Bơm bánh răng nào phù hợp chất lỏng độ nhớt cao?

Trong thực tế, khách hàng thường hỏi VIMEX: “Tôi cần bơm chất đặc khoảng 10 m³/h thì nên chọn bơm bánh răng nào?” Tuy nhiên, chỉ có lưu lượng là chưa đủ để lựa chọn bơm bánh răng cho chất lỏng độ nhớt cao.

Cùng yêu cầu 10 m³/h nhưng dầu có độ nhớt 200 cSt, dầu FO 6.000 cSt hay chất lỏng 20.000 cSt sẽ có điều kiện vận hành rất khác nhau. Tốc độ quay, kích thước bơm, đường ống, hộp giảm tốc và công suất động cơ đều cần được tính toán lại.

Khi chọn bơm cho chất lỏng đặc, nên bắt đầu theo trình tự:

Môi chất → Độ nhớt → Nhiệt độ → Lưu lượng → Áp suất

Từ đó mới xác định:

Loại bơm → Model → Tốc độ → Motor/hộp giảm tốc → Phớt → Đường ống

Đặc biệt cần nhớ mối quan hệ:

Nhiệt độ → Độ nhớt → Tốc độ → Khả năng hút → Lưu lượng → Áp suất → Công suất

Chất lỏng độ nhớt cao là gì?

Hiểu đơn giản, độ nhớt thể hiện mức độ cản trở dòng chảy của chất lỏng. Nước có độ nhớt thấp nên chảy dễ dàng, trong khi dầu đặc, rỉ mật hay nhựa đường có khả năng chảy chậm hơn rất nhiều.

Trong công nghiệp, độ nhớt thường được biểu thị bằng cSt đối với độ nhớt động học hoặc cP đối với độ nhớt động lực.

Một số môi chất thường cần sử dụng bơm cho chất lỏng nhớt gồm:

• Dầu FO, HFO.
• Dầu bôi trơn, dầu máy.
• Dầu thực vật.
• Nhựa đường.
• Rỉ mật, mật mía, mật nha.
• Resin và polymer.
• Keo và chất kết dính.
• Sơn có độ nhớt cao.
• Một số chất lỏng đặc trong sản xuất công nghiệp.

Tuy nhiên, không nên lựa chọn bơm chỉ dựa vào tên môi chất. Độ nhớt tại nhiệt độ vận hành thực tế mới là một trong những thông số quan trọng nhất.

Tại sao chất lỏng độ nhớt rất cao lại khó bơm?

Khi độ nhớt tăng, khả năng tự chảy của chất lỏng giảm. Điều này đặc biệt ảnh hưởng đến phía hút của bơm.

Nếu đường hút dài, đường kính ống nhỏ, có nhiều co cút hoặc thiết bị gây tổn thất, chất lỏng đặc có thể không đi vào cửa hút đủ nhanh.

Đây cũng là lý do không nên suy nghĩ đơn giản rằng:

Chất càng đặc → tăng tốc độ bơm → lưu lượng càng lớn.

Với bơm thể tích, về lý thuyết lưu lượng có quan hệ với dung tích dịch chuyển và tốc độ quay. Nhưng trong điều kiện thực tế, môi chất phải có khả năng điền đầy khoang hút.

Nếu bơm quay quá nhanh trong khi chất lỏng quá đặc, khả năng hút có thể trở thành yếu tố giới hạn.

Các loại bơm bánh răng thường dùng trong công nghiệp

Bơm bánh răng ăn khớp ngoài

Bơm bánh răng ăn khớp ngoài sử dụng hai bánh răng đặt cạnh nhau. Khi bánh răng quay, chất lỏng được đưa từ cửa hút sang cửa đẩy theo khoảng không giữa răng và thân bơm.

Các dòng KCB, YCB là những ví dụ thường gặp trong các hệ thống vận chuyển dầu công nghiệp.

