Cách các nhà sản xuất lựa chọn dầu thủy lực và đồng hồ đo lưu lượng

Trong các lĩnh vực tự động hóa công nghiệp và truyền động cơ khí, các hệ thống thủy lực với mật độ công suất cao và khả năng điều khiển chính xác đã trở thành nguồn động lực cốt lõi cho máy móc hạng nặng, máy móc xây dựng, hàng không vũ trụ và các lĩnh vực khác. Dầu thủy lực, thứ được coi là "máu" của hệ thống thủy lực, trực tiếp quyết định hiệu suất hoạt động và tuổi thọ thông qua các đặc tính và việc giám sát lưu lượng của nó. Các đồng hồ đo lưu lượng, là thiết bị quan trọng để giám sát dầu thủy lực, có mối liên hệ chặt chẽ với trình độ kỹ thuật của nhà sản xuất. Bài viết này sẽ bắt đầu bằng việc tìm hiểu cơ bản về dầu thủy lực, đi sâu vào các thông số quan trọng của dầu thủy lực và các loại đồng hồ đo lưu lượng phù hợp, đồng thời xem xét một cách hệ thống các nhà sản xuất đồng hồ đo lưu lượng lớn trong nước và quốc tế cùng các sản phẩm được khuyến nghị sẢN PHẨM , cung cấp tài liệu tham khảo toàn diện cho các chuyên gia trong ngành.
1. Dầu thủy lực như "dòng máu mạnh mẽ" của hệ thống thủy lực
Dầu thủy lực, hay chất lỏng thủy lực, là môi trường truyền tải năng lượng trong các máy móc thủy lực. Các loại dầu thủy lực phổ biến thường dựa trên dầu khoáng hoặc nước. Các thiết bị có thể sử dụng dầu thủy lực bao gồm máy xúc và máy đào gầu nghịch, phanh thủy lực, hệ thống lái trợ lực, hộp số tự động, xe tải chở rác, hệ thống điều khiển bay trên máy bay, thang máy và máy móc công nghiệp.
Dầu thủy lực là chất bôi trơn chuyên dụng, có chức năng truyền năng lượng, bôi trơn các bộ phận, làm mát thiết bị và ngăn ngừa ăn mòn trong hệ thống thủy lực. Dầu không chỉ cần có độ nhớt tốt để đảm bảo hiệu quả truyền năng lượng, mà còn phải duy trì hiệu suất ổn định trong các điều kiện làm việc khắc nghiệt như nhiệt độ cao, áp suất cao và tải trọng lớn, nhằm tránh sự cố hệ thống do dầu bị suy giảm chất lượng. Xét về phân loại chức năng, dầu thủy lực chủ yếu gồm ba loại: dầu thủy lực gốc khoáng, dầu thủy lực tổng hợp và dầu thủy lực sinh học dễ phân hủy: dầu thủy lực gốc khoáng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp thông thường nhờ chi phí thấp và tính tương thích cao; dầu thủy lực tổng hợp phù hợp với các lĩnh vực cao cấp như hàng không vũ trụ và luyện kim nhờ khả năng chịu nhiệt cao và tính chống cháy tốt; dầu thủy lực sinh học dễ phân hủy hướng đến các ứng dụng như máy móc xây dựng và máy nông nghiệp yêu cầu cao về bảo vệ môi trường, có thể giảm thiểu hiệu quả ô nhiễm môi trường. (1) Các thông số kỹ thuật cốt lõi của dầu thủy lực Hiệu suất của dầu thủy lực được phản ánh qua một loạt các thông số quan trọng, đồng thời cũng là cơ sở quan trọng để lựa chọn lưu lượng kế. Trong đó, độ nhớt là một trong những thông số cốt lõi nhất của dầu thủy lực, trực tiếp ảnh hưởng đến tính lưu động và hiệu suất truyền năng lượng của dầu. Thông thường, độ nhớt của dầu thủy lực được lựa chọn dựa trên nhiệt độ vận hành của hệ thống. Dầu độ nhớt thấp (ví dụ như ISO VG 32) được dùng trong môi trường nhiệt độ thấp để tránh khó khởi động khi lạnh, trong khi dầu độ nhớt cao (ví dụ như ISO VG 100) được yêu cầu trong môi trường nhiệt độ cao để ngăn hiện tượng loãng quá mức và rò rỉ. Ngoài ra, chỉ số độ nhớt (VI) cũng rất quan trọng. Dầu thủy lực có chỉ số độ nhớt cao (ví dụ VI 140) sẽ có dao động độ nhớt tối thiểu khi nhiệt độ thay đổi, cho phép hoạt động ổn định trong dải nhiệt độ rộng.
