Kinh nghiệm về chọn lọc dầu và cấp độ lọc của lõi lọc dầu
Lọc dầu trong hệ thống
thủy lực thì chắc các bạn đã hình dung ra các chủng loại nào rồi đúng
không nhỉ ? Nếu bỏ qua nhóm lọc dầu off-line thì lọc dầu trong hệ thống thủy lực
sẽ bao gồm 3 nhóm lọc chính là : 1. Lọc hút được gắn trước bơm. 2. Lọc
áp gắn trên đường áp lực. 3. Lọc hồi gắn ở đường hồi về của dầu. Nhưng mà làm
sao để chọn được lọc dầu, cấp độ lọc của dầu phù hợp thì mình nghĩ không phải
ai cũng biết, và không phải ai cũng làm đúng và chọn đúng . Do đó hôm nay mình
sẽ chia sẽ tới các bạn kinh nghiệm của mình về chọn lọc dầu và cấp độ lọc dầu
nhé. Phần này là kinh nghiệm thực tế của mình, nếu bạn nào có cách nào hay hơn và
nhanh hơn thì chia sẽ và đóng góp để cùng
làm 1 bài hoàn hảo để truyền lại
cho các anh em lớp sau.
Trước khi đi vào Hướng dẫn chọn lọc dầu , các bạn nên xem qua tiêu chuẩn cấp độ sạch của dầu trước nha. Các bạn nắm phần này trước thì sẽ hiểu về độ tinh lọc của lõi lọc ở phần dưới.
Về tiêu chuẩn độ sạch của dầu, thì hiện nay có 3 tiêu chuẩn
là ISO 4406 / NAS 1638/ SAE 4059 . Nội dung tiêu chuẩn này cũng khá là
dài, mình chỉ tóm tắt thế này :
+ ISO 4406 là tiêu chuẩn độ sạch theo ISO, và thường được
làm quy chuẩn để đánh giá mức độ dầu trong công nghiệp. ISO 4406 sẽ hiển thị 3
cấp độ là các hạt > 4 micon, > 6 micron, > 14 micron. Vd : ISO 4406
19/17/14 thì ( 19 : hạt > 4 micron cấp )( 17 : hạt
> 6 micron cấp 17 ), ( 14 : hạt > 14 micron cấp 14)
+ NAS 1638 : Là tiêu chuẩn độ sạch của dầu được phát sử dụng tư năm 1964, Cái này ban đầu
được dùng để làm tiêu chuẩn riêng cho hệ thống
thủy lực trên máy bay, nhưng gần đây hệ thống thủy lực cũng đang dùng
nhiều . Nó sẽ đánh giá số lượng hạt bẩn
theo các dải hạt ( 5-15 micron, 15-25 micron, 25-50 micron , 50-100 micron ,
> 100 micron). Và chọn dải hạt nào có độ bẩn nhất làm tiêu chuẩn chung cho cả
mẫu dầu.
+ SAE 4059 : Loại này nó phức tạp hơn, và được phát triển để
đánh giá mức độ sạch của dầu trong ngành hàng không vũ trụ. Cái này gần như các
bạn sẽ không gặp nên mình bỏ qua .
Mỗi thiết bị thủy lực thì do cấu tạo, thiết kế thì lại yêu cầu cấp độ sạch khác nhau. Do đó muốn
xác định được độ tinh lọc cần dùng cho hệ thống thủy lực của bạn. Bạn phải có thông tin về các thiết bị có trong hệ thống thủy lực của bạn,
áp làm việc bao nhiêu, các bạn làm 1
file thống kê. Sau đó đối chiếu với bảng dưới. ( Hình 1.1 – Hình 1.2)
Hình 1.2. Bảng tra cấp độ sạch tương ứng với độ tinh lọc và áp suất
Trở lại phần chọn lọc dầu và cấp độ sạch của lọc dầu .
1.
Kinh nghiệm chọn lõi lọc dầu đường hút và
cấp độ lọc của lõi lọc dầu đường hút.
