Khớp nối thủy lực ở Việt Nam, trong vòng 10 năm gần đây mới bắt đầu sử dụng loại công nghệ này để thay thế cho các loại khớp nối cứng, khớp nối sử dụng thiết bị biến tần

KHỚP NỐI THỦY LỰC VÀ ỨNG DỤNG TRONG CÔNG NGHIỆP
Khớp nối thủy lực ở Việt Nam, trong vòng 10 năm gần đây mới bắt đầu sử dụng loại công nghệ này để thay thế cho các loại khớp nối cứng, khớp nối sử dụng thiết bị biến tần… giữa mô tơ và động cơ, như tại các nhà máy nhiệt điện, thủy điện, xi măng: Cẩm Phả, Hà Tiên, Nhơn Trạch …
Khớp nối thủy lực được hiểu là loại khớp nối sử dụng bằng chất lỏng như dầu hoặc nước để truyền động giữa mô tơ và động cơ.
Hiện nay có 2 loại khớp nối thủy lực:
Khớp nối thủy lực có mức dầu cố định.

 

Ưu điểm của loại khớp nối này khi so sánh với các loại khớp cứng được thể hiện qua các đặc điểm sau. Thay vì sử dụng khớp nối cứng giữa động cơ và mô tơ, Voith sử dụng dầu để chuyển động, chính vì đặc tính đối với một loại chất lỏng có độ nhớt cao, khớp nối thủy lực có ưu điểm:
- Giảm thiểu mô men xoắn khi khởi động, chống rung, chống sốc.
- Giảm thiểu dòng xung
- Khởi động không tải, giảm thời gian khởi động
- Có thể thay đổi được tốc độ quay.
- Thiết kế đơn giản, nhỏ gọn, tiết kiệm diện tích lắp đặt.
- Tiết kiệm năng lượng do tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống.
Đặc biệt, trong những trường hợp gặp sự cố như kẹt động cơ, quá tải, khớp nối thủy lực có khả năng xử lý sự cố và độ an toàn cao. Do cơ chế truyền động thông qua chất lỏng, thì khi gặp sự cố, động cơ bị kẹt và dừng lại, lúc đó mô tơ vẫn đang chạy ở chế độ định mức, dầu tại khớp nối sẽ nóng lên, tại đây có các loại thiết bị cảm ứng nhiệt, rơ le để khi nhiệt độ tăng cao, máy sẽ tự động ngắt.
Hạn chế của loại này là dòng khởi động cao tới hơn 140 %, giới hạn chia tải giữa các ổ đĩa riêng biệt và do hệ thống làm mát dầu đơn giản chỉ là trao đổi nhiệt với không khí trong môi trường nên hạn chế số lần khởi động liên tục trong 1 khoảng thời gian, thường chỉ khoảng 3 đến 5 lần trong 1 giờ. Nhưng với kiểu thiết kế đơn giản, loại khớp nối này có giá thành rẻ, thích hợp với những động cơ công suất nhỏ, công suất tối đa của thiết bị sử dụng loại khớp nối mức dầu cố định là 750 KW.
Khớp nối thủy lực có mức dầu thay đổi

 

