Einige hydraulische Maschinen arbeiten unmittelbar nach dem Start normal. Druck, Geschwindigkeit und Geräusch können alle akzeptabel erscheinen. Nach 30 Minuten, einer Stunde oder länger kann jedoch die Öltemperatur weiter steigen. Die Maschine kann dann langsamer arbeiten, an Effizienz verlieren, einen Hochtemperatur-Alarm auslösen oder automatisch abschalten.
Das bedeutet nicht immer, dass eine Komponente plötzlich ausgefallen ist. In vielen Fällen erzeugt das System Wärme schneller, als der Vorratsbehälter, die Rohrleitungen und der Kühler sie abführen können.
Die endgültige Betriebstemperatur hängt von zwei Faktoren ab:
- Generierte Wärme pro Zeiteinheit
- Abgegebene Wärme pro Zeiteinheit
Wenn die Wärmeproduktion höher bleibt als die Wärmeabgabe, steigt die Temperatur weiter an, bis das System ein neues thermisches Gleichgewicht erreicht. Wenn diese Gleichgewichtstemperatur über dem akzeptablen Bereich liegt, überhitzt das System.
Wärme baut sich allmählich auf
Ein hydraulisches System erreicht nicht sofort nach dem Start seine maximale Temperatur. Das Öl, der Vorratsbehälter, die Pumpe, der Ventilblock, die Rohre und die Aktuatoren absorbieren während der frühen Betriebsphase einen Teil der Wärme.
Gleichzeitig geben der Tank, die Rohre, die Schläuche und der Kühler Wärme an die umgebende Luft oder Kühlwasser ab. Deshalb kann eine Maschine während eines kurzen Tests normal funktionieren.
Wenn der Betrieb fortgesetzt wird:
- Das Öl absorbiert weiterhin Wärme
- Pumpen und Ventile werden wärmer
- Die durchschnittliche Reservoirtemperatur steigt
- Der Maschinenbehälter wird heißer
- Der Kühler erreicht seine Grenztemperatur für die Wärmeabfuhr
Wenn Wärme schneller erzeugt wird, als sie abgeführt werden kann, steigt die Temperatur weiter an. Ein System kann daher mehrere Lasttests bestehen, aber nach einer Stunde Produktion überhitzen.
Frequenz des Zyklus ist zu hoch
Jede hydraulische Bewegung verursacht Druckverlust, Reibung und innere Leckagen. Diese Verluste werden in Wärme umgewandelt.
Wenn die Maschine mehr Zyklen pro Minute abschließt, erzeugen Pumpe, Ventile, Rohrleitungen, Zylinder und Hydraulikmotoren in derselben Zeit mehr Wärme.
Hohe thermische Belastungen sind häufig, wenn:
- Zylinder häufig ausfahren und einfahren
- Hydraulikmotoren wiederholt starten und stoppen
- Mehrere Aktoren zusammenarbeiten
- Die Maschine häufig die Geschwindigkeit oder Richtung ändert
- Es wenig Leerlaufzeit zwischen den Zyklen gibt
- Die Produktionsgeschwindigkeit die ursprüngliche Konstruktionsbedingung übersteigt
Zum Beispiel erhöht das Hochdrehen einer Maschine von drei auf fünf Zyklen pro Minute die thermische Belastung, auch wenn der Arbeitsdruck unverändert bleibt. Wenn Pumpe, Reservoir und Kühler nicht aufgerüstet werden, kann die Öltemperatur während des Dauerbetriebs schnell ansteigen.
Die Pumpe läuft, ohne nützliche Arbeit zu verrichten
Viele Systeme verwenden Pumpen mit festem Volumenstrom. Solange der Motor oder Motor läuft, liefert die Pumpe weiterhin Durchfluss.
Die Maschine benötigt möglicherweise nicht den vollen Durchfluss während Wartezeiten, Bewegungen mit niedriger Geschwindigkeit oder Stopps der Aktoren. Überschüssiges Öl kann über ein Überdruckventil, Entlastungsventil, Steuerungsventil oder Bypass-Schaltung zum Reservoir zurückfließen.
Wenn das System nicht richtig entlädt oder der Entlastungsdruck zu hoch ist, verbraucht die Pumpe weiterhin Leistung, ohne nützliche Leistung zu erzeugen. Ein Großteil dieser Energie wird zu Wärme.
Dieses Problem tritt häufig bei Maschinen mit kurzen Arbeitszyklen und langen Wartezeiten auf. Das System kann beim Start kühl sein, aber heiß werden, da die Pumpe die meiste Zeit unter unnötigem Druck oder Drosselungsbedingungen arbeitet.
