Hệ thống dầu tuần hoàn: Những điều bạn nên biết

Hình 1. Một ví dụ về hệ thống dầu tuần hoàn

Hệ thống dầu tuần hoàn hoặc rãnh bôi trơn cung cấp dòng chảy liên tục của chất bôi trơn đến các ổ trục, hộp số và quạt gió. Họ bôi trơn máy móc được sử dụng để bơm nước mưa, luân chuyển không khí trong lành vào các mỏ, khai thác dầu, cung cấp năng lượng cho tàu, sản xuất giấy và hóa chất, và thử nghiệm các thiết bị quân sự.

Trong một số trường hợp, nhà sản xuất vòng bi cung cấp rãnh trượt bôi trơn như một phần của giải pháp nguồn đơn. Trong các trường hợp khác, ổ trục đã được sử dụng có thể bị quá nhiệt hoặc có biểu hiện mài mòn và cần một hệ thống bôi trơn động hơn. Trong cả hai trường hợp, trách nhiệm tìm kiếm hệ thống dầu thuộc về bên có kiến ​​thức trực tiếp về ổ trục. Hệ thống dầu tuần hoàn có thể là lãnh thổ ít quen thuộc hơn.

Có ba cách tiếp cận để mua một hệ thống dầu tuần hoàn. Đầu tiên là xây dựng nó bằng tài nguyên nội bộ. Đây vừa là một khoa học vừa là một nghệ thuật. Có nhiều cá nhân bảo trì lành nghề có thể thực hiện các kết nối, lắp ráp đường ống và làm cho tất cả các điều khiển hoạt động cùng nhau. Hãy chuẩn bị dành thời gian nghiên cứu các thành phần và nhà cung cấp. Nếu làm việc mà không có bản vẽ, bạn có thể mong đợi kỹ thuật và tái thiết kế tại chỗ (tức là sửa lỗi và tính toán sai).

Cách tiếp cận thứ hai là mua một đơn vị tiền chế. Một số nhà sản xuất hệ thống dầu tuần hoàn có các đơn vị bán sẵn. Chúng có thể được lắp ráp hoàn chỉnh hoặc có thể được xây dựng nhanh chóng từ các thành phần có sẵn. Thời gian dẫn ngắn có thể hữu ích khi xử lý ổ trục quá nóng trong nhiệt độ mùa hè. Sẽ có các tùy chọn hạn chế để lựa chọn, điều này có thể dẫn đến một hệ thống không được đáp ứng hoặc một hệ thống quá khổ, kém hiệu quả hơn.

Cách tiếp cận thứ ba là thiết kế hệ thống với một nhà sản xuất chuyên biệt. Có những lợi ích vốn có để trải nghiệm và lập kế hoạch. Một nhà sản xuất tốt sẽ cung cấp các nguồn lực soạn thảo / kỹ thuật, có các nhà cung cấp đáng tin cậy và là một chuyên gia khắc phục sự cố. Các hệ thống dầu tuần hoàn thường cung cấp hàng chục năm tuổi thọ, vì vậy tốt nhất là bạn nên thiết kế chúng để có các biện pháp kiểm soát thích hợp, bảo trì thuận tiện và sử dụng điện hiệu quả.

Bất kể phương pháp tiếp cận nào được sử dụng, cần phải được tính trước về những gì hệ thống cần làm và cách một loạt các bộ phận khác nhau phải kết hợp với nhau để hoàn thành nó.

Chức năng cần thiết: Dòng dầu

Chức năng thiết yếu của hệ thống tuần hoàn là cung cấp dòng dầu quy định vào ổ trục. Dầu được thu thập từ ổ trục, như được gợi ý bởi tên “hệ thống dầu tuần hoàn.” Dầu được lọc và làm mát (nếu cần) trong khi đi qua hệ thống bôi trơn. Đường đi của dầu được thể hiện trong Hình 2. Nó bắt đầu với việc dầu đi vào bình chứa thông qua đường ống được kết nối với một cổng tràn ở ổ trục.

