Một hệ thống thủy lực không thể tạo ra hoặc duy trì áp suất thường sẽ bộc lộ những vấn đề rõ rệt về hiệu suất: xi lanh di chuyển yếu ớt, bộ truyền động hoạt động chậm lại khi chịu tải, khả năng nâng giảm sút, hoặc máy không thể hoàn thành chu trình làm việc bình thường.
Sự sụt áp không phải lúc nào cũng có nghĩa là bơm thủy lực đã hỏng. Nguyên nhân thực sự có thể là van xả áp đang làm dầu chảy qua đường vòng, rò rỉ bên trong xi lanh hoặc van, có không khí lẫn trong dầu thủy lực, các bộ phận của bơm bị mòn, hoặc rò rỉ bên ngoài ở đâu đó trong mạch.
Cách nhanh nhất để tìm ra vấn đề là trước tiên xác định Áp suất đang giảm như thế nào, sau đó hãy kiểm tra hệ thống từng bước một thay vì thay thế các bộ phận một cách ngẫu nhiên.
Xác định nguyên nhân khiến hệ thống thủy lực bị mất áp suất
Trước khi kiểm tra các bộ phận, hãy quan sát xem sự cố áp suất xảy ra vào thời điểm nào. Hầu hết các sự cố mất áp suất thủy lực có thể được chia thành ba trường hợp.
Hệ thống thủy lực không thể tạo áp suất
Trong trường hợp này, áp suất hệ thống vẫn duy trì ở mức thấp hơn giá trị dự kiến ngay cả khi bộ truyền động đạt đến trạng thái chịu tải. Máy có thể di chuyển chậm hoặc tạo ra lực rất nhỏ.
Các nguyên nhân thường gặp bao gồm: bơm không thể tạo ra lưu lượng đủ khi hoạt động dưới tải, van xả áp được điều chỉnh không đúng, van xả áp bị kẹt ở trạng thái mở, rò rỉ bên trong nghiêm trọng hoặc lượng dầu cung cấp cho bơm không đủ.
Sự sụt giảm áp suất thủy lực khi chịu tải
Hệ thống có thể hoạt động bình thường khi không gặp lực cản, nhưng áp suất sẽ giảm ngay khi xi lanh bắt đầu nâng, ép hoặc đẩy một tải trọng thực tế.
Điều này thường cho thấy bơm bị mòn, rò rỉ bên trong hoặc van làm dầu đi đường vòng. Một bộ phận có thể vẫn hoạt động ở áp suất thấp nhưng lại mất quá nhiều lưu lượng khi áp suất yêu cầu tăng lên.
Áp suất thủy lực không thể duy trì
Ban đầu, hệ thống có thể đạt được áp suất chính xác nhưng sau đó lại dần mất áp suất trong khi bộ truyền động lẽ ra phải giữ nguyên vị trí.
Điều này thường cho thấy có hiện tượng rò rỉ bên trong tại phớt piston xi-lanh, van điều hướng, van một chiều hoặc một bộ phận giữ tải khác. Rò rỉ bên ngoài cũng có thể gây ra triệu chứng tương tự nếu có thể quan sát thấy dầu rò rỉ ra khỏi hệ thống.
Việc xác định xem trong ba tình trạng này, tình trạng nào đang xảy ra có thể giúp thu hẹp đáng kể phạm vi chẩn đoán.
Cách chẩn đoán hiện tượng mất áp suất trong hệ thống thủy lực
Việc chẩn đoán có hệ thống thường nhanh hơn và đáng tin cậy hơn so với việc thay thế bơm hoặc điều chỉnh van xả ngay lập tức. Mục tiêu là xác định xem việc mất áp suất là do hệ thống không thể tạo ra đủ công suất thủy lực, dầu bị rò rỉ bên trong, hay lưu lượng bị hạn chế ở đâu đó trong mạch.
Bước 1: Kiểm tra mức dầu, tình trạng dầu và các vết rò rỉ bên ngoài
Hãy bắt đầu với những bước kiểm tra đơn giản nhất. Kiểm tra xem bình chứa có đủ dầu thủy lực hay không và kiểm tra các ống mềm, phụ kiện, xi lanh, van và các điểm nối của bơm để phát hiện rò rỉ có thể nhìn thấy được.
Mức dầu thấp có thể khiến bơm hút không khí thay vì được cung cấp dầu ổn định, dẫn đến áp suất không ổn định, tiếng ồn và phản ứng chậm của bộ truyền động. Cần khắc phục các rò rỉ bên ngoài trước khi tiếp tục bổ sung dầu, vì việc đổ đầy bình chứa dầu không giải quyết được nguyên nhân gốc rễ của vấn đề.
Ngoài ra, hãy kiểm tra tình trạng dầu. Dầu có bọt hoặc đục có thể là dấu hiệu của hiện tượng hòa khí, trong khi dầu bị ô nhiễm nặng có thể ảnh hưởng đến các van và các bộ phận thủy lực khác có độ chính xác cao.
