Các Yếu Tố Chính Khi Chọn Động Cơ Bơm Thủy Lực để Đạt Hiệu Quả

Trong các ứng dụng công nghiệp, hệ thống thủy lực đóng một vai trò quan trọng và việc lựa chọn động cơ để dẫn động bơm thủy lực ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, sự ổn định và tuổi thọ của hệ thống. Việc chọn kích thước động cơ phù hợp sẽ ngăn ngừa cả tình trạng thiếu công suất ("ngựa nhỏ kéo xe lớn") và thừa công suất ("ngựa lớn kéo xe nhỏ"). Bài viết này xem xét các yếu tố chính trong việc lựa chọn động cơ bơm thủy lực, đưa ra các phương pháp tính toán thực tế và dữ liệu tham khảo để hướng dẫn các lựa chọn tối ưu.

Công suất lý thuyết cần thiết để dẫn động bơm thủy lực dịch chuyển tích cực có thể được tính bằng:

HP = (PSI × GPM) / (1714 × Hiệu suất)

Trong đó:

• HP: Công suất yêu cầu
• PSI: Áp suất đầu ra của bơm (pound trên inch vuông)
• GPM: Lưu lượng bơm (gallon trên phút)
• Hiệu suất: Hiệu suất bơm (thường là 0,85 hoặc 85%)

Công thức lý tưởng này yêu cầu điều chỉnh thực tế cho:

Hiệu suất thay đổi theo loại bơm và điều kiện vận hành. Tham khảo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất - hiệu suất cao hơn làm giảm công suất động cơ yêu cầu, trong khi hiệu suất thấp hơn làm tăng nó.

Dưới 500 PSI, ma sát cơ học và tổn thất chất lỏng trở nên đáng kể. Sử dụng các công thức thực nghiệm hoặc thử nghiệm thực tế để có độ chính xác trong các ứng dụng áp suất thấp.

Bơm thủy lực yêu cầu mô-men xoắn khởi động đáng kể để khắc phục ma sát tĩnh. Chọn động cơ có mô-men xoắn khởi động cao hơn cho các hệ thống tải nặng.

Bảng dưới đây cho thấy công suất động cơ yêu cầu cho bơm dịch chuyển tích cực ở các áp suất và lưu lượng khác nhau (giả sử hiệu suất 85%):

• Dữ liệu chỉ mang tính chất tham khảo - điều chỉnh theo điều kiện vận hành thực tế
• Đối với các giá trị không được liệt kê, hãy sử dụng phép tính công thức hoặc nội suy tuyến tính
• Công suất 4500 PSI = tổng của các giá trị 2000 PSI và 2500 PSI ở cùng lưu lượng
• Công suất 73 GPM = tổng của các giá trị 3 GPM và 70 GPM ở cùng áp suất
• Công suất 10.000 PSI = gấp đôi giá trị 5000 PSI ở cùng lưu lượng

Một hướng dẫn ước tính thực tế:

• 1 HP yêu cầu cho mỗi 1 GPM lưu lượng ở 1500 PSI
• Có thể mở rộng: 3 GPM ở 500 PSI, 2 GPM ở 750 PSI hoặc 0,5 GPM ở 3000 PSI đều yêu cầu 1 HP

Ngay cả ở áp suất tối thiểu, động cơ vẫn tiêu thụ năng lượng để khắc phục ma sát ổ trục và chuyển động chất lỏng. Thông thường là 5% công suất định mức tối đa, mức tiêu thụ không tải này nên được tính đến trong việc lựa chọn động cơ để ngăn chặn hoạt động không hiệu quả ở tải thấp.

Hệ thống thủy lực gặp phải tải động yêu cầu khả năng quá tải của động cơ:

• Động cơ cảm ứng ba pha tiêu chuẩn (NEMA B) thường có hệ số dịch vụ 0,15 (khả năng quá tải 15%) đối với thiết kế khung hở
• Động cơ kín hoàn toàn làm mát bằng quạt (TEFC) và động cơ chống cháy nổ thường có hệ số dịch vụ 1.0
• Giới hạn khuyến nghị: ≤25% trên dòng điện trên bảng tên trong ≤10% chu kỳ hoạt động

Hầu hết các động cơ AC 60Hz hoạt động trên nguồn điện 50Hz (và ngược lại) với những thay đổi về hiệu suất:

Các thông số trên bảng tên động cơ giả định điện áp được chỉ định:

• Điện áp thấp: Dòng điện phải tăng để duy trì công suất, gây ra quá nhiệt. Dưới 90% điện áp định mức, giảm tải theo tỷ lệ với mức giảm điện áp
• Điện áp cao: Làm tăng tiếng ồn và dòng điện khởi động/phá vỡ. Điều chỉnh bảo vệ mạch cho phù hợp

Động cơ quá khổ: Động cơ 20HP cho hệ thống 10HP lãng phí năng lượng trong quá trình hoạt động không tải và làm giảm hệ số công suất của cơ sở.

Động cơ thiếu khổ: Động cơ 20HP trong hệ thống 25HP có thể xử lý quá tải ngắn hạn nhưng hút dòng điện quá mức trong thời gian cao điểm, làm tăng chi phí vận hành.

Kết nối động cơ ba pha chín dây tiêu chuẩn để vận hành điện áp cao/thấp:

Việc lựa chọn động cơ bơm thủy lực tối ưu đòi hỏi phải phân tích toàn diện về áp suất, lưu lượng, hiệu suất, đặc tính tải và các thông số điện. Kích thước phù hợp sẽ nâng cao hiệu suất hệ thống đồng thời giảm thiểu chi phí năng lượng và rủi ro vận hành.