Vấn đề về vòng dầu và ống dẫn dầu

Cạm bẫy của việc sử dụng vòng dầu làm phương tiện phân phối ống dẫn .Chủ đề vòng bi và chủ đề ứng dụng chất bôi trơn trùng nhau trong các máy bơm quá trình. Vấn đề chính ở đây là không phải tất cả các máy bơm đều được thiết kế và bán với các điều khoản đảm bảo rằng chất bôi trơn luôn đến được các ổ trục.

Nhiều máy bơm sẽ được hưởng lợi từ việc nâng cấp chu đáo; chỉ cần sửa chữa các máy bơm này và khôi phục cụm cơ khí về tình trạng như mới mua sẽ không làm giảm nguy cơ hỏng hóc. Mức độ phù hợp của tuyên bố này được hiểu rõ nhất bằng cách quan sát tỷ lệ máy bơm lặp lại lỗi cao đáng kinh ngạc trong ngành. Các lỗi lặp lại chỉ có thể xảy ra nếu không tìm ra nguyên nhân gốc rễ của sự cố hoặc nếu biết được thì ai đó đã cố tình chọn không khắc phục sự cố.

Trong số các nguyên nhân cơ bản thường bị bỏ qua của sự cố máy bơm lặp lại quy trình là do gió gây ra bởi lồng, hiệu ứng thổi một chiều của bộ tách bi nghiêng (lồng) trong các ổ trục tiếp xúc góc. Ảnh hưởng của sức gió này đối với dòng dầu minh họa sự phụ thuộc lẫn nhau của các vấn đề thiết kế ổ trục và bôi trơn.

Không cần phải nói, những lo lắng về việc chịu chi phí ban đầu và mong muốn thường sai lầm trong việc tiêu chuẩn hóa hoặc hợp nhất việc lựa chọn sản phẩm là nguyên nhân dẫn đến các lựa chọn vòng bi kém. Không phải tất cả các nhà thiết kế máy bơm đều nhận thức được thực tế cụ thể này. Bài viết này thu hút sự chú ý của bạn vì những người sử dụng máy bơm tốt nhất coi việc nâng cấp thiết kế và vượt ra ngoài các nỗ lực bảo trì phục hồi đơn thuần là công việc kinh doanh của họ.

Mức độ bôi trơn và ứng dụng dầu

Tắm dầu hoặc bôi trơn bằng bể dầu là một trong những phương pháp bôi trơn bằng dầu lâu đời và đơn giản nhất; chỉ bôi trơn bằng mỡ là cũ hơn bôi trơn tắm dầu. Các phần tử lăn ổ trục đi qua, hay còn gọi là “cày”, qua một phần của bể chứa dầu này khi trục quay (Hình 1).

Bôi trơn bể dầu là khả thi trừ khi và cho đến khi tạo ra quá nhiều nhiệt ma sát do hoạt động cày xới của các phần tử lăn ở tốc độ quá cao. Bởi vì nhiệt làm giảm độ bền màng dầu và tăng tốc độ oxy hóa dầu, nên tránh sử dụng phương pháp bôi trơn bể dầu trên máy bơm xử lý bất cứ khi nào DN (inch đường kính trục [D] nhân với số vòng quay trục trên phút [N]) vượt quá 6.000.

Để minh họa cách tiếp cận DN, có thể lý giải rằng một trục hai inch ở tốc độ 1.800 vòng / phút, với giá trị DN của nó là (2) (1.800) = 3.600, sẽ hoạt động trong vùng thích hợp cho dầu tắm, nơi chất bôi trơn sẽ chạm tới các phần tử cán và nơi (xem Hình 1) không cần vòng dầu.

Tuy nhiên, máy bơm kết hợp trục hai inch hoạt động ở tốc độ 3.600 vòng / phút (DN = 7.200) sẽ sử dụng vòng dầu (đôi khi được gọi là “vòng đệm”) để nâng hoặc phun dầu từ bể chứa với mức dầu được duy trì dưới ổ trục. Nhiệt ma sát ít hơn từ mức dầu thấp hơn (Hình 2) so với mức dầu chạm đến tâm của các bộ phận chịu lực (Hình 1).

