Tại sao độ nhớt quyết định việc lựa chọn bơm bánh răng?

Khi cần chọn bơm, khách hàng thường cung cấp cho VIMEX thông tin như: “Tôi cần bơm bánh răng lưu lượng 10 m³/h, áp suất 5 bar.”

Nhưng chỉ hai thông số này chưa đủ để lựa chọn bơm. Một trong những dữ liệu rất quan trọng còn thiếu chính là độ nhớt của chất lỏng tại nhiệt độ vận hành.

Với độ nhớt bơm bánh răng, sự thay đổi của chất lỏng có liên quan trực tiếp đến khả năng hút, tốc độ quay, lưu lượng thực tế và công suất cần thiết. Catalogue NYP của HSP thể hiện rất rõ điều này khi bảng lựa chọn đồng thời xét đến độ nhớt, tốc độ, áp suất chênh, lưu lượng và công suất trục.

Vì vậy, một nguyên tắc VIMEX luôn muốn khách hàng nhớ là:

Biết lưu lượng mà chưa biết độ nhớt thì vẫn chưa đủ dữ liệu để chọn bơm bánh răng.

Độ nhớt là gì?

Hiểu đơn giản, độ nhớt thể hiện mức độ cản trở sự chảy của chất lỏng.

Nước chảy rất dễ nên có độ nhớt thấp. Dầu nhớt hơn nước, trong khi các loại dầu đặc hoặc chất lỏng đặc có thể có độ nhớt cao hơn rất nhiều.

Trong tài liệu kỹ thuật máy bơm, khách hàng thường gặp hai đơn vị:

cP (centipoise) dùng cho độ nhớt động lực và cSt (centistokes) dùng cho độ nhớt động học.

Hai giá trị này không nên mặc định là giống nhau vì mối quan hệ giữa chúng còn liên quan đến khối lượng riêng của chất lỏng.

Điều quan trọng khi chọn bơm không chỉ là biết chất lỏng “đặc” hay “loãng”, mà nên có giá trị độ nhớt cụ thể tại nhiệt độ làm việc.

Tại sao độ nhớt bơm bánh răng đặc biệt quan trọng?

Bơm bánh răng thuộc nhóm bơm thể tích. Khi bánh răng quay, chất lỏng đi vào phía hút, được giữ trong các khoang giữa bánh răng và thân bơm, sau đó được vận chuyển sang phía đẩy.

Vì chất lỏng trực tiếp điền đầy các khoang làm việc này nên đặc tính của nó có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình vận hành.

Khi độ nhớt thay đổi, kỹ thuật phải xem xét đồng thời nhiều yếu tố:

Khả năng hút → khả năng điền đầy → tốc độ quay → lưu lượng → áp suất → công suất.

Đây cũng là lý do không nên lấy một model đã bơm tốt dầu loãng rồi mặc định rằng nó sẽ hoạt động tương tự khi chuyển sang một loại dầu đặc hơn rất nhiều.

Độ nhớt ảnh hưởng đến khả năng hút của bơm như thế nào?

Khi chất lỏng có độ nhớt cao, khả năng chảy qua đường ống hút trở nên khó khăn hơn.

Nếu đường hút quá nhỏ, quá dài hoặc có nhiều co cút, tổn thất phía hút sẽ tăng. Khi kết hợp với tốc độ bơm không phù hợp, chất lỏng có thể không điền đầy khoang bơm theo yêu cầu.

Vì vậy, với chất lỏng độ nhớt cao, không chỉ model bơm quan trọng mà thiết kế đường hút cũng rất quan trọng.

Một hệ thống tốt nên hạn chế những yếu tố làm tăng trở lực đường hút không cần thiết, đặc biệt khi môi chất có độ nhớt cao.

Đây là điểm khách hàng dễ bỏ qua: chọn được đúng bơm nhưng thiết kế đường hút không phù hợp thì khả năng vận hành thực tế vẫn có thể không đạt như mong muốn.

Tại sao độ nhớt tăng lại phải chú ý đến tốc độ bơm?

Đây là một trong những vấn đề quan trọng nhất khi lựa chọn bơm bánh răng cho chất lỏng độ nhớt cao.

Chất càng đặc thì càng cần chú ý khả năng điền đầy phía hút. Nếu bơm quay quá nhanh trong khi chất lỏng không thể di chuyển vào khoang hút tương ứng, điều kiện hút sẽ trở nên bất lợi.

Catalogue bơm bánh răng HSP NYP cung cấp một minh họa rất rõ. Trong bảng lựa chọn, cùng một dòng bơm nhưng nhà sản xuất đưa ra nhiều mức độ nhớt và tốc độ khác nhau. Khi độ nhớt tăng lên cao, tốc độ được đưa vào bảng lựa chọn có xu hướng giảm.

Điều này cho thấy:

Không thể lấy một tốc độ quay cố định rồi áp dụng cho mọi loại chất lỏng.

