Локализация неисправностей в гидросистеме или как не менять гидронасос

Источник материала: информационный портал «Machinery Lubrication» (Смазка машинного оборудования)

Автор: Al Smiley, президент компании GPM Hydraulic Consulting Inc., город Монро, округ Джорджия, США

Когда возникает проблема с гидравлической системой, насос обычно является первым компонентом, который заменяют, но на самом деле он должен быть последним. Почему? Потому что насос является самым трудоемким компонентом для замены и самым дорогим. Его никогда не следует менять до проведения нескольких тестов. Первично должны быть проведены простейшие испытания и проверки.

Локализация неисправностей в гидросистеме

 

Визуальные тесты

Работает ли электродвигатель? Это звучит как глупость, которая и «ежу понятна», но не следует упускать данный нюанс из виду. Несколько лет назад я преподавал на заводе в Кентукки, когда однажды утром пришел студент и сказал, что у них возникла проблема с перегревом масла в гидравлике пресса. Они заменили фильтроэлементы и насос охлаждения, но позже узнали, что двигатель был выключен.

Вращается ли вал насоса? Зачастую это трудно определить из-за защитных муфт и C-образных креплений. Я знаю один завод, где давление в выходном пору насоса колебалось. Они поменяли насос и обнаружили, что изношенный ключ на валу повредил шпоночный паз на муфте.

Проверьте уровень масла. Зачастую это единственное, что проверяется перед заменой насоса. Уровень масла должен быть на 7,5 см выше порта всасывания насоса. В противном случае в резервуаре может образоваться вихрь, пропускающий воздух в насос.

Если уровень масла низкий, определите место утечки в системе. Обнаружение утечки может оказаться сложной задачей. Гидравлическая система пресс-рулонной машины на бумажной фабрике в Южной Каролине имела постоянную проблему с низким уровнем масла, но утечка никак не могла быть локализована. Гидравлический блок находился в подвале и трубопроводы поднимались по палубе наверх. Чтобы помочь найти утечку, в резервуар добавили краситель. Ультрафиолетовый фонарик и очки были использованы для обнаружения утечки, которая была обнаружена на высоте 9 метров (чуть ниже второго уровня).

Перекос вала гидронасоса
Трещина в монтажном кронштейне гидравлического насоса привела к перекосу вала и износу уплотнения.

Звуковые тесты

Как звучит насос при нормальной работе? Лопастные насосы обычно тише поршневых и шестеренных насосов. Если насос имеет высокий скулящий звук, то он, скорее всего, кавитирует. Если он имеет стучащий или гремящий звук, тогда, вероятно, происходит аэрация.

Кавитация

Кавитация — это процесс образования и последующего схлопывания пузырьков в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и гидравлическими ударами. Когда насос не может получить полный объем масла, которое ему требуется, происходит кавитация. Гидравлическое масло содержит приблизительно 9% растворенного воздуха. Когда насос не получает соответствующий объем РГЖ на всасывающей линии, возникает давление глубокого вакуума.

Этот растворенный воздух вытягивается из масла на стороне всасывания, а затем разрушается или взрывается на стороне нагнетания. Взрывы производят очень устойчивый, высокий звук. Поскольку пузырьки воздуха схлопываются, внутри насоса возникают повреждение.

Завоздушивание

Завоздушивание иногда упоминается как псевдокавитация, потому что воздух входит во всасывающую полость насоса. Однако причины завоздушивания полностью отличаются от причин кавитации. В то время как кавитация вытягивает воздух из масла, завоздушивание — это результат попадания воздуха извне во всасывающую линию насоса.

Несколько вещей могут послужить причиной завоздушивания, включая утечку воздуха в линии всасывания. Это может быть в виде неплотного соединения, трещины или неверного уплотнения. Одним из методов обнаружения утечки является распыление масла вокруг фитингов на линии всасывания. Масло будет втянута во всасывающую линию и звук стука внутри насоса прекратится на короткое время до того момента, пока насосом вновь не будет найден путь подсоса воздуха.

В прошлом году я получил сообщение о поиске и устранении неисправностей на бумажной фабрике в Висконсине, где один из компенсирующих давление насосов был заменен, потому что он не создавал давление. Когда и новый насос также не создал давление, было произведено полное дросселирование потока ручным клапаном на линии нагнетания, чтобы изолировать насос от системы.

Давление и далее не нарастало. Поскольку в линии нагнетания не было других клапанов, проблема должна была локализоваться в линии всаса. После более тщательного осмотра была обнаружена трещина в трубе всасывающего трубопровода.

Плохое уплотнение вала также может вызвать завоздушивание, если система снабжена одним или несколькими насосами с постоянным рабочим объемом. Масло внутри стационарного поршневого насоса подается обратно во всасывающее отверстие. Если уплотнение вала изношено или повреждено, воздух может пройти через уплотнение во всасывающую полость насоса.

Это недавно произошло на рафинере, где гидравлический насос использовался для поддержания точного зазора между дисками. Через несколько минут после включения системы из резервуара начала выходить пена.

После замены насоса в монтажном кронштейне была обнаружена трещина. Это привело к тому, что вал сместился и изнашивалось уплотнение. Неправильное соединение может привести к преждевременному износу уплотнения вала.

Как упоминалось ранее, если уровень масла слишком низкий, масло может попасть в линию всаса и попасть в гидронасос. Поэтому всегда проверяйте уровень масла, когда все гидроцилиндры находятся в закрытом (сложенном) положении.

Если установлен новый насос и давление не повышается, вал может вращаться в неправильном направлении. Некоторые шестеренные насосы могут вращаться в любом направлении, но большинство имеют стрелку на корпусе, указывающую направление вращения.

Вращение насоса всегда следует смотреть с конца вала. Если насос вращается в неправильном направлении, достаточное количество жидкости не будет заполнять всасывающее отверстие из-за особенностей конструктива гидронасоса.

Тестирование насоса с фиксированным рабочим объемом

Насос с фиксированным рабочим объемом подает постоянный объем масла для заданной частоты вращения вала. После насоса должен быть установлен предохранительный клапан, чтобы ограничить максимальное давление в системе.

После того, как визуальные и звуковые проверки сделаны, следующий шаг должен определить, есть ли у вас проблемы с потоком или давлением. Если давление не достигнет желаемого уровня, изолируйте насос и предохранительный клапан от системы. Это можно сделать, перекрыв линию ниже по потоку или заблокировав предохранительный клапан. Если давление увеличивается, когда это сделано, обходится элемент, находящийся после точки изоляции. Если давление не повышается, неисправен насос или предохранительный клапан.

Гидросхема насоса с фиксированным рабочим объемом
Чтобы изолировать стационарный поршневой насос и предохранительный клапан от системы, закройте клапан или подключите линию ниже по потоку (слева). Если давление возрастает, обходится элемент ниже по потоку от точки изоляции (справа).

Если система работает на более низкой скорости, значит имеет место проблема с расходом. Насосы со временем изнашиваются, что приводит к уменьшению расхода масла. Хотя расходомер можно установить на выпускной линии насоса, это не всегда удобно, так как могут отсутствовать подходящие фитинги и адаптеры.

Чтобы определить, изношен ли насос и работает ли байпас, первично проверьте ток на электродвигателе. Если возможно, этот тест следует проводить, когда насос новый, чтобы установить эталонный показатель. Мощность электродвигателя соотносится с гидравлической мощностью, требуемой системой, как показано в следующей формуле:

Мощность двигателя (л.с.) = Расход (л/мин) х Давление (бар) х 0,00067

Например, если используется насос на 230 литров в минуту и ​​максимальное давление составляет 330 бар, потребуется двигатель на 15 л.с. Если насос подает меньше масла, чем когда он был новым, ток для привода насоса упадет.

230-вольтный 50-сильный мотор имеет среднюю номинальную нагрузку в 130 ампер. Если сила тока значительно ниже, насос, скорее всего, работает «на слив» и должен быть заменен.

Кроме того, должны быть проверены температура корпуса насоса и линии всасывания — большое превышение температуры указывает на значительный износ насос.

Тестирование насоса с переменным рабочим объемом

Наиболее распространенным типом насоса с переменным рабочим объемом является конструкция с компенсацией давления. Настройка компенсатора ограничивает максимальное давление на выпускном отверстии насоса. Насос должен быть изолирован, как это описано для насоса постоянного объема.