Ổ trục nằm ở độ cao lớn hơn hệ thống, do đó dầu chảy theo trọng lực. Chất lỏng tràn qua vách ngăn trong bể chứa. Các chất bẩn lớn hơn có xu hướng lắng đọng ở mặt bên của vách ngăn nơi dầu đi vào. Lực hút do máy bơm tạo ra sẽ hút chất lỏng vào đường ống. Một bộ lọc sẽ bẫy các hạt lớn trước khi dầu đi vào máy bơm. Động cơ dẫn động máy bơm để tạo ra lưu lượng và áp suất. Tiếp theo, dầu được chuyển qua một bộ lọc để loại bỏ các hạt mịn để chúng không đến được ổ trục. Sau đó dầu sẽ chảy đến ổ trục. Cuối cùng, chất lỏng dư thừa được dẫn trở lại bể chứa thông qua một van rẽ nhánh.

Ở dạng đơn giản nhất, hệ thống dầu tuần hoàn có thể không yêu cầu bất kỳ loại điều khiển nào khác ngoài nguồn điện của nó. Hệ thống tạo thành một vòng lặp và hoạt động không bị gián đoạn cho đến khi cần thay thế bộ lọc. Các tính năng vốn có của hệ thống dầu tuần hoàn được thể hiện trong Hình 3.

Hình 3. Các thành phần hệ thống tuần hoàn

Xác định yêu cầu hệ thống

Mỗi ứng dụng của một hệ thống tuần hoàn là duy nhất. Nhà sản xuất ổ trục cần được tư vấn về tốc độ dòng chảy cụ thể, áp suất hệ thống, loại chất lỏng và nhiệt độ vận hành. Người dùng chỉ định kích thước đường ống kết nối, khoảng cách đường dây, độ cao tới ổ trục, nhiệt độ xung quanh, khả năng cung cấp điện và các cân nhắc về an toàn.

Các thiết bị và điều khiển điện tử có thể được thêm vào để đối phó với các môi trường khắt khe hoặc cung cấp phản hồi tích cực cho người vận hành. Ví dụ, các cảnh báo và khóa an toàn có thể đảm bảo rằng bất kỳ sự khác biệt nào được phát hiện và hành động được thực hiện trước khi quá trình bôi trơn của ổ trục bị xâm phạm.

Các biện pháp phòng ngừa như vậy có thể được đảm bảo nếu vòng bi được khởi động và dừng lại như một phần hoạt động bình thường của nó, tải hoặc tốc độ quay thay đổi, nhiệt độ dao động hoặc ở trong môi trường đặc biệt bẩn.

Một số ổ trục phải hoạt động không bị gián đoạn, điều này đòi hỏi hệ thống dầu tuần hoàn cũng phải làm như vậy. Dự phòng có thể được tích hợp sẵn trong hệ thống. Bộ lọc kép với đường ống và van điều khiển riêng biệt cho phép thay đổi bộ lọc trong khi dòng dầu được chuyển hướng. Một máy bơm và động cơ thứ hai được tích hợp sẵn có thể đóng vai trò dự phòng để hệ thống vẫn hoạt động trong quá trình bảo dưỡng hoặc thay thế thành phần chính.

Hình 4. Các ví dụ về bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí
(trên) và bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng nước (dưới)

Phù hợp các thành phần với các yêu cầu

Hãy xem xét các yếu tố sau khi chỉ định hệ thống dầu tuần hoàn:

Lưu lượng dòng chảy

Nếu hệ thống cung cấp nhiều hơn một ổ trục, tốc độ dòng chảy phải bằng tổng các yêu cầu. Dòng chảy vào ổ trục được kiểm soát thông qua việc sử dụng van kim tại điểm phân phối. Máy bơm và động cơ có kích thước phù hợp với tốc độ dòng chảy yêu cầu tối đa cộng với hệ số dự phòng nhỏ. Máy bơm cung cấp dầu với tốc độ không đổi. Bất kỳ dòng chảy nào vượt quá những gì ổ trục có thể chấp nhận sẽ được chuyển hướng trở lại bể chứa của ống bôi trơn bằng một van giảm áp đặt gần cửa ra chất lỏng.

Sức ép

Áp suất vận hành điển hình là 35 pound trên inch vuông (psi) hoặc ít hơn. Các ứng dụng chuyên biệt có thể yêu cầu áp suất cao hơn, chẳng hạn như một hệ thống được thiết kế để treo ổ trục trong chất bôi trơn trong quá trình khởi động để tránh tiếp xúc kim loại với kim loại. Lượng áp suất tối đa được xác định chủ yếu bởi khả năng của máy bơm. Điều chỉnh van giảm áp để ít dầu đi qua ổ trục sẽ làm tăng áp suất hệ thống.

