Гидравлическая система, предназначенная для работы при высоких температурах, не может быть одобрена только на основе короткого, незагруженного теста при комнатной температуре.
Отдельные компоненты могут соответствовать своим давлениям и температурным характеристикам, но собранная система может работать иначе после нескольких часов эксплуатации. По мере того как масло становится горячее и более жидким, внутренняя утечка может увеличиваться, выход насоса может снижаться, скорость привода может изменяться, а производительность по удержанию нагрузки может ухудшаться. Охладитель, который кажется достаточным во время пусконаладки, также может не суметь поддерживать стабильную температуру масла во время реального производственного цикла.
Валидацию следует проводить на всей гидравлической системе в условиях, близких к фактическому применению.
Тест должен подтвердить четыре момента:
- Система достигает стабильной рабочей температуры.
- Давление, поток и движение остаются приемлемыми, когда масло горячее.
- Охладительная система может убирать тепло, вырабатываемое во время непрерывной работы.
- Работа при высокой температуре не вызывает постоянной потери производительности.
Установить базовый уровень в холодном состоянии
Перед тепловым тестом запишите характеристики системы при известной температуре окружающей среды, когда масло близко к его нормальной стартовой температуре.
Базовый уровень должен включать:
- Давление на выходе насоса и фактический поток
- Настройка предохранительного клапана
- Скорость привода и полное время цикла
- Давление в главной возвратной линии
- Перепад давления на фильтре
- Производительность по удержанию нагрузки
- Ток двигателя или нагрузка двигателя
- Внешние утечки, шум и вибрация
Также запишите температуру окружающей среды, температуру масла в резервуаре, температуру на выходе насоса и температуры на входе и выходе радиатора.
Любые аномальные условия, обнаруженные на этом этапе, должны быть исправлены до испытаний на высокой температуре. Существующие проблемы, такие как чрезмерное возвратное давление, нестабильная работа клапанов, плохая производительность по удержанию или внешние утечки, обычно становятся более серьезными по мере повышения температуры масла.
Данные в холодном состоянии служат ссылкой для оценки изменений в горячем состоянии.
Воссоздать фактический рабочий цикл
Испытательный цикл должен отражать то, как машина будет фактически работать.
Работа насоса без нагрузки в течение нескольких минут может подтвердить базовую функциональность, но не подтверждает тепловой расчет. Испытание должно включать реальную последовательность движений, нагрузки на приводы, уровни давления, скорости, одновременные функции, периоды простоя и время удержания давления.
Например, если два цилиндра обычно работают вместе, они также должны работать вместе во время испытаний. Если оборудование удерживает нагрузку под высоким давлением в течение нескольких минут, это условие должно быть включено.
Непрерывное время работы также имеет важное значение. Машина, предназначенная для работы в течение нескольких часов, не может быть проверена коротким испытанием, которое заканчивается до того, как резервуар, клапанная manifold и радиатор достигнут своих нормальных рабочих температур.
Испытание должно продолжаться до:
- Температура масла становится стабильной;
- Определённая продолжительность работы завершена;
- Достигнута определённая температура или предельный уровень производительности; или
- Аномальное состояние требует остановки.
Подтвердить тепловой баланс
Во время работы насосы, клапаны, фильтры, трубы и приводы преобразуют часть входной энергии в тепло.
Тепловой баланс достигается, когда генерируемое системой тепло примерно равно теплу, удаляемому через резервуар, трубопровод, радиатор, воздух или охлаждающую воду. В этот момент температура масла должна стабилизироваться в допустимом диапазоне масла и компонентов системы.
Температуры следует записывать через равные интервалы в нескольких местах:
- Водохранилище
- Выход насоса
- Основная обратная линия
- Вход охладителя
- Выход охладителя
- Корпус насоса
- Коллекторного блока клапанов
- Корпус машины
Температура в резервуаре показывает общее состояние системы, но также необходимы локальные измерения. Участок с клапаном может иметь значительно более высокую температуру, чем резервуар из-за ограничений или внутреннего утечки.
