Hệ thống dầu tuần hoàn là hệ thống cung cấp dòng chảy dầu bôi trơn liên tục đến vòng bi, hộp số và máy quạt. Chúng bôi trơn máy móc dùng để bơm nước, lưu thông khí sạch vào các mỏ, khai thác dầu, tàu điện, sản xuất giấy và hóa chất, và hệ thống thử nghiệm các thiết bị quân sự.

CHỨC NĂNG QUAN TRỌNG NHẤT: DUY TRÌ DÒNG CHẢY DẦU BÔI TRƠN

Chức năng thiết yếu của hệ thống tuần hoàn là lưu thông dòng chảy dầu bôi trơn bên trong ổ trục. Dầu được thu lại từ ổ trục, sau đó dầu được lọc sạch và làm mát (nếu cần) khi đi qua hệ thống bôi trơn. Chu trình của dầu bôi trơn được mô tả trong hình sau. Nó bắt đầu bằng việc dầu đi vào bể chứa thông qua đường ống được nối với một cổng tràn tại ổ trục.

Ổ trục sẽ được đặt ở vị trí cao hơn hệ thống tuần hoàn, do đó dầu chảy vào hệ thống nhờ vào trọng lực. Dầu sẽ tràn qua vách ngăn trong bồn chứa. Các tạp chất kích thước lớn sẽ có xu hướng lắng xuống bên vách ngăn nơi dầu đi vào. Sức hút được tạo ra bởi máy bơm hút chất lỏng vào đường ống. Một bộ lọc bẫy các hạt bẩn lớn trước khi dầu đi vào máy bơm. Động cơ điều khiển máy bơm để tạo ra dòng chảy và áp suất. Tiếp theo, dầu sẽ đi qua bộ lọc thứ hai để loại bỏ các hạt tạp chất mịn để chúng không ảnh hưởng tới ổ trục. Dầu sau đó được đưa đến ổ trục, thực hiện chức năng của mình (bôi trơn, làm mát, làm sạch,…). Cuối cùng, dầu bôi trơn từ ổ trục chảy trở lại về bồn chứa, kết thúc một quy trình làm việc.

Đối với một hệ thống tuần hoàn dầu đơn giản thông thường, hệ thống hoạt động chỉ cần cấp nguồn điện mà không cần các thiết bị điều khiển nào khác. Hệ thống sẽ tạo thành một chu trình làm việc liên tục và sẽ không bị gián đoạn trừ khi cần thay thế bộ lọc. Cấu tạo cơ bản của một hệ thống tuần hoàn dầu được thể hiện trong hình sau.

XÁC ĐỊNH YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG

Mỗi ứng dụng của một hệ thống lưu thông là độc nhất. Nhà sản xuất ổ trục sẽ khuyến cáo về tốc độ dòng chảy cụ thể, áp suất hệ thống, loại chất lỏng và nhiệt độ vận hành. Người sử dụng chỉ định kích thước đường ống kết nối, khoảng cách đường ống dẫn, độ cao đến ổ trục, nhiệt độ môi trường, khả năng đáp ứng của nguồn điện và xem xét các yếu tố về an toàn.

Các công cụ và thiết bị điều khiển điện tử có thể được lắp đặt thêm để giúp hệ thống thích nghi với các thay đổi của môi trường hoặc cung cấp thông số làm việc của hệ thống, giúp người vận hành có thể điều chỉnh điều kiện làm việc của hệ thống. Ví dụ như Đồng hồ đo nhiệt, đồng hồ đo áp, đồng hồ đo chênh áp, thiết bị cảnh báo mức chất lỏng, thiết bị cảnh báo dòng…

Như vậy, các thiết bị này giúp cảnh báo hoặc ngăn ngừa trong những trường hợp vòng bi khởi động hoặc dừng lại một cách bình thường khi có sự dao động bất thường của các thông số như tải trọng, tốc độ, nhiệt độ hay môi trường làm việc.