Giới hạn DN 6.000 là giá trị dựa trên kinh nghiệm có tính đến các điều kiện lệch trục trong thế giới thực và một loạt các yếu tố khác làm cho môi trường máy bơm thực tế khác với thực tế tại quầy thử nghiệm. Hãy chuẩn bị để nó bị tranh chấp bởi các nhà sản xuất máy bơm vì những lý do thông thường.

Hình 1. Vỏ ổ trục máy bơm điển hình với mức dầu chạm đến tâm của các phần tử lăn thấp nhất. Ở đây, việc giữ các giá trị DN dưới 6.000 làm giảm nguy cơ dầu quá nóng.

Vấn đề với vòng dầu

Vỏ ổ trục có mức dầu thấp hơn và dành cho giá trị DN vượt quá 6.000 được thể hiện trong Hình 2. Vòng bi có giá trị DN vượt quá 6.000 sẽ yêu cầu bổ sung đĩa đệm (như trong hình này) hoặc vòng dầu (Hình 3) hoặc thành phần ứng dụng bôi trơn tương tự để nâng hoặc phun dầu cấp vào ổ trục một cách đáng tin cậy. Tuy nhiên, vòng dầu là thành phần có khả năng bị tổn thương.

Chúng sẽ không tương tác giống nhau với các chất bôi trơn có độ nhớt khác nhau hoặc ở các độ sâu ngâm khác nhau. Trừ khi được sử dụng trên các hệ thống trục nằm ngang hoàn hảo, các vòng dầu sẽ chạy xuống dốc và sau đó thường xuyên tiếp xúc với vỏ ổ trục.

Lưu ý rằng vào những năm 1970, một nhà sản xuất máy bơm nổi tiếng của Mỹ lúc bấy giờ đã nhận ra những cạm bẫy của các vòng dầu. Tài liệu quảng cáo của nó chỉ ra rằng máy bơm đáng tin cậy của công ty này đã kết hợp một “bộ phận phun dầu chống ma sát đảm bảo bôi trơn tích cực để loại bỏ các vấn đề liên quan đến vòng dầu”. Một số máy bơm do châu Âu sản xuất đã tránh được các cạm bẫy của vòng dầu bằng cách kết hợp đĩa đệm; họ đã thành công tốt đẹp trong nhiều thập kỷ.

Để chống lại sự biến dạng trong khi hoạt động, các nhà sản xuất vòng dầu phải bao gồm bước ủ để giảm ứng suất. Các vòng dầu có xu hướng ngày càng trở nên không ổn định khi giá trị DN tiếp cận hoặc vượt quá 8.000.

Không ổn định có nghĩa là các vòng dầu bị trượt, lệch, lệch và mài mòn. Trong khi vòng dầu được hiển thị ở bên trái của Hình 3 cho thấy các cạnh được vát và kiểu tiếp xúc vừa phải của vòng dầu ở tình trạng gần như mới, vòng dầu ở bên phải đã bị mài mòn đến mức không còn nhìn thấy các đường vát. Thực hành bảo dưỡng tốt là đo vòng mới khi lắp ráp và đo lại tại thời điểm sửa chữa.

Sự khác biệt về chiều rộng thể hiện kim loại bị mất; kim loại bị mất trở thành chất gây ô nhiễm dầu và sẽ làm cho vòng bi bị hỏng sớm.

Để các vòng dầu hoạt động như thiết kế, hệ thống trục phải nằm ngang gần như hoàn hảo. Việc ngâm vòng trong chất bôi trơn phải ở phạm vi phù hợp – thường là gần 5/32 inch hoặc thấp hơn mức dầu từ 8 đến 10 mm. Hơn nữa, để tránh mài mòn vòng và nhiễm dầu nguy hiểm, độ lệch tâm của vòng phải nằm trong khoảng 0,002 inch (0,05 mm) và độ hoàn thiện bề mặt phải gần 32 và tối đa là 64 RMS.

Độ nhớt của dầu phải nằm trong phạm vi gần với các đặc tính điển hình của ISO VG 32 và nhiệt độ phải ở trong phạm vi vừa phải. Các thông số khác nhau và quan trọng như nhau này hiếm khi nằm trong phạm vi mong muốn tương ứng của chúng trong các nhà máy vận hành thực tế. Nếu một số thông số riêng lẻ chỉ ở mức “chấp nhận được”, các vòng dầu sẽ bị trục trặc liên tục. Do đó, đó là một nguyên nhân thất bại khó nắm bắt.

Người ta đã chỉ ra rằng các vòng dầu có rãnh hoạt động tốt hơn một chút so với các loại vòng dầu phẳng hoặc phẳng. Ngoài ra, một số loại nhựa nhất định hoạt động tốt hơn một chút so với đồng thau hoặc vòng đồng thường thấy trong máy bơm. Người ta thường biết rằng các vòng dầu hoạt động tốt hơn với dầu ISO Cấp 46 hơn là với dầu ISO Cấp 68. (Lớp 32 tổng hợp được pha chế tốt có thể được yêu cầu để phù hợp với cả những hạn chế của vòng dầu và nhu cầu của một ổ trục bơm cụ thể).

Đây là điểm mấu chốt cho việc thực sự tập trung vào độ tin cậy: Vì hành vi của vòng dầu rất khó kiểm soát, một số người mua chú trọng đến độ tin cậy cố gắng tránh chúng. Những người sử dụng này thường chỉ định và chọn máy bơm có đĩa đệm đường kính lớn trong các ứng dụng DN nơi cần mức dầu thấp hơn. Đĩa đệm có đường kính nhỏ đôi khi được sử dụng trong các ứng dụng bể dầu. Các đĩa có đường kính nhỏ được ghi nhãn là “dụng cụ ném dầu” trong Hình 4, các đĩa có đường kính nhỏ chỉ nhằm mục đích ngăn chặn sự phân tầng nhiệt độ của dầu.

Nếu không có chúng, dầu nóng sẽ có xu hướng nổi ở trên cùng của bể chứa dầu. Do có đường kính tương đối nhỏ, chúng không tương đương với các đĩa có đường kính lớn. Trong trường hợp loại thứ hai đổ dầu vào vòng bi với mục đích bôi trơn, loại thứ nhất được sử dụng trong vỏ ổ trục với mức dầu chạm đến tâm của các viên bi ổ trục thấp nhất. Chúng phục vụ để giữ nhiệt độ dầu đồng nhất trong các máy bơm có giá trị DN dưới 6.000.

Hình 2. Vỏ ổ trục với mức dầu được hạ xuống để đáp ứng các giá trị DN cao. Một đĩa đệm nâng hoặc phun dầu vào các ổ trục. Lưu ý rằng các đoạn cân bằng áp suất / nhiệt độ dầu phải được cung cấp ở mỗi ổ trục.

Cân bằng áp suất và nhiệt độ

Lưu ý rằng ổ trục hướng tâm hai dãy trong Hình 4, trong những năm 1960, được gọi là “ổ trục đường”, và hãy xem xét cẩn thận các lỗ cân bằng trong vỏ ổ trục gần đầu của mỗi ổ trục trong số hai ổ trục. Nhà sản xuất nổi tiếng lúc bấy giờ là Worthington Pump Company biết tầm quan trọng của việc đạt được sự cân bằng áp suất trong toàn bộ vỏ ổ trục của máy bơm.

