Trong các hệ thống bơm dầu và chất lỏng có độ nhớt cao, một trong những sai lầm phổ biến là lựa chọn máy bơm chỉ dựa trên lưu lượng. Cùng yêu cầu 9 m³/h, nhưng bơm dầu có độ nhớt 200 cSt hoàn toàn khác với bơm chất lỏng 20.000 cSt. Khi độ nhớt tăng, khả năng chảy và điền đầy buồng hút thay đổi, kéo theo yêu cầu về tốc độ quay, công suất và thiết kế đường ống cũng thay đổi.
Bơm bánh răng NYP52 của Hebei Hengsheng là dòng bơm bánh răng ăn khớp trong được thiết kế cho các ứng dụng vận chuyển dầu và chất lỏng nhớt. Đặc biệt, bảng performance của NYP52 thể hiện rất rõ mối quan hệ giữa độ nhớt – tốc độ – lưu lượng – chênh áp – công suất, giúp kỹ thuật lựa chọn cấu hình phù hợp với từng môi chất thay vì sử dụng một tốc độ cho tất cả ứng dụng.
NYP52/NYP52A thuộc dòng bơm bánh răng ăn khớp trong – Internal Gear Pump.
Đây là bơm thể tích. Chất lỏng được vận chuyển nhờ sự thay đổi thể tích của các khoang hình thành giữa bánh răng và thân bơm. Đặc tính này giúp dòng NYP phù hợp để xem xét cho dầu bôi trơn, dầu FO và nhiều loại chất lỏng có độ nhớt cao.
Theo bảng thông số NYP52 do nhà sản xuất cung cấp:
Điểm cần lưu ý là 52 L/100 vòng là dung tích lý thuyết, không phải lưu lượng 52 L/phút. Lưu lượng thực tế phải xác định theo tốc độ, độ nhớt và chênh áp.
Dữ liệu dưới đây đặc biệt quan trọng khi lựa chọn bơm bánh răng NYP52 cho chất lỏng nhớt.
|
Độ nhớt |
Tốc độ |
0,4 MPa |
0,6 MPa |
0,8 MPa |
1,0 MPa |
|
20 cSt |
720 rpm |
4,3 kW / 362 L/min |
5,8 / 355 |
6,9 / 348 |
8,1 / 340 |
|
60 cSt |
720 rpm |
4,7 / 364 |
6,2 / 358 |
7,3 / 352 |
7,5 / 346 |
|
200 cSt |
610 rpm |
4,6 / 309 |
5,9 / 304 |
6,9 / 300 |
8,0 / 294 |
|
600 cSt |
541 rpm |
4,9 / 275 |
6,0 / 271 |
6,8 / 268 |
7,8 / 264 |
|
2.000 cSt |
475 rpm |
5,0 / 243 |
5,9 / 238 |
6,6 / 237 |
7,6 / 235 |
|
6.000 cSt |
357 rpm |
4,1 / 184 |
4,9 / 182 |
5,3 / 181 |
6,2 / 180 |
|
20.000 cSt |
303 rpm |
3,8 / 157 |
4,6 / 156 |
5,1 / 155 |
5,6 / 155 |
|
60.000 cSt |
228 rpm |
3,1 / 119 |
3,7 / 118 |
4,0 / 118 |
4,5 / 118 |
Trong bảng, mỗi ô thể hiện theo dạng:
Công suất trục (kW) / Lưu lượng (L/phút).
Có thể thấy một quy luật rất rõ:
20 cSt → 720 rpm
2.000 cSt → 475 rpm
6.000 cSt → 357 rpm
20.000 cSt → 303 rpm
60.000 cSt → 228 rpm
Đây chính là kiến thức quan trọng nhất khi lựa chọn NYP52: độ nhớt càng cao thì tốc độ vận hành phù hợp càng cần được xem xét giảm xuống.
Ngoài thông số chung của catalogue, cấu hình NYP52AGP thực tế đang được lựa chọn cho ứng dụng chất lỏng độ nhớt cao có thông số:
Cấu hình thực tế 290 rpm rất gần với mức 303 rpm tại 20.000 cSt trong bảng performance. Đây là ví dụ rất trực quan cho việc không nên sử dụng tốc độ motor tiêu chuẩn cho chất lỏng có độ nhớt cao.