a. Độ nhớt
Độ nhớt của dầu thủy lực thông thường được phân loại theo hệ thống ISO VG (cấp độ nhớt), dựa trên độ nhớt động học của dầu ở nhiệt độ 40°C (104°F). Các cấp độ nhớt phổ biến nhất cho hệ thống thủy lực công nghiệp và di động thông dụng là:
- ISO VG 32
- ISO VG 46
- ISO VG 68
Các cấp độ nhớt bổ sung cũng được sử dụng, nhưng ít phổ biến hơn hoặc dành riêng cho các ứng dụng nhiệt độ thấp và cao cụ thể. - ISO VG 15
- ISO VG 22
- ISO VG 100
-
b. Điểm chớp cháy và điểm bắt lửa
Đây là các chỉ số quan trọng về độ an toàn của dầu thủy lực. Điểm chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó hơi dễ cháy được sinh ra khi dầu được đun nóng trong điều kiện quy định, trong khi điểm bắt cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại đó các hơi này tiếp tục cháy. Đối với các ứng dụng liên quan đến nhiệt độ cao hoặc nguy cơ có lửa hở (ví dụ như máy móc luyện kim), nên chọn các loại dầu thủy lực có điểm chớp cháy cao để giảm nguy cơ cháy nổ. Độ ổn định oxy hóa quyết định tuổi thọ sử dụng của dầu thủy lực. Dầu thủy lực chất lượng cao ít bị oxy hóa và suy giảm hơn trong điều kiện nhiệt độ cao và áp suất cao kéo dài, giúp giảm sự hình thành các tạp chất như cặn bã và muội than, đồng thời kéo dài khoảng cách giữa các lần thay dầu. Ngoài ra, các thông số như tính chống mài mòn, chống gỉ và khả năng tách nước cũng cần được xem xét tùy theo yêu cầu của hệ thống. Ví dụ, các hệ thống thủy lực áp suất cao đòi hỏi dầu thủy lực phải có tính chống mài mòn tốt để bảo vệ các bộ phận chính xác như bơm và van. Trong môi trường ẩm ướt, cần đặc biệt chú ý đến khả năng tách nước của dầu thủy lực nhằm ngăn ngừa hiện tượng xâm nhập độ ẩm và hiện tượng dầu bị nhũ hóa dẫn đến hỏng hóc. 2. Đồng hồ đo lưu lượng dầu thủy lực: thiết bị "hạt nhân" để giám sát chính xác Việc giám sát lưu lượng dầu thủy lực là khâu then chốt để đảm bảo hoạt động ổn định của hệ thống thủy lực. Bằng cách theo dõi lưu lượng dầu thủy lực theo thời gian thực, có thể phát hiện kịp thời các sự cố như rò rỉ hệ thống, hư hỏng bơm hoặc van, từ đó tránh gây hư hại thiết bị hoặc tai nạn sản xuất do lưu lượng bất thường. Căn cứ vào nguyên lý đo lường và đặc điểm cấu trúc, các loại đồng hồ đo lưu lượng phù hợp với dầu thủy lực chủ yếu được chia thành các nhóm sau: (1) Đồng hồ đo lưu lượng kiểu thể tích: giải pháp "ưu tiên hàng đầu" cho dầu có độ nhớt cao Đồng hồ đo lưu lượng kiểu thể tích tính toán lưu lượng bằng cách đo số lần dầu thủy lực được bơm đầy và xả ra khỏi buồng thể tích cố định. Thiết bị này có đặc điểm độ chính xác cao và thích nghi tốt với độ nhớt, rất phù hợp để đo dầu thủy lực có độ nhớt cao (độ nhớt 100 cSt). Trong đó, đồng hồ đo lưu lượng bánh răng ôvan là sản phẩm phổ biến nhất dùng để đo dầu thủy lực – thiết bị gồm hai bánh răng ôvan ăn khớp với nhau. Khi dầu thủy lực làm quay các bánh răng, một thể tích dầu cố định sẽ được xả ra sau mỗi vòng quay. Lưu lượng có thể được xác định bằng cách đếm số vòng quay của bánh răng. Độ chính xác của loại đồng hồ này thường đạt cấp 0,5, một số sản phẩm cao cấp thậm chí có thể đạt