Và cũng không có quy tắc đơn giản kiểu:

“Độ nhớt tăng gấp đôi thì giảm tốc độ một nửa.”

Tốc độ phù hợp phải được xác định dựa trên bảng lựa chọn của nhà sản xuất và toàn bộ điều kiện vận hành.

Độ nhớt ảnh hưởng đến công suất động cơ như thế nào?

Khi độ nhớt tăng, lực cản đối với chuyển động của các bộ phận bơm cũng cần được xem xét.

Vì vậy, công suất yêu cầu không nên được xác định chỉ dựa trên lưu lượng.

Trong bảng NYP, HSP thể hiện công suất trục cùng với các thông số về độ nhớt, tốc độ quay, áp suất chênh và lưu lượng.

Điều này có ý nghĩa rất thực tế.

Giả sử khách hàng thấy một model bơm có thể đạt lưu lượng mong muốn và lập tức lựa chọn motor dựa trên một ứng dụng trước đó. Nếu chất bơm mới có độ nhớt hoặc áp suất vận hành khác đáng kể, phương án motor cũ chưa chắc đã phù hợp.

Do đó, khi chọn motor cho bơm dầu đặc, cần kiểm tra điểm vận hành thực tế, không chỉ nhìn vào công suất thường được lắp cùng model bơm đó.

Độ nhớt ảnh hưởng đến lưu lượng thực tế ra sao?

Bơm bánh răng là bơm thể tích nhưng điều đó không có nghĩa lưu lượng thực tế luôn cố định trong mọi điều kiện.

Lưu lượng còn liên quan đến dung tích dịch chuyển của bơm, tốc độ quay, khả năng điền đầy khoang bơm, rò rỉ nội bộ, độ nhớt và áp suất chênh.

Vì vậy, hai ứng dụng sử dụng cùng một model nhưng có điều kiện vận hành khác nhau chưa chắc cho kết quả hoàn toàn giống nhau.

Đây chính là lý do bảng catalogue NYP không chỉ đưa ra một giá trị lưu lượng duy nhất cho mỗi model mà trình bày dữ liệu theo nhiều điều kiện độ nhớt, tốc độ và áp suất khác nhau.

Nhiệt độ và độ nhớt phải được xem xét cùng nhau

Đây là một trong những thông tin khách hàng cần đặc biệt chú ý.

Đối với nhiều loại dầu, độ nhớt thay đổi theo nhiệt độ.

Vì vậy, khi khách hàng nói:

“Dầu của tôi có độ nhớt 1.000 cSt.”

Kỹ thuật nên hỏi tiếp:

“1.000 cSt tại nhiệt độ bao nhiêu?”

Điều cần quan tâm là độ nhớt của chất lỏng tại điều kiện bơm thực tế.

Điều này đặc biệt quan trọng với các hệ thống dầu có gia nhiệt. Cùng một loại dầu nhưng ở các mức nhiệt độ khác nhau, điều kiện độ nhớt có thể khác nhau và từ đó ảnh hưởng tới phương án lựa chọn bơm.

Ví dụ với dầu FO

Khi lựa chọn bơm dầu FO, chỉ cung cấp thông tin “chất bơm là dầu FO” là chưa đủ.

Kỹ thuật còn cần xác định độ nhớt của dầu tại nhiệt độ bơm thực tế.

Nếu hệ thống có gia nhiệt dầu trước khi bơm, điều kiện lựa chọn có thể khác với khi dầu ở nhiệt độ thấp hơn.

Do đó, câu hỏi đúng không chỉ là:

“Bơm nào bơm được dầu FO?”

Mà phải là:

“Dầu FO có độ nhớt bao nhiêu tại nhiệt độ vận hành, cần lưu lượng và áp suất bao nhiêu?”

Catalogue HSP NYP cho thấy độ nhớt thay đổi thì lựa chọn cũng thay đổi

Catalogue bơm bánh răng NYP HSP là một ví dụ rất rõ cho nguyên tắc này.

Bảng lựa chọn của hãng đưa ra nhiều cấp độ nhớt khác nhau và liên hệ chúng với tốc độ quay, áp suất chênh, lưu lượng và công suất.

Ví dụ ở model NYP3.6, catalogue đưa ra nhiều mức độ nhớt từ thấp đến rất cao. Tốc độ trong bảng cũng thay đổi theo điều kiện này; ở mức độ nhớt cao, tốc độ lựa chọn thấp hơn so với các mức độ nhớt thấp.

Điểm đáng học ở đây không phải là ghi nhớ một tốc độ cụ thể.

Điều quan trọng là hiểu nguyên tắc:

Cùng một model bơm không có nghĩa có thể sử dụng cùng một tốc độ cho mọi độ nhớt.

Đây cũng là lý do VIMEX khuyến nghị phải có thông tin độ nhớt trước khi chốt model và cấu hình động cơ.