Tùy model và điều kiện làm việc, chúng có thể được sử dụng cho dầu bôi trơn, dầu nhiên liệu, dầu máy và nhiều ứng dụng dầu khác.

Bơm bánh răng ăn khớp trong

Bơm bánh răng ăn khớp trong – Internal Gear Pump – có một bánh răng làm việc bên trong bánh răng còn lại.

Dòng NYP sử dụng nguyên lý bánh răng ăn khớp trong và được sử dụng trong nhiều hệ thống vận chuyển dầu, chất lỏng nhớt.

Điểm đáng chú ý của dòng NYP là tốc độ vận hành có thể được lựa chọn theo độ nhớt và điểm làm việc của từng model.

Bơm bánh răng nào phù hợp với chất lỏng độ nhớt rất cao?

Không có một loại bơm duy nhất phù hợp với mọi chất lỏng nhớt. Tuy nhiên, với nhiều ứng dụng dầu và chất lỏng có độ nhớt rất cao, bơm bánh răng ăn khớp trong NYP là một phương án đáng xem xét.

Bơm NYP thuộc nhóm bơm thể tích. Lưu lượng có quan hệ với dung tích dịch chuyển, tốc độ quay và hiệu suất thể tích thực tế của bơm.

Một cấu hình thường gặp là:

Động cơ → Hộp giảm tốc → Khớp nối mềm → Đầu bơm NYP

Điều này cho phép lựa chọn tốc độ đầu ra của hộp giảm tốc phù hợp hơn với đặc tính của môi chất.

Tùy ứng dụng, bơm còn có thể lựa chọn phớt cơ khí hoặc Gland Packing. Với những chất lỏng cần duy trì nhiệt độ để giảm độ nhớt hoặc hạn chế đông đặc, có thể xem xét cấu hình đầu bơm có áo gia nhiệt nếu model hỗ trợ.

Tại sao độ nhớt càng cao thường phải giảm tốc độ quay?

Đây là vấn đề rất quan trọng khi chọn bơm bánh răng cho chất lỏng độ nhớt cao.

Có thể hình dung đơn giản: khi bơm quay, các khoang làm việc phải được môi chất điền đầy trước khi chất lỏng được vận chuyển sang phía đẩy.

Với chất lỏng loãng, quá trình điền đầy diễn ra tương đối nhanh.

Nhưng với chất lỏng rất đặc, khả năng chảy vào khoang hút chậm hơn. Nếu bơm quay quá nhanh, môi chất có thể không kịp điền đầy như yêu cầu.

Hậu quả có thể là:

• Khả năng hút giảm.
• Lưu lượng thực tế không đạt yêu cầu.
• Tổn thất đường hút tăng.
• Bơm có thể phát sinh tiếng ồn hoặc rung khi điều kiện hút không phù hợp.
• Tải lên hệ thống truyền động tăng.
• Hiệu quả vận hành không đạt như thiết kế.

Vì vậy:

Chất càng đặc không có nghĩa là bơm càng phải quay nhanh. Với nhiều ứng dụng, cần lựa chọn đầu bơm lớn hơn và cho bơm vận hành ở tốc độ thấp hơn.

Độ nhớt tăng – tốc độ NYP thay đổi như thế nào?

Có thể sử dụng bảng đặc tính của NYP7.0 để minh họa:

Lưu ý: Bảng trên là dữ liệu của NYP7.0 trong bảng đặc tính tương ứng, được sử dụng để minh họa xu hướng lựa chọn tốc độ. Không nên lấy các tốc độ này áp dụng trực tiếp cho tất cả model NYP.

Điểm rất dễ nhận thấy là khi độ nhớt tăng từ vài trăm lên hàng nghìn hoặc hàng chục nghìn cSt, tốc độ được lựa chọn thấp hơn.

Đây chính là lý do khi khách hàng yêu cầu một lưu lượng lớn với chất rất đặc, không nên đơn giản tăng rpm.

