So sánh Bơm lưu lượng cố định & Bơm lưu lượng thay đổi - Load Sensing | Cộng đồng Kỹ thuật cơ điện Việt Nam EBOOKBKMT

So sánh Bơm lưu lượng cố định & Bơm lưu lượng thay đổi - Load Sensing

Trước tiên, hãy cùng thống nhất khái niệm về lưu lượng của bơm:

1- Bơm lưu lượng cố định: Tức là lưu lượng riêng của bơm KHÔNG THỂ thay đổi được với mỗi một vòng quay của trục bơm. Điển hình của loại bơm này là bơm bánh răng. Ngoài ra còn có bơm cánh gạt lưu lượng cố định, bơm piston lưu lượng cố định (thường gặp là bơm cong).
2- Ngược lại, bơm lưu lượng thay đổi có lưu lượng THAY ĐỔI ĐƯỢC ở mỗi một vòng quay. Việc thay đổi này có thể ở đĩa nghiêng, góc nghiêng so với trục bơm (đối với bơm piston) hoặc độ lệch tâm quay (đối với bơm cánh gạt).

"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

Về kết cấu, nguyên tắc làm việc của từng loại bơm chúng ta tạm thời không bàn đến trong mạch này.

Quay lại chủ đề chính, chúng ta phải so sánh sự khác nhau của hai loại bơm này ở cùng một chế độ làm việc. Hình vẽ dưới đây nói lên quan hệ giữa Lưu lượng Q và Áp suất P của hai loại bơm này:

"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

Lưu ý:

- Theo hàng ngang, biểu đồ bên phải thể hiện đặc tính làm việc của bơm lưu lượng cố định; bên trái của bơm lưu lượng thay đổi.

- Trục tung thể hiện Lưu lượng làm việc (lpm); trục hoành thể hiện áp suất làm việc theo tải (bar).

- Diện tích giới hạn bởi đường Lưu lượng và Áp suất là Công suất thực hiện (kW).

- Điểm giao cắt của đường Q và p là điểm làm việc của bơm (đánh dấu mầu đen).

- Phần mầu vàng thể hiện công suất thực hiện (có ích); phần mầu trắng là công suất không sử dụng đến và phần mầu tím là công suất tiêu thụ vô ích.

Chúng ta xét hai bơm này làm việc ở các chế độ như sau:

(A): Bơm làm việc ở chế độ 100% lưu lượng và công suất thiết kế. Khi đó cả hai bơm đều tiêu thụ một công suất như nhau.

(B): Bơm làm việc ở Lưu lượng còn một nửa so với lưu lượng thiết kế; 100% áp suất làm việc.

Lưu lượng làm việc của bơm cố định không hề thay đổi và do đó Công suất của bơm không khác trường hợp A. Tuy nhiên, 50% lưu lượng thừa của bơm sẽ qua valve an toàn trở về thùng (phần mầu tím).

Do khả năng thay đổi lưu lượng, Lưu lượng làm việc của bơm thay đổi giảm đi đúng bằng một nửa đáng ứng theo yêu cầu của tải. Công suất thực hiện của bơm cũng chỉ còn một nửa so với thiết kế.

(C): Bơm làm việc ở Áp suất giảm đi một nửa; Lưu lượng đủ 100% thiết kế.

Về bản chất, cả hai bơm làm việc giống như ở trường hợp A. Tuy nhiên, công suất giảm đi tương ứng so với áp suất.

(D): Bơm làm việc chỉ ở 50% giá trị thiết kế ở cả Lưu lượng & Áp suất.

Đối với bơm lưu lượng cố định, công suất cần thiết chỉ ở 1/4 giá trị công suất thiết kế; Phần còn lại phải xả bỏ hoàn toàn.

Đối với bơm lưu lượng thay đổi, công suất thực tế chỉ còn 1/2 giá trị công suất thiết kế, trong đó: Công suất cần thiết chỉ cần 1/4 và Công suất tổn hao là 1/4.

Với phân tích ở trên, chúng ta thấy rằng: Khi lưu lượng và áp suất hoạt động của bơm thủy lực thay đổi, Công suất tiêu hao vô ích của bơm lưu lượng cố định nhiều hơn đáng kể so với bơm lưu lượng thay đổi. Trong kỹ thuật truyền động thủy lực, công suất tiêu hao vô ích này biến thành nhiệt năng đốt nóng dầu thủy lực và các bộ phận hệ thống.

Đây là nguyên nhân khiến cho ở một số trường hợp thay không đúng kiểu của bơm thủy lực (Bơm lưu lượng cố định thay vì bơm cũ là loại bơm lưu lượng thay đổi). Công suất có ích của hệ thống giảm đi rất đáng kể và phần công suất vô ích đã làm nóng dầu đến giá trị báo cắt an toàn của công tắc báo nhiệt độ dẫn đến hệ thống không làm việc được.

Bơm thay đổi lưu lượng ở chế độ load sensing:

Dưới đây là kết cấu mô tả bơm piston thay đổi lưu lượng với van load sensing:

Note: Đường mầu đỏ là đường áp suất ra của bơm, đường mầu vàng là Load sensing từ xy lanh về bơm.

Bơm thay đổi lưu lượng sẽ nhận biết nhu cầu về lưu lượng của cơ cấu chấp hành nhờ một đường tín hiệu đưa về cụm van điều chỉnh góc nghiêng của bơm và do đó sẽ tự động điều chỉnh lưu lượng cửa ra của bơm phù hợp theo yêu cầu của tải. (đường LS mầu đỏ trên sơ đồ thủy lực dưới đây).

"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

Do áp suất đặt của van Load sensing chỉ ở khoảng 25-35 bar nên áp suất thực tế làm việc của bơm chỉ luôn cao hơn áp suất yêu cầu của tải là 25-35 bar.

Giá sử như phân tích ở bài trước, hệ thống chỉ làm việc ở chế độ 50% lưu lượng và áp suất, công suất thực tế của bơm sẽ được xác định ở điểm áp suất P2 = P1 + 25 bar. Như vậy tổn hao công suất (vô ích) trong trường hợp này chỉ xác định cho phần áp suất thêm vào do van load sensing (25 bar) mà thôi. So sánh với bơm piston thay đổi lưu lượng áp suất không đổi (pressure compensated) thì công suất này nhỏ hơn nhiều.

"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

Qua phân tích trong mạch này thì có thể thấy rằng khi hệ thống hoạt động ở chế độ yêu cầu áp suất và lưu lượng luôn thay đổi nhỏ hơn giá trị làm việc max thì nên sử dụng bơm thay đổi lưu lượng. Bơm thay đổi lưu lượng cũng giúp cho người thiết kế hệ thủy lực tối ưu hóa công suất lựa chọn của bơm và công suất điện tiêu thụ làm giảm rất đáng kể chi phí vận hành của thiết bị.

NGUỒN: Sưu tầm và tổng hợp

LINK DOWNLOAD FULL BÀI VIẾT

So sánh Bơm lưu lượng cố định & Bơm lưu lượng thay đổi - Load Sensing

Trước tiên, hãy cùng thống nhất khái niệm về lưu lượng của bơm: