Rakennuskoneen hydraulipumppu toimi vain 480 tuntia ennen kuin teknikko huomasi imupuolelta tulevan omaleimaisen soramäisen äänen. Kun yksikkö avattiin, tuloalueella ja pumppupatruunassa oli syviä kuoppia ja karkeita pintoja. Se oli kavitaatio, ei viallinen osa. Kavitaatio on suurin syy ennenaikaiseen pumppuvikaan hydraulijärjestelmissä, ja se voidaan lähes aina välttää ymmärtämällä sen laukaisevat olosuhteet.
Kavitaatio tapahtuu, kun nesteen paine pumpun sisääntulossa laskee öljyn höyrynpaineen alapuolelle, jolloin muodostuu höyrykuplia, jotka romahtavat rajusti, kun ne työnnetään korkeapainevyöhykkeelle pumpun sisällä. Romahdus synnyttää paikallisia shokkiaaltoja, jotka syövyttävät metallia, aiheuttavat tärinää ja lopulta johtavat pumpun tuhoutumiseen. varten rakennuskoneet käyttäjille, tämä tarkoittaa suunnittelemattomia seisokkeja ja kalliita korjauksia. Pelkästään vaihtopumpun patruuna voi maksaa satoja dollareita, ja kaivinkoneen tai hydraulipuristimen seisokkiaika voi olla vieläkin kalliimpaa.
Mitä kavitaatio on ja miksi se tuhoaa pumppuja
Kavitaatio on fyysinen prosessi, joka tapahtuu missä tahansa nestepumpussa. Jokaisella hydraulinesteellä on höyrynpaine, joka nousee lämpötilan myötä. Kun paine pumpun imupuolella laskee tämän höyrynpaineen alapuolelle, neste alkaa kiehua ympäristön lämpötilassa muodostaen mikroskooppisia kuplia. Kun nämä kuplat kulkeutuvat pumpun korkeapainealueelle, ympäröivä neste romahtaa ne. Nämä törmäykset toimivat kuin mikroskooppiset vasarat metallipintoja vasten ja synnyttävät iskuaaltoja paikallisilla paineilla, jotka voivat ylittää 1000 baaria.
Käytettävissä olevan ja vaaditun NPSH:n välinen marginaali on se, mitä suunnittelijat kutsuvat NPSH-marginaaliksi. Tämän marginaalin pitäminen terveenä on tärkein yksittäinen suunnittelusääntö kavitaation estämiseksi.
Tämän prosessin aiheuttamilla vaurioilla on erottuva ulkonäkö. Vaurioituneet alueet, tyypillisesti imuaukko, siipipatruunan sisääntuloreuna tai juoksupyörä, ovat kuoppaisia ja tuntuvat karkeilta kosketettaessa. Vaikeissa tapauksissa metalli puuttuu kokonaan. Pumpun kapasiteetti laskee, melu kovenee ja riski pumpun täydellisestä jumiutumisesta kasvaa.
Pumppujen kavitaation johtavat syyt
Syiden ymmärtäminen on ensimmäinen askel kohti ehkäisyä. On olemassa kaksi yleistä luokkaa: imupuolen syyt ja poistopuolen syyt. Alla olevassa taulukossa on yhteenveto yleisimmistä.
| Luokka | Syy | Vaikutus pumppuun |
|---|---|---|
| Imu | NPSHa pienempi kuin NPSHr | Tuloaukkoon muodostuu kuplia |
| Imu | Tukkeutunut imusuodatin tai siivilä | Painehäviö ja virtauksen nälkä |
| Imu | Imu line too long, too small, or too many bends | Liiallinen painehäviö |
| Imu | Korkea nesteen lämpötila | Höyrynpaine nousee, on helpompi kavitoida |
| Imu | Pumppu asennettu liian korkealle öljytason yläpuolelle | Riittämätön pää tuloaukossa |
| Purkaus | Tukkeutunut ulostulo, suljettu venttiili tai korkea paineasetus | Purkaus cavitation |
| Purkaus | Toiminta yli nimellisnopeuden | Sisäinen paine laskee alle höyrynpaineen |
| Järjestelmä | Ilman sisääntulo imuputkeen | Kavitaatiota jäljittelevät kaasutaskut |
Yleisin luokka on imupuolen kavitaatio. Se tapahtuu, kun pumppu ei yksinkertaisesti pysty imemään tarpeeksi nestettä. Suodatinelementti on yleisin syyllinen: kun suodatin tukkeutuu, paine-ero sen poikki kasvaa ja paine pumpun sisääntulossa laskee höyrynpaineen alapuolelle. Jopa suodatin, jossa on vähäinen kontaminaatio, voi aiheuttaa tämän.