Thông thường, các vòng bi trong công nghiệp phải vận hành liên tục nên nó đòi hỏi hệ thống tuần hoàn dầu bôi trơn không được gián đoạn. Vì vậy, luôn có những phương án dự phòng cho hệ thống tuần hoàn dầu như: Hai bộ lọc với hệ thống đường ống hoạt động độc lập, cho phép thay đổi bộ lọc khi bị bẩn hoặc tắc, máy bơm thứ cấp được tích hợp trong trường hợp cần thay thế, sửa chữa máy bơm chính…

CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG TUẦN HOÀN DẦU BÔI TRƠN

Lưu lượng dầu bôi trơn

Nếu hệ thống cung cấp dầu bôi trơn cho nhiều ổ trục, thì lưu lượng dòng chảy phải bằng tổng các lưu lượng cho từng ổ trục. Lưu lượng dầu đi vào ổ trục được điều khiển thông qua van tiết lưu. Công suất của bơm và mô tơ được chọn để tối ưu lưu lượng và chi phí đầu tư, vận hành. Bơm thường sẽ cấp dầu ở một lưu lượng không đổi. Lưu lượng vượt quá yêu cầu sẽ được hồi lưu trở lại bồn chứa thông qua van by-pass đặt cạnh dòng ra của bơm.

Áp suất

Áp suất phổ biến thường nhỏ hơn hoặc bằng 35 psi. Những hệ thống đặc biệt có thể cần áp suất lớn hơn. Tương tự như lưu lượng, áp suất được điều khiển chủ yếu bởi công suất của bơm. Ngoài ra, có thể điều chỉnh nhờ van tiết lưu by-pass.

Bơm và Động cơ

Động cơ thường có nhiều điện áp, tần số hoặc pha khác nhau để tương thích với nhiều nguồn điện khác nhau. Loại động cơ điển hình là TEFC (totally enclosed, fan cooled) và thích hợp với nhiều ứng dụng công nghiệp khác nhau. Những động cơ làm việc trong môi trường dễ cháy nổ cần phải được đánh giá về khả năng chống cháy nổ và có những chứng chỉ cần thiết.

Bộ lọc dầu

Hệ thống tuần hoàn dầu thường sử dụng 3 phương pháp lọc. Một vách ngăn được trang bị để chia bồn chứa dầu thành 2 phần. Dầu đi vào bồn chứa ở một bên của vách ngăn, nơi cặn bẩn sẽ lắng xuống. Dầu qua đỉnh của vách ngăn sẽ được làm sạch khỏi các cặn bẩn này. Khi dầu đi ra khỏi bể chứa, nó sẽ đi qua một lưới lọc thứ hai đặt trước đầu hút của bơm. Bộ lọc cuối cùng là khi dầu đi ra khỏi hệ thống tuần hoàn, thông thường có kích thước lưới lọc khoảng 23 mico. Các bộ lọc này phải được làm sạch hoặc thay thế theo chu kì bảo dưỡng nhất định.

Đồng hồ đo

Trong hệ thống tuần hoàn dầu bôi trơn, đồng hồ đo được lắp đặt nhằm theo dõi các thông số vận hành. Một đồng hô đo áp suất đặt giữa bơm và van giảm áp để xác minh rằng bơm đang hoạt động bình thường và van giảm áp vẫn đảm bảo ngăn ngừa hệ thống không bị quá áp.

Nhiệt độ của dầu có thể đọc được bằng nhiệt kế tích hợp trong thiết bị đo mức dầu bôi trơn.

Ngoài ra, đồng hồ đo nhiệt còn được lắp đặt trên đường ống để xác định hiệu quả làm việc của thiết bị trao đổi nhiệt (nhiệt độ dầu sau khi đi qua thiết bị trao đổi nhiệt).

Một đồng hồ đo áp suất được sử dụng để đo chênh áp của bộ lọc, từ đó xác định lượng áp suất bị thất thoát qua bộ lọc, xác định thời điểm cần vệ sinh hoặc thay thế bộ lọc.

