Tại sao độ nhớt tăng phải giảm tốc độ bơm NYP?

Khi xem bảng thông số của bơm bánh răng NYP, có một điểm kỹ thuật rất đáng chú ý: cùng một model nhưng khi độ nhớt của chất lỏng thay đổi, tốc độ bơm NYP được lựa chọn cũng thay đổi. Trong nhiều trường hợp thể hiện trên bảng performance, độ nhớt càng cao thì tốc độ quay được lựa chọn càng thấp.

Điều này khiến nhiều khách hàng thắc mắc:

“Bơm vẫn là model đó, kích thước bánh răng không thay đổi, tại sao không cứ chạy cùng một tốc độ?”

Lý do là khi độ nhớt tăng, điều kiện dòng chảy ở phía hút và tải nhớt bên trong bơm thay đổi. Chất lỏng đặc hơn cần điều kiện phù hợp hơn để đi vào và điền đầy các khoang vận chuyển của bơm. Đồng thời lực cản liên quan đến chất lỏng cũng tăng.

Vì vậy, với bơm NYP, không thể chỉ chọn model theo lưu lượng rồi mặc định cho bơm chạy ở một tốc độ cố định.

Độ nhớt thay đổi → điều kiện làm việc thay đổi → tốc độ lựa chọn cũng phải thay đổi.

Catalogue NYP cho chúng ta thấy điều gì?

NYP là dòng bơm bánh răng ăn khớp trong – Internal Gear Pump. Theo catalogue HSP, dòng NYP được giới thiệu cho nhiều loại môi chất có tính chất và độ nhớt khác nhau.

Catalogue công bố phạm vi chung:

• Nhiệt độ môi chất phù hợp: -10°C đến 200°C.
• Độ nhớt môi chất phù hợp: 1–300.000 cSt.

Cần lưu ý đây là phạm vi chung được catalogue công bố cho dòng NYP, không nên hiểu rằng mọi model và mọi cấu hình đều có thể đồng thời làm việc ở tất cả các điều kiện cực đại này.

Điểm đặc biệt đáng quan tâm nằm ở bảng performance data.

Nhà sản xuất không đơn giản đưa ra:

Model → Lưu lượng

mà thể hiện đồng thời nhiều thông số:

Model → Độ nhớt → Tốc độ → Áp suất chênh → Lưu lượng → Công suất trục.

Đây là một thông tin rất quan trọng khi lựa chọn tốc độ bơm NYP.

Nó cho thấy: độ nhớt không thể tách rời khỏi tốc độ, lưu lượng, áp suất và công suất khi lựa chọn bơm.

Độ nhớt tăng có nghĩa là gì đối với bơm NYP?

Có thể hiểu độ nhớt một cách đơn giản là mức độ cản trở dòng chảy của chất lỏng.

Hãy hình dung sự khác nhau khi khuấy:

Nước → dầu loãng → dầu đặc → chất lỏng có độ nhớt rất cao.

Càng về phía chất đặc, chúng ta càng cảm nhận rõ lực cần thiết để làm chất lỏng chuyển động.

Với bơm cũng tương tự.

Khi độ nhớt tăng, chất lỏng khó chảy hơn qua đường ống, van, cửa hút và các vùng dòng chảy bên trong bơm. Điều này ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình hút và điền đầy chất lỏng vào các khoang vận chuyển.

Đồng thời, độ nhớt cao cũng làm tăng lực cản đối với chuyển động của chất lỏng và các bộ phận quay.

Đó là lý do tốc độ bơm bánh răng không nên được lựa chọn độc lập với độ nhớt.

Tại sao độ nhớt tăng phải giảm tốc độ bơm NYP?

Đây là phần quan trọng nhất để hiểu cách đọc catalogue NYP.

1. Chất càng nhớt càng cần điều kiện thuận lợi để điền đầy khoang bơm

Theo catalogue, NYP sử dụng bánh răng ngoài và bánh răng trong quay cùng chiều. Phần crescent trong kết cấu giúp phân tách phía hút và phía đẩy.

Khi các bộ phận quay, phía hút hình thành vùng áp suất thấp để chất lỏng đi vào. Chất lỏng sau đó được vận chuyển theo các khoang tạo bởi kết cấu bánh răng và được đưa tới phía xả.