Bước 2: Đo áp suất thực tế của hệ thống thủy lực
Lắp đặt một đồng hồ đo áp suất phù hợp tại một vị trí thích hợp trong mạch và so sánh áp suất đo được với áp suất làm việc dự kiến.
Hãy quan sát hệ thống trong các điều kiện khác nhau. Liệu hệ thống có không tạo được áp suất ngay từ đầu không? Áp suất có đạt đến giá trị đúng khi không có tải nhưng lại giảm xuống khi xi lanh bắt đầu hoạt động không? Hay áp suất giảm xuống sau khi bộ truyền động ngừng chuyển động?
Các chỉ số áp suất này giúp xác định phần nào của mạch cần được kiểm tra tiếp theo.
Áp suất đo được tại đầu ra của máy bơm cũng có thể khác với áp suất đến bộ truyền động do van, phụ kiện, ống mềm và các bộ phận khác gây ra tổn thất áp suất.
Bước 3: Kiểm tra van xả áp
Van xả áp giới hạn áp suất tối đa của hệ thống thủy lực bằng cách dẫn dầu trở lại bình chứa khi áp suất đạt đến giá trị cài đặt.
Nếu van được điều chỉnh ở mức quá thấp, bị nhiễm bẩn, hư hỏng hoặc bị kẹt ở trạng thái mở một phần, dầu có thể chảy ngược về bể chứa trước khi hệ thống đạt đến áp suất làm việc yêu cầu. Điều này có thể khiến toàn bộ hệ thống thủy lực hoạt động yếu ớt ngay cả khi máy bơm vẫn đang hoạt động bình thường.
Cài đặt áp suất xả phải được kiểm tra bằng đồng hồ đo áp suất và so sánh với yêu cầu thiết kế của hệ thống. Bất kỳ điều chỉnh nào cũng phải nằm trong giới hạn áp suất định mức của máy bơm, xi lanh, van, ống mềm và các phụ kiện.
Việc tăng mức điều chỉnh giảm áp chỉ để đạt được lực lớn hơn không phải là giải pháp an toàn nếu vấn đề thực sự nằm ở việc xi lanh có kích thước quá nhỏ hoặc rò rỉ bên trong.
Bước 4: Đánh giá bơm thủy lực
Nếu van xả áp hoạt động bình thường, hãy kiểm tra xem bơm thủy lực có còn cung cấp được lưu lượng đủ ở áp suất yêu cầu hay không.
Một máy bơm đã cũ có thể vẫn hoạt động được ở tải trọng thấp, nhưng sẽ mất quá nhiều lưu lượng bên trong khi áp suất tăng lên. Do đó, hệ thống có thể trông bình thường và không gặp trở ngại nào, nhưng lại bị mất áp suất và tốc độ khi máy bắt đầu hoạt động.
Các dấu hiệu điển hình bao gồm tốc độ bộ truyền động giảm, áp suất thấp khi chịu tải, tiếng ồn của bơm quá lớn, nhiệt độ bất thường và các chỉ số áp suất không ổn định.
Tuy nhiên, việc thay thế bơm không nên chỉ dựa trên yếu tố áp suất thấp. Rò rỉ bên trong tại các vị trí khác trong mạch cũng có thể gây ra các triệu chứng tương tự.
Bước 5: Kiểm tra rò rỉ bên trong
Rò rỉ bên trong là nguyên nhân phổ biến dẫn đến mất áp suất thủy lực khi không có hiện tượng rò rỉ dầu bên ngoài rõ rệt.
Dầu có thể rò rỉ bên trong qua các vòng đệm piston xi-lanh bị mòn, van điều hướng, van tỷ lệ, van một chiều hoặc các bộ phận điều khiển khác. Thay vì tạo ra lực truyền động hữu ích, một phần lưu lượng của bơm lại thoát ra ngoài qua đường rò rỉ bên trong.
Ví dụ, một xi-lanh có vòng đệm piston bị mòn có thể di chuyển bình thường khi không chịu tải, nhưng lại không tạo ra đủ lực hoặc không giữ được vị trí khi chịu tải.
Nếu xi lanh bị trôi trong khi van điều khiển ở vị trí trung tính, rò rỉ có thể xảy ra bên trong xi lanh hoặc tại van điều khiển xi lanh đó. Việc cách ly từng đoạn của mạch và theo dõi áp suất có thể giúp xác định vị trí đường rò rỉ.
Bước 6: Kiểm tra sự xâm nhập của không khí và các điểm tắc nghẽn trong hệ thống thủy lực
Không khí lẫn trong dầu thủy lực có thể gây ra áp suất không ổn định, chuyển động của bộ truyền động chậm hoặc giật cục, tiếng ồn quá mức và phản ứng của hệ thống kém. Các nguyên nhân phổ biến bao gồm mức dầu thấp, các đầu nối hút bị lỏng, ống hút bị hư hỏng hoặc quá trình xả khí không triệt để sau khi bảo dưỡng.
