bình chứa bị đục hoặc có bọt. Do không khí là chất nén được, hệ thống thủy lực cũng có thể hoạt động kém nhạy bén hơn.
Các triệu chứng khác có thể bao gồm áp suất không ổn định, phản ứng chậm của bộ truyền động, chuyển động giật cục của xi lanh, lực thủy lực giảm, nhiệt độ dầu tăng và hiệu suất máy không ổn định.
Không nên chỉ dựa vào tiếng ồn để xác định vấn đề. Sự mài mòn của bơm, rung động cơ học và hoạt động của van xả áp có thể tạo ra những âm thanh tương tự, do đó cũng cần kiểm tra tình trạng dầu và điều kiện ở đầu vào.
Cách chẩn đoán hiện tượng xâm thực và sủi bọt từng bước một
Việc kiểm tra có hệ thống có thể giúp xác định liệu hệ thống thủy lực có đang gặp phải hiện tượng xâm thực, hiện tượng khí hóa hay một sự cố nào khác hay không.
Bước 1: Kiểm tra mức dầu thủy lực và tình trạng dầu
Trước tiên, hãy kiểm tra mức dầu trong bình chứa trong điều kiện vận hành đúng quy định. Nếu mức dầu thấp, hãy xác định xem hệ thống có bị rò rỉ bên ngoài hay bình chứa đã được đổ đầy không đúng cách.
Hãy kiểm tra cả trạng thái của dầu. Nếu xuất hiện bọt kéo dài hoặc dầu có màu đục, điều này có thể cho thấy có không khí lẫn vào chất lỏng.
Bước 2: Kiểm tra đường ống hút của máy bơm
Kiểm tra toàn bộ đường ống nối giữa bình chứa và bơm thủy lực. Kiểm tra xem có các mối nối lỏng lẻo, ống mềm bị nứt, gioăng bị hỏng, ống mềm bị xẹp hay có điểm tắc nghẽn nghiêm trọng nào không.
Hãy đặc biệt chú ý đến các kết nối ở phía hút. Một đầu nối có thể hút không khí vào bên trong mà không có dấu hiệu rò rỉ dầu rõ ràng.
Bước 3: Kiểm tra bộ lọc và lưới lọc
Lưới lọc hút bị tắc hoặc bộ lọc bị bám bẩn nặng có thể làm hạn chế lưu lượng vào của máy bơm. Kiểm tra tình trạng bộ lọc và so sánh các chỉ số áp suất hoặc chân không với phạm vi hoạt động cho phép của nhà sản xuất.
Việc thay thế bộ lọc mà không xác định được nguồn gây ô nhiễm có thể chỉ giải quyết được vấn đề một cách tạm thời.
Bước 4: Kiểm tra nhiệt độ và độ nhớt của dầu
Nếu sự cố chủ yếu xảy ra trong quá trình khởi động khi máy còn lạnh, có thể dầu thủy lực có độ nhớt quá cao so với điều kiện ở cửa vào của bơm. Nếu sự cố xuất hiện sau một thời gian dài vận hành, nhiệt độ quá cao có thể đã làm thay đổi độ nhớt của dầu và đặc tính rò rỉ của hệ thống.
Do đó, dầu thủy lực được lựa chọn phải phù hợp với dải nhiệt độ hoạt động dự kiến.
Bước 5: Kiểm tra tốc độ bơm và thiết kế hệ thống
Hãy kiểm tra xem máy bơm có đang hoạt động trong phạm vi tốc độ khuyến nghị hay không và đường ống hút có kích thước phù hợp hay không. Nếu máy bơm vừa được thay thế bằng một mẫu có dung tích lớn hơn hoặc đang chạy với tốc độ cao hơn trước đây, thì hệ thống đường ống hút hiện tại có thể không còn phù hợp nữa.
Một trình tự khắc phục sự cố hữu ích là:
Mức dầu → Hình thức dầu → Đường ống hút → Bộ lọc → Độ nhớt dầu → Tốc độ bơm → Thiết kế hệ thống
Cách phòng ngừa hiện tượng xâm thực và sủi bọt
Việc phòng ngừa những sự cố này thường dễ dàng hơn so với việc sửa chữa một máy bơm thủy lực bị hỏng.
Mạch hút cần được thiết kế với đường kính ống dẫn phù hợp, hạn chế tối đa các điểm cản trở không cần thiết và các mối nối được bịt kín đúng cách. Máy bơm phải được đảm bảo nguồn cấp dầu ổn định trong mọi điều kiện vận hành bình thường.