“ Trong hệ thống thủy lực
thì lọc hút là 1 thiết bị yêu cầu bắt buộc
phải lắp ở đường hút của bơm. Nhưng mà
nó lại chẳng có tác dụng gì cả và
còn gây vướng víu“ – Câu này là là của 1 anh bạn chuyên gia về lọc dầu mà mình vẫn nhớ mãi. Các bạn nghe
thấy vô lý không ? ban đầu mình cũng nghĩ thế, nhưng mà ngẫm lại thì nó lại rất
thuyết phục. Nếu các bạn có tìm hiểu thì sẽ thấy, lọc hút thường là có độ tinh
lọc từ 60 micron trở lên, họa huần lắm thì trong 1 số điều kiện phải dùng in-line mới dùng lọc hút ( spin-on) < 25
micron. Như vậy thì làm sao mà lọc được những hạt bẩn gây hại đi vào hệ
thống chứ. Hơn nữa các lưới chắn của lọc hút là tác nhân cản trở dòng chảy của
dầu khi bơm hút, nhất là với các loại dầu có độ nhớt cao- tác nhân gây ra khí
xâm thực phá hủy bơm. Do đó, trong hệ thống thủy lực thông thường – nơi mà dầu
luôn được lọc sạch bởi lọc hồi thì có hay không có lọc hút thì cũng không làm
thay đổi được số lượng hạt bẩn nhiễm trong dầu cả . Vậy tại sao lại là “ yêu cầu
bắt buộc” – bởi vì chúng ta không thể đảm bảo là trong lúc sửa chữa hay vệ sinh
có để rơi rớt bu lông ốc vít, ba via, mạt sắt màng quấn ( cao su non chẳng hạn)
….. đúng không nào? Nếu không có lọc hút, các thành phần đó sẽ bị hút vào bơm
và gây hỏng bơm.
Trở lại với vấn đề chính là chọn lọc hút phù hợp
cho hệ thống thủy lực . Về chủng loại lọc hút, thì về cơ bản sẽ gồm 2 nhóm mà
chúng ta thường thấy đó là : 1.1 Lọc hút
chìm ( 1 cổng ren) và 1.2 Lọc hút
in-line ( 2 cổng ren ). Mỗi loại sẽ có đặc
tính, ưu nhược điểm khác nhau và cách chọn lọc cũng khác nhau. Do đó minh sẽ tách ra làm 2 phần .
1.1
Lọc hút chìm
Hình 2. Lọc hút chìm
Theo như ước tính thì phải đến 90% các lọc hút hiện
nay thuộc dạng này . Loại này khá là rẻ, lưu lượng lớn , thoáng dầu và lắp chìm
trong bể nên tính thẩm mỹ cao. Nhưng mà
do được lắp ngập trong bể dầu, nên việc kiểm tra tình trạng thì rất là khó
khăn. Thường là chỉ khi nào hư bơm hay tổng bảo dưỡng thì mới được dòm đến. Thành ra với mình khi thiết kế thì mình cứ chọn loại to nhất và có thêm 1 van
by-pass (0.2 bar) nữa cho yên tâm – Hình
2.
Hình 3. Lọc hút chìm có van by-pass.
Vừa đảm bảo độ thoáng dầu, vừa đảm bảo độ tắc lọc dài
hơn chu kỳ bảo dưỡng và lỡ có gì thì dầu có thể đi tắt để vào bơm. Chứ để tắc lọc,
bơm chạy không dầu là hư bơm luôn. Mà lắp ngập ở dưới cũng có ai nhìn thấy đâu.
Tuy nhiên đó là trong điều kiện cho
phép, còn trong 1 số hệ thống cần giới hạn về kích thước lắp cũng như giảm thiểu
chi phí thì các bạn có thể chọn loại có kích thước phù hợp hơn. Nhưng mà nhớ là
phải đảm bảo lưu lượng của lọc hút phải lớn hơn 2.5 lần lưu lượng hút của bơm
nha. Còn về độ tinh lọc thì khi dùng cho
hệ thống thủy lực bạn chọn loại nào cũng được … vì như mình có nói ở trước, các
hạt bẩn đều được giữ ở lọc hồi hết rồi.
Mình thường chọn loại 100. 125 micron,
60 micron mình rất ít dùng vì độ cản dầu cao, nhất là khi dùng cho dầu
có độ nhớt lớn hay các hệ thống thủy lực dùng trong môi trường lạnh- làm móp lọc.
1.2 Lọc hút in-line
Hình 3. Lọc hút dạng in-line.
