Bơm dầu nóng trục ngang RY25-25-160 lưu lượng 3 m3/h, công suất 1.5 kW, cột áp 27 m, tốc độ 2.900 vòng/phút

Nguyên lý hoạt động ly tâm áp dụng trên Bơm dầu truyền nhiệt RY25-25-160

Bơm dầu truyền nhiệt RY25-25-160 hoạt động theo nguyên lý ly tâm. Động cơ làm trục bơm và bánh công tác quay với tốc độ 2.900 vòng/phút, từ đó truyền năng lượng cơ học cho dầu tải nhiệt. Dầu đi vào tâm bánh công tác, được gia tốc ra phía ngoài rồi dẫn đến cửa xả dưới tác động của chuyển động quay.

Quá trình này tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa cửa hút và cửa xả, giúp bơm duy trì dòng dầu nóng liên tục với lưu lượng 3 m³/h và cột áp 27 m.

Động cơ truyền chuyển động đến bánh công tác

Động cơ công suất 1,5 kW là nguồn tạo chuyển động cho bơm. Mô-men quay từ động cơ được truyền qua khớp nối mềm kiểu ba chấu đến trục bơm.

Trục bơm kéo bánh công tác quay bên trong thân bơm. Trình tự truyền chuyển động gồm:

1. Động cơ tạo mô-men quay.
2. Khớp nối mềm truyền mô-men đến trục.
3. Trục bơm quay theo tốc độ của động cơ.
4. Bánh công tác quay và tác động lên dầu.
5. Dầu nhận năng lượng rồi chuyển động về phía cửa xả.

Quan sát từ phía khớp nối, trục bơm phải quay theo chiều kim đồng hồ để bánh công tác làm việc đúng hướng thiết kế.

Dầu đi vào tâm bánh công tác

Cửa hút của RY25-25-160 được bố trí theo hướng trục. Nhờ đó, dầu từ đường hút có thể đi tương đối thẳng vào khu vực trung tâm của bánh công tác.

Tâm bánh công tác là vùng có áp suất thấp hơn so với khu vực mép ngoài. Khi bánh công tác quay, lượng dầu đang nằm trong các rãnh dẫn được đưa dần ra phía ngoài. Khoảng trống hình thành tại tâm bánh công tác tiếp tục được dầu từ đường hút đi vào thay thế.

Quá trình này diễn ra liên tục khi:

• Thân bơm đã được mồi đầy dầu.
• Đường hút không bị lọt khí.
• Van hút được mở hoàn toàn.
• Bánh công tác quay đúng chiều.
• Bộ lọc đường hút không bị tắc.

Bơm không có khả năng tạo dòng ổn định nếu bên trong thân bơm chứa nhiều không khí hoặc bị thiếu dầu.

Bánh công tác tạo chuyển động ly tâm

Bánh công tác của model RY25-25-160 có đường kính ngoài danh nghĩa 160 mm. Khi bánh công tác quay, dầu nằm trong các rãnh dẫn chuyển động theo vòng quay và đồng thời dịch chuyển từ tâm ra chu vi.

Dầu càng tiến gần mép ngoài bánh công tác thì vận tốc càng tăng. Năng lượng cơ học từ trục được chuyển sang dòng dầu, làm dầu có khả năng tiếp tục di chuyển qua thân bơm và đường ống.

Tác dụng ly tâm trên bánh công tác tạo ra hai hiện tượng đồng thời:

• Dầu tại tâm bánh công tác được đưa ra phía ngoài.
• Áp suất tại tâm giảm, tạo điều kiện hút thêm dầu vào.

Nhờ hai quá trình này diễn ra liên tục, bơm tạo được dòng dầu đều thay vì đẩy dầu thành từng nhịp.

Chuyển động của dầu trong thân bơm

Sau khi rời mép ngoài bánh công tác, dầu đi vào khoang dẫn dòng của thân bơm. Tại đây, dòng dầu được thu gom và định hướng về cửa xả.

Dầu khi rời bánh công tác có vận tốc tương đối cao. Hình dạng khoang thân bơm giúp giảm dần vận tốc và chuyển một phần năng lượng chuyển động thành áp suất.

