Необычный шум насоса, появление пены в гидравлическом масле, нестабильное давление и рывкообразное движение привода часто являются признаками того, что в гидравлической системе возникают проблемы, связанные с попаданием воздуха. Две из наиболее распространенных проблем — это кавитация и аэрация.
Хотя симптомы иногда могут казаться схожими, кавитация и аэрация — это не одно и то же явление.
Кавитация возникает, когда гидравлическое масло не может должным образом заполнить впускное отверстие насоса, в результате чего локальное давление падает настолько, что начинают образовываться паровые пузырьки. Когда эти пузырьки попадают в зону повышенного давления, они быстро разрушаются и могут повредить поверхности насоса.
Аэрация возникает, когда внешний воздух попадает в гидравлическое масло и увлекается потоком жидкости. Воздух проходит через систему в виде пузырьков, что сказывается на стабильности давления, смазке и отклике привода.
Важно правильно определить, какое именно состояние имеет место, поскольку причины и меры по устранению этих проблем различаются.
Кавитация и аэрация в гидравлической системе
Самый простой способ понять разницу — обратить внимание на то, откуда берутся пузырьки.
При кавитации образуются пузырьки внутри гидравлической жидкости поскольку давление на входе в насос становится слишком низким. Масло частично испаряется, образуя паровые пустоты. Эти пустоты сжимаются, когда попадают в зоны с более высоким давлением внутри насоса.
При аэрации пузырьки образуются из попадание наружного воздуха в гидравлический контур, как правило, через всасывающую сторону насоса, низкий уровень жидкости в резервуаре или плохо регулируемый обратный поток масла.
| Состояние | Кавитация | Аэрация |
|---|---|---|
| Источник пузырьков | Пары масла, образующиеся из-за низкого давления на входе | Попадание наружного воздуха в гидравлическое масло |
| Общее местоположение | Вход насоса | Всасывающий трубопровод, резервуар, соединения |
| Типичный звук | Резкий стук или шум, похожий на скрежет гравия | Скрип, дребезжание или нерегулярный шум |
| Внешний вид масла | Не всегда может иметь пенную консистенцию | Часто пенистый или мутный |
| Основной риск | Эрозия насоса и повреждения поверхности | Недостаточная смазка, нестабильное движение и нагрев |
Оба этих фактора могут снизить производительность гидравлической системы, поэтому их следует устранить до того, как произойдет необратимое повреждение узлов.
Что вызывает кавитацию в гидравлических системах?
Кавитация в гидравлическом насосе обычно возникает, когда насос пытается засасывать больше масла, чем может поступить со стороны впуска.
Ограниченное всасывание насоса
Засоренный всасывающий сетчатый фильтр, всасывающий шланг недостаточного сечения, сдавленный шланг или фитинг, ограничивающий проходной сечение, могут снизить расход масла в насос. По мере дальнейшего вращения насоса давление на входе падает, и могут начать образовываться паровые пустоты.
Поэтому размеры всасывающих трубопроводов должны рассчитываться таким образом, чтобы обеспечить путь потока с низким сопротивлением между резервуаром и насосом.
Гидравлическое масло с повышенной вязкостью
Холодное гидравлическое масло может стать значительно гуще, чем обычно. Если насос запускается на высоких оборотах до того, как масло достигнет необходимой вязкости, всасывающий трубопровод может не обеспечить достаточно быструю подачу жидкости.
Это одна из причин, по которой для гидравлических систем, эксплуатируемых в условиях низких температур, может потребоваться подбор подходящего масла, проведение процедур прогрева или принятие других мер по регулированию температуры.
Низкий уровень масла в баке
Если уровень масла в резервуаре слишком низкий, на входе насоса может нарушиться непрерывная подача гидравлического масла. В зависимости от конкретных условий это может привести как к кавитации, так и к вспениванию.
Уровень масла следует проверять при правильном положении цилиндра, поскольку объем масла в системе может изменяться при выдвижении и втягивании гидравлических цилиндров.
Чрезмерная скорость работы насоса
Насос, работающий с частотой вращения выше предусмотренной, может потребовать большего расхода на входе, чем может обеспечить всасывающий контур. Даже всасывающий шланг, подобранный в соответствии с расчётами, может оказаться недостаточным, если частота вращения насоса значительно увеличивается.