Loại loc in-line này Thường thì dùng cho các hệ thống lọc nhiên liệu hay bôi trơn là nhiều. Còn để làm lọc hút cho hệ thống thủy lực thì rất ít vì giá thành khá cao, lưu lượng nhỏ và độ thoáng dầu thấp, lắp đặt cồng kềnh, tính thẩm mỹ không cao. Nhất là gây tổn hao áp suất hút và nguy cơ nhiễm khí . Thường thì khi 1 hệ thống thủy lực quá đơn giản hoặc là không đủ không gian lắp lọc hồi và lọc áp thì mới chọn loại này như là giải pháp 3 trong 1. Như mình thấy ưu điểm duy nhất của nó là tích hợp được bộ tắc lọc , độ tinh lọc của lõi lọc thấp ( có thể xuống tới 3 micron), kiểm tra , thay lọc đơn giản và dễ dàng. Về chọn lọc dạng này , nếu bạn nào siêng thì tra các thông số trong tài liệu và công thức tính để tính ra áp suất hút Δ P < 0.2 bar ( mình thường chọn 0.05- 0.1 bar). Còn theo kinh nghiệm thì với độ tinh lọc (< 10 micron ) mình chọn hệ số tầm 2.5x 4.5 lưu lượng , (> 10 micron) thì tầm 3 x 2.5 . Ví dụ: Lưu lương công bố cho lọc là 454 lpm, Nếu dùng lõi lọc ( 3.5.10) micron thì mình sẽ dùng làm lọc hút cho bơm có lưu lượng là 454 /( 2.5x4.5) = 40 lpm. Còn nếu dùng lõi ( 15. 25.40 ) micron thì mình sẽ dùng làm lọc hút cho bơm có lưu lượng là 454 / (3 x2.5) =61 lmp. Đây là mức tối ưu . Còn không thì bạn cứ chọn loại có kích thước phù hợp, miễn sao giám sát “ báo tắc lọc “ thường xuyên là được.
2. Kinh nghiệm chọn lõi lọc dầu đường hồi và cấp độ lọc của lõi lọc dầu đường hồi.
Việc chọn lọc hồi thì phức tạp hơn lọc hút 1 chút.Nếu bạn
nào muốn nhanh thì vào các web chọn lọc, chẳng hạn hãng STAUFF, Packer... Tuy
nhiên những hang nổi tiếng hàng rất tốt nhưng giá cũng hơi cứng
Hình 4 : Giao diện trang chọn lọc online
Còn nếu các bạn muốn chọn 1 lõi lọc có giá thành thấp hơn 1
chút thì mình chia sẽ các mình chọn lõi lọc để các bạn tham khảo
nhé.
Trước tiên là chia nhóm lọc dầu hồi thủy lưc. Chúng ta sẽ có
2 dạng chính là 2.1 Lọc hồi Tank top và 2.2 Lọc hồi in-line. Mình sẽ tách ra chọn từng phần riêng để các bạn mới
tìm hiểu khỏi rối nhé.
2.1
Lọc hồi Tank- top
Loại lọc này khá là phổ dụng, Hầu hết các lọc hồi hiện nay
là loại này. Nó Lắp trên bề mặt bể dầu
nên tiết kiệm không gian lắm, tính thẩm mỹ cao - giá thành tốt, diện tích lưới
lọc lớn. hiệu suất lọc và độ thoáng dầu
cao . Để chọn được lọc Tank Top phù hợp
thì mình làm theo cách sau :
Hình 5. Lọc dầu Tank – Top filter.
- Về áp suất và cổng
lắp, nhiệt độ … - cái này bạn cứ theo các thông số yêu cầu và catalogue
để chọn nha.
- Phần lưu lượng thì bạn dựa theo chỉ số chênh áp . Lọc hồi
thì tổng độ chênh áp của lọc không quá 0.5
bar. Độ chênh áp của lọc (bỏ qua
phần tổn hao) thì nó sẽ là độ chênh lọc của bầu lọc cộng với độ chênh áp của
lõi lọc. Như ảnh 6 là ví dụ độ chênh áp bầu lọc
RF-014 và lõi lọc RE-014-A -
thông số này có trong catalogue
Hình 6. Độ chênh áp của lọc hồi và lõi lọc sợi inox
Còn nếu tài liệu không cung cấp thì mình chọn theo quy tắc 2.5 -Lưu lượng của lọc > 2.5 lần lưu lượng dầu lớn nhất đi qua lọc, còn phần độ tinh lọc thì các bạn cứ theo hình 1.1-1.2 - Bảng tra cấp độ sạch tương ứng với độ tinh lọc và áp suất.