Với chất lỏng có độ nhớt thấp, khả năng chảy và điền đầy khoang hút thuận lợi hơn.

Nhưng khi độ nhớt tăng cao, chất lỏng di chuyển chậm hơn.

Nếu bơm quay quá nhanh, thời gian có sẵn để chất lỏng đi vào các khoang vận chuyển sẽ giảm. Khi nguồn cấp phía hút không đáp ứng đủ, khả năng điền đầy có thể bị ảnh hưởng.

Vì vậy, giảm tốc độ quay tạo thêm thời gian cho quá trình nạp chất lỏng vào khoang bơm.

Đây là một trong những lý do quan trọng khiến chất có độ nhớt cao thường cần tốc độ bơm thấp hơn.

2. Độ nhớt tăng làm tăng lực cản

Hãy thử tưởng tượng một cánh khuấy quay trong nước và cùng cánh khuấy đó quay trong một loại dầu rất đặc.

Muốn duy trì cùng tốc độ, tải mà hệ thống truyền động phải thắng sẽ khác nhau.

Trong bơm bánh răng cũng vậy.

Khi độ nhớt tăng, lực cản nhớt tăng. Do đó việc lựa chọn bơm không thể chỉ dừng ở câu hỏi:

“Bơm có đạt đủ lưu lượng hay không?”

Mà còn phải kiểm tra:

“Ở độ nhớt, tốc độ và áp suất chênh này, công suất yêu cầu là bao nhiêu?”

Điều này cũng giải thích tại sao bảng NYP có cột Shaft Power – công suất trục đi cùng với độ nhớt, tốc độ, áp suất chênh và lưu lượng.

Nói cách khác:

Chọn đúng tốc độ nhưng không kiểm tra công suất vẫn chưa phải là chọn xong bơm NYP.

3. Tốc độ quá cao làm điều kiện phía hút trở nên khó hơn

Một chiếc bơm muốn đẩy được chất lỏng ra phía xả thì trước hết phải nhận được đủ chất lỏng ở phía hút.

Đây là vấn đề đặc biệt đáng quan tâm với chất có độ nhớt cao.

Độ nhớt càng lớn, tổn thất trên đường hút có thể càng đáng kể. Nếu đường hút dài, đường kính nhỏ hoặc có nhiều van, co và các phần tử gây cản trở, khả năng cấp chất cho bơm càng cần được kiểm tra kỹ.

Nếu bơm quay nhanh trong khi chất lỏng không thể đi tới cửa hút đủ nhanh, việc tăng tốc độ không đồng nghĩa bơm chắc chắn sẽ đạt lưu lượng mong muốn.

Vì vậy, khi bơm chất có độ nhớt cao, ngoài tốc độ bơm NYP, cần xem xét cả:

đường kính ống hút, chiều dài đường hút, số lượng van/co, điều kiện cấp chất và nhiệt độ môi chất.

Đây cũng là lý do không nên lựa chọn bơm chỉ từ một thông số lưu lượng.

4. Tốc độ phải được lựa chọn cùng áp suất, lưu lượng và công suất

Một sai lầm khác là tìm được một giá trị rpm trong catalogue rồi xem đó là đáp án cuối cùng.

Thực tế bảng NYP cho thấy các yếu tố được đặt trong cùng một hệ thống:

Viscosity ↔ Speed ↔ Differential Pressure ↔ Capacity ↔ Shaft Power.

Do đó, không có công thức đơn giản kiểu:

Độ nhớt tăng gấp đôi → tốc độ giảm một nửa.

Catalogue không đưa ra quy luật tuyến tính như vậy.

Tốc độ cuối cùng cần được lựa chọn dựa trên model cụ thể và toàn bộ điều kiện vận hành.

Ví dụ ngay trong bảng lựa chọn bơm NYP

Bảng performance của catalogue giúp chúng ta nhìn vấn đề rõ hơn.

Ví dụ với model NYP3.6, catalogue thể hiện nhiều mức độ nhớt khác nhau. Các mức được liệt kê trải từ 20, 60, 200, 600, 2.000, 6.000, 20.000 đến 60.000 cSt; tốc độ trong bảng cũng thay đổi theo điều kiện độ nhớt.