Đây là vấn đề khách hàng sử dụng bơm dầu đặc, keo hoặc nhựa cần đặc biệt quan tâm.
Khi độ nhớt tăng, chất lỏng chảy chậm hơn. Trong quá trình bánh răng quay và tạo ra khoang hút, môi chất cần có đủ thời gian để điền đầy khoang bơm.
Nếu bơm quay quá nhanh trong khi môi chất quá đặc, khả năng cấp chất lỏng tới cửa hút có thể không theo kịp tốc độ làm việc của bơm.
Vì vậy, giải pháp không đơn giản là:
“Chất đặc → tăng công suất motor.”
Mà cần xem xét toàn bộ:
Độ nhớt → nhiệt độ → khả năng hút → tốc độ → lưu lượng → chênh áp → công suất.
Bảng NYP52 minh họa điều này rất rõ. Ở 20 cSt, nhà sản xuất đưa ra tốc độ 720 rpm; nhưng khi độ nhớt đạt 20.000 cSt, tốc độ giảm xuống 303 rpm. Đến 60.000 cSt, tốc độ chỉ còn 228 rpm.
NYP52 sử dụng kết cấu bánh răng ăn khớp trong.
Khi trục chủ động quay, hệ bánh răng bắt đầu tách khớp tại phía hút. Thể tích các khoang tăng lên, tạo điều kiện để chất lỏng đi vào buồng bơm.
Môi chất sau đó được giữ trong các khoang và vận chuyển từ phía hút sang phía đẩy. Khi các răng bắt đầu ăn khớp trở lại, thể tích khoang giảm và chất lỏng được đẩy ra khỏi bơm.
Chu trình có thể hiểu đơn giản:
Tách khớp → hút chất lỏng → vận chuyển → ăn khớp → đẩy chất lỏng.
Với chất lỏng nhớt, tốc độ quay phải đủ phù hợp để môi chất có thời gian điền đầy khoang hút. Đây cũng là lý do NYP52 có nhiều tốc độ vận hành khác nhau theo độ nhớt.
Đây là một đặc điểm đáng chú ý của cấu hình NYP52AGP 2 lớp áo.
Trong các ứng dụng mà độ nhớt của môi chất thay đổi mạnh theo nhiệt độ, duy trì nhiệt độ thích hợp tại khu vực bơm có thể giúp môi chất giữ được khả năng chảy cần thiết.
Ví dụ điển hình là dầu FO, nhựa hoặc một số chất lỏng đặc. Khi nhiệt độ giảm, độ nhớt có thể tăng mạnh. Nếu môi chất nguội và đặc lại trong đầu bơm, việc khởi động trở nên khó khăn hơn.
Kết cấu áo nhiệt cho phép hệ thống được thiết kế để trao đổi nhiệt với đầu bơm khi ứng dụng yêu cầu. Tuy nhiên, nhiệt độ và môi chất gia nhiệt cụ thể phải được lựa chọn theo đặc tính sản phẩm và hướng dẫn kỹ thuật, không nên mặc định một điều kiện cho mọi ứng dụng.
Bơm bánh răng NYP52 có thể được xem xét cho các hệ thống chuyển dầu giữa bồn chứa, cấp dầu cho dây chuyền hoặc tuần hoàn dầu công nghiệp.
Với dầu nhớt, cần biết chính xác độ nhớt tại nhiệt độ làm việc. Ví dụ, cùng một loại dầu nhưng ở nhiệt độ khác nhau có thể có độ nhớt khác nhau đáng kể.
Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ được lựa chọn cho đầu bơm.
Vì vậy, thay vì chỉ cung cấp:
“Tôi cần bơm dầu 10 m³/h.”
Khách hàng nên cung cấp:
“Dầu có độ nhớt X cSt tại Y°C, yêu cầu lưu lượng 10 m³/h và chênh áp Z bar.”
Thông tin thứ hai có giá trị kỹ thuật cao hơn rất nhiều.
Dầu FO là một ứng dụng mà nhiệt độ và độ nhớt phải được xem xét cùng nhau.