Компенсатор на насосе
Настройка компенсатора ограничивает максимальное давление на выходе насоса переменного объема.

Если давление не повышается, предохранительный клапан или компенсатор насоса могут быть неисправны. Перед проверкой любого элемента выполните необходимые процедуры блокировки и убедитесь, что давление на выходном отверстии равняется нулю. Затем можно разобрать предохранительный клапан и компенсатор, и проверить их на предмет загрязнения, износ и поломку пружин.

Если в системе существует проблема с расходом, выполните следующие тесты:

  1. Проверьте температуру в линии дренажа разгрузочного клапана с помощью термопары или инфракрасной камеры. Данная температура должна находиться в пределах температуры окружающей среды. Если линия нагрета, то предохранительный клапан либо застопорило в положении «частично открыт», либо он установлен слишком низко.

  2. Установите расходомер в дренажную линию и проверьте расход. Большинство насосов с переменным рабочим объемом «сливают» 1-3% от максимального расхода насоса через дренажную линию корпуса. Если расход достигает 10%, насос следует заменить. Стационарная установка расходомера в дренажной линии корпуса является отличным инструментом для обеспечения надежности и устранения неисправностей.

  3. Проверьте ток на приводном двигателе.

  4. Убедитесь, что давление на компенсаторе на 13-14 бар выше максимального давления. Если давление установлено слишком низкое, золотник компенсатора сместится и начнет уменьшать поток насоса, когда гидравлической системе требуется максимальный объем.

Выполнение этих рекомендуемых тестов должно помочь вам принять правильное решение о состоянии ваших насосов или о причине их поломок. Если вы меняете насос, убедитесь в наличии причины его замены. Не делайте этого просто потому, что у вас есть запасной на складе.

Проведите оценку надежности каждой из ваших гидравлических систем, чтобы при возникновении проблемы у вас были показания текущего давления и температуры.

Три причины присутствия кавитации в гидронасосе

1. Слишком высокая вязкость масла. Низкая температура масла увеличивает вязкость масла, затрудняя попадание масла в насос. Большинство гидравлических систем не следует запускать с маслом, температура которого ниже 5°С, и не следует подвергать ее нагрузке до тех пор, пока масло не прогреется до температуры выше 20°С.

Многие баки не имеют системы обогрева, особенно на юге. Даже при наличии таковых систем они часто отключаются. Хотя повреждение не может быть мгновенным, если насос постоянно запускается, когда масло слишком холодное, насос в конечном итоге выйдет из строя преждевременно.

2. Всасывающий фильтр или сетка загрязнены. Сетка обычно имеет фильтрацию 74 или 149 микрон и используется для предотвращения попадания крупных частиц в насос. Фильтр может быть расположен внутри или снаружи бака. Фильтры, расположенные внутри бака, находятся вне поля зрения. Во многих случаях обслуживающий персонал даже не знает, что в баке установлен сетчатый фильтр.
Загрязнение в гидросистеме

Всасывающий фильтр следует демонтировать с линии или бака и очищать не реже одного раза в год. Меня вызвали, чтобы помочь заводу устранить неполадки в системе, где они уже поменяли пять насосов за неделю. Я заметил, что крышка сапуна отсутствовала, что позволяло грязному воздуху поступать в резервуар.

Проверка гидравлической схемы показала наличие сетчатого фильтра на линии всасывания внутри бака. Когда сетчатый фильтр был удален, была обнаружена тряпка, обернутая вокруг сетки. Видимо, кто-то использовал тряпку, чтобы закрыть отверстие в сапуне, и она упала в бак.

3. Электродвигатель вращает гидравлический насос со скоростью, превышающей номинальную мощность насоса. Все насосы имеют рекомендуемую максимальную скорость привода. Если скорость слишком высока, на всасывающем отверстии потребуется больший объем масла.

Из-за размера всасывающего отверстия достаточное количество масла не может заполнить всасывающую полость в насосе, что приводит к кавитации. Хотя это случается редко, некоторые насосы рассчитаны на максимальную скорость вращения 1200 об/мин, а другие имеют максимальную скорость 3600 об/мин. Скорость привода следует проверять каждый раз при замене насоса другой маркой или моделью.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.