Lange Druckhaltungsperioden erzeugen Wärme
Hydraulikpressen, Spannvorrichtungen, Hebebühnen und Zylinder, die statische Lasten unterstützen, müssen möglicherweise über längere Zeit Druck halten.
Wenn die Pumpe weiterhin Öl liefert, um den Druck aufrechtzuerhalten, muss sie interne Leckagen in Ventilen, Rohren und Aktuatoren ausgleichen. Das Leckagen kann gering sein, aber über mehrere Stunden kann der Energieverlust beträchtliche Wärme erzeugen.
Das Problem verstärkt sich, wenn:
- Die Pumpe im Hochdruckstandby bleibt
- Ein kleiner Durchfluss kontinuierlich über das Überdruckventil läuft
- Der Akku fehlt oder ist zu klein
- Überprüfen, Gegenlast- oder Halteventile undicht sind
- Die Zylinderkolbendichtung undicht ist
- Ein proportionaler Ventil kontinuierlich die Position korrigiert
Effizientere Lösungen können einen Akkumulator, druckschaltergesteuerte Pumpenbetriebe, eine verstellbare Pumpe mit niedrigem Durchfluss im Standby oder einen optimierten Haltekreis umfassen.
Heißes Öl erhöht die interne Leckage
Wenn die Öltemperatur steigt, sinkt normalerweise die Viskosität. Dünneres Öl fließt leichter durch die internen Spalten in Pumpen, Ventilen, Motoren und Zylindern.
Dies kann einen sich selbst verstärkenden Zyklus erzeugen:
Öltemperatur steigt → Viskosität sinkt → interne Leckage nimmt zu → Effizienz fällt → mehr Energie wird zu Wärme → Temperatur steigt weiter
Kaltöl kann vorübergehend Abnutzung in einer Pumpe oder einem Ventil verbergen. Sobald das System heiß wird, wird die Leckage offensichtlicher.
Typische Symptome sind:
- Langsame Bewegung des Stellventils
- Längere Druckaufbauzeit
- Schlechtere Druckhaltefähigkeit
- Kontinuierlicher Betrieb von Pumpe oder Motor
- Ein heißes Pumpengehäuse oder Ventilblock
- Niedrigere Pumpenfördermenge, wenn das Öl heiß ist
Wenn Leistung und Temperatur zusammen abnehmen, sollte die Pumpenfördermenge und die Leckage unter kalten und heißen Betriebsbedingungen verglichen werden.
Der Kühler erreicht seine Kapazitätsgrenze
Ein hydraulischer Kühler kann nicht unbegrenzt Wärme abführen. Seine Leistung hängt von der Öltemperatur, der Umgebungstemperatur, dem Luftstrom, der Kühlwassertemperatur, der Sauberkeit und den Installationsbedingungen ab.
Die Kühlung kann unzureichend werden, wenn:
- Der Kühler zu klein dimensioniert ist
- Die kontinuierliche Betriebszeit die Konstruktionsbedingungen überschreitet
- Die Umgebungstemperatur höher ist als erwartet
- Die Zyklusgeschwindigkeit, der Druck oder der Durchfluss gestiegen sind
- Die Kühlfinnen blockiert sind
- Der Luftstrom des Lüfters unzureichend ist
- Heißluft zurückgeführt wird
- Der Kühlwasserfluss zu niedrig ist
- Die Kühlwassertemperatur steigt
- Der Druckverlust auf der Ölseite ist übermäßig
Ein kurzer Test kann nicht bestätigen, ob ein Kühler angemessen dimensioniert ist. Die Kühlleistung sollte bewertet werden, nachdem die Maschine den thermischen Gleichgewichtszustand in ihrem realen Arbeitszyklus erreicht hat.
Der Vorratsbehälter ist zu klein
Der Reservoir hilft, Wärme abzuführen, eingeschlossen Luft abzuleiten und Verunreinigungen absacken zu lassen.
Wenn sein effektives Volumen zu klein ist, kann heißes Rücklauföl in die Pumpe zurückgezogen werden, bevor es genügend Zeit hat, abzukühlen oder Luft freizusetzen.
Mögliche Ergebnisse umfassen:
- Kurze Ölrückhaltezeit
- Schnellerer durchschnittlicher Temperaturanstieg
- Schlechte Lufttrennung
- Heißes Rücklauföl, das in die Saugzone gelangt
- Reduzierte Systemwärmekapazität
- Größerer Belastung auf den Kühler
Ein niedriger Ölstand verursacht ein ähnliches Problem, da weniger Öl zur Verfügung steht, um Wärme zu absorbieren und abzugeben.