Điều quan trọng ở đây không phải là ghi nhớ một giá trị rpm cụ thể.

Điều cần hiểu là:

Catalogue thậm chí còn lưu ý rằng với chất lỏng có độ nhớt cao hơn, người lựa chọn cần liên hệ nhà sản xuất để xác định tốc độ và công suất phù hợp.

Đây là một chi tiết rất đáng chú ý.

Cùng model NYP không đồng nghĩa cùng rpm cho mọi môi chất.

Có phải độ nhớt càng cao thì cứ giảm tốc độ càng thấp càng tốt?

Không.

Nếu hiểu rằng “chất càng đặc càng phải chạy chậm”, khách hàng rất dễ đi sang một cực khác: giảm tốc độ càng nhiều càng tốt.

Đây cũng không phải cách lựa chọn đúng.

NYP là bơm thể tích. Khi tốc độ giảm, lượng chất lỏng được vận chuyển trong một đơn vị thời gian cũng liên quan theo, trong khi lưu lượng thực tế còn chịu ảnh hưởng bởi điều kiện vận hành và đặc tính của bơm.

Nếu giảm rpm quá thấp, bơm có thể không đạt lưu lượng mà hệ thống yêu cầu.

Do đó, bài toán không phải:

“Làm thế nào để bơm chạy chậm nhất?”

mà là:

“Tốc độ nào phù hợp với độ nhớt này nhưng vẫn đáp ứng lưu lượng và áp suất yêu cầu?”

Có thể hình dung quá trình lựa chọn như sau:

Độ nhớt ↔ Tốc độ ↔ Lưu lượng ↔ Áp suất chênh ↔ Công suất

Mục tiêu không phải giảm rpm càng nhiều càng tốt, mà là chọn rpm phù hợp với môi chất và điểm làm việc.

Nhiệt độ thay đổi có thể làm thay đổi bài toán lựa chọn tốc độ

Đây là yếu tố rất dễ bị bỏ qua khi khách hàng cung cấp thông số.

Ví dụ khách hàng nói:

“Dầu của tôi có độ nhớt 5.000 cSt.”

Thông tin tiếp theo VIMEX cần hỏi là:

“5.000 cSt ở nhiệt độ bao nhiêu?”

Độ nhớt của nhiều chất lỏng thay đổi theo nhiệt độ. Vì vậy trạng thái của chất khi hệ thống mới khởi động có thể khác đáng kể so với khi chất đã được gia nhiệt đến nhiệt độ vận hành.

Điều đó có nghĩa không nên chỉ cung cấp một giá trị độ nhớt mà không gắn với nhiệt độ tương ứng.

Catalogue NYP cũng yêu cầu khi đặt hàng cần cung cấp cả độ nhớt và nhiệt độ môi chất, cùng các thông tin về áp suất hút và áp suất xả.

Đây là dữ liệu rất quan trọng để lựa chọn đúng model, tốc độ và công suất.

Sai lầm: chọn bơm NYP theo lưu lượng rồi lắp motor 1450 rpm

Đây là tình huống cần đặc biệt lưu ý.

Khách hàng yêu cầu:

“Tôi cần một bơm NYP lưu lượng 10 m³/h.”

Nếu chỉ dựa vào lưu lượng rồi lựa chọn model và cho rằng bơm có thể chạy trực tiếp ở tốc độ khoảng 1450 rpm của motor, quá trình lựa chọn đang thiếu nhiều dữ liệu quan trọng.

Trước hết phải biết:

Bơm chất gì? Độ nhớt bao nhiêu? Độ nhớt đó ở nhiệt độ nào? Áp suất hút và áp suất xả bao nhiêu? Điều kiện đường hút như thế nào?

Chỉ khi có những thông tin này mới có cơ sở đối chiếu catalogue để xác định tốc độ phù hợp.

1450 rpm là tốc độ thường gặp của motor 4 cực ở nguồn 50 Hz, nhưng không phải mặc định là tốc độ phù hợp cho mọi bơm NYP.

Đây là điểm rất quan trọng khi bơm dầu nặng hoặc chất lỏng có độ nhớt cao.

Khi nào bơm NYP cần sử dụng hộp giảm tốc?