cấp 0,2. Thiết bị ít chịu ảnh hưởng bởi sự thay đổi độ nhớt và nhiệt độ chất lỏng, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như đo lượng dầu, phát hiện rò rỉ trong hệ thống thủy lực. (2) Đồng hồ đo lưu lượng tua-bin: lựa chọn "hiệu quả" cho dầu có độ nhớt trung bình và thấp Đồng hồ đo lưu lượng tua-bin sử dụng dầu thủy lực để làm quay tua-bin, sau đó dùng nguyên lý cảm ứng điện từ để chuyển tốc độ tua-bin thành tín hiệu điện nhằm tính toán lưu lượng. Thiết bị này có ưu điểm là phản ứng nhanh và dải đo rộng, phù hợp để giám sát lưu lượng động của dầu thủy lực có độ nhớt trung bình và thấp (độ nhớt <50 cSt), ví dụ như điều khiển lưu lượng thời gian thực trong hệ thống thủy lực, điều chỉnh lưu lượng khi tải thiết bị thay đổi, v.v. Độ chính xác của đồng hồ đo lưu lượng tua-bin thường ở mức cấp 0,5-1,0. Một số sản phẩm có thể đạt độ chính xác cấp 0,2 nhờ tối ưu cấu trúc tua-bin và công nghệ xử lý tín hiệu. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng đồng hồ đo lưu lượng tua-bin yêu cầu độ sạch của chất lỏng khá cao. Nếu dầu thủy lực có lẫn tạp chất, dễ gây kẹt hoặc mài mòn tua-bin, ảnh hưởng đến độ chính xác đo lường và tuổi thọ thiết bị. (3) Các loại đồng hồ đo lưu lượng khác: các giải pháp "bổ trợ" cho các tình huống đặc biệt
Ngoài đồng hồ đo lưu lượng kiểu thể tích và tuabin, đồng hồ đo lưu lượng siêu âm và đồng hồ đo lưu lượng điện từ cũng được sử dụng trong một số trường hợp đặc biệt. Đồng hồ đo lưu lượng siêu âm tính toán lưu lượng bằng cách đo chênh lệch thời gian truyền sóng siêu âm trong dầu thủy lực. Chúng có ưu điểm là đo không tiếp xúc và không gây tổn thất áp suất. Chúng phù hợp để đo các loại dầu thủy lực có độ nhớt cao và đường kính lớn, nhưng dễ bị ảnh hưởng bởi bọt khí và tạp chất trong dầu. Độ chính xác tương đối thấp (thường ở mức 1,0–2,0). Đồng hồ đo lưu lượng điện từ sử dụng nguyên lý cảm ứng điện từ để đo lưu lượng chất lỏng dẫn điện. Tuy nhiên, nếu độ dẫn điện của dầu thủy lực thấp thì chúng sẽ không hoạt động bình thường. Do đó, chúng chỉ phù hợp với các loại dầu thủy lực tổng hợp hoặc dầu thủy lực chứa nước có độ dẫn điện cao.
3. Các nhà sản xuất đồng hồ đo lưu lượng dầu thủy lực phổ biến trong và ngoài nước cùng các sản phẩm được khuyến nghị
Hiệu suất của các đồng hồ đo lưu lượng dầu thủy lực có liên quan mật thiết đến sự tích lũy kỹ thuật và quy trình sản xuất của nhà sản xuất. Một số công ty chuyên về đo lưu lượng đã xuất hiện trong và ngoài nước, họ đã trở thành những tiêu chuẩn hàng đầu trong ngành nhờ công nghệ tiên tiến và sản phẩm đáng tin cậy. (1) Các nhà sản xuất trong nước: đại diện cho hiệu quả chi phí cao và dịch vụ tùy chỉnh
a. An Huy Jujea Công ty TNHH
