Van thủy lực bị tụt áp do đâu? Nguyên nhân và cách kiểm tra hệ thống

Trong hệ thống thủy lực, áp suất là yếu tố quan trọng giúp xi lanh, motor và các cơ cấu chấp hành tạo ra lực hoặc mô-men cần thiết. Khi áp suất giảm bất thường, hệ thống có thể hoạt động yếu, xi lanh không đủ lực, chuyển động chậm hoặc không giữ được tải.

Tuy nhiên, hiện tượng tụt áp không phải lúc nào cũng xuất phát từ van thủy lực. Nguyên nhân có thể liên quan đến bơm, van tràn, rò rỉ nội, đường ống, dầu thủy lực hoặc chính cơ cấu chấp hành. Vì vậy, cần xác định áp suất giảm ở vị trí nào và trong điều kiện vận hành nào trước khi kết luận thiết bị bị hỏng.

Van thủy lực bị tụt áp là hiện tượng gì?

Tụt áp là cách gọi thường dùng khi áp suất tại một vị trí trong hệ thống giảm xuống dưới mức cần thiết hoặc không duy trì được theo yêu cầu của mạch.

Hiện tượng này có thể xuất hiện dưới nhiều dạng:

• Áp suất không đạt giá trị yêu cầu khi có tải.
• Áp suất tăng lên rồi giảm nhanh.
• Áp suất dao động trong quá trình vận hành.
• Xi lanh không đủ lực để thực hiện công việc.
• Cơ cấu chấp hành không giữ được tải.
• Hệ thống hoạt động yếu hơn khi dầu nóng.

Cần phân biệt giữa tụt áp bất thường và sự thay đổi áp suất bình thường theo tải.

Ví dụ, khi xi lanh di chuyển không tải, áp suất làm việc có thể thấp vì lực cản nhỏ. Điều này không có nghĩa hệ thống bị tụt áp.

Ngược lại, nếu xi lanh cần tạo lực lớn nhưng áp suất không tăng đến mức cần thiết, hệ thống có thể đang gặp vấn đề.

Tại sao hệ thống thủy lực bị tụt áp?

Trong hệ thống thủy lực, bơm chủ yếu cung cấp lưu lượng dầu, còn áp suất hình thành khi dòng dầu gặp sức cản của tải và các phần tử trong mạch.

Nếu một phần dầu bị rò rỉ, van mở không đúng điều kiện hoặc bơm không cung cấp đủ lưu lượng khi chịu tải, áp suất tại vị trí cần sử dụng có thể không đạt yêu cầu.

Ngoài ra, tổn thất áp suất qua đường ống, bộ lọc và các phần tử điều khiển cũng có thể khiến áp suất tại cơ cấu chấp hành thấp hơn áp suất ở đầu ra bơm.

Vì vậy, không nên chỉ nhìn vào đồng hồ áp suất rồi kết luận bơm yếu hoặc van hỏng. Cần xác định mạch đang làm việc ở trạng thái nào và dầu đang đi qua những bộ phận nào.

Van tràn bị lỗi có làm hệ thống tụt áp không?

Có thể.

Van tràn có nhiệm vụ giới hạn áp suất theo giá trị cài đặt và đặc tính thiết kế.

Khi áp suất đạt vùng làm việc, van tràn mở để đưa dầu về phía áp suất thấp hơn, thường là đường hồi về thùng.

Nếu van tràn được cài đặt quá thấp, hệ thống có thể không đạt áp suất cần thiết khi làm việc với tải lớn.

Ngoài ra, van tràn có thể gặp những vấn đề như:

• Cơ cấu đóng bị kẹt ở trạng thái mở.
• Bề mặt làm kín bị mài mòn.
• Cặn bẩn khiến van không đóng kín.
• Lò xo hoặc cơ cấu điều chỉnh gặp vấn đề.
• Mạch pilot hoạt động không đúng.