Nếu tốc độ yêu cầu tại trục bơm thấp hơn tốc độ của motor, một giải pháp truyền động có thể là sử dụng hộp giảm tốc phù hợp.

Nguyên lý có thể hiểu đơn giản:

Motor → Hộp giảm tốc → Bơm NYP

Hộp giảm tốc giúp đưa tốc độ tại trục bơm về giá trị phù hợp hơn với điều kiện lựa chọn.

Tuy nhiên, không phải mọi bơm NYP đều bắt buộc sử dụng hộp giảm tốc.

Cần căn cứ vào model, độ nhớt, lưu lượng, áp suất và tốc độ yêu cầu để lựa chọn phương án truyền động.

Catalogue NYP cũng cho thấy nhà sản xuất có các phương án truyền động khác nhau cho dòng bơm này.

6 thông tin cần cung cấp khi chọn tốc độ bơm NYP

Để lựa chọn tốc độ bơm NYP chính xác hơn, khách hàng nên chuẩn bị tối thiểu 6 thông tin: tên chất bơm; độ nhớt tính bằng cSt; nhiệt độ vận hành; lưu lượng yêu cầu; áp suất hút và áp suất xả hoặc áp suất chênh; điều kiện đường ống hút.

Ngoài ra, với một số ứng dụng còn cần xem xét vật liệu, cấu hình làm kín, thời gian vận hành và yêu cầu đối với động cơ.

Phần hướng dẫn đặt hàng trong catalogue NYP cũng yêu cầu người mua cung cấp thông tin về tính chất môi chất, độ nhớt, nhiệt độ, áp suất hút, áp suất xả và các yêu cầu liên quan.

Vì vậy, một yêu cầu kiểu “bơm dầu 10 m³/h” thường chưa đủ để lựa chọn hoàn chỉnh một bơm NYP.

Kinh nghiệm lựa chọn bơm NYP từ VIMEX

Khi lựa chọn bơm cho chất lỏng có độ nhớt cao, VIMEX cho rằng không nên bắt đầu bằng câu hỏi:

“Motor bao nhiêu kW?”

Trình tự hợp lý hơn là:

Chất bơm → Độ nhớt → Nhiệt độ → Lưu lượng → Áp suất chênh → Model → Tốc độ → Công suất

Sau khi có điều kiện vận hành, kỹ thuật mới có cơ sở đối chiếu bảng performance để lựa chọn model và phương án truyền động.

Đặc biệt, khi độ nhớt cao, chọn đúng tốc độ quan trọng không kém chọn đúng model.

Một model đúng nhưng chạy ở tốc độ không phù hợp với môi chất vẫn có thể khiến hệ thống không đạt điều kiện vận hành mong muốn.

Kết luận: Tại sao độ nhớt tăng phải giảm tốc độ bơm NYP?

Cùng một bơm bánh răng NYP, khi độ nhớt của chất lỏng tăng, tốc độ thường cần được lựa chọn thấp hơn vì khả năng điền đầy phía hút trở nên khó hơn và lực cản nhớt tăng.

Giảm tốc độ tạo điều kiện thuận lợi hơn cho quá trình nạp chất lỏng vào các khoang vận chuyển. Tuy nhiên, tốc độ không được giảm tùy ý mà phải được kiểm tra đồng thời với lưu lượng, áp suất chênh và công suất.

Đó cũng là lý do bảng performance NYP thể hiện đồng thời Viscosity – Speed – Differential Pressure – Capacity – Shaft Power, thay vì chỉ đưa ra một tốc độ cố định cho từng model.

Có thể ghi nhớ nguyên tắc:

Độ nhớt tăng → điều kiện hút và tải thay đổi → cần xem xét giảm tốc độ → rpm cuối cùng phải được lựa chọn cùng lưu lượng, áp suất và công suất.

Nếu đang cần lựa chọn bơm NYP cho dầu hoặc chất lỏng có độ nhớt cao, hãy cung cấp cho VIMEX tên chất, độ nhớt tại nhiệt độ vận hành, lưu lượng, áp suất hút và áp suất xả. Kỹ thuật VIMEX sẽ căn cứ vào catalogue để kiểm tra model, tốc độ và công suất phù hợp.

VIMEX – Niềm tin của đối tác.