2.1.2. Tính toán chiều dài đoạn ống ngập trong dầu khi dầu ở mức thấp nhất.
Để tránh tình trạng hình thành bọt khí trong dầu khi dầu xả về bể . Mức ngập của ống xả dầu phải lớn hơn 2.5 x OD của cổng xả- tính tại thời điểm mức dầu thấp nhất. Ví dụ : ống xả của lọc bạn chọn có đường kính 5cm, thì mức ngập ( tính từ mép ống xả ) phải lớn hơn 2.5 x 5 cm = 12.5 cm ở mức dầu thấp nhất. Nếu như vì 1 lý do nào đó, bạn khó đáp ứng được các thông số này, bạn chỉ cần lắp thêm 1 bộ tản dầu. – Hình 6
Hình 7. Bộ tản dầu
lắp thêm ở cổng xả lọc Tank- top.
Lõi lọc dầu hồi có thể được làm từ nhiều vật liệu như là
: Sợi thủy tinh vô cơ ( Micro-glass), giấy
( cellulose), sợi tổng hợp ( synthetic fiber ), Lưới Thép/ inox ( Metal fiber ) , Polyester .. Mình sẽ liệt kê 1 số ưu nhược điểm của mỗi loại
vật liệu để các bạn áp dụng cho điều kiện làm việc của hệ thống thủy lực nhé
Hình 8. Cấu tạo của
1 lưới lọc dầu
- Vật liệu lõi lọc bằng giấy : Dải độ tinh lọc thường là từ 10 .. 50 µm . Loại này ưu điểm là giá thành thấp , độ cản trở dầu thấp , nhược điểm là hiệu suất lọc so với loại khác thì thấp hơn chỉ số nắm giữ hạt bẩn (DHC) tương đối. Đặc biệt là không dùng cho các hệ thống có nguy cơ nhiễm nước cao- làm mủn lọc. Không tái sử dụng được.- Vật liệu sợi thủy tinh vô cơ - Micro- glass : Dải độ tinh lọc từ 3…25 µm . Loại ưu điểm là chỉ số nắm giữ hật bẩn tốt. Gía cũng vừa phải. Dùng được cho dầu nhiễm nước. Nhược điểm là độ cản dầu lớn, không tái sử dụng được.- Vật liệu sợi inox – Stainless fiber : Dải độ tinh lọc từ 3…25 µm. Loại này ưu điểm là độ cản trở dầu thấp , chỉ số nắm giữ hạt bẩn cao, chống chịu hóa chất và có thể vệ sinh . Tuy nhiên nhược điểm của nó là giá thành rất là cao- Vật liệu lưới inox – Stainless mesh : Dải độ tinh lọc từ 10…1000 µm .Loại này ưu điểm là độ cản trở dầu thấp , chỉ số nắm giữ hạt bẩn cao, chống chịu hóa chất và có thể vệ sinh . Tuy nhiên nhược điểm của nó là giá thành rất là cao- Vật liệu sợi polyester : Loại này thì hiếm thấy trên thị trường, dải độ tinh lọc 3…25 micron. Ưu điểm là hiệu suất cao, độ thoáng dầu lớn , chống chịu hóa chất , cấu trúc chống rách và chống xả tĩnh điện . Nhược điểm thì loại là giá thành rất cao .
Hình 9. Báo tắc lọc
dầu hồi
2.1.4.1 Trước tiên là chọn mức áp cho thiết bị báo tắc
lọc : Theo như tài liệu mình tìm hiểu từ các hãng thì áp Báo tắc lọc thường dao động từ mức 2.5- 12 bar. Việc chọn mức báo tắc lọc tốt nhất
là dựa theo thông số by pass của lõi lọc. (Thường thì các lọc tank-top sẽ có 1
van by pass.) ví dụ áp by pass của lõi lọc là 3 bar thì áp báo tắc lọc nên chọn
ở mức 2.5 bar.
Hình10. Áp suất by pass hiển thị trong thông tin lọc
2.1.4.2. Chọn chủng loại cơ hay điện : Cái này thì các bạn
chọn sao cho phù hợp với yêu cầu , mình thì những vị trí nào khuất hay ở vị trí
khó, hệ thống thủy lực quan trọng … thì
chọn báo tắc lọc bằng điện, còn những vị
trí dễ nhìn đơn giản thì dùng loại cơ (
đồng hồ ) cho giảm giá thành.
Hình 10. Nhóm lọc
dầu hồi in-line.