Toinen yleinen syy on itse imuputki. Jos linja on kapeampi kuin pumpun valmistajan suositus tai jos kulmia ja liittimiä on liikaa, nesteen nopeus imujohdossa nousee ja paikallinen paine laskee. Sama tapahtuu, kun pumppu on asennettu paljon säiliön yläpuolelle: imukorkeus ylittää sen, mitä neste voi turvallisesti syöttää.
Nesteen lämpötila on piilotettu syy, jonka käyttäjät usein unohtavat. Useimpien hydrauliöljyjen höyrynpaine nousee merkittävästi yli 60°C. Jos järjestelmä toimii 70 °C:ssa alhaisella öljytasolla tai osittain tukkeutuneen suodattimen kanssa, kavitaatio voi alkaa, vaikka NPSH-laskelmat näyttivät suunnitteluvaiheessa hyviltä.
Purkauspuolen kavitaatio on harvinaisempaa, mutta silti vakavaa. Jos poistoputki on tukossa, jos venttiili on vain osittain auki tai jos paineenalennusasetusarvoa nostetaan pumpun nimelliskapasiteetin yli, paine pumppauselementeissä voi pudota höyrynpaineen alapuolelle. Mäntäpumpuissa ja siipipumput Samalla tavalla tämä tila tuottaa saman merkkiäänen ja vaurion.
Ilman kulkeutuminen vuotavasta imuputkesta voi myös jäljitellä todellisen kavitaation oireita. Kun pumppu imee ilmaa, kaasutaskut romahtavat samanlaisella äänellä ja aiheuttavat samanlaista eroosiota. Erona on, että perimmäinen syy on ilma, ei höyrynpaine. Kaikkien imujohtojen liitäntöjen tarkastaminen ja kiristäminen on yksinkertainen vaihe, joka välttää monet väärät hälytykset.
Kuinka havaita kavitaatio ennen kuin pumppu epäonnistuu
Kavitaatio antaa selkeät varoitukset. Luotettavin on ääni: tasainen "marbles in the jar" tai soramainen helistin, joka pahenee työmäärän kasvaessa. Tärinä on toinen merkki. Pumppu, joka käy tasaisesti nopeudella 1 800 rpm, mutta muuttuu karkeaksi nopeudella 2 200 rpm, kertoo, että imua on rajoitettu.
Myös suorituskyvyn muutokset ovat yleisiä. Virtaus laskee vähitellen ja alavirran puolella oleva hydraulisylinteri tai moottori liikkuu hitaammin kuin järjestelmän ollessa uusi. Painelukemat pumpun ulostulossa vaihtelevat, ja öljy voi vaahtoaa säiliössä.
Kun avaat pumpun huoltovälin aikana, tarkasta pumppupatruuna. Sisäinen siipisarja on usein ensimmäinen osa, jossa näkyy vaurioita. Kuoppaiset siipien kärjet, aukot porttilevyssä ja karkeat pinnat imuaukossa ovat kaikki merkkejä kavitaatiosta. Hyvä uutinen on, että patruuna on vaihdettava komponentti. T6/T7-tyylisessä pumpussa patruuna voidaan vaihtaa vaihtamatta pumpun koteloa, mikä vähentää korjauskustannuksia.