Quá trình biến đổi năng lượng có thể hiểu theo trình tự:

Cơ năng của động cơ → chuyển động quay của bánh công tác → vận tốc của dầu → áp suất tại cửa xả.

Nhờ sự chuyển đổi này, RY25-25-160 không chỉ làm dầu chuyển động mà còn tạo đủ cột áp để dầu vượt qua trở lực trong hệ thống tuần hoàn.

Chênh lệch áp suất duy trì dòng dầu

Nguyên lý ly tâm làm hình thành hai vùng áp suất khác nhau:

• Vùng áp suất thấp tại cửa hút và tâm bánh công tác.
• Vùng áp suất cao hơn tại chu vi bánh công tác và cửa xả.

Chênh lệch áp suất này chính là nguyên nhân trực tiếp làm dầu đi từ đường hút qua bơm rồi tiếp tục sang đường xả.

Khi bánh công tác quay đều, chênh lệch áp suất được duy trì liên tục. Lượng dầu đi ra cửa xả được thay thế bằng lượng dầu mới đi vào cửa hút, tạo thành chu trình tuần hoàn không gián đoạn.

Cột áp 27 m được tạo ra như thế nào?

Cột áp 27 m thể hiện mức năng lượng mà bơm truyền cho dầu tại điểm làm việc thiết kế. Năng lượng này được sử dụng để thắng trở lực của:

• Đường ống hút và xả.
• Van và co cút.
• Bộ lọc.
• Lò gia nhiệt.
• Áo nhiệt.
• Thiết bị trao đổi nhiệt.

Trong hệ thống tuần hoàn kín, cột áp không chỉ dùng để nâng dầu theo chiều cao. Phần lớn năng lượng được dùng để thắng tổn thất ma sát và trở lực của các thiết bị trên toàn vòng tuần hoàn.

Nếu tổng trở lực của hệ thống lớn hơn khả năng tạo cột áp của bơm, lưu lượng thực tế sẽ thấp hơn mức 3 m³/h.

Lưu lượng phụ thuộc vào trạng thái vận hành

Lưu lượng thiết kế của RY25-25-160 là 3 m³/h, tương đương khoảng 3.000 lít dầu mỗi giờ. Tuy nhiên, lưu lượng thực tế chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố trong hệ thống.

Các yếu tố làm lưu lượng giảm gồm:

• Đường hút quá dài hoặc có nhiều co cút.
• Bộ lọc bị tắc.
• Van hút chưa mở hoàn toàn.
• Bánh công tác bị bám cặn.
• Tốc độ quay không đủ.
• Chiều quay của động cơ bị ngược.
• Trở lực đường xả quá lớn.
• Không khí còn tồn tại trong đường ống.

Do đó, nguyên lý ly tâm chỉ phát huy đúng hiệu quả khi dầu được cấp đầy đủ vào tâm bánh công tác và đường ống không tạo trở lực vượt quá thiết kế.

Vì sao không được đóng kín van xả quá lâu?

Khi van xả đóng kín, bánh công tác vẫn quay và tiếp tục truyền năng lượng cho lượng dầu nằm trong thân bơm. Tuy nhiên, dầu không thể thoát ra để tham gia vòng tuần hoàn.

Năng lượng cơ học lúc này chuyển dần thành nhiệt, làm dầu trong thân bơm nóng lên. Áp suất cục bộ và tải lên các bộ phận cũng có thể tăng.

Vì vậy, RY25-25-160 không nên vận hành với van xả đóng kín quá ba phút. Sau khi khởi động, van xả cần được mở từ từ để đưa bơm vào điểm làm việc ổn định.

Duy trì lưu lượng tối thiểu để bảo vệ bơm

Bơm ly tâm hoạt động không ổn định khi lưu lượng quá thấp. Đối với RY25-25-160, không nên vận hành kéo dài dưới khoảng 30% lưu lượng thiết kế, tương ứng khoảng 0,9 m³/h.

Khi lưu lượng thấp:

• Dầu tuần hoàn bên trong thân bơm nhiều hơn.
• Nhiệt độ dầu cục bộ tăng.
• Lực thủy lực lên bánh công tác mất ổn định.
• Rung động và tiếng ồn có thể tăng.
• Bộ làm kín và ổ bi chịu ảnh hưởng nhiệt lớn hơn.