Ein Reservoir, das für die ursprüngliche Maschine angemessen war, kann nach Erhöhung des Pumpenflusses, der Zyklenfrequenz oder der kontinuierlichen Betriebszeit zu klein werden.
Ventile und Rohrleitungen verursachen kontinuierlichen Druckverlust
Öl verliert Druck, wann immer es durch Ventile, Rohre, Filter, Fittings, Schnellkupplungen und Kühler strömt. Dieser Druckverlust wird in Wärme umgewandelt.
Häufige Hochverlustorte sind:
- Teilweise geschlossene Durchflussregelventile
- Proportionalventile, die kontinuierlich zur Geschwindigkeitsregelung verwendet werden
- Unterdimensionierte Richtungsventile
- Kleine Rücklaufleitungen
- Restriktive Schnellkupplungen
- Verstopfte Filter
- Übermäßige Rohrbögen
- Hochwiderstandskühler
Wenn ein Ventilblock, ein Filtergehäuse, ein Anschluss oder ein Rohrabschnitt wesentlich heißer ist als benachbarte Komponenten, kann dies auf einen kontinuierlichen Druckabfall an dieser Stelle hindeuten.
Die Umgebung wird heißer
Die Luft um das Hydrauliksystem kann während des Dauerbetriebs ebenfalls heißer werden. Motoren, Maschinen, hydraulische Komponenten und benachbarte Geräte geben Wärme in denselben Raum ab.
Häufige Probleme sind:
- Hydraulikaggregate, die in geschlossenen Schränken installiert sind
- Schlechte Belüftung rund um den Behälter und den Kühler
- Abgeführte Kühlluft wird wieder in den Ventilator gezogen
- Reservoirs, die in der Nähe von Motoren oder Abgasrohren installiert sind
- Ausrüstung, die direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist
- Öfen oder heiße Materialien in der Nähe
Unter diesen Bedingungen kann der Kühler korrekt funktionieren, jedoch möglicherweise nicht genug Wärme abgeben, da die umgebende Luft bereits zu warm ist.
Wie man ein hydraulisches Wärme-Balance-Problem diagnostiziert
Eine einzige Öltemperaturmessung reicht nicht aus. Das System sollte unter tatsächlichen Produktionsbedingungen überwacht werden.
Erfassen Sie die folgenden Daten in festen Intervallen:
- Umgebungs- oder Maschinengehäusetemperatur
- Öltemperatur im Reservoir
- Pumpenausgangs- und Rücklaufleitungen Temperaturen
- Kühlerinlauf- und -ausgangstemperaturen
- Arbeits-, Standby- und Druckhalte-Drucke
- Pumpenfluss bei kalten und heißen Bedingungen
- Gesamter Maschinenzykluszeit
- Zeit, bevor Alarme oder Leistungsverluste auftreten
Wenn die Öltemperatur ansteigt und sich dann im akzeptablen Betriebsbereich stabilisiert, hat das System wahrscheinlich ein normales thermisches Gleichgewicht erreicht.
Wenn die Temperatur weiterhin steigt, ohne einen klaren Stabilisierungspunkt zu erreichen, ist die Wärmeabgabe weiterhin geringer als die Wärmeabführung. Die Inspektion sollte sich auf Zyklusfrequenz, kontinuierlichen Druckablass, Standby-Druck, Leckagen von Pumpe und Ventil, Reservoirvolumen, Druckverluste, Kühlleistung und Belüftung konzentrieren.
Schlussfolgerung
Wenn die Temperatur des Hydrauliköls während des kontinuierlichen Betriebs weiter steigt, ist die Hauptursache in der Regel akkumulierte Wärme und nicht eine isolierte Komponentenfehler.
Häufiges Zyklen, kontinuierlicher Pumpenbetrieb, lange Druckhaltezeiten, interne Leckagen, Drosselverluste, ein kleines Reservoir und unzureichende Kühlung können alle die Wärmeentwicklung erhöhen. Steigende Temperaturen verringern dann die Ölviskosität und erhöhen die internen Leckagen, was einen Zyklus geringerer Effizienz und weiterer Temperaturerhöhung schafft.
Die Diagnose sollte daher während des realen Arbeitszyklus durchgeführt werden, nicht nur beim Start. Durch die Aufzeichnung von Temperatur, Druck, Fluss und Zykluszeit können die Betreiber feststellen, ob das System ein sicheres thermisches Gleichgewicht erreicht.
Die Reduzierung unnötiger Energieverluste und die Verbesserung der Reservoirkapazität, der Kühlleistung und der Belüftung der Ausrüstung sind die effektivsten Möglichkeiten, ein hydraulisches System während langer kontinuierlicher Betriebszeiten stabil zu halten.