T6/T7-kasetin kaksihuuliterärakenne T-sarjassa on kaksihuulinen terärakenne, ja kaksoishuulet koskettavat vuorotellen staattoria vähentääkseen terien vaikutusta staattoriin. T-sarjan pumpun ydinöljyt... Näytä tuote → Kuinka estää kavitaatio todellisissa hydraulijärjestelmissä
Ennaltaehkäisyä voidaan lähestyä kolmella tasolla: järjestelmän suunnittelu, toimintatavat ja ylläpito.
Järjestelmäsuunnitteluvinkkejä
- Laske NPSHa pahimmassa tapauksessa: korkea öljyn lämpötila, saastunut suodatin ja säiliön alin öljytaso. Pidä marginaali vähintään 15-20 % pumpun vaaditun NPSHr:n yläpuolella.
- Pidä imulinja mahdollisimman lyhyenä ja suorana. Nesteen nopeus imujohdossa ei saa ylittää 1,2 m/s hydraulipumpussa. Käytä tarvittaessa suurempaa putkea.
- Minimoi liitokset, kulmakappaleet ja venttiilit imupuolella. Jokainen ylimääräinen liitin lisää painetta.
- Käytä paluulinjan suodatinta imusuodattimen sijaan, jos mahdollista. Jos imusuodatinta ei voida välttää, valitse sellainen, jossa on alhainen paine-ero ja runsas ohitus.
- Pidä säiliössä nestetaso, joka peittää pumpun tuloaukon. Käytä ohjauslevyä estääksesi öljyn pyörteilyä ja ilman vetämistä pumppuun.
- Valitse pumppu, jonka NPSHr sopii saatavilla olevaan NPSH:hen. V-sarjan siipipumppu on suunniteltu kompaktilla patruunalla ja hiljaisella toiminnalla, minkä ansiosta se sopii paremmin imuherkkiin järjestelmiin.
V-sarjan hiljainen yksittäinen pumppu V-sarjan hiljainen sisäsiipipumppu täyttää työstökoneteollisuuden. Näissä pumpuissa on korkea paine. Suuri kapasiteetti, kompakti koko, alhainen melutaso ja pidempi käyttöikä... Näytä tuote → Toimintatavat
- Käytä pumppua valmistajan nopeusalueella. Useimmat siipipumput on mitoitettu 1 200 - 2 500 rpm:lle. Pumpun työntäminen 3 000 rpm:iin jatkuvasti saa aikaan kavitaatiota, vaikka imuputki näyttää hyvältä.
- Pidä nesteen lämpötila välillä 40-60°C. Käytä lämmönvaihdinta, kun kone käy jatkuvasti.
- Älä aseta ylipaineventtiiliä pumpun valmistajan enimmäispaineen yläpuolelle. Paineen asetusarvon tulee vastata järjestelmän rakennetta, ei pumpun teoreettista rajaa.
- Korkeapainesovelluksissa, joissa kuormitus vaihtelee, mäntäpumppu, kuten A10VSO-sarja, tarjoaa jäykän rakenteen ja hyvät korkean paineen toleranssit.
A10VSO 31-sarjan mäntäpumppu Tuotekuvaus: Näytä tuote → Huoltovinkkejä
- Vaihda imusuodattimet aikataulun mukaan, ei silloin, kun ilmaisin laukeaa. Suodatin, joka on 80 % tukossa, voi silti tuottaa riittävän paineen paluulinjaan, mutta sen imupuolen painehäviö voi jo olla riittävän suuri häiritsemään pumpun tuloa.
- Tarkista pumpun patruuna jokaisen määräaikaishuollon yhteydessä. Jos siipien kärjissä on kulumista tai kuoppia, se on varhainen signaali.
- Tarkkaile öljyn lämpötilaa ja saastumista. Korkea lämpötila ja lika ovat tappava yhdistelmä.
Bottom Line
Kavitaatio on oire hydraulijärjestelmästä, joka on huonosti suunniteltu, väärin käytetty tai huonosti huollettu. Pumppu itse on usein uhri, ei syy. Korjaa tuloolosuhteet, pidä öljy viileänä ja puhtaana ja valitse pumppu, jonka NPSH-vaatimus vastaa todellista järjestelmää. Se on yksinkertaisin tapa poistaa kavitaatiovauriot ja pitää hydraulilaitteet kunnossa.