Nhiệt độ ảnh hưởng thế nào đến việc lựa chọn bơm?

Khi tư vấn bơm dầu đặc, một câu hỏi rất quan trọng là:

“Độ nhớt này được xác định tại nhiệt độ bao nhiêu?”

Ví dụ, nói một chất lỏng có độ nhớt 20.000 cSt nhưng không cho biết nhiệt độ thì thông tin vẫn chưa đầy đủ.

Nhiều loại dầu, FO/HFO, nhựa đường, resin và polymer có độ nhớt thay đổi mạnh theo nhiệt độ.

Khi nhiệt độ tăng, môi chất có thể dễ chảy hơn. Khi nhiệt độ giảm, môi chất trở nên đặc hơn và điều kiện hút khó khăn hơn.

Do đó cần quan tâm đến cả nhiệt độ vận hành ổn định và điều kiện khởi động nguội.

Khi nào nên sử dụng bơm có áo gia nhiệt?

Một số hệ thống vận chuyển chất lỏng rất nhớt sử dụng đầu bơm có jacket – áo gia nhiệt.

Giải pháp này có thể được xem xét với:

• Dầu FO/HFO.
• Nhựa đường.
• Resin.
• Polymer.
• Một số loại dầu đặc.
• Môi chất có xu hướng đặc hoặc đông khi nhiệt độ giảm.

Áo gia nhiệt hỗ trợ duy trì nhiệt độ khu vực đầu bơm, từ đó giúp môi chất duy trì khả năng chảy phù hợp với điều kiện thiết kế.

Tuy nhiên, cần kiểm tra giới hạn nhiệt độ cho phép của bơm, phớt, gioăng và toàn bộ hệ thống.

Tại sao bơm chất đặc thường sử dụng motor giảm tốc?

Motor điện công nghiệp có tốc độ quay tương đối cao, trong khi một số ứng dụng chất lỏng rất nhớt lại yêu cầu đầu bơm vận hành ở tốc độ thấp.

Khi đó có thể sử dụng:

Motor → Hộp giảm tốc → Khớp nối → Đầu bơm

Hộp giảm tốc giúp đưa tốc độ motor xuống tốc độ yêu cầu tại trục bơm.

Ví dụ, thay vì để đầu bơm hoạt động ở tốc độ cao, hệ thống có thể được thiết kế để bơm hoạt động ở vài trăm vòng/phút tùy model, độ nhớt và lưu lượng yêu cầu.

Không nên lựa chọn tỷ số truyền chỉ dựa trên rpm. Áp suất, độ nhớt, lưu lượng và công suất motor phải được kiểm tra đồng thời.

Phớt cơ khí hay phớt chèn phù hợp hơn?

Tùy điều kiện sử dụng, bơm bánh răng NYP có thể được cấu hình với các giải pháp làm kín khác nhau.

Phớt cơ khí

Mechanical Seal thường được xem xét trong những hệ thống yêu cầu kiểm soát rò rỉ tốt. Vật liệu mặt phớt và elastomer phải tương thích với môi chất và nhiệt độ.

Gland Packing – phớt chèn

Phớt chèn có kết cấu tương đối đơn giản, thuận tiện trong việc kiểm tra, điều chỉnh và bảo trì. Đây cũng là giải pháp được sử dụng trong nhiều hệ thống dầu và chất lỏng nhớt.

Không có lựa chọn nào tốt hơn trong mọi trường hợp. Cần căn cứ vào môi chất, nhiệt độ, áp suất và yêu cầu kiểm soát rò rỉ.

Đường hút quan trọng không kém việc chọn model bơm

Đây là vấn đề rất dễ bị bỏ qua.

Một đầu bơm NYP được lựa chọn đúng nhưng đường hút không phù hợp vẫn có thể hoạt động không đạt yêu cầu.