3.1. Xác định thiết bị cần bảo vệ và áp suất làm việc . Ví dụ để bảo vệ cho van tỷ lệ thì độ tinh lọc cần là 3micron.3.2. Bước 2 Xác định lưu lượng, cái này không phải là lưu lượng tổng mà là lưu lượng nhánh. Việc chọn theo lưu lượng tổng cũng được vì theo chân lý là lọc càng to càng tốt, nhưng mà bạn lưu ý là lọc áp thường gắn in-line trên đường ống, nếu lọc to quá thì trọng lượng lọc sẽ ảnh hưởng tới đường ống, trừ khi bạn có lắp thêm gá đỡ co lọc – nhưng mà khâu thi công lại thêm phức tạp.Theo nguyên tắc thì độ chênh áp tạo ra của bầu lọc và lõi lọc áp không đươch quá 1 bar . Trong catalogue sẽ đề cập- Bạn tham khảo phần lọc hồi . Trong trường hợp catalogue không cung cấp thì bạn cứ lấy lưu lượng của nhánh đó x 2.5 là ra lưu lượng của lọc hồi . Thường thì mình dựa theo lưu lượng của thiết bị . Lọc để bảo vệ cho van cetop 03 ( 60lpm) thì mình chọn lọc có lưu lượng 180 lmp.3.3. Chọn vật liệu lọc. Lõi lọc đường áp thường chỉ bao gồm 3 nhóm vật liệu lọc là : Sợi thủy tinh vô cơ, sợi inox, lưới inox. Về các ưu nhược điểm của vật liệu mình đã đề cập ở phần lọc hồi rồi.1.4 Van tích hợp trong bầu lọc.Lọc áp thì khá đặc thù, nên thường được tích hợp thêm 1 trong số các van : Van bypass, Van chống phản dầu, van 1 chiều .
Hình 11. Các nhóm
van thường được tích hợp cho lọc áp
- Van bypass : Van này dùng để bảo vệ hệ thống trong trường hợp tắc lọc. Khi lọc dầu bị nghẹt và áp chênh vượt quá mức cài đặt, van sẽ mở cho dầu đi tắt qua .Van by pass thường được cài ở mức 6 bar -10 bar.
- Van chống phản dầu : Loại này dùng để bảo vệ lọc khỏi các xung áp suất. Dòng phản hồi dầu ngược trở lại lọc sẽ bị chặn ở van 1 chiều. và được thoát qua 1 van bypass khác.
- Van 1 chiều : Cũng giống như dòng van chống phản dầu để bảo vệ lọc khỏi xung áp, nhưng mà không có van by pass và dòng áp lực được giữ ở phía trên lọc.
Phần này thì các bạn tự cân đối xem hệ thống thủy lực của các bạn như thế nào để chọn dòng van phù hợp nha.
3.5 Thiết bị báo tắc lọc
Lọc áp sẽ có 2 nhóm báo tắc lọc chính là báo tắc lọc bằng cơ và báo tắc lọc bằng điện. Nếu bầu lọc của bạn Có van bypass thì giống như phần lọc hồi, bạn chọn áp cảnh báo nhỏ hơn áp bypass một chút. Ví dụ áp bypass là 6 bar thì báo tắc lọc bạn chọn 5 bar.
Còn nếu như không có van by-pass. Thì mình sẽ chọn áp báo tắc lọc dưa theo : Độ chênh áp của bầu lọc cộng với mức chênh áp tại thời điểm lưu lượng qua lõi lọc ở thời điểm lưu lượng công bố của lọc
Mình lấy ví dụ cho dòng lọo SMPF và lõi lọc SME- E-03 để các bạn dễ hình dung .
Lưu ý : vật liệu lọc khác nhau và độ tinh lọc khác nhau thì độ chênh áp cũng sẽ khác nhau ( khoang màu cam) .
Tại thời điểm lưu lượng 80lmp ( lọc mới tinh chưa có hạt bẩn nhé ), độ chênh áp tạo bởi bầu lọc là 0.8 bar, độ chênh áp tạo bởi lõi lọc E-03 là 5 bar. Thì áp báo tắc lọc mà mình chọn sẽ là khoảng : 0.8 + 5 = 5.8 bar. Bù qua sớt lại thì mình sẽ chọn áp báo tắc lọc là 5 Bar
Hình 12. Chọn mức
áp báo tắc lọc