Phía hút của máy bơm cần được chú ý đặc biệt vì nó có thể hút không khí vào hệ thống mà không nhất thiết phải gây rò rỉ dầu ra ngoài.
Cũng cần kiểm tra các yếu tố gây cản trở. Bộ lọc bị tắc, ống hút bị hỏng, đường ống có đường kính quá nhỏ, van bị nhiễm bẩn hoặc đường dẫn bị tắc một phần đều có thể làm giảm lượng dầu đến máy bơm hoặc bộ truyền động.
Các số liệu đo áp suất thu được tại các vị trí khác nhau có thể giúp xác định sự sụt áp bất thường tại một điểm hạn chế.
Một quy trình chẩn đoán thực tế là:
Mức dầu và tình trạng dầu → Rò rỉ bên ngoài → Đo áp suất → Van xả áp → Bơm → Rò rỉ bên trong → Không khí và các điểm tắc nghẽn
Cách khắc phục tình trạng mất áp suất trong hệ thống thủy lực
Cách sửa chữa phù hợp phụ thuộc vào nguyên nhân được xác định trong quá trình chẩn đoán.
Sự cố với van xả áp có thể cần phải vệ sinh, điều chỉnh hoặc thay thế. Máy bơm bị mòn có thể cần phải sửa chữa hoặc thay thế nếu hiện tượng rò rỉ bên trong khiến máy không thể duy trì lưu lượng cần thiết ở áp suất làm việc.
Rò rỉ bên trong xi lanh thủy lực có thể cần phải thay thế các vòng đệm piston, trong khi rò rỉ quá mức qua van điều khiển có thể cần phải sửa chữa hoặc thay thế van. Các vấn đề liên quan đến không khí xâm nhập cần phải sửa chữa các điểm rò rỉ ở phía hút và xả khí đúng cách cho hệ thống thủy lực.
Các bộ lọc bị tắc, ống mềm bị hư hỏng và dầu bị nhiễm bẩn nặng cũng cần được khắc phục tùy theo tình trạng thực tế của hệ thống.
Sau khi sửa chữa, hệ thống thủy lực cần được kiểm tra lại dưới tải trọng vận hành thực tế, chứ không chỉ ở chế độ không tải.
Những sai lầm thường gặp liên quan đến tổn thất áp suất thủy lực
Một sai lầm thường gặp là cho rằng mọi sự cố liên quan đến áp suất thấp đều do bơm thủy lực gây ra. Bơm thủy lực tuy quan trọng, nhưng van xả áp, xi lanh và van điều khiển cũng có thể gây ra các triệu chứng rất tương tự.
Một sai lầm khác là tăng mức cài đặt van xả áp trước khi xác định được nguyên nhân. Điều này có thể làm tăng áp suất tạm thời, nhưng có thể gây quá tải cho các bộ phận không được thiết kế để chịu được áp suất vận hành cao hơn.
Điều quan trọng nữa là không nên chỉ dựa vào áp suất. Một hệ thống có thể hiển thị áp suất trên đồng hồ đo nhưng vẫn thiếu lưu lượng sử dụng đủ khi hoạt động dưới tải.
Cách tiếp cận hiệu quả hơn là đo áp suất, quan sát thời điểm xảy ra hiện tượng sụt áp và xác định vị trí dầu bị rò rỉ hoặc bị cản trở.
Kết luận: Cần chẩn đoán hệ thống thủy lực trước khi thay thế các bộ phận
Sự thất thoát áp suất thủy lực thường do một trong số các nguyên nhân cơ bản sau đây gây ra: công suất bơm không đủ, van xả hoạt động không đúng cách, rò rỉ bên trong, rò rỉ bên ngoài, có không khí lẫn trong dầu hoặc sự cản trở dòng chảy quá mức.
Bước đầu tiên quan trọng nhất là xác định xem hệ thống có không thể tạo áp suất, bị mất áp suất khi chịu tải, hoặc không thể duy trì áp suất sau khi đạt đến giá trị mục tiêu.
Một khi đã xác định được hành vi đó, việc chẩn đoán có hệ thống có thể nhanh chóng thu hẹp phạm vi vấn đề:
Dầu và rò rỉ → Đo áp suất → Van xả áp → Bơm → Rò rỉ bên trong → Không khí và các điểm cản trở
Cách tiếp cận này giúp giảm thiểu việc thay thế các bộ phận không cần thiết và giúp khôi phục lực, tốc độ và độ tin cậy bình thường của hệ thống thủy lực một cách dễ dàng hơn.
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 dựa trên các thông số về áp suất, lưu lượng, thông số kỹ thuật của bộ truyền động, chu kỳ làm việc và các yêu cầu điều khiển.
Đối với các dự án OEM hoặc việc đánh giá hệ thống thủy lực, việc cung cấp áp suất làm việc của hệ thống, lưu lượng bơm, thông số kỹ thuật của bộ truyền động, thông tin về mạch và mô tả vấn đề vận hành sẽ giúp đội ngũ kỹ sư của chúng tôi đánh giá hệ thống một cách hiệu quả hơn.