Nếu nhu cầu sử dụng dầu thường xuyên giảm thấp, hệ thống nên bố trí đường bypass để vẫn duy trì lượng dầu cần thiết qua bơm.

Điều kiện để nguyên lý ly tâm hoạt động ổn định

Để RY25-25-160 tạo đúng dòng chảy và cột áp, cần bảo đảm:

• Thân bơm được mồi đầy dầu trước khi khởi động.
• Không vận hành bơm khô.
• Van hút luôn mở hoàn toàn.
• Trục quay đúng chiều kim đồng hồ khi nhìn từ phía khớp nối.
• Dầu tải nhiệt sạch và không chứa hạt rắn.
• Bánh công tác không bị tắc.
• Bơm và động cơ được căn chỉnh đồng tâm.
• Đường ống có giá đỡ độc lập.
• Lưu lượng được duy trì trong vùng làm việc phù hợp.

Những điều kiện này giúp dầu đi vào tâm bánh công tác ổn định, nhận đủ năng lượng và được đẩy ra cửa xả đúng theo nguyên lý ly tâm.

Nguyên lý hoạt động ly tâm trên Bơm dầu truyền nhiệt RY25-25-160 bắt đầu từ chuyển động quay của động cơ và bánh công tác. Dầu đi theo hướng trục vào tâm bánh công tác, sau đó được gia tốc ra phía ngoài dưới tác động của chuyển động ly tâm.

Dòng dầu có vận tốc cao được thân bơm thu gom, chuyển một phần động năng thành áp suất rồi dẫn đến cửa xả. Sự chênh lệch áp suất giữa tâm bánh công tác và cửa xả giúp quá trình hút – đẩy diễn ra liên tục.

Nhờ nguyên lý này, RY25-25-160 có thể tạo lưu lượng 3 m³/h và cột áp 27 m, đáp ứng nhiệm vụ tuần hoàn dầu nóng trong các hệ thống gia nhiệt có thông số phù hợp.

Cấu tạo chi tiết các bộ phận bên trong Bơm dầu truyền nhiệt RY25-25-160

Bơm dầu truyền nhiệt RY25-25-160 có kết cấu ly tâm trục ngang, hút dầu theo phương dọc trục và đẩy dầu theo phương hướng kính. Các bộ phận bên trong được bố trí thành những cụm chính gồm thân bơm, nắp bơm, bánh công tác, trục bơm, đai ốc khóa, cụm vòng bi, bộ phận làm kín và khớp nối truyền động.

Sự phối hợp giữa các chi tiết này giúp bơm tiếp nhận chuyển động từ động cơ, truyền năng lượng cho dầu tải nhiệt và duy trì dòng dầu tuần hoàn với lưu lượng 3 m³/h, cột áp 27 m ở tốc độ 2.900 vòng/phút.

Thân bơm

Thân bơm là bộ phận bao quanh bánh công tác và tạo thành khoang dẫn dầu chính. Dầu truyền nhiệt sau khi đi vào tâm bánh công tác sẽ được đẩy ra phía ngoài, sau đó được thân bơm thu gom và dẫn đến cửa xả.

Thân bơm thực hiện các nhiệm vụ:

• Tạo khoang chứa bánh công tác.
• Tiếp nhận dầu từ cửa hút.
• Thu gom dầu rời khỏi bánh công tác.
• Chuyển một phần động năng của dầu thành áp năng.
• Dẫn dầu đến cửa xả.
• Chịu áp suất và nhiệt độ của môi chất.

Hình dạng khoang dẫn bên trong thân bơm có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng tạo cột áp. Nếu khoang bơm bị bám cặn hoặc có dị vật, dòng dầu có thể bị cản trở, làm giảm lưu lượng và tăng rung động.

Cửa hút của bơm

Cửa hút được bố trí theo phương dọc trục, nằm phía trước tâm bánh công tác. Dầu truyền nhiệt từ đường ống hút đi thẳng vào vùng trung tâm của bánh công tác.