Поэтому скорость насоса, его рабочий объём и условия на входе следует оценивать в совокупности.
Что вызывает образование пузырьков воздуха в гидравлических системах?
Аэрация возникает, когда в гидравлическую жидкость попадает наружный воздух.
Одной из наиболее распространённых причин является утечка на всасывающая сторона насоса. Поскольку в всасывающей линии давление ниже атмосферного, при неплотном соединении или повреждении шланга воздух может поступать внутрь, при этом гидравлическое масло не вытекает наружу. Из-за этого утечки воздуха со стороны всасывания обнаружить сложнее, чем обычные внешние утечки масла.
Низкий уровень масла в баке также может привести к попаданию воздуха на всасывании насоса. Кроме того, масло, возвращающееся в бак выше уровня жидкости или слишком близко к всасыванию насоса, может вызывать турбулентность и приводить к попаданию воздуха в гидравлическое масло.
Еще одной возможной причиной может быть неполное удаление воздуха из системы после технического обслуживания. Воздух, попавший в цилиндры, шланги или коллекторы, может оставаться в контуре и вызывать нестабильное движение до тех пор, пока его не удалят надлежащим образом.
Распространенные признаки кавитации и аэрации
Кавитация и аэрация чаще всего в первую очередь влияют на гидравлический насос, однако их последствия могут проявляться во всей системе в целом.
Гидравлический насос, в котором возникает кавитация, может издавать резкий стук, дребезжание или звук, напоминающий стук гравия. Со временем разрушение паровых пузырьков может привести к эрозии металлических поверхностей внутри насоса.
При попадании воздуха в систему чаще всего возникает визжащий или неравномерный шум насоса, а также масло в баке становится мутным или пенистым. Поскольку воздух сжимаем, гидравлическая система может также работать менее отзывчиво.
К другим симптомам могут относиться нестабильное давление, медленная реакция привода, рывковое движение цилиндра, снижение гидравлического усилия, повышение температуры масла и нестабильная работа машины.
Не следует полагаться исключительно на шум при выявлении неисправности. Износ насоса, механические вибрации и срабатывание предохранительного клапана могут вызывать похожие звуки, поэтому необходимо также проверить состояние масла и условия на входе.
Как шаг за шагом диагностировать кавитацию и аэрацию
Систематическая проверка поможет определить, возникают ли в гидравлической системе явления кавитации, аэрации или другие проблемы.
Шаг 1: Проверьте уровень и внешний вид гидравлического масла
Для начала проверьте уровень масла в баке в условиях, соответствующих нормальному режиму работы. Если уровень низкий, определите, имеется ли в системе внешняя утечка или бак был заполнен неправильно.
Также обратите внимание на внешний вид масла. Постоянная пена или мутный вид могут свидетельствовать о попадании воздуха в жидкость.
Шаг 2: Проверьте всасывающий трубопровод насоса
Проверьте всю линию между баком и гидравлическим насосом. Обратите внимание на ослабленные фитинги, треснувшие шланги, поврежденные уплотнения, сдавленные шланги или чрезмерные перекрытия.
Обратите особое внимание на соединения на стороне всасывания. Фитинг может всасывать воздух внутрь, при этом не наблюдается явной утечки масла.
Шаг 3: Проверьте фильтры и сетчатые фильтры
Засоренный всасывающий сетчатый фильтр или сильно загрязнённый фильтр могут ограничивать расход на входе насоса. Проверьте состояние фильтра и сравните показания давления или вакуума с допустимым рабочим диапазоном, указанным производителем.
Замена фильтра без выявления источника загрязнения может решить проблему лишь временно.
Шаг 4: Проверка температуры и вязкости масла
Если проблема возникает преимущественно при холодном запуске, возможно, вязкость гидравлического масла слишком высока для условий на входе в насос. Если проблема появляется после длительной работы, чрезмерный нагрев мог привести к изменению вязкости масла и характеристик утечек в системе.
Поэтому выбранное гидравлическое масло должно соответствовать предполагаемому диапазону рабочих температур.