Là doanh nghiệp đi đầu trong lĩnh vực đồng hồ đo lưu lượng chất lỏng, An Huy Jujea Công ty TNHH Công nghệ Tự động hóa đã tham gia sâu vào lĩnh vực đo lưu lượng dầu thủy lực trong nhiều năm. Sản phẩm chủ lực của công ty, đồng hồ đo lưu lượng bánh răng ô van series GT-LC, là "vũ khí" để đo dầu thủy lực độ nhớt cao. Dòng đồng hồ lưu lượng này được làm từ thép không gỉ chất lượng cao, chịu được áp lực và ăn mòn tốt. Nó có thể thích nghi với dải nhiệt độ làm việc lên tới -20℃-200℃, hoàn hảo phù hợp với các điều kiện làm việc khắc nghiệt của hệ thống thủy lực. Về độ chính xác, sai số cơ bản của đồng hồ đo lưu lượng series GT-LC là ≤±0,5%. Một số mẫu có thể nâng cao độ chính xác lên ±0,2% nhờ tối ưu hóa công nghệ gia công bánh răng và công nghệ thu tín hiệu, vượt xa mức trung bình của ngành. Ngoài ra, dòng đồng hồ lưu lượng này còn hỗ trợ nhiều chế độ ngõ ra (ngõ ra xung, ngõ ra dòng điện 4-20mA), có thể kết nối liền mạch với các hệ thống điều khiển như PLC để thực hiện truyền dữ liệu lưu lượng theo thời gian thực và giám sát từ xa. Để đáp ứng nhu cầu của các người dùng khác nhau, Anhui JUJEA cũng cung cấp dịch vụ tùy chỉnh, ví dụ như thiết kế vỏ chịu áp lực cao cho các hệ thống thủy lực áp lực cao và tối ưu hóa thuật toán bù trừ độ nhớt dầu trong môi trường nhiệt độ thấp, nhằm đáp ứng đầy đủ các kịch bản ứng dụng cá nhân hóa. b. Công ty TNHH Công nghệ Chất lỏng Everud (Thượng Hải) (thuộc Tập đoàn E.HOLDING Đức)
Công ty TNHH Công nghệ Chất lỏng Everud (Thượng Hải), công ty con toàn sở hữu của Tập đoàn E.HOLDING Đức tại Trung Quốc, tận dụng các thành tựu nghiên cứu và phát triển cốt lõi cùng quy trình sản xuất của Công ty TNHH Công nghệ Lưu lượng kế VSE, một công ty con trong tập đoàn, để khẳng định vị thế tiên phong trong ngành về các lưu lượng kế dầu thủy lực cao cấp. Dòng lưu lượng kế bánh răng ôvan VS của thương hiệu VSE, với độ chính xác đo vượt trội và hiệu suất ổn định lâu dài, đã trở thành lựa chọn hàng đầu cho việc giám sát lưu lượng chính xác trong nhiều hệ thống thủy lực.
Dòng lưu lượng kế này được trang bị cơ chế ăn khớp bánh răng độc đáo. Thiết kế này tính toán kỹ lưỡng các đặc tính dòng chảy của chất lỏng bên trong buồng đo, giảm thiểu sự xáo trộn chất lỏng trong quá trình lưu thông. Điều này đảm bảo phép đo ổn định và chính xác ngay cả trong điều kiện hệ thống thủy lực có lưu lượng thấp, hiệu quả tránh được các sai lệch đo thường gặp trong những điều kiện này.
Nhờ hiệu suất vượt trội, các đồng hồ đo lưu lượng bánh răng oval dòng VS được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng yêu cầu độ chính xác và ổn định cao nhất. Trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, thiết bị có thể được dùng để giám sát lưu lượng trong các hệ thống điều khiển thủy lực của tàu vũ trụ, đảm bảo hoạt động chính xác trong môi trường không gian phức tạp hoặc điều kiện ở độ cao lớn. Trong sản xuất thiết bị cao cấp, ví dụ như trong các hệ thống thủy lực của máy công cụ chính xác và robot công nghiệp lớn, thiết bị cũng có thể cung cấp dữ liệu lưu lượng đáng tin cậy để hỗ trợ vận hành thiết bị ổn định, làm cho nó phù hợp với nhiều ứng dụng công nghiệp đòi hỏi khắt khe.
C. Emerson Process Management (Emerson)
Là một nhà lãnh đạo toàn cầu trong lĩnh vực tự động hóa công nghiệp, Emerson Process Management đã giới thiệu dòng đồng hồ đo lưu lượng khối lượng Coriolis series Micro Motion, mang đến các giải pháp đổi mới cho ngành công nghiệp đo lường lưu lượng dầu thủy lực.