Скорость повышения температуры также важна. Система, которая постепенно нагревается и стабилизируется, может быть приемлемой. Быстрый рост может указывать на постоянный сброс потока, чрезмерное ограничение, высокое обратное давление, ограниченную фильтрацию или низкую эффективность насоса.
Если температура продолжает расти без четкой стабилизирующей тенденции, генерация тепла превышает доступную мощность охлаждения.
Сравнить холодные и горячие характеристики
Температура сама по себе не доказывает, надежна ли система.
При снижении вязкости внутренние утечки через насос, клапаны, цилиндры, моторы и клапаны управления нагрузкой могут увеличиваться. Система может оставаться ниже температуры тревоги, пока ее рабочие характеристики уже ухудшились.
Повторите основные измерения после того, как система достигнет своего нормального рабочего состояния при высокой температуре:
- Поток насоса при том же давлении и скорости
- Давление на выходе насоса и давление в актуаторе
- Основное возвратное давление
- Скорость актуатора
- Время полного цикла
- Ток двигателя или нагрузка двигателя
- Снижение давления во время удержания
- Смещение нагрузки или цилиндра
Значительное снижение потока насоса может указывать на более низкую объемную эффективность.
Если давление на выходе насоса значительно выше давления нагрузки актуатора, энергия может теряться через клапаны, трубы, фильтры или возвратную цепь.
Если давление в системе остается нормальным, но движение актуатора становится медленнее, внутренние утечки могут увеличиться в насосе, управляемом клапане, цилиндре или гидравлическом моторе.
Пределы приемлемости должны быть определены до испытаний. Подтверждение только того, что “машина все еще работает”, недостаточно.
Проверить удержание нагрузки при горячем масле
Испытания на удержание нагрузки должны проводиться после достижения масла его нормальной рабочей температуры.
Это особенно важно для систем подъема, зажима, прессования и позиционирования. Цилиндр, который удерживает правильно при холодном масле, может дрейфовать после того, как масло станет менее вязким.
Запишите:
- Начальное удерживающее давление
- Давление после указанного времени удержания
- Движение цилиндра или нагрузки
- Частота перезапуска насоса
- Температура клапана и привода
- Внешние утечки
Упадок давления сам по себе может не выявить точную проблему, так как сжатие масла, расширение шланга и изменение температуры могут влиять на давление. Фактическое смещение нагрузки часто является более полезным измерением.
Если насос часто перезапускается для восстановления давления, в цилиндре, направляющем клапане, клапане обратного потока или клапане противодавления может присутствовать внутренняя утечка.
Если насос постоянно работает под высоким давлением во время удержания, сам контур может производить ненужное тепло. Может потребоваться аккумулятор, гидравлический замок, клапан противодавления или насосное устройство, управляемое переключателем давления.
Оценить эффективность охлаждения
Работающий вентилятор не подтверждает, что охладитель правильно подобран.
Эффективность охлаждения должна оцениваться при нормальной нагрузке после того, как масло достигнет достаточно высокой температуры.
Для системы с воздушным охлаждением проверьте:
- Температуру масла на входе и выходе охладителя
- Падение давления на стороне масла
- Направление и скорость вращения вентилятора
- Поток воздуха через охладитель
- Чистоту радиатора
- Температуру входящего воздуха
- Рециркуляцию горячего воздуха
Для водяной системы охлаждения также проверьте температуру входящей охлаждающей воды, поток и температуру на выходе.
Снижение температуры на охладителе показывает, что происходит передача тепла. Однако, если температура в резервуаре продолжает расти, охладитель удаляет меньше тепла, чем генерирует система.
Перед установкой большего охладителя проверьте наличие избегаемых источников тепла, таких как непрерывный сброс потока, чрезмерное дросселирование клапана, внутренние утечки и высокое обратное давление.
