Bơm dầu cao áp (trạm bơm thuỷ lực) là thiết bị chạy điện, đẩy dầu thuỷ lực tới kích căng cáp với áp lực làm việc thường tới vài chục MPa, kèm các van để điều khiển kích đẩy ra, giữ áp và hồi về. Bơm là một phần của bộ thiết bị căng kéo cùng kích và đồng hồ; thay bơm khác là phải kiểm định lại cả bộ.
Người ta hay chú ý tới kích vì nó trực tiếp kéo cáp, còn bơm thường bị coi là "cái máy cấp dầu". Thực tế nhiều trục trặc khi căng như không lên áp, áp tụt khi giữ tải, kim đồng hồ rung, đến từ bơm, dầu và ống dầu. Áp lực dầu ở mức này cũng có những nguy hiểm riêng. Bài này giải thích cấu tạo, chọn và giữ sạch dầu, kiểm trước ca, vận hành, xử lý trục trặc và nguyên tắc an toàn với hệ thuỷ lực áp cao.
Cấu tạo một trạm bơm dầu căng kéo
Thùng dầu. Chứa dầu thuỷ lực, có thước hoặc mắt thăm mức dầu, nắp thông hơi có lọc. Dung tích phải đủ cho thể tích xi lanh kích cộng ống dầu, còn dư để dầu không bị hút khí.
Động cơ điện và cụm bơm. Thường là bơm piston (hướng trục hoặc hướng kính) vì tạo được áp lực cao với lưu lượng nhỏ, đều. Một số trạm có hai cấp: lưu lượng lớn ở áp thấp để piston kích chạy nhanh lúc chưa có tải, chuyển sang lưu lượng nhỏ khi áp tăng.
Van an toàn. Xả dầu về thùng khi áp vượt mức đặt, bảo vệ kích, ống và đồng hồ. Mức đặt phải phù hợp áp định mức của thiết bị yếu nhất trong hệ, không được vặn lên để "có thêm lực".
Van điều khiển. Van tay chia dòng dầu tới cửa đẩy hoặc cửa hồi của kích, có vị trí giữ áp. Trạm cho kích có bộ đóng nêm có thêm mạch dầu riêng.
Van tiết lưu, van một chiều. Điều chỉnh tốc độ tăng áp, giữ dầu không chảy ngược khi dừng bơm, giúp giữ tải ổn định trong lúc đo.
Đồng hồ, ống và khớp nối. Đồng hồ áp lực lắp trên trạm hoặc trên đường dầu tới kích; ống cao áp nhiều lớp bố thép; khớp nối nhanh có nắp chụp chống bụi.
Dầu thuỷ lực: sạch quan trọng hơn mới
Dầu trong trạm bơm làm ba việc: truyền áp lực, bôi trơn các chi tiết chuyển động và mang nhiệt ra khỏi bơm. Nhà sản xuất bơm và kích khuyến cáo loại dầu thuỷ lực và độ nhớt phù hợp; dùng sai loại, ví dụ dầu máy cũ hay dầu pha trộn không rõ nguồn gốc, làm gioăng trương nở hoặc co cứng, van đóng không kín và bơm mau mòn.
Kẻ thù lớn nhất của hệ thuỷ lực áp cao là bẩn. Hạt cát, mạt kim loại, vụn gioăng lọt vào dầu làm xước mặt van, kẹt van an toàn, mài mòn piston bơm và gioăng kích. Nguồn bẩn quen thuộc ở công trường là khớp nối nhanh để hở không chụp nắp rồi đặt xuống nền đất, châm dầu bằng phễu bẩn, mở nắp thùng giữa trời gió bụi. Chỉ cần nắp chụp khớp nối và phễu sạch là đã tránh được phần lớn rắc rối.
Nước là kẻ thù thứ hai. Trạm để ngoài trời mưa, hơi ẩm ngưng tụ trong thùng khi nhiệt độ ngày đêm chênh lệch, làm dầu bị đục như sữa, giảm khả năng bôi trơn và gây rỉ bên trong. Dầu đổi màu đục, có bọt nhiều hay có mùi khét là dấu hiệu cần thay dầu và tìm nguyên nhân. Thay dầu theo chu kỳ khuyến cáo, vệ sinh lọc hút, xả cặn đáy thùng là việc bảo dưỡng định kỳ không nên bỏ.
Nhiệt độ dầu cũng ảnh hưởng đến căng kéo. Dầu nóng loãng ra, rò qua gioăng nhiều hơn, áp tụt nhanh hơn khi giữ tải. Làm việc liên tục dưới nắng gắt nên che trạm bơm và để bơm nghỉ khi vỏ thùng nóng quá mức bình thường.
Kiểm trước mỗi ca và trình tự vận hành nguyên lý
Trình tự chi tiết theo hướng dẫn của nhà sản xuất và biện pháp căng được duyệt; khung chung như sau:
- Kiểm mức và màu dầu, vết rò quanh bơm, van, khớp; kiểm số hiệu bơm, đồng hồ khớp với giấy kiểm định của bộ kích sẽ dùng.
