Гидравлические системы часто работают горячее летом, особенно на строительной технике, сельскохозяйственном оборудовании, машинах для обработки отходов, гидравлических пресах, оборудовании для обработки материалов и непрерывно работающем промышленном оборудовании.
С повышением температуры окружающей среды система становится менее способной выделять тепло в окружающий воздух. После определенного времени работы машина может проявлять замедленное движение, нестабильное давление, увеличенный шум, пенящееся масло, температурные сигналы или автоматические отключения.
Горячая погода, однако, редко является единственной причиной перегрева гидравлической системы. Внутренние утечки, дроссельное регулирование клапанов, непрерывный сброс потока, сопротивление трубопроводов, обратное давление возвратной линии и трение актуаторов все превращают входную энергию в тепло.
Когда тепло генерируется быстрее, чем оно может быть удалено, температура масла поднимается и может повлиять на всю гидравлическую систему.
Почему гидравлические системы перегреваются легче летом?
Гидравлические системы генерируют тепло всякий раз, когда энергия теряется вместо того, чтобы преобразовываться в полезную механическую работу.
Распространенные источники тепла включают изношенные насосы, протекающие клапаны, чрезмерное дросселирование, недостаточно большие трубопроводы, высокое обратное давление, непрерывную работу предохранительного клапана и механическое трение.
В более прохладную погоду резервуар, трубопровод и охладитель могут все еще выделять достаточно тепла для поддержания приемлемой температуры масла. Летом разница температур между горячим маслом и окружающим воздухом уменьшается, что снижает эффективность охлаждения.
Система, которая работает нормально весной или осенью, может перегреваться летом, даже если ее рабочая нагрузка остается неизменной.
Вязкость гидравлического масла уменьшается
Высокая температура приводит к тому, что гидравлическое масло становится более жидким.
Гидравлическое масло должно передавать давление, обеспечивая при этом смазку, герметизацию, охлаждение и защиту от коррозии. Когда вязкость становится слишком низкой, смазочная пленка между движущимися поверхностями ослабевает.
Это может привести к плохой смазке насоса, более быстрому износу клапанов, увеличению трения и большему внутреннему утечению. Некоторые машины, следовательно, работают нормально после запуска, но постепенно становятся медленнее или слабее, по мере нагрева масла.
При выборе масла следует учитывать требования насоса, рабочее давление, окружающую температуру, рабочий цикл и фактическую температуру масла. Простой выбор более густого масла может создать проблемы при холодном запуске или с всасыванием насоса.
Внутренние утечки возрастают
Гидравлические насосы, клапаны, моторы и цилиндры содержат контролируемые внутренние зазоры.
Когда горячее масло становится более жидким, оно легче переходит из областей высокого давления в области низкого давления. Результат может быть следующим:
- Сниженный выходной поток насоса
- Замедленное движение гидравлического цилиндра
- Сниженная скорость гидравлического мотора
- Сниженная сила или крутящий момент
- Большее время на увеличение давления
- Плохие характеристики удерживания давления
- Дрифты нагрузки или оседание цилиндра
Внутренние утечки также создают дополнительное тепло, создавая повторяющийся цикл:
Большая температура → меньшая вязкость → больше утечек → меньшая эффективность → больше тепла
Если этот цикл продолжается, машина может потерять производительность или сработает сигнализация о высокой температуре.
Эффективность системы и стабильность управления снижаются
По мере увеличения утечек и потерь давления меньше энергии, подаваемой электрическим мотором или двигателем, доходит до привода.
Типичные симптомы включают замедленное подъем, более длительное время цикла цилиндра, слабое движение под нагрузкой, сниженная скорость гидравлического мотора, увеличенный ток мотора и более высокий расход топлива.
Высокая температура масла также может повлиять на перепускные клапаны, клапаны регулирования потока, распределительные клапаны, пропорциональные клапаны и сервоклапаны.
Операторы могут заметить колебания давления, нестабильную скорость привода, задержку реакции, медленное движение или явные различия между холодной и горячей эксплуатацией.
Пропорциональные и сервоприводные клапаны особенно чувствительны к вязкости масла, чистоте и температуре. Когда высокая температура сочетается с загрязнением, шламом или лаком, точность управления может ухудшиться еще больше.
Износ насоса и риск кавитации увеличиваются
Гидравлические насосы зависят от масла для смазывания, герметизации и охлаждения.
Когда масло становится слишком жидким, внутренний смазывающий слой ослабевает. Утечки из насоса, трение и износ могут увеличиться, что снижает производительность и вызывает дополнительный нагрев.
Летние условия также могут выявить проблемы на стороне всасывания, такие как:
- Низкий уровень масла в резервуаре
- Забитые всасывающие фильтры
- Недостаточные размерные всасывающие линии
- Слабые соединения, позволяющие воздуху проникать
- Плохой дизайн резервуара
- Пенообразующее или аэрированное масло
Возможные симптомы включают резкий шум насоса, вибрацию, пульсирующий поток, пенистое масло и нестабильное движение актуатора.
Высокая температура не всегда является прямой причиной кавитации, но она может сделать уже и так предельную всасывающую систему более склонной к возникновению проблем.
Гидравлическое масло, уплотнения и шланги стареют быстрее
Гидравлическое масло окисляется быстрее, когда оно долго остается горячим.
