Začněte se systematickým přístupem
Nejdražší chybou při odstraňování problémů s hydraulikou je výměna dílů před diagnostikou problému. Čerpadlo vyměněné instinktivně stojí čas a peníze; čerpadlo vyměněné po potvrzení, že je zdrojem naměřené tlakové ztráty, řeší problém trvale. Systematické odstraňování problémů začíná informacemi, nikoli nástroji.
Než se dotknete jakékoli součásti, vyhledejte hydraulické schéma systému. Sledování dráhy toku na papíře trvá minuty a často odhalí místo závady, než se uvolní jediná armatura. Na schématu jsou okamžitě viditelné ventily uložené uvnitř potrubí, pilotní vedení napájející dálkové ovladače a obtokové obvody, které lze na stroji snadno přehlédnout. Pokud schéma není k dispozici, jeho získání by mělo být první prioritou — odstraňování problémů se složitým obvodem bez něj znásobuje dobu diagnostiky a riziko chybné diagnózy.
Druhým přípravným krokem je stanovení základní linie. Zaznamenávejte tlak v systému, teplotu kapaliny, doby cyklů pohonu a hladinu hluku čerpadla, když systém funguje normálně. Tyto referenční hodnoty transformují budoucí řešení problémů z dohadů na srovnání. Tlak, který byl minulý měsíc 180 barů a dnes je 140 barů, vám přesně říká, kolik výkonu se ztratilo, a výrazně zužuje příčinu. Bez základní linie provádíte diagnostiku od nuly pokaždé, když se objeví problém.
S pochopeným schématem a základními údaji v ruce pracujte se systémem logicky od zdroje kapaliny směrem ven – nejprve nádrž a stav kapaliny, potom čerpadlo, poté ventily a poté ovladače. Tato sekvence sleduje směr toku energie a zamezuje běžné pasti výměny součásti po proudu, když je skutečná porucha proti proudu.
Příznak 1 — Ztráta tlaku nebo napájení
Postupný nebo náhlý pokles tlaku v systému je jednou z nejčastějších hydraulických potíží. Projevuje se pomalým pohybem aktuátoru, neschopností udržet zátěž nebo odvzdušňováním pojistných ventilů nepřetržitě při částečném zatížení. Může za to jakákoliv hlavní složka v cestě toku.
Začněte u pojistného ventilu. Nesprávně nastavený, opotřebovaný nebo znečištěný pojistný ventil je jedinou nejčastější příčinou nízkého tlaku v systému a lze jej nejsnáze vyloučit. Připojte kalibrovaný tlakoměr na výstup čerpadla a sledujte odečet, zatímco je systém pod zatížením. Pokud měřidlo ukazuje níže, než je nastavení pojistného ventilu, pojistný ventil může propouštět kapalinu pod svým jmenovitým praskacím tlakem – před pokračováním jej odstraňte, zkontrolujte a vyčistěte nebo vyměňte.
Pokud je pojistný ventil potvrzen jako provozuschopný, dalším podezřelým je výstup čerpadla. Vnitřní opotřebení v čerpadle zvyšuje vůle mezi rotujícími prvky a skříní, což umožňuje tekutině recirkulovat uvnitř, spíše než aby byla vypouštěna pod tlakem. Opotřebené čerpadlo bude stále vytvářet tlak v podmínkách bez zátěže, ale nedokáže udržet tlak, když se zvýší požadavek na pohon. Nainstalujte průtokoměr za čerpadlo a porovnejte naměřený výkon se jmenovitým průtokem čerpadla při provozních otáčkách. Deficit průtoku přesahující 10 až 15 % jmenovitého výkonu při provozním tlaku ukazuje na značné vnitřní opotřebení.
Zkontrolujte také vnější únikové cesty – hadicovou armaturu, která mírně ustoupila, těsnění tělesa ventilu, které selhalo, nebo těsnění víka válce, kterým prochází kapalina pod zatížením. Jakákoli nezamýšlená zpětná cesta do nádrže snižuje tlak dostupný v okruhu pohonu.
Příznak 2 — Přehřátí
Hydraulická kapalina, která trvale pracuje nad 60–70 °C (140–160 °F), způsobuje zrychlenou oxidaci kapaliny, zrychlenou degradaci těsnění, sníženou viskozitu a sestupnou spirálu zvyšujícího se vnitřního úniku, který generuje více tepla. Rychlá identifikace zdroje tepla je zásadní pro zabránění postupnému poškození systému.