- Kiểm ống dầu: không phồng, không nứt vỏ, không gập, đầu ép không rỉ dầu; nối khớp nhanh khi hệ không có áp, vặn khoá chặt, đi ống tránh cạnh sắc và lối xe.
- Kiểm điện: nguồn đúng điện áp, có tiếp đất và thiết bị chống dòng rò, dây điện không nằm trong vũng nước, công tắc khẩn cấp hoạt động.
- Chạy không tải cho kích đẩy ra hồi về vài lần ở áp thấp để xả khí trong hệ, quan sát kích chạy êm, đồng hồ lên xuống đều.
- Khi căng: tăng áp đều, từ từ theo từng cấp, dừng giữ áp để đo theo hiệu lệnh; không tăng áp giật cục, không vượt áp tương ứng lực thiết kế.
- Hạ áp từ từ khi nhả kích, không mở xả đột ngột; chỉ tháo khớp nối khi đồng hồ về không và kích đã hồi.
Người vận hành bơm là người kiểm soát trực tiếp lực vào cáp, nên phải là người được đào tạo, nhìn được đồng hồ và nghe rõ hiệu lệnh. Bơm đặt ở vị trí chếch bên thân kích, không nằm trên đường thẳng của bó cáp, và người vận hành có lối lùi an toàn.
Trục trặc thường gặp và hướng xử lý
Bảng dưới gom các triệu chứng hay gặp. Mọi kiểm tra, tháo lắp đều làm khi hệ đã xả hết áp:
| Triệu chứng | Nguyên nhân thường gặp | Hướng xử lý |
|---|---|---|
| Bơm chạy nhưng không lên áp | Thiếu dầu, van xả đang mở, lọc hút tắc, khí trong hệ, van an toàn đặt quá thấp hoặc kẹt mở | Châm dầu đúng loại, kiểm van, vệ sinh lọc, xả khí; van an toàn do thợ có chuyên môn chỉnh |
| Áp tụt dần khi giữ tải | Van một chiều không kín, rò ở khớp, ống hoặc gioăng kích, tao trượt ở nêm | Dừng, hạ áp; kiểm từng điểm; nghi tao trượt thì kiểm nêm, không tăng áp bù liên tục |
| Kim đồng hồ rung mạnh | Khí trong dầu, bơm mòn, đồng hồ thiếu giảm chấn | Xả khí, kiểm bơm, thay đồng hồ đúng loại và kiểm định lại cùng bộ |
| Dầu nóng nhanh, có mùi khét | Dầu sai loại hoặc quá bẩn, chạy quá tải, van an toàn xả liên tục | Cho nghỉ, kiểm dầu và mức đặt van, thay dầu nếu cần |
| Tiếng kêu lạ, rung bất thường | Hút khí do thiếu dầu, ổ bi động cơ, piston bơm hỏng | Dừng máy, kiểm tra sửa chữa trước khi dùng tiếp |
Sau khi sửa chữa phần bơm có ảnh hưởng đến đường dầu tới đồng hồ (thay van, thay đồng hồ, thay ống dài khác), nên kiểm định lại bộ thiết bị theo chỉ dẫn kỹ thuật trước khi căng tiếp các bó của công trình.
Nguy hiểm riêng của dầu áp cao: tia dầu và ống quật
Ở áp lực vài chục MPa, một lỗ rò bằng đầu kim trên ống hay khớp nối có thể phun ra tia dầu mảnh đủ mạnh để xuyên qua da. Vết thương do tia dầu áp cao thoạt nhìn rất nhỏ, ít đau, nên người bị dễ chủ quan, nhưng dầu đã vào sâu trong mô và có thể gây tổn thương nghiêm trọng nếu không được xử trí y tế sớm. Vì vậy tuyệt đối không dùng tay, ngón tay hay lòng bàn tay rà tìm chỗ rò khi hệ đang có áp; dùng một mảnh bìa hoặc gỗ đưa dọc ống để phát hiện, và tốt nhất là xả áp trước khi kiểm.
Ống cao áp bị vỡ hoặc tuột khớp khi đang chịu áp có thể quật mạnh. Ống cũ phồng rộp, ống bị xe cán, bị gập góc nhỏ hơn bán kính uốn cho phép, đầu ép bị rỉ dầu là các dấu hiệu phải thay. Đi ống gọn, cố định đoạn dài, không để ống vắt qua người hay qua lối đi.
Người bị tia dầu bắn vào da, dù vết thương nhỏ, cần được đưa đi khám ngay và nói rõ với nhân viên y tế đó là tổn thương do dầu thuỷ lực áp cao. Mọi người trong tổ căng nên được phổ biến điều này trước khi làm, vì phản xạ thông thường là băng tạm rồi làm tiếp.