Thiết kế bể chứa cũng rất quan trọng. Dầu hồi lưu nên được đưa vào bể chứa theo cách giúp giảm hiện tượng nhiễu loạn và tạo đủ thời gian để không khí lẫn trong dầu tách ra trước khi dầu trở lại cửa hút của máy bơm.
Nên lựa chọn dầu thủy lực dựa trên nhiệt độ vận hành, yêu cầu của máy bơm và điều kiện môi trường của thiết bị. Cần bảo dưỡng các bộ lọc và lưới lọc theo các khoảng thời gian thích hợp, thay vì để chúng bị tắc nghẽn nghiêm trọng.
Sau khi bảo dưỡng hoặc thay thế các bộ phận, mạch thủy lực cũng cần được nạp dầu và xả khí đúng cách theo thiết kế của hệ thống.
Những sai lầm thường gặp khi chẩn đoán tiếng ồn của bơm thủy lực
Một sai lầm thường gặp là cho rằng bất kỳ máy bơm thủy lực nào phát ra tiếng ồn đều đang bị hiện tượng xâm thực. Quá trình sục khí, sự mài mòn của máy bơm, các vấn đề về ổ trục và rung động cơ học đều có thể gây ra các triệu chứng tương tự.
Một sai lầm khác là thay thế máy bơm trước khi kiểm tra mạch hút. Nếu lắp đặt máy bơm mới vào cùng đường ống hút bị tắc hoặc rò rỉ, máy bơm mới này có thể nhanh chóng gặp phải vấn đề tương tự.
Điều quan trọng nữa là không được bỏ qua hiện tượng dầu tạo bọt. Sự xâm nhập của không khí ảnh hưởng đến khả năng bôi trơn và có thể góp phần gây ra quá trình oxy hóa, sinh nhiệt và làm mất ổn định hệ thống điều khiển, ngay cả khi máy vẫn đang hoạt động.
Cách tiếp cận tốt hơn là kiểm tra toàn bộ tình trạng của đầu vào và bể chứa trước khi kết luận rằng chính máy bơm đã bị hỏng.
Kết luận: Bảo vệ hệ thống thủy lực khỏi hiện tượng xâm thực và sủi bọt
Hiện tượng xâm thực và hiện tượng sục khí đều là những vấn đề thủy lực liên quan đến không khí, nhưng chúng phát sinh do những nguyên nhân khác nhau.
Hiện tượng xâm thực chủ yếu liên quan đến việc cung cấp dầu không đủ và áp suất thấp tại đầu vào của máy bơm, trong khi sục khí xảy ra khi không khí bên ngoài xâm nhập và trộn lẫn với dầu thủy lực.
Các đường ống hút bị tắc nghẽn, bộ lọc bị bám cặn, độ nhớt dầu cao, mức dầu trong bể chứa thấp và tốc độ bơm quá cao có thể góp phần gây ra hiện tượng xâm thực. Các phụ kiện hút bị lỏng, ống mềm bị hư hỏng, thiết kế bể chứa không hợp lý và quá trình xả khí không triệt để là những nguyên nhân phổ biến gây ra hiện tượng nhiễm khí.
Khi xuất hiện các triệu chứng như tiếng ồn từ bơm, dầu có bọt, áp suất không ổn định hoặc chuyển động giật cục của bộ truyền động, cần tiến hành kiểm tra hệ thống thủy lực một cách có hệ thống thay vì thay thế bơm ngay lập tức.
Thiết kế hệ thống hút đúng cách, sử dụng dầu thủy lực phù hợp, đảm bảo điều kiện bể chứa thích hợp và bảo dưỡng định kỳ có thể giảm đáng kể nguy cơ xảy ra cả hiện tượng xâm thực và hiện tượng tạo bọt.
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 cho thiết bị công nghiệp và thiết bị di động. Cấu hình hệ thống có thể được thiết kế phù hợp với các thông số về áp suất, lưu lượng, thông số kỹ thuật của bơm, yêu cầu đối với bộ truyền động, chu kỳ làm việc và môi trường vận hành.
Đối với một dự án hệ thống thủy lực OEM mới, việc cung cấp thông tin về mẫu máy bơm, lưu lượng yêu cầu, áp suất làm việc, cấu hình bể chứa và các điều kiện vận hành dự kiến sẽ giúp đội ngũ kỹ sư của chúng tôi đánh giá và đề xuất giải pháp hệ thống thủy lực phù hợp.