Шаг 5: Проверка скорости насоса и конструкции системы
Убедитесь, что насос работает в пределах рекомендуемого диапазона скоростей и что размер всасывающего трубопровода соответствует требованиям. Если насос недавно был заменен на модель с большим рабочим объемом или работает на более высокой скорости, чем раньше, существующая всасывающая система может оказаться недостаточной.
Полезный порядок действий при устранении неисправностей:
Уровень масла → Внешний вид масла → Всасывающий трубопровод → Фильтры → Вязкость масла → Скорость насоса → Конструкция системы
Как предотвратить кавитацию и аэрацию
Предотвратить эти проблемы, как правило, проще, чем ремонтировать поврежденный гидравлический насос.
Всасывающий контур должен быть спроектирован с учетом достаточного диаметра шланга, минимального количества ненужных сужений и надлежащей герметичности соединений. Насос должен обеспечивать надежную подачу масла при любых нормальных условиях эксплуатации.
Важное значение имеет также конструкция резервуара. Возвратная нефть должна поступать в резервуар таким образом, чтобы свести к минимуму турбулентность и дать увлеченному воздуху достаточно времени для отделения до того, как нефть вновь поступит на вход насоса.
Гидравлическое масло следует подбирать с учетом рабочей температуры, требований к насосу и условий эксплуатации оборудования. Фильтры и сетчатые фильтры необходимо обслуживать с соблюдением соответствующих интервалов, не допуская значительного забивания.
После проведения технического обслуживания или замены узлов гидравлический контур также необходимо надлежащим образом заполнить и удалить воздух в соответствии с конструкцией системы.
Распространенные ошибки при диагностике шума гидравлического насоса
Распространенной ошибкой является предположение, что любой гидравлический насос, издающий шум, подвержен кавитации. Подобные симптомы могут вызываться аэрацией, износом насоса, проблемами с подшипниками и механической вибрацией.
Еще одной ошибкой является замена насоса до проверки всасывающего контура. Новый насос, установленный на той же забитой или протекающей всасывающей линии, может вскоре столкнуться с той же проблемой.
Также важно не игнорировать появление пены в масле. Попадание воздуха ухудшает смазку и может способствовать окислению, выделению тепла и нестабильной работе системы управления, даже если машина продолжает работать.
Лучше всего сначала тщательно проверить состояние впускного трубопровода и резервуара, прежде чем делать вывод о выходе из строя самого насоса.
Вывод: необходимо защитить гидравлическую систему от кавитации и аэрации
Кавитация и аэрация — это гидравлические явления, связанные с воздухом, однако они возникают по разным причинам.
Кавитация в основном связано с недостаточным подачей масла и низким давлением на входе в насос, тогда как аэрация происходит, когда наружный воздух попадает внутрь и смешивается с гидравлической жидкостью.
К винированию могут приводить перекрытие всасывающих трубопроводов, засоренные сетчатые фильтры, высокая вязкость масла, низкий уровень масла в резервуаре и чрезмерная частота вращения насоса. Неплотное соединение всасывающих фитингов, поврежденные шланги, ненадлежащая конструкция резервуара и неполное удаление воздуха являются распространенными причинами образования пузырьков воздуха.
При появлении таких симптомов, как шум насоса, вспененное масло, нестабильное давление или рывкообразное движение привода, следует провести систематическую проверку гидравлической системы, а не сразу же заменять насос.
Правильная конструкция всасывающей системы, подходящее гидравлическое масло, надлежащее состояние резервуара и регулярное техническое обслуживание могут значительно снизить риск как кавитации, так и аэрации.
Нужна помощь с гидравлической системой?
Компания AISOAR поставляет гидравлические силовые агрегаты и решения для гидравлических систем, разработанные с учетом индивидуальных потребностей заказчика, для промышленного и мобильного оборудования. Конфигурации систем могут разрабатываться с учетом требуемого давления, расхода, технических характеристик насосов, требований к приводам, режима работы и условий эксплуатации.
При разработке нового проекта гидравлической системы для OEM-производителя указание модели насоса, требуемого расхода, рабочего давления, конфигурации резервуара и предполагаемых условий эксплуатации поможет нашей инженерной команде подобрать подходящее решение для гидравлической системы.