Khi đó, dầu có thể đi qua van tràn ngay cả khi áp suất chưa đạt mức mong muốn.

Tuy nhiên, không nên tự ý siết vít điều chỉnh để tăng áp suất. Nếu nguyên nhân thực tế nằm ở bơm hoặc rò rỉ nội, việc tăng áp suất cài đặt chưa chắc giải quyết được vấn đề và có thể gây nguy hiểm.

Bơm thủy lực bị mòn có gây tụt áp không?

Bơm có nhiệm vụ cung cấp lưu lượng dầu cho hệ thống.

Khi các chi tiết bên trong bị mài mòn, khe hở làm việc có thể tăng và gây rò rỉ nội.

Ở điều kiện áp suất cao, lượng dầu rò bên trong bơm có thể tăng, khiến lưu lượng thực tế cung cấp cho hệ thống giảm.

Nếu lượng dầu còn lại không đáp ứng được yêu cầu của mạch, hệ thống có thể không duy trì được áp suất cần thiết.

Một số dấu hiệu cần chú ý:

• Xi lanh chạy chậm khi có tải.
• Hệ thống yếu hơn khi dầu nóng.
• Áp suất khó đạt giá trị yêu cầu.
• Bơm phát sinh tiếng ồn bất thường.
• Lưu lượng thực tế giảm.

Tuy nhiên, bơm không đạt áp suất chưa chắc đã bị mòn. Đường hút bị nghẹt, thiếu dầu, lọt khí hoặc cơ cấu điều khiển bơm hoạt động không đúng cũng có thể gây ra hiện tượng tương tự.

Rò rỉ nội tại van thủy lực ảnh hưởng đến áp suất như thế nào?

Rò rỉ nội là hiện tượng dầu đi qua những khe hở hoặc đường làm kín bên trong thiết bị mà không thoát ra ngoài hệ thống.

Trong nhiều loại van phân phối, con trượt và thân van có các khe hở làm việc được chế tạo theo thiết kế.

Sau thời gian sử dụng, mài mòn hoặc hư hỏng có thể làm lượng rò rỉ nội tăng.

Khi đó, dầu có thể đi từ khoang áp suất cao sang khoang áp suất thấp qua đường không mong muốn.

Hệ thống có thể xuất hiện:

• Áp suất tại nhánh làm việc không đạt yêu cầu.
• Xi lanh yếu khi chịu tải.
• Cơ cấu chấp hành không giữ được vị trí.
• Dầu nóng do tổn thất năng lượng.
• Hoạt động không ổn định.

Cần lưu ý rằng một số van phân phối có lượng rò rỉ nội nhất định theo thiết kế. Vì vậy không thể coi mọi hiện tượng dầu đi qua khe hở bên trong van đều là hư hỏng.

Xi lanh thủy lực bị rò rỉ nội có làm tụt áp không?

Có thể.

Trong xi lanh hai chiều, piston và bộ phận làm kín có nhiệm vụ hạn chế dầu đi từ khoang này sang khoang còn lại.

Khi phớt piston bị mài mòn hoặc hư hỏng, dầu có thể rò qua piston.

Nếu lượng rò đủ lớn, xi lanh có thể không tạo được lực hữu ích theo yêu cầu hoặc không duy trì được trạng thái mong muốn.

Một số biểu hiện thường gặp là xi lanh yếu khi có tải, không giữ được vị trí hoặc chuyển động bất thường.

Tuy nhiên, xi lanh tự tụt không nhất thiết chỉ do phớt piston. Van phân phối, van khóa tải, van cân bằng hoặc những đường rò khác cũng có thể liên quan.

Đặc biệt, với những cơ cấu nâng tải, không được tự ý tháo đường dầu để thử rò rỉ khi tải chưa được cố định an toàn.

Lọc dầu và đường ống có gây tụt áp không?

Có thể, nhưng ảnh hưởng phụ thuộc vào vị trí của bộ lọc và đường ống.