Nízká hladina kapaliny je nejjednodušší příčina a první věc, kterou je třeba zkontrolovat. Nedostatečně naplněný zásobník zkracuje dobu setrvání tekutiny mezi návratem a opětovným vstupem do okruhu, což zabraňuje dostatečnému odvodu tepla. Než budete pokračovat v další diagnostice, doplňte zásobník a sledujte teplotu po celý provozní cyklus.
Znečištěná nebo znehodnocená kapalina má zvýšenou viskozitu a sníženou mazací schopnost, což nutí čerpadlo pracovat intenzivněji a generuje více tepla na jednotku dodané práce. Odeberte vzorek tekutiny a odešlete jej k laboratorní analýze nebo použijte přenosný viskozitní komparátor ke kontrole tekutiny s čerstvým vzorkem. Kapalina, která výrazně ztmavla, páchne spáleninou nebo vykazuje viditelné zakalení, by měla být před další diagnózou vyměněna – špinavá kapalina bude nadále generovat teplo bez ohledu na další korekce.
Ucpané nebo znečištěné chladicí okruhy jsou hlavní příčinou přehřátí v systémech, které dříve fungovaly za normálních teplot. Zkontrolujte chladič oleje z hlediska vnějšího znečištění (prach, úlomky nebo vodní kámen blokující proudění vzduchu u vzduchem chlazených jednotek) a vnitřní ucpání (usazeniny nebo biologický růst u vodou chlazených jednotek). Chladič pracující s účinností i 50 % může při plném zatížení posunout teploty kapaliny výrazně nad přijatelné limity.
Nepřetržitý provoz pojistného ventilu je významným zdrojem tepla. Pojistný ventil, který se opakovaně otevírá – protože požadavek na tlak v systému je blízko nastavení ventilu nebo protože je proti odlehčení přidržováno zatížení – přeměňuje hydraulickou energii přímo na teplo, aniž by byla vykonána žádná užitečná práce. Zkontrolujte, zda nastavení odlehčení poskytuje dostatečnou rezervu nad normální pracovní tlak a zda aplikace vyžaduje akumulátor nebo vyvažovací ventil ke snížení zatížení odlehčovacího okruhu.
Symptom 3 — Abnormální hluk a vibrace
Hydraulické systémy produkují charakteristický provozní zvuk, který zkušení technici okamžitě poznají. Odchylky od této základní linie – kňučení, klepání, chrastění nebo nepravidelné pulzování – téměř vždy indikují specifickou chybu, kterou lze identifikovat podle povahy zvuku.
A vysoké kňučení z pumpy je klasický podpis kavitace. Ke kavitaci dochází, když tlak kapaliny na vstupu čerpadla klesne pod tlak par kapaliny, což způsobí, že se vytvoří bublinky páry a poté se prudce zhroutí, když vstoupí do vysokotlaké zóny. Energie imploze je slyšitelná jako kňučení nebo skřípění a způsobuje rychlou erozi vnitřních částí čerpadla. Okamžitě zkontrolujte sací potrubí: hledejte ucpané sací sítko, částečně uzavřený izolační ventil na vstupu, sací potrubí, které je poddimenzované pro průtok čerpadla, nebo viskozita kapaliny, která je příliš vysoká pro aktuální teplotu. Jakékoli omezení, které snižuje vstupní tlak pod atmosférický tlak, vytváří podmínky pro kavitaci.
A zvuk klepání nebo drnčení z čerpadla, které se mění s rychlostí hřídele, obvykle indikuje nasávání vzduchu – spíše provzdušňování než kavitaci. Unášený vzduch se při průchodu čerpadlem náhle stlačuje a expauje a vytváří nepravidelný klepavý zvuk odlišný od stálého kvílení kavitace. Zkontrolujte všechny armatury sacího potrubí a těsnění hřídele, zda do nich nevniká vzduch. Poškozené nebo opotřebované těsnění hřídele na sací straně čerpadla umožňuje nasávání vzduchu pod podtlakem na sání. Naneste malé množství kapaliny na podezřelé armatury, když čerpadlo běží – pokud se hluk změní, našli jste vstupní bod vzduchu.