Các đồng hồ đo lưu lượng khối lượng Coriolis dựa trên nguyên lý đo lực Coriolis độc đáo. Chúng đo trực tiếp lưu lượng khối lượng chất lỏng bằng cách cảm nhận các hiệu ứng lực được tạo ra bởi dòng chảy chất lỏng trong một ống được thiết kế đặc biệt. Phương pháp đo này về cơ bản loại bỏ sự phụ thuộc của đồng hồ đo lưu lượng truyền thống vào các tính chất vật lý của chất lỏng. Những thay đổi về độ nhớt của dầu thủy lực, dao động nhiệt độ vận hành và điều chỉnh áp suất hệ thống đều không ảnh hưởng, đảm bảo kết quả đo chính xác. Do đó, thiết bị này được công nhận trong ngành là "tiêu chuẩn vàng" trong việc đo lưu lượng khối lượng dầu thủy lực.
Trong các ứng dụng thực tế, dòng đồng hồ đo lưu lượng này đã chứng minh được tính thực tiễn vượt trội. Trong quá trình sản xuất máy móc xây dựng, thiết bị kiểm soát chính xác thao tác đổ dầu thủy lực, đảm bảo mức dầu thủy lực đồng nhất cho mọi thiết bị xuất xưởng. Điều này giúp duy trì chất lượng ổn định và giảm sự chênh lệch hiệu suất do sự biến động về lượng dầu. Trong bảo trì hệ thống thủy lực định kỳ, việc giám sát liên tục lượng dầu hao hụt cung cấp dữ liệu tiêu thụ dầu chính xác cho nhân viên bảo trì, từ đó xây dựng kế hoạch bảo trì khoa học và hợp lý, ngăn ngừa sự cố thiết bị do thiếu hoặc thừa dầu.

4. Gợi ý lựa chọn nhà sản xuất đồng hồ đo lưu lượng và xu hướng ngành
(I) Các nguyên tắc lựa chọn chính từ góc nhìn nhà sản xuất

Dựa trên kinh nghiệm thực tế của các nhà sản xuất đồng hồ đo lưu lượng, việc lựa chọn đồng hồ đo lưu lượng dầu thủy lực phải tuân thủ ba nguyên tắc quan trọng là "phù hợp với điều kiện vận hành, độ chính xác tương xứng và kiểm soát chi phí". Trước tiên, cần lựa chọn loại đồng hồ đo lưu lượng phù hợp dựa trên độ nhớt, nhiệt độ và áp suất của dầu thủy lực. Đối với dầu thủy lực có độ nhớt cao, nên dùng đồng hồ đo lưu lượng bánh răng oval; đối với dầu thủy lực độ nhớt trung bình và thấp, có thể sử dụng đồng hồ đo lưu lượng tua-bin. Trong các ứng dụng nhiệt độ và áp suất cao, cần xem xét vật liệu và khả năng kín của đồng hồ đo lưu lượng. Thứ hai, yêu cầu về độ chính xác phải phù hợp với từng tình huống ứng dụng. Đối với các ứng dụng công nghiệp thông thường, cấp độ chính xác loại 0,5 là đủ; trong khi đó, đối với sản xuất thiết bị cao cấp, đo lường và hiệu chuẩn, cần sử dụng sản phẩm có độ chính xác loại 0,2 hoặc cao hơn. Cuối cùng, cần cân nhắc kỹ lưỡng chi phí thiết bị và chi phí vận hành để tránh việc quá chú trọng vào độ chính xác cao dẫn đến lãng phí chi phí.
(II) Xu hướng phát triển ngành công nghiệp trong lĩnh vực đồng hồ đo lưu lượng dầu thủy lực
Với sự phát triển của Công nghiệp 4.0 và sản xuất thông minh, các đồng hồ đo lưu lượng dầu thủy lực đang chuyển dịch theo hướng "thông minh, tích hợp và xanh hóa". Về mặt thông minh, các nhà sản xuất đang trang bị cho đồng hồ đo lưu lượng các cảm biến thông minh và khả năng truyền thông không dây. Về mặt tích hợp, các mô-đun đo lưu lượng tích hợp đang trở thành xu hướng. Ví dụ, đồng hồ đo tích hợp của VSE, được thiết kế dành cho hệ thống thủy lực nhiều kênh, có thể đồng thời đo lưu lượng trên nhiều mạch dầu, giúp giảm kích thước thiết bị và chi phí lắp đặt. Về mặt xanh hóa, các nhà sản xuất đang giảm tiêu thụ năng lượng và ô nhiễm môi trường từ đồng hồ đo bằng cách tối ưu hóa cấu trúc sản phẩm và lựa chọn vật liệu thân thiện với môi trường.