Thiết kế hút dọc trục giúp dòng dầu đi vào tương đối thuận, hạn chế thay đổi hướng đột ngột trước khi tiếp xúc với cánh bơm. Tại khu vực này, áp suất thấp hơn so với phía cửa xả, tạo điều kiện để dầu liên tục đi vào buồng bơm.

Đường hút phải luôn đầy dầu và không được lọt không khí. Nếu có khí đi vào, bánh công tác sẽ không truyền năng lượng ổn định cho môi chất, khiến bơm rung, phát tiếng ồn và không đạt đủ lưu lượng.

Cửa xả của bơm

Cửa xả được bố trí theo phương hướng kính và hướng lên trên. Sau khi nhận năng lượng từ bánh công tác, dầu được thân bơm dẫn đến cửa xả rồi đi vào hệ thống đường ống.

Cửa xả có nhiệm vụ đưa dòng dầu đã được tăng áp đến lò gia nhiệt, bồn có áo nhiệt, máy ép, máy sấy hoặc bộ trao đổi nhiệt. Việc bố trí cửa xả hướng lên giúp thuận tiện kết nối đường ống trong nhiều hệ thống tuần hoàn dầu nóng.

Nắp bơm

Nắp bơm được lắp với thân bơm để khép kín khoang làm việc và giữ các chi tiết bên trong đúng vị trí. Đây cũng là bộ phận trung gian giữa khoang dầu nóng và cụm ổ trục.

Nắp bơm có các chức năng chính:

• Khép kín buồng bánh công tác.
• Tạo bề mặt lắp ghép với thân bơm.
• Hỗ trợ định vị trục và cụm làm kín.
• Hạn chế dầu rò ra ngoài.
• Truyền và phân tán một phần nhiệt từ buồng bơm.

Do tiếp xúc gần với dầu tải nhiệt, nắp bơm phải chịu được sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình khởi động, gia nhiệt và dừng máy. Việc gia nhiệt sơ bộ từ từ giúp hạn chế biến dạng giữa nắp bơm và thân bơm.

Bánh công tác

Bánh công tác là bộ phận trực tiếp truyền năng lượng cho dầu truyền nhiệt. Bánh được lắp trên đầu trục và quay cùng trục bơm ở tốc độ 2.900 vòng/phút.

Dầu đi vào tâm bánh công tác, sau đó chảy qua các rãnh giữa các cánh. Khi bánh công tác quay, các cánh bơm kéo dầu chuyển động theo chiều quay và đẩy dầu từ tâm ra mép ngoài.

Bánh công tác thực hiện ba nhiệm vụ chính:

• Tiếp nhận cơ năng từ trục bơm.
• Gia tốc dòng dầu.
• Tạo điều kiện hình thành lưu lượng và cột áp.

Tình trạng của bánh công tác ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả bơm. Nếu cánh bị bám cặn, tắc nghẽn, biến dạng hoặc mòn không đều, lưu lượng có thể giảm và cụm rôto dễ mất cân bằng.

Các rãnh cánh bánh công tác

Các rãnh cánh là đường dẫn dầu bên trong bánh công tác. Khi dầu đi qua đây, năng lượng quay của bánh được truyền sang dòng chất lỏng.

Hình dạng và độ thông thoáng của rãnh cánh quyết định khả năng dầu chuyển động từ tâm ra ngoài. Nếu có cặn dầu hoặc dị vật bám trong rãnh, tiết diện dòng chảy bị thu hẹp, dẫn đến:

• Lưu lượng giảm.
• Cột áp không đạt yêu cầu.
• Bánh công tác mất cân bằng.
• Độ rung tăng.
• Động cơ có thể làm việc nặng hơn.

Vì vậy, việc giữ dầu tải nhiệt sạch và vệ sinh hệ thống trước khi vận hành có vai trò quan trọng trong bảo vệ bánh công tác.

Trục bơm

Trục bơm là chi tiết truyền mô-men từ động cơ đến bánh công tác. Một đầu trục kết nối với khớp nối, đầu còn lại mang bánh công tác bên trong thân bơm.

Trục phải giữ được độ thẳng và độ đồng tâm trong suốt quá trình quay. Các nhiệm vụ chính của trục gồm:

• Tiếp nhận chuyển động từ động cơ.
• Truyền mô-men đến bánh công tác.
• Giữ bánh công tác đúng vị trí.
• Đi qua cụm vòng bi và bộ phận làm kín.
• Duy trì sự ổn định của cụm rôto.