Vibrace a pulzace tlaku které způsobují pohyb potrubí a únavu armatur, jsou často způsobeny rezonancí mezi vlastní tlakovou frekvencí čerpadla a mechanickou vlastní frekvencí nepodporovaného potrubí. Přidání svorek ve vhodných intervalech a instalace flexibilních hadicových sekcí na porty čerpadla odděluje čerpadlo od pevného potrubí a eliminuje vibrace způsobené rezonancí, aniž by se změnily podmínky čerpadla nebo kapaliny.
Příznak 4 — Vnější a vnitřní úniky
Hydraulické netěsnosti představují jak problém údržby, tak bezpečnostní riziko. Vysokotlaká kapalina vstřikovaná dírkou v hadici může proniknout kůží a způsobit vážné zranění; hromadění tekutin pod strojním zařízením vytváří nebezpečí uklouznutí a požáru. Jakýkoli únik, bez ohledu na zjevnou závažnost, by měl být okamžitě vyřešen.
Vnější netěsnosti jsou viditelné a obecně je lze snadno najít. Mezi běžné zdroje patří armatury hadic, které se uvolnily v důsledku vibrací, připojení čelních těsnění O-kroužků, kde byl O-kroužek přeříznut nebo trvalou sadu, těsnění tyče válců, která se opotřebovala po uplynutí své životnosti, a těsnění hřídele čerpadla, která selhala kvůli nadměrnému tlaku ve skříni nebo házení hřídele. U hadicových armatur před výměnou znovu utáhněte na předepsanou hodnotu – mnoho zjevných netěsností v armaturách jsou jednoduše nedotažené spoje, které se v průběhu času mírně uvolnily.
Vnitřní netěsnosti — obtok kapaliny přes cívky ventilů, přes opotřebovaná těsnění válců nebo přes vnitřní vůle čerpadla — je obtížnější zjistit, protože nedochází k žádné viditelné ztrátě kapaliny. Důkazem je zhoršení výkonu: pohon, který se pod zatížením pohybuje, válec, který nedrží polohu, nebo systém, který pomalu vytváří tlak. pro lamelové motory a pístové motory vnitřní netěsnost se projevuje jako snížený výstupní krouticí moment nebo otáčky při daném tlaku a průtoku. Kvantifikujte vnitřní netěsnost měřením průtoku odtoku skříně – pokud průtok vypouštění skříně z motoru nebo čerpadla výrazně překračuje maximální specifikaci výrobce, vnitřní vůle se opotřebovaly nad přijatelný rozsah a součást vyžaduje opravu nebo výměnu.
Chcete-li zjistit vnitřní netěsnost přes směrový ventil, izolujte pohon od okruhu a natlakujte těleso ventilu a zároveň sledujte pohyb pohonu. Jakýkoli pohyb za podmínek statického tlaku potvrzuje, že cívka ventilu prochází tekutinou přes její těsnicí plochy.
Příznak 5 — Pomalý nebo nepravidelný pohyb ovladače
Když se válce vysouvají nebo zasouvají příliš pomalu nebo když motory běží nestejnoměrně, může závada pocházet z čerpadla, regulačních ventilů nebo samotného pohonu. Strukturovaný proces izolace identifikuje, která část okruhu je zodpovědná.
Začněte tím, že se pomocí průtokoměru nainstalovaného mezi čerpadlem a rozváděčem přesvědčíte, že průtok čerpadla je v rámci specifikace. Pokud je průtok čerpadla správný, problém je ve směru proudění. Pokud je průtok čerpadla pod specifikací, vraťte se ke krokům diagnostiky čerpadla popsaným v části tlakové ztráty výše.
Po potvrzení průtoku čerpadla zkontrolujte směrový ventil. Cívka ventilu, která je částečně zaseknutá – kvůli kontaminaci, oteklému těsnění nebo elektromagnetu, který není plně napájen – bude škrtit průtok do pohonu, i když je nařízeno úplné otevření. Zkontrolujte odběr proudu solenoidu podle specifikace výrobce: odběr solenoidu nižší než jmenovitý proud může mít poruchu zapojení; o jeden odběr větší než jmenovitý proud může mít poškozenou cívku. Pokud elektrické kontroly projdou úspěšně, vyjměte a zkontrolujte cívku ventilu, zda není znečištěná nebo poškrábaná.