Với hệ thống bơm dầu và xả dầu cùng hệ thống làm mát phía ngoài đã cho phép điều chỉnh được lượng dầu và khả năng làm mát, nên loại khớp nối này đã khắc phục được các nhược điểm của loại khớp nối mức dầu cố định, và thể hiện nhiều ưu điểm khác. Với loại khớp nối thủy lực điều tốc là loại hiện đại nhất cho phép điều chỉnh tốc độ từ đó điểu khiển được hoạt động của cả hệ thống, cho thấy khớp nối thủy lực ngày càng thể hiện thế mạnh và khả năng ứng dụng đa ngành nghề của nó.
Xem xét và so sánh toàn bộ hệ thống dùng khớp nối thủy lực điều tốc và hệ thống biến tần, cho thấy:
Ở hệ thống biến tần do phải sử dụng các thiết bị phụ trợ như máy biến áp, khớp nối chống rung, hộp số, bộ lọc sóng hài, hệ thống cáp giữa động cơ và biến tần, bệ đỡ cho thiết bị truyền động, và phòng điều khiển có quạt mát (máy làm mát), khiến hệ thống cồng kềnh, trong khi hệ thống dùng khớp nối thủy lực khá đơn giản nhỏ gọn, tích hợp sẵn các thiết bị phụ trợ: hộp số, dầu bôi trơn, không cần các thiết bị như: máy biến áp, khớp chống rung, bộ lọc sóng hài….. nên chi phí và diện tích tiết kiệm hơn.
Đặc biệt, với thế mạnh khởi động động cơ không tải, khả năng chống sốc, rung cao, khả năng chịu quá tải cao, mô men xoắn không biến động, dòng xung khởi động thấp, độ ồn thấp, không có tác nhân sóng hài, không hao tổn suất phản kháng, độ tin cậy cao về khả năng bền bỉ, tiết kiệm năng lượng thì hệ thống sử dụng khớp nối thủy lực điều tốc đang chiếm ưu thế cao so với hệ thống biến tần.
Tuy nhiên, theo so sánh hiệu quả kinh tế ở suất đầu tư cho thấy, hệ thống biến tần chiếm ưu thế khi sử dụng cho những động cơ có công suất nhỏ hơn 200 KW do giá thành rẻ hơn. Nhưng ngày nay, việc lựa chọn sử dụng khớp nối thủy lực được cho là một bài toán về hiệu ích kinh tế trong tính toán thiết kế lắp đặt thiết bị tại các nhà máy nhiệt điện, thủy điện …. khi ngành xây dựng ngày càng phát triển hơn với các máy móc có công suất cao hơn.
Ngoài ra một số thiết bị khối lượng lớn cần gia tốc êm ái, điều kiện làm việc khắc nghiệt (như máy xúc khai thác mỏ, truyền động cho băng tải, máy nghiền bột giấy… ), có thể điều chỉnh tốc độ và đòi hỏi khả năng sẵn sàng cao người ta dùng khớp nối thủy lực (Fluid Coupling).
Khớp nối thủy lực không truyền lực trực tiếp qua các cơ cấu cơ khí mà bằng dầu thủy lực hay có thể gọi là sự kết nối “mềm” và truyền công suất từ trục dẫn động sang trục bị dẫn nhờ biến đổi mômen của chất lỏng và có thể thay đổi số vòng quay bằng cách thay đổi lượng chất lỏng cung cấp.
Nguyên lý:khi động cơ dẫn động quay sẽ làm cánh bơm của khớp nối quay với tốc độ động cơ và đẩy dầu về phía cánh tuabin (phía trục máy được dẫn) làm tuabin quay và kéo máy được dẫn quay. Như vậy có sự chuyển năng lượng cơ học sang năng lượng thủy lực và ngược lại
Nhược điểm: giá thành đầu tư cao, kết cấu phức tạp, cồng kềnh
Ưu điểm: làm việc êm ái, ít bảo trì
Chọn khớp nối:
Chọn loại khớp nối: Dựa vào tải trọng, số vòng quay, tính chất làm việc của máy để chọn kiểu khớp nốiDựa vào đường kính d (trục chủ động) của đoạn cần lắp khớp nối và moomen xoắn T trên trục, tra bảng tìm khớp nối thích hợp.
Hiện nay, chúng tôi đang cung cấp gần như toàn bộ khớp nối thủy lực mức dầu cố định(Fluid couplings with constant filling), khớp nối thủy lực mức dầu điều khiển (Fill-controlled fluid couplings, Constant fill fluid couplings), khớp nối thủy lực điều tốc (Variable speed fluid couplings, Variable fill fluid couplings) cho các truyền động trong các ngành công nghiệp như:
- Luyện thép, luyện kim
- Xi măng
- Thủy lợi
- Tầu biển
- Các nhà máy nhiệt điện tại Việt Nam. Ngoài ra, nhiều nhà máy thủy điện, xi măng, khai khoáng…vẫn đang tiếp tục sử dụng công nghệ mới này để thay thế cho các khớp nối cứng, khớp nối biến tần…