Khi trục bị cong, lệch tâm hoặc mòn tại vị trí làm kín, bơm có thể rung mạnh, rò dầu và làm vòng bi nóng lên.

Đai ốc khóa bánh công tác

Bánh công tác được cố định trên trục bằng đai ốc khóa. Chi tiết này giữ bánh công tác không bị dịch chuyển hoặc lỏng ra khi trục quay ở tốc độ cao.

Đai ốc khóa phải được lắp đúng chiều và siết đúng mức. Nếu bị lỏng, bánh công tác có thể dịch chuyển dọc trục, làm thay đổi khe hở với thân bơm hoặc gây va chạm bên trong.

Khi tháo bơm để bảo trì, cần kiểm tra đai ốc về tình trạng ren, độ chắc chắn và dấu hiệu mòn.

Cụm rôto

Cụm rôto của RY25-25-160 gồm các chi tiết quay chủ yếu như:

• Bánh công tác.
• Trục bơm.
• Đai ốc khóa bánh công tác.
• Các chi tiết định vị liên quan.

Cụm rôto phải được cân bằng và quay đúng tâm. Nếu một chi tiết bị lỏng, bám cặn không đều hoặc biến dạng, toàn bộ cụm có thể phát sinh lực ly tâm mất cân bằng.

Sự mất cân bằng làm tăng rung động, gây mòn vòng bi, ảnh hưởng đến bộ làm kín và làm giảm tuổi thọ của bơm.

Hai vòng bi đỡ trục

Bên trong thân ổ trục được bố trí hai vòng bi để đỡ và định vị trục bơm. Hai vòng bi giữ trục quay ổn định, hạn chế độ võng và tiếp nhận tải phát sinh trong quá trình bánh công tác làm việc.

Cụm vòng bi có các nhiệm vụ:

• Đỡ trọng lượng của trục và bánh công tác.
• Tiếp nhận tải trọng hướng kính.
• Hỗ trợ kiểm soát chuyển động dọc trục.
• Giữ trục và bánh công tác đúng tâm.
• Giảm ma sát khi trục quay.
• Hạn chế bánh công tác cọ vào thân bơm.

Vòng trong của vòng bi quay theo trục, trong khi vòng ngoài được giữ cố định trong thân ổ trục. Các phần tử lăn nằm giữa hai vòng giúp trục quay với lực cản nhỏ.

Thân ổ trục

Thân ổ trục là vỏ bảo vệ và định vị hai vòng bi. Bộ phận này được bố trí tách khỏi khoang dầu nóng nhằm hạn chế nhiệt truyền trực tiếp đến vòng bi và chất bôi trơn.

Thân ổ trục có vai trò:

• Giữ vòng ngoài của vòng bi.
• Duy trì khoảng cách giữa hai ổ đỡ.
• Chứa chất bôi trơn.
• Bảo vệ vòng bi khỏi bụi bẩn.
• Phân tán nhiệt ra môi trường.
• Tạo liên kết chắc chắn cho cụm trục.

Bề mặt thân ổ trục cần được giữ sạch và thông thoáng. Không nên bọc kín bằng vật liệu cách nhiệt vì điều này làm giảm khả năng tản nhiệt tự nhiên.

Chất bôi trơn vòng bi

Chất bôi trơn tạo màng ngăn cách giữa các bề mặt chuyển động trong vòng bi. Nhờ đó, ma sát, mài mòn và nhiệt phát sinh được giảm xuống.

Lượng chất bôi trơn phải vừa đủ. Nếu thiếu, vòng bi dễ nóng và mòn nhanh. Nếu quá nhiều, lực cản chuyển động tăng, làm nhiệt độ cụm ổ trục cao hơn.

Trong quá trình kiểm tra cần chú ý chất bôi trơn có bị đổi màu, khô cứng, chảy loãng hoặc lẫn tạp chất hay không.

Bộ chèn làm kín

Bộ chèn được bố trí quanh trục tại vị trí trục đi từ khoang bơm ra ngoài. Nhiệm vụ của bộ phận này là hạn chế dầu nóng rò dọc theo bề mặt trục.