Ventily pro řízení průtoku, tlakově kompenzované nebo jiné, které se odchýlily od svého původního nastavení, budou produkovat pomalou nebo proměnlivou rychlost pohonu. Ověřte nastavení clony podle specifikace systému a zkontrolujte, zda zpětné ventily v okruzích řízení průtoku správně sedí a neumožňují obtok v řízeném směru.
Pokud se zkontrolují všechny komponenty ve směru proudění, je možné, že samotný pohon má vyvinutý vnitřní bypass těsnění. U válců zcela zatáhněte a poté aplikujte tlak na konec uzávěru a zároveň sledujte zpětný tok u portu na konci tyče bez připojené zátěže – jakýkoli měřitelný zpětný tok indikuje obtokové těsnění pístu. pro lamelové motory a pístové motory , změřte otáčky hřídele při známém vstupním průtoku a porovnejte s výpočtem teoretického posunutí. Rychlost pod teoretickou značí vnitřní objemovou ztrátu.
Odstraňování problémů specifických pro čerpadlo
Čerpadlo je nejčastějším předmětem dotazů na hydraulické odstraňování problémů a různé technologie čerpadel vykazují různé známky poruch. Pochopení toho, co hledat u každého typu, výrazně zkracuje dobu diagnostiky.
Odstraňování problémů s lopatkovým čerpadlem: Lopatková čerpadla jsou citlivé na čistotu kapaliny a minimální vstupní viskozitu. Nejčastějším způsobem poruchy lopatkového čerpadla je opotřebení špičky lopatky, což zvyšuje vůli mezi špičkou lopatky a vačkovým kroužkem a snižuje objemovou účinnost. To se projevuje postupnou degradací tlaku a průtoku v průběhu času spíše než náhlým selháním. Pokud lopatkové čerpadlo, které fungovalo adekvátně, náhle ztratí výkon, zkontrolujte, zda nejsou zlomené nebo zaseknuté lopatky – jedna lopatka, která se zasekla ve své drážce, narušuje rovnováhu tlaku napříč rotorem a může způsobit okamžitou a dramatickou ztrátu tlaku. Lopatková čerpadla také vyžadují minimální otáčky pro vytvoření dostatečné odstředivé síly pro udržení kontaktu lopatky s vačkovým kroužkem; provoz pod minimálními otáčkami způsobuje kmitání lopatek a zrychlené opotřebení hrotu.
Odstraňování problémů s pístovým čerpadlem: Pístová čerpadla jsou vysoce výkonné jednotky, které vyžadují čistou kapalinu a pečlivou pozornost k vypouštěcímu tlaku skříně. Nadměrný vypouštěcí tlak skříně – způsobený zablokovaným nebo poddimenzovaným vypouštěcím potrubím skříně – vytlačuje kapalinu přes hřídelovou ucpávku a způsobuje selhání těsnění. Vždy ověřte, že se vypouštěcí potrubí skříně vrací do nádržky nad hladinu kapaliny a nevytváří protitlak. Hluk pístového čerpadla, který se zvyšuje s tlakem, indikuje opotřebené kluzné podložky na pístech, které při vysokém tlaku ztrácejí svůj hydrodynamický film. Mléčná nebo zakalená kapalina ve vzorku odtoku skříně pístového čerpadla ukazuje na kontaminaci vodou, která dramaticky urychluje opotřebení ložisek a vrtání pístu a vyžaduje okamžitou výměnu kapaliny a prozkoumání systému, aby se našlo místo vniknutí vody.
U obou typů čerpadel je nejúčinnějším diagnostickým opatřením před demontáží a měření průtoku odtoku pouzdra . Normální odtokový průtok je obvykle 1 až 5 % jmenovitého zdvihového objemu čerpadla. Průtok odtoku skříně přesahující 10 % jmenovitého výkonu je spolehlivým indikátorem toho, že se čerpadlo opotřebovalo mimo svůj provozní rozsah, bez ohledu na to, zda jsou vnější příznaky závažné.
Diagnostické nástroje, které by měl používat každý technik
Efektivní hydraulické odstraňování problémů vyžaduje více než jen vizuální kontrolu. Následující nástroje poskytují kvantitativní údaje potřebné k rozlišení mezi součástmi, které jsou okrajově degradovány, a těmi, které skutečně selhaly.