Bơm và động cơ

Động cơ có sẵn ở các điện áp, tần số và pha khác nhau để phù hợp nhất với nguồn điện sẵn có. Động cơ điển hình được đánh giá là TEFC (hoàn toàn kín, làm mát bằng quạt) và phù hợp với nhiều môi trường công nghiệp. Hệ thống nằm trong khu vực có hơi và bụi dễ cháy có thể cần được xếp hạng là chống cháy nổ. Lớp, bộ phận và nhóm phải được xác định đối với động cơ chống cháy nổ.

Lọc

Hệ thống dầu tuần hoàn thường sử dụng ba phương pháp lọc. Hồ chứa được trang bị một vách ngăn ngăn cách một phần hai bên. Chất lỏng đi vào bể chứa ở một bên của vách ngăn, nơi trầm tích có xu hướng lắng xuống. Dầu đi qua đỉnh của vách ngăn được hưởng lợi từ giai đoạn lọc thụ động ban đầu này. Khi chất lỏng được hút ra khỏi bể chứa, cấp độ lọc thứ hai sẽ đạt được khi nó đi qua một bộ lọc lưới. Quá trình lọc cuối cùng xảy ra trước khi chất lỏng thoát ra khỏi hệ thống, thường là với một cái gì đó giống như bộ lọc 23 micron. Nên làm sạch bộ lọc và thay bộ lọc theo lịch bảo trì thường xuyên.

Đồng hồ đo

Đồng hồ đo trên hệ thống dầu tuần hoàn cung cấp một phương tiện giám sát các điều kiện hoạt động. Một đồng hồ đo áp suất giữa máy bơm và van giảm áp được sử dụng để xác minh rằng máy bơm đang hoạt động như dự kiến ​​và van giảm áp ngăn chặn sự tích tụ áp suất quá mức. Nhiệt độ của chất lỏng trong bể có thể nhìn thấy được bằng cách sử dụng nhiệt kế được tích hợp trong máy đo mức chất lỏng.

Một máy đo nhiệt độ được lắp đặt trong đường ống đưa ra phản hồi về nhiệt độ của chất lỏng sau khi đi qua bộ trao đổi nhiệt. Một áp kế chênh lệch được sử dụng để đo lượng áp suất bị mất khi đi qua bộ lọc. Mất áp suất cho thấy bộ lọc có thể cần thay thế.

Công tắc

Các tín hiệu thu được từ công tắc có thể được giải thích bằng các điều khiển điện tử để gửi thông tin đến các trạm giám sát, quản lý cách thức hoạt động của đơn vị, kích hoạt cảnh báo hoặc tắt thiết bị.

Công tắc nhiệt độ cung cấp khả năng báo hiệu nhiệt độ cao hoặc kích hoạt bộ trao đổi nhiệt. Công tắc mức chất lỏng có thể chỉ ra rằng mức dầu trong thùng thấp do mất hệ thống hoặc do chất lỏng quay trở lại không đủ nhanh từ ổ trục. Công tắc mức chất lỏng cũng có thể được sử dụng để báo hiệu khi mức bình chứa cao do dòng chảy trong đường ống hoặc ổ trục bị hạn chế bất ngờ.

Công tắc lưu lượng thấp sẽ kích hoạt khi lưu lượng giảm xuống dưới mức mong muốn. Tình trạng này có thể do bộ lọc bị tắc, máy bơm trục trặc, ngắt điện hoặc chất lỏng cạn kiệt. Tín hiệu từ công tắc có thể cho thời gian cảnh báo quý giá để thực hiện các biện pháp khắc phục.

Một công tắc chênh lệch áp suất báo hiệu rằng áp suất được nâng lên sau khi đi qua bộ lọc. Điều này cho thấy bộ lọc cần được thay thế.

Trao đổi nhiệt

Mục đích của bộ trao đổi nhiệt là làm giảm nhiệt độ của dầu trước khi đưa dầu trở lại ổ trục. Bộ trao đổi nhiệt truyền nhiệt từ chất lỏng sang không khí hoặc nước (Hình 4). Bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí sử dụng quạt để thổi không khí qua dầu khi nó đi qua một loạt các ống nhỏ hơn. Đường ống cho bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng nước được dẫn qua một xi lanh có nguồn cung cấp nước liên tục đi qua nó.