Khi nào nên cân nhắc bơm bánh răng ăn khớp trong NYP?

                                                                                  Cấu tạo bên trong bơm bánh răng NYP

NYP là Internal Gear Pump – bơm bánh răng ăn khớp trong.

Theo catalogue HSP, dòng này sử dụng rotor trong và rotor ngoài. Nhà sản xuất đặc biệt định hướng NYP cho nhiều mức độ nhớt khác nhau.

Phạm vi chung được catalogue công bố là:

Độ nhớt: 1–300.000 cSt

Nhiệt độ môi chất: -10 đến 200°C.

Do đó, NYP là một dòng đáng xem xét khi cần bơm chất lỏng độ nhớt cao.

Tuy nhiên, không nên hiểu rằng NYP có thể bơm mọi loại chất đặc. Kỹ thuật vẫn phải kiểm tra tính ăn mòn, hạt rắn, vật liệu, kiểu phớt, nhiệt độ, áp suất và tốc độ phù hợp.

Nếu đang phân vân giữa KCB, 2CY, YCB và NYP, có thể xem thêm bài “Bơm bánh răng HSP KCB, 2CY, YCB và NYP khác nhau như thế nào?” để hiểu sự khác biệt giữa từng dòng trước khi lựa chọn.

5 sai lầm khi chọn bơm bánh răng mà bỏ qua độ nhớt

1. Chỉ cung cấp lưu lượng và áp suất: Hai thông số này chưa đủ để xác định tốc độ và model phù hợp.

2. Chọn motor theo một ứng dụng trước đó: Cùng model nhưng độ nhớt và áp suất khác nhau có thể dẫn đến yêu cầu công suất khác.

3. Cho bơm chạy quá nhanh với chất đặc: Tốc độ cần được kiểm tra theo khả năng hút và bảng lựa chọn của nhà sản xuất.

4. Đường hút quá nhỏ hoặc quá phức tạp: Với chất nhớt, tổn thất phía hút càng cần được chú ý.

5. Chỉ cung cấp tên dầu: “Dầu FO”, “dầu nhớt” hay “dầu truyền nhiệt” chưa phải dữ liệu đầy đủ. Cần biết độ nhớt và nhiệt độ vận hành.

Kinh nghiệm lựa chọn bơm bánh răng từ VIMEX

Trong thực tế tư vấn, VIMEX không khuyến nghị chốt model khi khách hàng mới cung cấp:

Q = 10 m³/h – P = 5 bar.

Quy trình hợp lý hơn là xác định:

Chất bơm → Độ nhớt → Nhiệt độ → Lưu lượng → Áp suất

Sau đó mới tiếp tục:

Chọn kiểu bơm → Tốc độ → Model → Công suất → Vật liệu và phớt.

Đặc biệt với chất lỏng độ nhớt cao, thông tin độ nhớt tại nhiệt độ vận hành nên được xem là một trong những dữ liệu đầu vào quan trọng nhất.

Cần cung cấp thông tin gì khi chọn bơm bánh răng?

Để VIMEX có cơ sở lựa chọn chính xác hơn, khách hàng nên cung cấp tên chất bơm; độ nhớt cP hoặc cSt; nhiệt độ tương ứng với giá trị độ nhớt; nhiệt độ vận hành; lưu lượng; áp suất đầu ra; điều kiện hút; thời gian vận hành; tính ăn mòn hoặc hạt rắn; yêu cầu vật liệu, phớt và chống cháy nổ nếu có.

Điều đáng chú ý là trong phần hướng dẫn đặt hàng của catalogue NYP, HSP cũng yêu cầu khách hàng cung cấp các thông tin liên quan đến môi chất, độ nhớt, nhiệt độ, áp suất hút/xả và điều kiện làm việc.

Điều đó cho thấy độ nhớt không phải thông tin phụ mà là dữ liệu kỹ thuật cần thiết để lựa chọn.

Kết luận: Độ nhớt không phải thông số có thể bỏ qua

Độ nhớt bơm bánh răng có liên quan trực tiếp đến khả năng hút, khả năng điền đầy, tốc độ quay, lưu lượng thực tế và công suất cần thiết.

Đặc biệt với chất lỏng độ nhớt cao, việc chọn model chỉ dựa vào lưu lượng và áp suất có thể chưa đủ.

Hãy nhớ nguyên tắc:

Biết lưu lượng mà chưa biết độ nhớt thì vẫn chưa đủ dữ liệu để lựa chọn bơm bánh răng.

Nếu bạn cần lựa chọn bơm cho dầu FO, dầu nhớt hoặc chất lỏng có độ nhớt cao, hãy gửi cho VIMEX tên chất, độ nhớt, nhiệt độ, lưu lượng và áp suất yêu cầu. Kỹ thuật VIMEX sẽ căn cứ vào điều kiện vận hành và catalogue để tư vấn dòng bơm, tốc độ và model phù hợp.

VIMEX – Niềm tin của đối tác.