A kalibrovaný hydraulický tlakoměr s vhodným rozsahem (typicky 0–400 bar pro průmyslové systémy) a tlumicí armaturou pro ochranu tlakoměru před tlakovými špičkami je nejzákladnějším diagnostickým nástrojem. Naměřené hodnoty tlaku v definovaných testovacích bodech ve srovnání se specifikacemi systému izolují závady na konkrétních částech okruhu během několika minut. Každý hydraulický systém by měl mít na výstupu čerpadla, před a za každým hlavním ventilovým blokem a na každém portu pohonu nainstalované armatury testovacích bodů.
A přenosný hydraulický průtokoměr — instalované inline pomocí rychlopřipojovacích zkušebních armatur — poskytuje měření průtoku, které samotné tlakoměry nemohou poskytnout. Údaje o průtoku potvrzují výstup čerpadla, identifikují vnitřní netěsnosti mezi ventily a pohony a ověřují, že nastavení řízení průtoku odpovídá specifikaci systému. Inline měřiče turbínového typu jsou přesné, kompaktní a vhodné pro většinu úloh průmyslového řešení problémů.
An infračervený teploměr nebo termovizní kamera je neocenitelný pro umístění zdrojů tepla bez fyzického kontaktu. Skenování povrchů součástí za chodu systému odhalí, který ventil odvádí teplo do nádrže (indikuje nepřetržitý obtok), který úsek potrubí je horký (indikuje omezení průtoku) a zda chladič funguje symetricky. Integritu před nabitím lze zkontrolovat naskenováním pláště během cyklování – správně nabitý akumulátor ukáže jasnou teplotní hranici mezi plynovou a olejovou sekcí.
A přenosný počítač částic nebo souprava pro testování kontaminace poskytuje kvantitativní čtení úrovně čistoty ve formátu ISO 4406. Tento údaj vám definitivně řekne, zda je čistota kapaliny v rámci specifikace požadované nejcitlivější součástí systému. Mnoho hydraulických problémů připisovaných selhání součástí je ve skutečnosti opotřebení způsobené kontaminací, které se bude opakovat, pokud kapalina není uvedena do specifikace před instalací nových dílů.
Preventivní údržba, aby se zabránilo opakovaným poruchám
Nejúčinnější hydraulické řešení problémů je takové, které v první řadě zabraňuje výskytu poruch. Strukturovaný program preventivní údržby snižuje neplánované prostoje, prodlužuje životnost komponent a poskytuje základní data, díky nimž je budoucí řešení problémů rychlejší a přesnější.
Analýza tekutin je základním kamenem hydraulické preventivní údržby. Odeslání vzorku tekutiny k laboratorní analýze každých 500 až 1 000 provozních hodin poskytuje údaje o posunu viskozity, oxidačních produktech, obsahu vody a koncentracích kovů z opotřebení. Rostoucí koncentrace železa nebo mědi v kapalině signalizují, že určitá součást se vnitřně opotřebovává – často týdny nebo měsíce předtím, než opotřebení způsobí zjistitelný příznak výkonu. Působení na údaje o opotřebení kovu umožňuje plánovanou výměnu součástí během plánované odstávky spíše než nouzovou opravu během výroby.
Servisní intervaly filtru by měly být založeny na indikátorech diferenčního tlaku spíše než na pevných kalendářních intervalech. Filtr, který dosáhne svého obtokového indikátorového tlaku po 300 hodinách v kontaminovaném prostředí, potřebuje výměnu po 300 hodinách, nikoli ve standardním 500hodinovém intervalu. Nainstalujte indikátory diferenčního tlaku na všechny sací, tlakové a zpětné filtry a kontrolujte je při každé každodenní kontrole zařízení. Filtr, který obchází, umožňuje nefiltrované kapalině cirkulovat systémem a současně urychluje opotřebení všech komponent po proudu.
Pravidelné kontroly systému by měla zahrnovat kontrolu hladiny a stavu kapaliny, naslouchání změnám hluku čerpadla, kontrolu všech hadic a přípojek fitinků, zda v rané fázi neprosakují, ověření nastavení pojistného ventilu, zda nedošlo k posunu, a záznam naměřených hodnot tlaku a teploty pro srovnání trendů. 15minutová inspekce v každém plánovaném servisním intervalu v kombinaci s písemným záznamem zjištění přemění hydraulickou údržbu z reaktivní disciplíny na prediktivní – a prakticky eliminuje překvapivé poruchy, které způsobují nejnákladnější přerušení výroby.
