Trong các hệ thống vacuum automation, cảm biến áp suất giữ vai trò quan trọng. Thiết bị này giúp giám sát và kiểm soát áp suất trong buồng hoặc đường ống chân không.
Tuy nhiên, sau một thời gian vận hành, cảm biến có thể xuất hiện sai số. Một trong những nguyên nhân cần lưu ý là nhiễm dầu từ hệ thống chân không. Đặc biệt, rủi ro này có thể tăng khi hệ thống sử dụng bơm chân không vòng dầu và thường xuyên bật/tắt bơm.
Vậy dầu có thể đi vào cảm biến như thế nào? Dấu hiệu nhận biết là gì? Và làm thế nào để bảo vệ cảm biến?
1. Dấu hiệu cảm biến áp suất chân không bị sai số
Khi cảm biến bị nhiễm dầu hoặc gặp vấn đề trong quá trình vận hành, hệ thống có thể xuất hiện một số dấu hiệu sau:
- Giá trị áp suất cao hơn thực tế. Ví dụ, yêu cầu công nghệ là ≤ 7 Pa nhưng cảm biến liên tục hiển thị 9–11 Pa.
- Giá trị đo dao động bất thường. Trong khi đó, điều kiện vận hành của bơm không thay đổi đáng kể.
- Giá trị giữa các thiết bị đo không đồng nhất. Cảm biến trên hệ thống cho kết quả khác với thiết bị đo chuẩn.
- Tín hiệu cảm biến không ổn định. PLC hoặc HMI có thể nhận tín hiệu chập chờn.
- Cảm biến mất tín hiệu hoặc hư hỏng. Tình trạng này có thể xảy ra nếu dầu hoặc chất ô nhiễm xâm nhập vào bên trong cảm biến.
Vì vậy, khi áp suất hiển thị cao bất thường, không nên chỉ kiểm tra vacuum pump. Kỹ sư cũng cần kiểm tra pressure sensor, vacuum piping và các van liên quan.
2. Oil Backstreaming: Nguyên nhân có thể gây nhiễm dầu cho cảm biến
Oil backstreaming là hiện tượng hơi dầu hoặc sương dầu từ bơm chân không đi ngược về phía hệ thống chân không.
Đối với oil-sealed vacuum pump, dầu được sử dụng để bôi trơn và hỗ trợ làm kín bên trong bơm. Trong một số điều kiện vận hành, dầu hoặc hơi dầu có thể di chuyển về phía đường hút.
Đặc biệt, quá trình này cần được lưu ý ở các hệ thống có tần suất ON/OFF bơm cao.
Ví dụ, nếu bơm được khởi động và dừng theo chu kỳ khoảng một giờ một lần, hiện tượng dầu di chuyển ngược có thể lặp lại nhiều lần trong ngày.
Theo thời gian, dầu có thể tích tụ tại đường ống hoặc các vị trí lắp đặt thiết bị đo. Nếu cảm biến nằm gần khu vực bị nhiễm dầu, phần tử đo có thể bị ảnh hưởng.
Quá trình có thể diễn ra như sau:
Bơm hoạt động → Bơm dừng → Dầu/hơi dầu di chuyển về phía đường hút → Dầu tích tụ trong đường ống → Cảm biến bị nhiễm dầu → Sai số đo
Sơ đồ minh họa cảm biến lắp trực tiếp với bơm chân không ULVAC VDN301
Tuy nhiên, mức độ backstreaming phụ thuộc vào thiết kế của bơm, cấu hình đường ống, van và điều kiện vận hành. Do đó, cần kiểm tra thực tế trước khi xác định nguyên nhân chính xác.
3. Nhiễm dầu ảnh hưởng đến cảm biến như thế nào?
Trước hết, dầu có thể bám trên khu vực tiếp xúc với môi trường chân không. Lớp dầu này có thể làm thay đổi đặc tính đáp ứng của phần tử đo.
Ngoài ra, dầu có thể kết hợp với bụi và các chất ô nhiễm khác trong hệ thống. Vì vậy, tình trạng contamination có thể trở nên nghiêm trọng hơn theo thời gian.
Kết nối cảm biến với bơm chân không |
Cảm biến dính dầu + bụi |
Kết quả là cảm biến có thể:
- Hiển thị giá trị áp suất không chính xác.
- Phản hồi chậm hơn.
- Dao động tín hiệu.
- Không thể hiệu chuẩn về giá trị chuẩn.
- Hư hỏng nếu dầu xâm nhập sâu vào bên trong.
Do đó, nếu cảm biến liên tục báo áp suất cao trong khi bơm vẫn đạt thông số kỹ thuật, cần kiểm tra tình trạng nhiễm dầu của cảm biến trước khi kết luận bơm bị yếu.