Vật liệu chèn được ép vào khoang làm kín với mức độ phù hợp. Khi trục quay, giữa bộ chèn và bề mặt trục vẫn cần có điều kiện làm việc hợp lý để tránh ma sát quá lớn.

Nếu bộ chèn bị siết quá chặt, trục có thể nóng, mòn nhanh và làm tăng tải động cơ. Nếu quá lỏng, lượng dầu rò sẽ tăng. Vì vậy, các bu lông ép chèn cần được điều chỉnh đồng đều.

Phớt dầu cao su chịu nhiệt

Bên cạnh bộ chèn, cụm làm kín còn sử dụng phớt dầu cao su chịu nhiệt. Phớt hỗ trợ hạn chế dầu thoát ra ngoài và ngăn bụi bẩn xâm nhập vào khu vực trục.

Phớt dầu làm việc sát bề mặt trục nên cần được kiểm tra về:

• Độ đàn hồi.
• Vết nứt hoặc biến dạng.
• Dấu hiệu chai cứng do nhiệt.
• Mức độ mòn tại mép làm kín.
• Tình trạng bề mặt trục tiếp xúc.

Khi phớt bị cứng hoặc mép phớt mòn, khả năng làm kín sẽ suy giảm và dầu có thể rò ra nhiều hơn.

Cụm làm kín kết hợp

RY25-25-160 sử dụng kết cấu làm kín kết hợp giữa bộ chèn và phớt dầu cao su chịu nhiệt. Hai bộ phận phối hợp để kiểm soát dầu rò tại vị trí trục quay.

Trong giai đoạn chạy rà ban đầu, vị trí làm kín có thể xuất hiện lượng dầu rò nhẹ. Tuy nhiên, nếu dầu rò liên tục với lượng lớn hoặc nhiệt độ cụm làm kín tăng nhanh, cần kiểm tra độ siết của bộ chèn, tình trạng phớt và bề mặt trục.

Khớp nối mềm

Khớp nối mềm nằm giữa trục động cơ và trục bơm. Bộ phận này truyền mô-men quay từ động cơ sang cụm rôto.

Khớp nối có khả năng bù một phần sai lệch nhỏ, nhưng không thể thay thế việc căn chỉnh chính xác hai trục. Khi lắp đặt, sai lệch tại vành khớp nối cần được giữ trong giới hạn cho phép, đồng thời duy trì khoảng cách phù hợp giữa hai đầu trục.

Nếu khớp nối bị lệch, vòng bi và bộ làm kín sẽ chịu tải không đều, làm bơm rung và nóng lên trong quá trình vận hành.

Giá đỡ và vùng cách nhiệt tự nhiên

Giữa buồng bơm và thân ổ trục có phần giá đỡ tạo khoảng cách cho cụm vòng bi. Kết cấu này giúp kéo dài đường truyền nhiệt từ dầu nóng đến ổ bi.

Nhiệt từ thân bơm được truyền dần qua nắp bơm, trục và giá đỡ, đồng thời phân tán ra không khí. Đây là cơ sở của cơ chế tản nhiệt tự nhiên trên RY25-25-160.

Nhờ cách bố trí này, vòng bi không tiếp xúc trực tiếp với dầu nóng và bơm không cần lắp thêm hệ thống nước làm mát riêng.

Cấu tạo bên trong Bơm dầu truyền nhiệt RY25-25-160 gồm thân và nắp bơm tạo khoang dẫn dầu, bánh công tác truyền năng lượng, trục và đai ốc khóa tạo thành cụm rôto, hai vòng bi đỡ trục, cùng bộ làm kín kết hợp giữa bộ chèn và phớt dầu cao su chịu nhiệt.

Khớp nối mềm truyền chuyển động từ động cơ đến trục, trong khi thân ổ trục và giá đỡ giúp định vị cụm quay và phân tán nhiệt ra môi trường. Mỗi bộ phận đều liên kết chặt chẽ với nhau để duy trì dòng dầu 3 m³/h, tạo cột áp 27 m và bảo đảm bánh công tác vận hành ổn định ở tốc độ 2.900 vòng/phút.