Nếu lọc được lắp trên đường áp suất, khi phần tử lọc bị nghẹt, chênh lệch áp suất giữa đầu vào và đầu ra có thể tăng lên.

Khi đó, áp suất phía sau lọc có thể thấp hơn mức cần thiết, đặc biệt khi lưu lượng lớn.

Nếu lọc nằm trên đường hút, sức cản quá lớn có thể làm bơm thiếu dầu hoặc xuất hiện xâm thực.

Trong khi đó, lọc dầu hồi bị tắc thường làm tăng áp suất ngược trên đường hồi.

Đường ống quá nhỏ, bị bóp hẹp hoặc có nhiều vị trí giảm tiết diện cũng có thể gây tổn thất áp suất lớn.

Vì vậy, khi áp suất tại đầu ra bơm bình thường nhưng áp suất tại cơ cấu chấp hành thấp, cần kiểm tra những phần tử nằm giữa hai vị trí đo.

Vì sao hệ thống thủy lực bị tụt áp khi dầu nóng?

Đây là một biểu hiện thường được chú ý khi kiểm tra bơm, van và cơ cấu chấp hành.

Khi nhiệt độ dầu tăng, độ nhớt thường giảm.

Nếu độ nhớt giảm quá mức phù hợp, lượng rò rỉ qua các khe hở bên trong bơm, van và xi lanh có thể tăng.

Trong những hệ thống đã bị mài mòn, ảnh hưởng này có thể rõ hơn.

Ví dụ, một hệ thống có thể hoạt động tương đối bình thường khi dầu còn nguội nhưng yếu dần sau thời gian vận hành.

Tuy nhiên, không nên kết luận dầu nóng là nguyên nhân duy nhất.

Cần kiểm tra cả nhiệt độ thực tế, loại dầu, độ nhớt, tình trạng bơm, van tràn và các vị trí có khả năng rò rỉ nội.

Vì sao áp suất tăng rồi tụt nhanh?

Áp suất tăng rồi giảm nhanh có thể xuất hiện khi van chuyển trạng thái, tải thay đổi hoặc dầu đi qua một đường không mong muốn.

Nếu hiện tượng xảy ra khi hệ thống cần giữ tải, cần xem xét khả năng rò rỉ nội tại van, xi lanh và các phần tử khóa tải.

Nếu áp suất dao động liên tục khi bơm hoạt động, cần kiểm tra điều kiện cấp dầu, van điều khiển áp suất và những bộ phận liên quan.

Nếu áp suất chỉ giảm sau khi van chuyển về vị trí trung gian, cần kiểm tra kiểu trung vị của van phân phối. Một số kiểu trung vị cho phép đường P thông với T hoặc có đường dầu được xả theo thiết kế.

Vì vậy, áp suất giảm sau khi van chuyển trạng thái không phải lúc nào cũng là lỗi.

Cách kiểm tra hệ thống thủy lực bị tụt áp

Khi hệ thống xuất hiện hiện tượng tụt áp, không nên tháo van hoặc thay bơm ngay.

Trước tiên cần xác định:

• Áp suất giảm tại vị trí nào?
• Hiện tượng xảy ra khi không tải hay có tải?
• Áp suất giảm khi dầu nguội hay nóng?
• Áp suất giảm liên tục hay chỉ khi van chuyển trạng thái?
• Hệ thống có rò rỉ dầu ra ngoài không?

Sau đó tiến hành kiểm tra theo trình tự phù hợp.

Kiểm tra áp suất tại đầu ra bơm

Đo áp suất tại điểm đo được thiết kế trên đường cấp.

Nếu áp suất không đạt yêu cầu khi có tải, cần kiểm tra điều kiện làm việc của bơm, van tràn và những đường dầu liên quan.

Tuy nhiên, áp suất thấp khi không tải có thể là trạng thái bình thường của một số mạch.

Kiểm tra van tràn

Kiểm tra giá trị cài đặt và trạng thái làm việc của van tràn.