4. Làm thế nào để kiểm tra cảm biến bị sai số?
Khi hệ thống không đạt mức chân không yêu cầu, nên kiểm tra theo trình tự sau:
Bước 1: Đối chiếu với thiết bị đo chuẩn
Sử dụng thiết bị đo áp suất chuẩn để kiểm tra giá trị thực tế.
Nếu thiết bị chuẩn cho kết quả bình thường nhưng cảm biến trên hệ thống hiển thị cao hơn, cần kiểm tra cảm biến.
Bước 2: Kiểm tra vacuum pump
Tiếp theo, kiểm tra:
- Ultimate pressure.
- Tình trạng dầu bơm.
- Mức dầu.
- Thời gian đạt áp suất yêu cầu.
- Các dấu hiệu bất thường trong quá trình vận hành.
Bước 3: Kiểm tra leak
Ngoài bơm và cảm biến, leak cũng là nguyên nhân phổ biến khiến hệ thống không đạt áp suất yêu cầu.
Vì vậy, cần kiểm tra flange, O-ring, valve, connection, chamber và vacuum piping.
Bước 4: Kiểm tra nhiễm dầu
Cuối cùng, kiểm tra cổng đo của cảm biến và đường ống gần vị trí lắp đặt.
Nếu phát hiện dầu hoặc contamination, cần xem xét khả năng oil backstreaming hoặc các nguồn gây nhiễm khác.
5. Giải pháp bảo vệ cảm biến áp suất
Để hạn chế sự cố, nhà máy nên kết hợp nhiều giải pháp thay vì chỉ thay cảm biến khi thiết bị đã hỏng.
Vệ sinh và calibration
Đối với cảm biến chỉ bị nhiễm bẩn nhẹ, có thể kiểm tra và vệ sinh theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
Sau đó, thực hiện calibration để xác nhận độ chính xác của thiết bị.
Ngược lại, nếu dầu đã xâm nhập sâu hoặc cảm biến bị hư hỏng, nên thay thế thiết bị.
Sử dụng van cách ly chân không
Ngoài ra, có thể sử dụng vacuum isolation valve để cách ly cảm biến khỏi nguồn nhiễm dầu trong những điều kiện vận hành phù hợp.
Ví dụ, VLPCD-25KF có thể được xem xét cho các ứng dụng phù hợp.
Việc lựa chọn van cần dựa trên kích thước kết nối, dải áp suất, tốc độ đóng/mở và cấu hình thực tế của hệ thống.
Tối ưu chu kỳ ON/OFF của bơm
Đồng thời, kỹ sư có thể kiểm tra lại chương trình PLC.
Nếu bơm đang bật/tắt quá thường xuyên, hãy đánh giá xem các chu kỳ này có thực sự cần thiết hay không.
Giảm các lần đóng/cắt không cần thiết có thể giúp hệ thống vận hành ổn định hơn. Đồng thời, điều này cũng góp phần giảm các rủi ro liên quan đến quá trình dầu di chuyển trong hệ thống.
6. Preventive Maintenance cho hệ thống Vacuum
Cuối cùng, preventive maintenance là một trong những cách hiệu quả để phát hiện sớm các vấn đề về cảm biến và bơm chân không.
Nhà máy nên định kỳ kiểm tra:
| Hạng mục | Nội dung |
|---|---|
| Vacuum Pump | Dầu, ultimate pressure và tình trạng vận hành |
| Pressure Sensor | Sai số, tín hiệu và contamination |
| Vacuum Piping | Dầu, bụi và các chất ô nhiễm |
| Isolation Valve | Khả năng đóng/mở và độ kín |
| PLC | Chu kỳ ON/OFF của bơm |
| Calibration | Độ chính xác của cảm biến |
| Leak Test | Độ kín của hệ thống |
Nhờ đó, doanh nghiệp có thể phát hiện sớm nguyên nhân và hạn chế downtime không cần thiết.
Kết luận
Cảm biến áp suất chân không bị sai số không phải lúc nào cũng do vacuum pump. Nhiễm dầu, leak, contamination hoặc bản thân cảm biến cũng có thể là nguyên nhân.
Đặc biệt, với hệ thống sử dụng bơm chân không vòng dầu, hiện tượng oil backstreaming cần được xem xét khi cảm biến thường xuyên bị nhiễm dầu.
Vì vậy, doanh nghiệp nên kết hợp pressure sensor, vacuum isolation valve, PLC control và preventive maintenance để bảo vệ hệ thống đo.
Cần tư vấn giải pháp cho hệ thống Vacuum của bạn?
Liên hệ ULVAC Vietnam để được tư vấn về vacuum pump, pressure sensor, vacuum valve và giải pháp bảo trì phù hợp với ứng dụng sản xuất của bạn.