Khi được gia nhiệt thích hợp, dầu có khả năng chảy tốt hơn. Khi hệ thống dừng lâu và nhiệt độ giảm, dầu có thể trở nên đặc hơn đáng kể.
Điều này ảnh hưởng tới:
Vì vậy, với NYP52 bơm FO, không nên lựa chọn đầu bơm độc lập với hệ thống đường ống và điều kiện nhiệt độ.
NYP52 cũng có thể được xem xét cho một số loại keo, nhựa và chất lỏng nhớt nếu đặc tính môi chất phù hợp với cấu hình bơm.
Tuy nhiên, từ “keo” hoặc “nhựa” chưa đủ để lựa chọn bơm.
Kỹ thuật cần biết tối thiểu:
Loại môi chất + độ nhớt + nhiệt độ + lưu lượng + áp suất + khả năng ăn mòn + khả năng có hạt rắn.
Ví dụ, bảng performance cho thấy NYP52 ở 2.000 cSt sử dụng 475 rpm, nhưng tại 20.000 cSt chỉ còn 303 rpm.
Như vậy, hai loại keo có độ nhớt khác nhau 10 lần không nên mặc định sử dụng cùng một cấu hình truyền động.
Bảng performance của NYP52 sử dụng thuật ngữ Differential Pressure – chênh áp, với các mức:
Chênh áp không hoàn toàn đồng nghĩa với việc chỉ nhìn vào đồng hồ áp suất đầu đẩy. Về nguyên tắc, nó liên quan đến sự chênh lệch giữa phía đẩy và phía hút.
Đồng thời, khi chênh áp tăng, yêu cầu công suất cũng thay đổi.
Ví dụ ở 20.000 cSt – 303 rpm:
|
Chênh áp |
Công suất trục |
Lưu lượng |
|
0,4 MPa |
3,8 kW |
157 L/min |
|
0,6 MPa |
4,6 kW |
156 L/min |
|
0,8 MPa |
5,1 kW |
155 L/min |
|
1,0 MPa |
5,6 kW |
155 L/min |
Có thể thấy khi tăng từ 4 lên 10 bar, lưu lượng chỉ thay đổi từ 157 xuống khoảng 155 L/min, nhưng công suất trục tăng từ 3,8 lên 5,6 kW.
Đây là lý do công suất motor phải được lựa chọn dựa trên điểm vận hành, chứ không chỉ dựa vào lưu lượng.
Cấu hình thực tế sử dụng motor 7,5 kW kết hợp hộp giảm tốc khoảng 1/5, đưa tốc độ đầu bơm xuống khoảng 290 rpm.
Điều quan trọng ở đây là phân biệt:
Công suất motor và tốc độ đầu bơm là hai thông số khác nhau.
Không thể vì motor có tốc độ danh định cao hơn mà truyền trực tiếp tốc độ đó vào NYP52 khi đang bơm môi chất khoảng 20.000 cSt.
Hộp giảm tốc có nhiệm vụ tạo ra tốc độ đầu ra phù hợp hơn với yêu cầu của đầu bơm, trong trường hợp này khoảng 290 rpm.
Sau hộp giảm tốc, chuyển động được truyền tới NYP52 thông qua khớp nối mềm.
Đây là một chi tiết rất quan trọng của cấu hình được mô tả: đầu bơm không có van an toàn tích hợp.
NYP52 là bơm thể tích. Vì vậy, không nên vận hành trong tình trạng đường đẩy bị đóng kín mà không có giải pháp bảo vệ quá áp phù hợp.
Khi van đường đẩy đóng hoặc đường ống bị tắc trong lúc bơm vẫn hoạt động, áp suất có thể tăng nhanh.
Do đó, hệ thống thực tế cần được kỹ thuật đánh giá giải pháp bảo vệ áp suất phù hợp, chẳng hạn đường hồi/bypass và thiết bị bảo vệ áp suất theo thiết kế hệ thống.
Đặc biệt, không nên sử dụng van an toàn như một van điều tiết lưu lượng vận hành liên tục.
Đầu bơm lựa chọn đúng nhưng đường hút thiết kế không phù hợp vẫn có thể khiến hệ thống hoạt động kém.
Với môi chất 20.000 cSt, cần đặc biệt quan tâm đến đường hút.