Bộ trao đổi nhiệt có kích thước tương ứng với số đơn vị nhiệt của Anh (BTU) cần được loại bỏ mỗi giờ. Điều này được tính toán bằng cách sử dụng nhiệt độ của dầu khi nó ra khỏi ổ trục và nhiệt độ cần thiết khi quay trở lại ổ trục. Kích thước bộ trao đổi nhiệt phụ thuộc vào không khí hoặc nước có sẵn để làm mát.

Bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí không thể giảm nhiệt độ dầu xuống thấp hơn nhiệt độ không khí xung quanh. Nhiệt độ môi trường xung quanh ấm hơn sẽ tạo ra nhu cầu về bộ trao đổi nhiệt lớn hơn. Bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng nước mang lại hiệu quả cao hơn với nhiệt độ nước thấp hơn và tốc độ dòng chảy của nước cao hơn.

Bộ trao đổi nhiệt có thể được vận hành bằng tay bởi nhân viên phục vụ hoặc được điều khiển tự động bằng cách sử dụng công tắc nhiệt độ hoặc các số đọc từ máy đo nhiệt độ. Chúng cũng có thể được nối dây để hoạt động liên tục.

Máy sưởi ngâm

Bộ gia nhiệt ngâm hoạt động khi tiếp xúc với dầu trong bể chứa của hệ thống. Nó làm tăng nhiệt độ của chất lỏng. Một cách sử dụng điển hình là khởi động hệ thống ở những nơi có khí hậu lạnh. Dầu được làm nóng để đạt độ nhớt tối ưu trước khi lưu thông đến ổ trục. Máy sưởi sử dụng bộ điều nhiệt tích hợp để ngắt khi đạt được nhiệt độ định trước.

Môi trường cài đặt

Hoạt động của một hệ thống dầu tuần hoàn có thể bị ảnh hưởng bởi môi trường xung quanh nó. Nhiệt độ, độ cao và mức độ tiếp xúc với các yếu tố cần được xem xét trong thiết kế. Không gian có sẵn cho thiết bị ảnh hưởng đến tỷ lệ của bể, vị trí lắp đặt của các bộ phận và cấu hình đường ống.

Ổ trục phải ở độ cao cao hơn hệ thống dầu tuần hoàn để dầu có thể quay trở lại hệ thống bằng trọng lực (Hình 5). Đường hồi phải có lỗ thông hơi và lớn hơn đường cấp hai cỡ để tránh dự phòng. Áp suất cần thiết để cung cấp dầu cho ổ trục có thể bị ảnh hưởng bởi độ cao của ổ trục, sự giảm kích thước đường ống và bất kỳ hạn chế nào do ống góp hoặc vòi phun gây ra.

Bể chứa và đường ống

Một bể chứa tiêu chuẩn là thép hàn. Vỏ bọc là một loại thép chịu lực nặng. Nó được sử dụng như một nền tảng để gắn kết các thành phần hệ thống. Đường ống và phụ kiện thường được làm bằng sắt với phụ kiện ren ống quốc gia (NPT). Toàn bộ hệ thống yêu cầu sơn hoặc một số loại sơn bảo vệ để tránh ăn mòn.

Bình chứa và đường ống cũng có thể bằng thép không gỉ. Các kết nối có thể được hàn và một số phụ kiện có mặt bích. Hệ thống dầu tuần hoàn cần được kiểm tra để phát hiện rò rỉ và hoạt động của các bộ phận trước khi đưa vào sử dụng.

Nhận được những gì bạn yêu cầu

Không có một kích thước phù hợp với tất cả khi nói đến hệ thống dầu tuần hoàn. Làm việc chặt chẽ với nhà sản xuất vòng bi để xác định các điều kiện vận hành tối ưu. Nói với người xây dựng hệ thống bôi trơn của bạn những gì bạn cần hệ thống làm. Yếu tố thiết kế két sắt hỏng hóc, khả năng bảo trì và độ bền phù hợp với ứng dụng của bạn. Hệ thống sẽ tốt như những gì đã lường trước được đưa vào