Đối với chất lỏng rất nhớt cần chú ý:

• Đường hút càng ngắn càng tốt trong điều kiện bố trí cho phép.
• Không sử dụng đường ống quá nhỏ.
• Hạn chế co cút không cần thiết.
• Kiểm tra tổn thất qua van, lọc và phụ kiện.
• Đảm bảo đường hút kín.
• Bố trí vị trí bơm thuận lợi cho khả năng cấp chất lỏng vào cửa hút.

Nguyên tắc rất dễ nhớ:

Bơm đúng nhưng đường hút sai thì chất lỏng rất nhớt vẫn có thể không vào bơm đủ nhanh.

KCB, YCB hay NYP phù hợp hơn?

KCB, YCB và NYP đều là các dòng bơm bánh răng được sử dụng trong công nghiệp nhưng không nên lựa chọn chỉ dựa trên tên model hoặc giá.

Điểm quan trọng không phải là khẳng định NYP tốt hơn KCB hoặc YCB, mà là xác định loại bơm nào phù hợp với điểm làm việc cụ thể.

Với môi chất có độ nhớt rất cao và yêu cầu vận hành tốc độ thấp, NYP thường là một trong những dòng cần được xem xét.

Ứng dụng của bơm NYP cho chất lỏng độ nhớt cao

Bơm dầu FO, HFO

Đối với dầu FO/HFO cần đặc biệt quan tâm đến độ nhớt tại nhiệt độ vận hành. Tùy hệ thống có thể cần tốc độ thấp, hộp giảm tốc và giải pháp duy trì nhiệt.

Bơm nhựa đường nóng

Nhựa đường là môi chất có độ nhớt phụ thuộc rất mạnh vào nhiệt độ. Khi lựa chọn bơm cần xem xét đồng thời nhiệt độ – độ nhớt – tốc độ – áo gia nhiệt – phớt.

Bơm rỉ mật, mật mía

Bơm bánh răng ăn khớp trong có thể được sử dụng trong một số hệ thống vận chuyển rỉ mật, mật mía và chất lỏng nhớt trong nhà máy đường hoặc sản xuất thức ăn chăn nuôi.

Nếu môi chất tiếp xúc trực tiếp với thực phẩm, cần kiểm tra vật liệu và tiêu chuẩn vệ sinh của cấu hình bơm cụ thể.

Bơm resin, polymer và keo

Đây là nhóm chất lỏng có thể có độ nhớt rất cao. Ngoài độ nhớt, cần kiểm tra nhiệt độ và khả năng tương thích hóa học với vật liệu bơm.

Bơm dầu bôi trơn và dầu công nghiệp

Dầu bôi trơn, dầu máy và nhiều loại dầu công nghiệp là những ứng dụng phổ biến của bơm bánh răng.

Tùy độ nhớt và lưu lượng, có thể lựa chọn KCB, YCB hoặc NYP phù hợp.

7 sai lầm thường gặp khi chọn bơm cho chất rất đặc

1. Chỉ cung cấp lưu lượng: Biết 10 m³/h nhưng không biết độ nhớt thì chưa đủ để chọn bơm.

2. Không xác định độ nhớt: Đây là một trong những dữ liệu quan trọng nhất.

3. Có độ nhớt nhưng không có nhiệt độ: Độ nhớt phải gắn với nhiệt độ thực tế.

4. Chọn tốc độ quá cao: Có thể khiến điều kiện hút không đáp ứng được tốc độ của đầu bơm.

5. Đường hút quá nhỏ: Chất lỏng càng đặc, tổn thất phía hút càng cần được quan tâm.