Nên giữ đường hút ngắn và trực tiếp, hạn chế co cút và các thiết bị tạo tổn thất không cần thiết. Đường kính ống phải được lựa chọn phù hợp với lưu lượng và độ nhớt, thay vì mặc định bằng đúng kích thước cổng bơm.
Bơm cũng nên được bố trí gần nguồn chất lỏng khi điều kiện hệ thống cho phép.
Với dầu FO, nhựa hoặc môi chất dễ tăng độ nhớt khi nguội, cần xem xét cả nhiệt độ của bồn và đường ống.
Nói cách khác:
Bơm chất lỏng độ nhớt cao là bài toán của cả hệ thống, không chỉ là bài toán của đầu bơm.
Khách hàng cần tránh một số lỗi quan trọng: chỉ chọn bơm theo m³/h mà không quan tâm độ nhớt; cung cấp độ nhớt nhưng không cho biết nhiệt độ; sử dụng một tốc độ cho mọi loại dầu; cho rằng chất càng đặc chỉ cần tăng công suất motor; sử dụng đường hút quá nhỏ hoặc quá dài; không kiểm tra vật liệu và phớt; và không tính đến trạng thái môi chất khi khởi động nguội.
Đặc biệt với chất lỏng hàng chục nghìn cSt, tốc độ và thiết kế đường hút là hai yếu tố cần được xem xét rất kỹ.
NYP52 là bơm bánh răng ăn khớp trong – Internal Gear Pump.
Bảng performance có điểm 20.000 cSt tại 303 rpm. Cấu hình NYP52AGP thực tế được mô tả sử dụng khoảng 290 rpm, lưu lượng 155 L/phút.
Bảng performance được cung cấp có điểm 60.000 cSt tại 228 rpm, lưu lượng khoảng 118–119 L/phút trong dải chênh áp được thể hiện.
Bảng performance có điểm chênh áp tới 1,0 MPa ≈ 10 bar. Cần lựa chọn motor và cấu hình theo đúng điểm vận hành.
Không nên mặc định tốc độ 1.450 rpm. Trong bảng NYP52 được cung cấp, ngay cả tại độ nhớt 20–60 cSt, tốc độ thể hiện là 720 rpm; khi độ nhớt tăng, tốc độ tiếp tục giảm.
Cấu hình cụ thể đang đề cập sử dụng motor 7,5 kW kết hợp hộp giảm tốc xuống khoảng 290 rpm. Không nên hiểu rằng mọi NYP52 đều bắt buộc sử dụng motor 7,5 kW.
Để lựa chọn bơm bánh răng NYP52 chính xác hơn, khách hàng nên cung cấp:
Tên môi chất + độ nhớt (cSt) + nhiệt độ (°C) + lưu lượng (m³/h) + áp suất/chênh áp (bar) + điều kiện đầu hút + chiều dài/đường kính đường ống + tính ăn mòn + hạt rắn nếu có + yêu cầu nguồn điện.
Từ những dữ liệu này, kỹ thuật VIMEX có thể đối chiếu bảng performance để xác định tốc độ, lưu lượng, công suất và cấu hình truyền động phù hợp.
Giá trị quan trọng của bơm bánh răng NYP52 nằm ở khả năng lựa chọn điểm vận hành dựa trên điều kiện môi chất thực tế.
Bảng performance cho thấy độ nhớt tăng từ 20 lên 60.000 cSt thì tốc độ tham khảo giảm từ 720 xuống 228 rpm. Riêng cấu hình NYP52AGP cho môi chất khoảng 20.000 cSt sử dụng tốc độ khoảng 290 rpm, lưu lượng 155 L/phút – 9,3 m³/h và motor giảm tốc 7,5 kW.
Vì vậy, khi cần bơm dầu FO, dầu nhớt, keo, nhựa hoặc chất lỏng độ nhớt cao, không nên chỉ hỏi “bơm bao nhiêu m³/h?”. Hãy xác định đồng thời độ nhớt – nhiệt độ – lưu lượng – chênh áp – tốc độ – công suất.
VIMEX hỗ trợ khách hàng phân tích điểm làm việc và lựa chọn cấu hình bơm bánh răng NYP52 Hebei Hengsheng phù hợp với từng hệ thống thực tế.