Nguy cơ rò rỉ dầu qua các phớt dầu (phớt chặn dầu trong thiết kế rất cũ này) đã giảm đáng kể bằng cách giữ cho tất cả các áp suất bằng nhau. Cân bằng áp suất cũng rất quan trọng vì nó vô hiệu hóa phần lớn ảnh hưởng của gió tiềm ẩn của một số cấu hình lồng mang nghiêng hoặc các hướng lồng nghiêng góc.

Đĩa đệm mềm đôi khi được sử dụng để cho phép chèn trong vỏ ổ trục đơn giản nhất. Trong đó, đường kính lỗ khoan của vỏ nhỏ hơn đường kính đĩa đệm. Để chứa các đĩa đệm bằng thép đặc được ưu tiên, các ổ trục phải được gắn hộp mực. Với thiết kế hộp mực được mô tả trong Hình 2, lỗ lắp ổ trục hiệu dụng (tức là đường kính hộp mực) sẽ đủ lớn để cho phép chèn đĩa đệm bằng thép với đường kính cần thiết.

Tất nhiên, việc cung cấp một hộp mực như vậy sẽ làm tăng thêm chi phí của một máy bơm. Tuy nhiên, trong phần lớn các trường hợp, chi phí gia tăng của thiết kế hộp mực sẽ thấp so với chi phí sửa chữa một máy bơm. Điều tương tự cũng có thể được nói đối với các lỗ cân bằng hoặc các lối đi; chúng cần thiết để đảm bảo cân bằng áp suất và nhiệt độ bên trong vỏ, và thêm một xu vào chi phí của một máy bơm.

Cân bằng áp suất và nhiệt độ bên trong giữa thể tích trung tâm của vỏ ổ trục và khoảng không giữa các ổ trục và nắp cuối của vỏ là điều cần thiết. Yêu cầu này dường như bị bỏ qua trong một số kiểu máy bơm. Trong một số trường hợp, tốt nhất là cung cấp các đoạn cân bằng ở cả trên và dưới. Thiếu những đoạn này là một trong những lý do giải thích cho hiện tượng rò rỉ dầu và dầu quá nóng.

Dầu quá nóng và / hoặc dầu bị ô nhiễm với các cúi của vật liệu vòng chữ O màu đen sẽ tạo ra “ dầu đen ”. Đây là một nhận xét quan trọng vì các con dấu bảo vệ ổ trục kiểu cũ thường được thiết kế với một vòng chữ O năng động gần với các rãnh vòng chữ O sắc nét.

Ngoài ra, hãy lưu ý rằng vỏ ổ trục cổ điển những năm 1960 của Hình 4 cho thấy các vòng đệm môi và các bộ phận làm mát bằng nước. Các con dấu môi được hiển thị sẽ không còn được chấp nhận; con dấu bảo vệ ổ trục hiện đại (thể hiện trong hình 1 và 2) sẽ được sử dụng thay thế. Nước làm mát đã bị xóa khỏi các máy bơm có vòng bi lăn vào đầu những năm 1970.

Hình 3. Một vòng dầu ở tình trạng như mới (rộng và nhiều mép) ở phía dưới, và một trong tình trạng bị mài mòn (hẹp và ít vát) ở phía trên.

Làm mát không cần thiết trên một số máy bơm nhất định

Việc làm mát vẫn được tìm thấy trong các máy bơm có tốc độ cao và ổ trục phần tử lăn chịu tải nặng. Nhưng việc làm mát dầu là rất hiếm khi cần thiết và thường không có lợi trong việc lắp đặt các ổ trục phần tử lăn. Giả sử một áo khoác làm mát hạn chế vòng ngoài của ổ trục khỏi sự phát triển nhiệt tự do theo mọi hướng xuyên tâm. Tuy nhiên, vòng trong của vòng bi nóng lên và phát triển, làm cho các khe hở bên trong vòng bi biến mất. Tải trước quá nhiều có thể dẫn đến.