Следует также учитывать резерв охлаждения. Система, протестированная в мастерской при 25°C, может не оставаться стабильной в летней среде при 40°C.
Проверить сигналы тревоги и защиту
Мониторинг температуры и защита должны быть проверены как часть полностью гидравлической системы.
Данные с датчиков следует сравнивать с откалиброванным эталоном, если это возможно. Тест должен проверить:
- Температура срабатывания вентилятора охлаждения
- Работа клапана охлаждающей воды
- Предупреждение о высокой температуре
- Работа с уменьшенной нагрузкой или оборотами
- Остановка при перегреве
- Безопасный перезапуск после охлаждения
- Реакция на сбой или отключение датчика
Настройки тревоги и отключения должны основываться на наименьшем соответствующем предельном значении температуры среди масла, насоса, уплотнений, шлангов, электромагнитных катушек, двигателя и электрических компонентов.
Слишком низкая установка тревоги может вызвать ненужные прерывания. Слишком высокая установка тревоги может позволить окислению масла, повреждению уплотнений или чрезмерной утечке до того, как защита будет активирована.
Охладить и повторно протестировать
После работы при высокой температуре дайте системе остыть в соответствии с обычной процедурой отключения. Затем повторите основные базовые измерения.
Проверьте, соответствует ли:
- Возврат потока насоса близок к первоначальному значению
- Давление остается стабильным
- Скорость привода и время цикла восстанавливаются
- Показатель удержания остается неизменным
- Появилась новая утечка
- Клапаны или приводы заедают
- Увеличился шум или вибрация
- Цвет масла, запах или пенообразование изменились
Если система не возвращается близко к показателям работы в исходном холодном состоянии, работа при высокой температуре могла привести к ухудшению состояния масла, износу насоса, повреждению уплотнений, заеданию клапанов или постоянной утечке.
Завершение горячего теста без отключения не означает, что система прошла испытание, если после этого остаются постоянные ухудшения.
Подготовить инженерный отчет о тестировании
Итоговый отчет должен содержать измеренные данные, а не только заявление о “прохождении”.
Он должен зафиксировать:
- Тип масла и класс вязкости
- Температура окружающей среды
- Рабочее давление, поток и нагрузка
- Последовательность и частота циклов
- Время непрерывной работы
- Температура в каждой точке измерения
- Температуры на входе и выходе охладителя
- Холодный и горячий поток насоса
- Изменение времени цикла
- Удержание давления, падение и движение нагрузки
- Ток двигателя
- Утечка, шум и вибрация
- Результаты сигнализации и отключения
- Результаты инспекции охлаждения
Графики температуры по времени особенно полезны, так как показывают, достигает ли система теплового равновесия. Тенденции потока, времени цикла и тока двигателя могут выявить потери в производительности по мере нагрева масла.
Заключение
Гидравлическая система при высокой температуре надежна только в том случае, если вся система продолжает работать правильно после ее нагрева.
Валидация должна воспроизводить реальные условия окружающей среды, давление, поток, нагрузку, рабочий цикл, время удержания и продолжительность непрерывной работы. Тренды температуры должны оцениваться в сочетании с потоком насоса, скоростью привода, обратным давлением, удерживанием нагрузки и входной мощностью.
Успешная система должна достигать стабильной рабочей температуры, поддерживать приемлемую работу горячего масла, правильно работать с функциями охлаждения и защиты, а также возвращаться близко к своему исходному состоянию после охлаждения.
Если температура масла продолжает расти, поток значительно падает, местные компоненты перегреваются или удержание нагрузки ухудшается, следует пересмотреть гидравлическую схему, выбор насоса и клапанов, трубопроводы, резервуар и систему охлаждения.
Повышение установки сигнализации или установка большего охладителя может скрыть симптом, но не подтверждает, что проект надежен.