Nếu van mở quá sớm hoặc không đóng kín, dầu có thể đi qua đường tràn trước khi áp suất đạt yêu cầu.

Cần xác định nguyên nhân trước khi điều chỉnh hoặc thay thế.

Kiểm tra áp suất trước và sau van

Nếu áp suất đầu vào đạt yêu cầu nhưng áp suất phía sau thấp bất thường, cần xem xét tổn thất áp suất qua van và lưu lượng thực tế.

Một số van có chức năng giảm áp hoặc tiết lưu theo thiết kế. Vì vậy không thể mặc định áp suất trước và sau van luôn phải bằng nhau.

Kiểm tra rò rỉ nội

Nếu hệ thống không giữ được áp suất hoặc cơ cấu chấp hành tự thay đổi vị trí, cần xem xét khả năng rò rỉ nội tại van, xi lanh và các phần tử khóa tải.

Phương pháp kiểm tra phụ thuộc vào sơ đồ mạch và loại thiết bị.

Không nên tự ý bịt, tháo hoặc nới đường dầu khi hệ thống còn áp suất.

Kiểm tra dầu và bộ lọc

Kiểm tra mức dầu, nhiệt độ, độ nhớt và tình trạng bộ lọc.

Nếu hệ thống yếu khi nóng, cần đánh giá khả năng rò rỉ nội tăng theo nhiệt độ.

Nếu bộ lọc bị nghẹt, cần xác định vị trí lọc và chênh áp thực tế trước khi kết luận.

Làm thế nào hạn chế hiện tượng tụt áp thủy lực?

Không có một biện pháp duy nhất đảm bảo hệ thống luôn duy trì được áp suất yêu cầu.

Cần kiểm soát đồng thời nhiều yếu tố:

• Chọn bơm phù hợp với lưu lượng và áp suất yêu cầu.
• Sử dụng van đúng chức năng và thông số.
• Cài đặt van tràn theo thiết kế.
• Kiểm tra tình trạng rò rỉ dầu.
• Duy trì độ sạch của dầu thủy lực.
• Sử dụng dầu có độ nhớt phù hợp.
• Kiểm soát nhiệt độ dầu.
• Kiểm tra bộ lọc theo tình trạng thực tế.
• Đảm bảo đường ống và đầu nối phù hợp với lưu lượng.
• Kiểm tra van khóa tải và cơ cấu chấp hành.
• Không tự ý thay đổi các giá trị cài đặt khi chưa hiểu sơ đồ mạch.

Đối với hệ thống thường xuyên làm việc ở tải lớn, nên theo dõi áp suất và nhiệt độ trong điều kiện vận hành thực tế để phát hiện sự thay đổi bất thường.

Kết luận

Hiện tượng tụt áp trong hệ thống thủy lực có thể xuất phát từ nhiều nguyên nhân như van tràn hoạt động không đúng, bơm bị mài mòn, rò rỉ nội tại van hoặc xi lanh, tổn thất áp suất trên đường ống và sự thay đổi độ nhớt của dầu khi nhiệt độ tăng.

Khi áp suất không đạt yêu cầu, cần xác định rõ vị trí đo, trạng thái tải và điều kiện vận hành. Không nên mặc định van đã hỏng hoặc tự ý tăng áp suất cài đặt của van tràn khi chưa xác định nguyên nhân.

Việc kiểm tra theo trình tự từ bơm, van điều khiển áp suất, đường dầu đến cơ cấu chấp hành giúp khoanh vùng sự cố và tránh thay thế những thiết bị vẫn hoạt động bình thường.

Khi cần lựa chọn hoặc thay thế thiết bị, có thể tham khảo các loại van thủy lực theo đúng chức năng của mạch, sau đó đối chiếu áp suất, lưu lượng, kiểu điều khiển và điều kiện lắp đặt của từng sản phẩm.

Câu hỏi thường gặp