6. Không tính đến khởi động nguội: Khi hệ thống dừng lâu, môi chất có thể đặc hơn đáng kể.

7. Chọn motor chỉ dựa vào lưu lượng: Áp suất, tốc độ và độ nhớt cũng ảnh hưởng đến yêu cầu truyền động.

5 thông số cần cung cấp khi chọn bơm chất lỏng độ nhớt cao

Để lựa chọn chính xác bơm bánh răng cho chất lỏng độ nhớt cao, hãy chuẩn bị tối thiểu 5 thông số:

1. Môi chất: Bơm chất gì?
2. Độ nhớt: Bao nhiêu cSt hoặc cP?
3. Nhiệt độ: Bao nhiêu °C?
4. Lưu lượng: Bao nhiêu L/min hoặc m³/h?
5. Áp suất: Bao nhiêu bar?

Nếu có thể, nên cung cấp thêm chiều dài đường ống, đường kính ống, chiều cao hút, yêu cầu vật liệu và thời gian vận hành liên tục.

Câu hỏi thường gặp về bơm chất lỏng độ nhớt cao

Bơm bánh răng nào phù hợp với chất lỏng độ nhớt rất cao?

Không có một model phù hợp cho tất cả môi chất. Với nhiều ứng dụng dầu và chất lỏng rất nhớt, bơm bánh răng ăn khớp trong NYP là một phương án đáng xem xét.

Bơm NYP có thể bơm chất lỏng 20.000 cSt không?

Có model NYP có dữ liệu đặc tính ở mức 20.000 cSt. Tuy nhiên phải kiểm tra bảng thông số của đúng model và điểm làm việc, không nên áp dụng dữ liệu của model này cho model khác.

Tại sao độ nhớt tăng lại phải giảm tốc độ?

Khi chất lỏng đặc hơn, khả năng điền đầy phía hút giảm. Giảm tốc độ có thể giúp điều kiện cấp chất lỏng vào đầu bơm phù hợp hơn.

Đầu bơm lớn chạy chậm hay đầu bơm nhỏ chạy nhanh?

Với chất lỏng rất nhớt, phương án đầu bơm có dung tích phù hợp vận hành ở tốc độ thấp thường đáng được xem xét hơn việc cố tăng rpm của một đầu bơm nhỏ. Tuy nhiên vẫn cần tính toán theo từng model.

Bơm dầu đặc có cần hộp giảm tốc không?

Không phải mọi trường hợp đều bắt buộc. Hộp giảm tốc được sử dụng khi cần đưa tốc độ đầu bơm xuống mức phù hợp với điểm làm việc.

Khi nào cần áo gia nhiệt?

Khi độ nhớt của môi chất tăng mạnh lúc nhiệt độ giảm hoặc môi chất có xu hướng đặc/đông trong đầu bơm, có thể xem xét jacket nếu cấu hình bơm hỗ trợ.

Kết luận

Không có một model bơm bánh răng cho chất lỏng độ nhớt cao phù hợp cho tất cả dầu đặc, FO/HFO, nhựa đường, rỉ mật, resin, polymer hay keo.

Với nhiều ứng dụng có độ nhớt rất cao, bơm bánh răng ăn khớp trong NYP là một phương án đáng xem xét. Tuy nhiên, chọn đúng NYP không có nghĩa chỉ chọn model có lưu lượng lớn nhất.

Điều quan trọng là phải xác định:

NHIỆT ĐỘ → ĐỘ NHỚT → TỐC ĐỘ → KHẢ NĂNG HÚT → LƯU LƯỢNG → ÁP SUẤT → CÔNG SUẤT

Đặc biệt, hãy nhớ rằng chất càng đặc không đồng nghĩa với việc bơm phải quay càng nhanh. Trong nhiều trường hợp, giải pháp phù hợp lại là lựa chọn đầu bơm lớn hơn, giảm tốc độ, sử dụng motor – hộp giảm tốc phù hợp và tối ưu đường hút.

Khi cần lựa chọn bơm, khách hàng có thể gửi VIMEX 5 thông số: môi chất – độ nhớt – nhiệt độ – lưu lượng – áp suất để kỹ thuật lựa chọn model và cấu hình phù hợp với điều kiện vận hành thực tế.