Tương tự, nhúng cuộn dây làm mát trong dầu sẽ làm mát không chỉ dầu mà còn làm mát không khí trong vỏ ổ trục. Việc làm mát như vậy có xu hướng thúc đẩy quá trình ngưng tụ hơi ẩm và ô nhiễm dầu có hại. Do đó, nước làm mát đã được xóa khỏi mọi máy bơm có ổ trục lăn tại nhiều vị trí tốt nhất (BOC).

Kể từ cuối những năm 1970, không còn có nước làm mát trên vỏ ổ trục của máy bơm có nhiệt độ vận hành (chất lỏng) lên đến và bao gồm 740 độ F (394 độ C) trong các nhà máy lọc dầu BOC hiện đại.

Bởi vì các cổng nước làm mát được hiển thị trên bản vẽ máy bơm, người dùng tin rằng việc làm mát như vậy là cần thiết hoặc hữu ích. Nhận xét lại Hình 4, khi phát hiện ra rằng không cần làm mát nữa, các công ty BOC bắt đầu để hở các cống thoát nước làm mát này.

Với chất bôi trơn tổng hợp hiện đại và vòng bi phần tử lăn được lựa chọn đúng cách, việc làm mát không còn được sử dụng trong các máy bơm quá trình. Vì vậy, bất kể phương pháp bôi trơn nào, sẽ không cần làm mát trên ổ trục phần tử lăn miễn là sử dụng chất bôi trơn tổng hợp hiệu suất cao.

Với vòng bi tay áo, việc làm mát vẫn được sử dụng để duy trì độ nhớt của dầu tối ưu thông qua việc kiểm soát nhiệt độ chặt chẽ. Điều này cung cấp một môi trường ổn định hợp lý cho các vòng dầu trong máy bơm được trang bị ổ trục tay áo. Hệ thống tuần hoàn là lựa chọn chính cho các máy bơm lớn có kết hợp các ổ trục này.

Máy bơm quy trình rất lớn sử dụng vòng bi tay áo và hệ thống dầu tuần hoàn. Trong các hệ thống tuần hoàn, dầu có thể được đưa qua bộ trao đổi nhiệt trước khi được đưa trở lại ổ trục. Điều áp là cần thiết để di chuyển dầu qua các bộ lọc và bộ trao đổi, nhưng bản thân ổ trục hiếm khi được đủ áp suất. Trong một số hệ thống ổ trục tay đòn, các vòng dầu nâng dầu lên và đọng lại trên bề mặt trục. Trong các ổ trục ống bọc khác, dầu phun từ các vòi phun được đặt thích hợp được dẫn tới các rãnh dẫn dầu có hiệu quả tốt và độ tin cậy rất cao.

Thư mục và Đề xuất Đọc về Tác giả Heinz Bloch làm tư vấn cho Công ty Tư vấn Máy móc Quy trình. Ông là tác giả của hơn 400 bài báo kỹ thuật và các ấn phẩm tương tự. Ông đã viết 17 cuốn sách về quản lý máy móc thực tế và bôi trơn bằng dầu do các nhà xuất bản kỹ thuật lớn xuất bản. Để tìm hiểu thêm, hãy gửi e-mail cho Heinz tại hpbloch@mchsi.com hoặc truy cập www.heinzbloch.com .

Hình 4. Vỏ ổ trục cổ điển có từ những năm 1960 này sử dụng “bộ phận phun dầu” để giữ dầu ở nhiệt độ đồng nhất. Lưu ý các lỗ cân bằng áp suất được cung cấp ở trên cùng của vòng bi hướng tâm và lực đẩy. (Nguồn: Sách hướng dẫn vận hành và lắp đặt máy bơm Worthington, 1966)

Thông tin liên hệ:

• Địa chỉ: Toà nhà B&L, Số 119-121 Đường Ung Văn Khiêm, P. 25, Q. Bình Thạnh, Tp.HCM
• Hotline: 0975 075 080
• Zalo: 0975 075 080
• Email: cskh@maianduc.com
• Website: www.maianduc.vn
• Facebook: facebook.com/MaiAnDucJSC