Công tắc

Tín hiệu thu được từ công tắc sẽ được giải mã sang tín hiệu điện, truyền thông tin nhằm theo dõi, điều khiển các thông số vận hành, cảnh báo khi thông số đến mức nguy hiểm, thậm chí tự động tắt thiết bị khi cần thiết.

Công tắc nhiệt độ có 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 chất lỏng trong bồn chứa thấp do thất thoát trong quá trình bôi trơn hoặc do trở lại không đủ nhanh từ ổ trục. Từ đó, người vận hành có thể có những hành động cần thiết để bổ sung, duy trì mực chất lỏng thích hợp trong bồn chứa.

Công tắc lưu lượng có thể được kích hoạt khi lưu lượng xuống mức quá thấp. Nguyên nhân có thể do bộ lọc bị tắc, hoặc các vấn đề từ bơm, do nguồn điện không ổn định hoặc lượng dầu không đủ. Từ đó, sẽ có biện pháp khắc phục thích hợp.

Thiết bị trao đổi nhiệt

Mục đích của bộ trao đổi nhiệt là để giảm nhiệt độ của dầu trước khi đưa nó trở lại ổ trục. Bộ trao đổi nhiệt truyền nhiệt từ chất lỏng sang không khí hoặc nước. Một bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí sử dụng quạt để thổi không khí qua dầu khi dầu đi qua một loạt các ống trao đổi nhiệt. Thiết bị trao đổi nhiệt dùng nước cũng sử dụng cơ chế tương tự.

Một bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng không khí không thể làm giảm nhiệt độ dầu xuống thấp hơn nhiệt độ không khí xung quanh. Nhiệt độ môi trường càng cao sẽ đòi hỏi kích thước thiết bị càng lớn. Một bộ trao đổi nhiệt làm mát bằng nước mang lại hiệu quả cao hơn vì nhiệt độ nước thấp hơn và hiệu quả trao đổi nhiệt tốt hơn.

Thiết bị gia nhiệt nhúng trong dầu

Một thiết bị gia nhiệt ngâm trong dầu tại bể chứa của hệ thống. Nó làm tăng nhiệt độ của chất lỏng, thường cần khi khởi động hệ thống ở vùng có khí hậu lạnh. Dầu được làm nóng để đạt độ nhớt tối ưu trước khi lưu thông đến ổ trục. Thiết bị này sử dụng bộ điều chỉnh nhiệt tích hợp để tắt khi đạt được nhiệt độ định trước.

Môi trường lắp đặt hệ thống

Hoạt động của một hệ thống dầu tuần hoàn có thể bị ảnh hưởng bởi môi trường xung quanh. Nhiệt độ, độ cao và tiếp xúc với các yếu tố nên được xem xét trong thiết kế.

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 Đường dầu trở lại phải được thông hơi và có kích thước lớn hơn đường cấp dầu để tránh tồn đọng. Áp suất cần thiết để cung cấp dầu cho ổ trục có thể bị ảnh hưởng bởi độ cao của ổ trục, độ giảm kích thước đường ống và bất kỳ trở lực nào gây ra bởi hoặc vòi phun.

Bồn chứa dầu và Đường ống dẫn dầu

Một hồ chứa tiêu chuẩn thường được làm từ thép. Nó được coi như là nền tảng để gắn các thành phần khác của hệ thống. Các đường ống và phụ kiện thường được làm bằng sắt. Toàn bộ hệ thống yêu cầu sơn hoặc một số loại lớp phủ bảo vệ để tránh ăn mòn.

Bồn chứa và đường ống cũng có thể được làm từ thép không gỉ. Các kết nối có thể được hàn, và một số phụ kiện có thể dùng mặt bích. Các hệ thống dầu tuần hoàn cần được thử nghiệm để phát hiện rò rỉ và vận hành linh kiện trước khi đưa vào sử dụng.

Theo Kurt Rommelfaenger