Bảo quản và bảo dưỡng giữa các đợt căng
Công trường cầu thường căng theo đợt, giữa các đợt trạm bơm nằm im nhiều tuần. Một số việc giúp trạm sẵn sàng và cho số liệu tin cậy khi dùng lại:
- Xả hết áp, hồi kích, tháo ống, chụp nắp tất cả khớp nối nhanh, cuộn ống gọn không gập.
- Lau sạch vỏ, che phủ chống mưa bụi, cất nơi khô ráo, kê cao khỏi nền.
- Kiểm và ghi số giờ chạy, lịch thay dầu, thay lọc theo khuyến cáo của nhà sản xuất.
- Kiểm đồng hồ còn hạn kiểm định cùng bộ; đồng hồ bị va đập trong lúc cất trữ phải kiểm lại.
- Trước đợt căng mới, chạy thử không tải, kiểm rò, kiểm van an toàn, xả khí như khi bắt đầu ca.
Giữ bơm, kích và đồng hồ của cùng một bộ đi cùng nhau, đánh số rõ ràng, cất chung một chỗ, là cách đơn giản để không ai vô tình lắp lẫn thiết bị giữa các bộ khi công trường có nhiều tổ căng.
Chọn trạm bơm khớp với kích
Trạm bơm phải đáp ứng hai thông số của kích: áp lực làm việc lớn nhất và thể tích dầu cần cho một hành trình. Áp định mức của trạm, ống và đồng hồ phải bằng hoặc cao hơn áp tương ứng lực căng lớn nhất, có dư một khoảng; nhưng van an toàn vẫn đặt theo thiết bị có áp định mức thấp nhất trong hệ.
Thùng dầu phải đủ để đẩy piston kích hết hành trình mà mức dầu không tụt xuống dưới miệng hút. Kích nhiều tao cỡ lớn có xi lanh chứa nhiều dầu; ghép với trạm thùng nhỏ thì kéo được nửa chừng bơm đã hút khí, áp dao động và số đọc không tin được. Lưu lượng bơm quyết định tốc độ kéo: quá chậm thì một ca căng được ít bó, quá nhanh ở áp cao thì khó dừng đúng cấp để đo.
Trạm cho kích có bộ đóng nêm thuỷ lực phải có mạch dầu và van điều khiển riêng cho xi lanh đóng nêm. Khớp nối nhanh của trạm và kích phải cùng chuẩn, cùng cỡ; dùng đầu chuyển tạm bợ giữa hai chuẩn khác nhau là thêm một điểm có thể rò hoặc tuột khi đang chịu áp.
Câu hỏi thường gặp
Có thể dùng bơm tay thay cho bơm điện không?
Bơm tay thuỷ lực dùng được với kích nhỏ, như kích đơn tao hay kích thử, nơi thể tích dầu cần ít. Với kích nhiều tao, bơm tay quá chậm, khó tăng áp đều và làm người vận hành mệt, dễ sai sót. Dù dùng loại nào, bơm vẫn phải nằm trong bộ thiết bị được kiểm định.
Thay ống dầu dài hơn có ảnh hưởng đến kiểm định không?
Nếu đồng hồ lắp trên trạm bơm, thay ống dài hơn có thể làm áp lực đọc trên đồng hồ và áp lực thực tại kích khác nhau một chút trong lúc dầu đang chảy. Thay đổi cấu hình so với lúc kiểm định nên được báo và xem xét kiểm định lại theo chỉ dẫn.
Dầu thuỷ lực bao lâu thì thay?
Theo khuyến cáo của nhà sản xuất bơm và tình trạng thực tế của dầu. Dầu đục, có nước, có cặn, có mùi khét hoặc đổi màu sẫm phải thay sớm hơn lịch. Khi thay, xả hết dầu cũ, vệ sinh thùng và lọc, không châm dầu mới lên dầu bẩn.
Có nên vặn van an toàn lên cao hơn để căng đủ lực không?
Không. Van an toàn bảo vệ kích, ống và đồng hồ khỏi vượt áp. Nếu căng không đủ lực trong giới hạn áp cho phép, nguyên nhân có thể là kích quá nhỏ, rò dầu, hoặc lực thiết kế vượt khả năng thiết bị. Cần kiểm lại chứ không phải gỡ bỏ thiết bị bảo vệ.
Bơm đặt ở đâu khi căng là đúng?
Đặt chếch bên thân kích, trên mặt bằng phẳng chắc, không nằm trên đường thẳng của bó cáp ở cả hai đầu. Người vận hành nhìn được đồng hồ và người ra hiệu lệnh, có lối lùi khi có sự cố. Ống dầu đi gọn, không vắt qua người hay lối đi.
Trạm bơm dùng điện một pha hay ba pha?
Tuỳ công suất và thiết kế của từng trạm. Trạm nhỏ có loại một pha, trạm lớn thường dùng ba pha. Điều quan trọng là nguồn điện đúng thông số, có tiếp đất, có thiết bị chống dòng rò và dây dẫn đủ tiết diện, vì công trường cầu thường ẩm ướt và gần nước.