Окисленное масло может потемнеть и производить необычный запах, шлам, лак, кислоты или другие осадки. Эти продукты могут вызывать залипание клапанов, блокировку проходов, более быстрое засорение фильтров, снижение эффективности охладителя и сокращение срока службы масла.
Простое добавление свежего масла может не решить проблему, если в системе остаются ухудшенное масло, влага, шлам и загрязнения.
Высокая температура также влияет на гидравлические уплотнения, резиночки и шланги. Длительное воздействие может привести к их затвердению, размягчению, набуханию, образованию трещин или потере эластичности.
Общие неисправности включают:
- Утечка уплотнения штока гидравлического цилиндра
- Утечка в соединениях фланцев или manifold
- Затвердевшие или деформированные резиночки
- Трещины на корпусах шлангов
- Набухание или пузыри на шлангах
- Утечка вокруг соединений шланга
Компоненты, установленные рядом с двигателями, выхлопными трубами, печами или горячими материалами, могут испытывать температуры, значительно превышающие среднюю температуру масла в резервуаре.
Мощности охлаждения и резервуара может быть недостаточно
Воздушные охладители становятся менее эффективными по мере повышения температуры окружающей среды.
Эффективность охлаждения также может снижаться из-за грязных ребер, недостаточной вентиляции, неправильного вращения вентилятора, выхода вентилятора из строя, плохой вентиляции, рециркуляции горячего воздуха, налета внутри водяного охладителя или недостаточного потока охлаждающей воды.
Тем не менее, установка более крупного охладителя не всегда решает проблему перегрева гидравлической системы.
Если система вырабатывает чрезмерное тепло из-за износа насоса, постоянного сброса потока, ненужного ограничения или высокого возвратного давления, сначала следует устранить источник тепла. Более крупный охладитель удаляет тепло только после его уже образования.
Конструкция резервуара также имеет значение. Резервуар, который слишком мал, может не обеспечить достаточное время для диссипации тепла и отделения воздуха. Плохая внутренняя перегородка может позволить горячему возвратному маслу течь непосредственно к всасывающему порту насоса.
Низкий уровень масла дополнительно снижает количество масла, доступного для поглощения и выделения тепла. Это также может позволить воздуху попасть в всасывающую линию.
Почему система работает нормально в холоде, но дает сбой в жару?
Летняя жара часто выявляет существующие проблемы.
Изношенный насос все еще может обеспечивать достаточный поток с холодным, более густым маслом. Протекающий клапан может держать давление, когда он холодный, но может протекать избыточно, когда масло нагревается. Недостаточно мощный охладитель может работать в умеренную погоду, в то время как старый уплотнитель может начать течь только после прогрева системы.
По этой причине диагностика должна сравнивать холодные и горячие рабочие условия.
Полезные измерения включают:
- Давление на выходе насоса и фактический поток
- Время цикла гидравлического цилиндра или мотора
- Ток электрического мотора
- Температура масла в резервуаре
- Температура насоса и блока клапанов
- Температура на входе и выходе охладителя
- Давление в возвратной линии
- Работа по удержанию давления
Измерение только внешней температуры резервуара обычно недостаточно для определения истинного источника тепла.
Как диагностировать перегрев гидравлической системы
Практическое исследование перегрева должно ответить на три вопроса.
Где происходит образование тепла?
Проверьте износ насоса, внутренние утечки клапанов, непрерывный сброс потока, чрезмерное дросселирование, высокое сопротивление трубопроводам, обратное давление в возвратной линии и трение привода.
Может ли система удалить тепло?
Проверьте охладитель, вентилятор охлаждения, емкость резервуара, вентиляцию оборудования, подачу охлаждающей воды, внешние источники тепла и чистоту теплообменника.
Что изменяется после того, как система нагревается?
Сравните давление, поток, скорость движения, производительность по удержанию, шум, ток мотора и время цикла до и после прогрева системы.
Эти сравнения помогают определить, связана ли основная проблема с насосом, блоком клапанов, приводом, гидравлическим маслом, трубопроводами, резервуаром или системой охлаждения.
Заключение
Летняя жара может вызвать цепочку проблем с производительностью и надежностью в гидравлических системах.
По мере повышения температуры масла вязкость уменьшается, внутренние утечки увеличиваются, а эффективность системы падает. Контроль давления и потока может стать нестабильным, в то время как насосы, уплотнители, шланги и гидравлическое масло подвергаются более быстрому износу и старению.
Тем не менее, перегрев гидравлической системы не следует автоматически связывать с жаркой погодой или недостаточной мощностью охладителя. Реальной причиной могут быть износ насоса, утечка клапанов, постоянный сброс потока, чрезмерные потери давления, высокое обратное давление, плохой дизайн резервуара или загрязненное масло.
Эффективное устранение неисправностей требует определения источника тепла, проверки возможности системы его удаления и сравнения производительности в холодных и горячих рабочих условиях.
Компания AiSoar Hydraulics разрабатывает и производит гидравлические силовые агрегаты, клапанные манифольды, гидравлические цилиндры и полные гидравлические системы для мобильного и промышленного оборудования.
Для технической оценки клиенты могут предоставить гидравлическую схему, рабочее давление, поток насоса, мощность двигателя, емкость резервуара, рабочий цикл, температуру окружающей среды, нормальную температуру масла, максимальную температуру масла и описание симптомов перегрева.
