Высокая температура редко повреждает только одну часть гидравлической системы. В большинстве случаев первое изменение происходит в гидравлическом масле. По мере повышения температуры масло становится горячее, его вязкость уменьшается, смазочный слой становится тоньше, и внутренние утечки увеличиваются. Если температура остается высокой, окисление ускоряется, и масло начинает образовывать лак, шлам и другие отложения.
Результат – цепная реакция. Насосы и двигатели теряют объемную эффективность, клапаны становятся менее стабильными, цилиндры удерживают нагрузки менее эффективно, уплотнения и шланги быстрее стареют, а фильтры чаще забиваются.
Поэтому проверка на высокую температуру не должна начинаться с вопроса: “Какая деталь вышла из строя?” Гораздо лучше задать вопрос: “Какое изменение в состоянии масла или эффективности системы стало началом проблем?”
Гидравлическое масло обычно является отправной точкой
Гидравлическое масло выполняет больше функций, чем просто передает давление. Оно смазывает движущиеся поверхности, уплотняет внутренние зазоры, удаляет тепло, защищает металлические компоненты и переносит загрязнения к фильтрам.
Когда температура масла поднимается, вязкость уменьшается. Ниже предела, рекомендованного для насоса и клапанов, утечка через внутренние зазоры увеличивается, и смазочный слой становится менее надежным. Высокая температура также ускоряет окисление, снижая срок службы масла и создавая отложения, которые влияют на узкие проходы клапанов и элементы фильтров.
Поэтому температуру масла следует оценивать вместе с вязкостью. Температура, приемлемая для одной жидкости, может быть неприемлема для другой, что является причиной того, что спецификации насосов обычно включают оба ограничения. Например, компания Danfoss утверждает, что требования к температуре жидкости и вязкости должны выполняться одновременно, а не рассматриваться как отдельные ограничения.
Признаки ухудшения состояния масла включают потемнение, запах поджаренного, стойкую пену, лак, короткий срок службы фильтра и растущее различие между холодным и горячим исполнением. Замена масла без поиска источника тепла, как правило, приводит лишь к временным улучшениям.
Насосы, клапаны и двигатели теряют эффективность до того, как они выйдут из строя
Насосы, регулирующие клапаны и гидравлические моторы содержат тесные внутренние зазоры. Их производительность зависит от того, чтобы масло поддерживало достаточную вязкость.
Насос все еще может накачивать давление при высокой температуре, но подает меньше потока. Поэтому проверка только манометра может быть вводящей в заблуждение. Лучший тест – сравнить поток насоса при одинаковой скорости и давлении с холодным и горячим маслом. Если поток в горячем состоянии значительно уменьшается или поток из корпуса увеличивается, внутренние утечки возрастают.
Корпус насоса, который работает горячее, чем ближайшие трубопроводы, может указывать на внутренние утечки, плохие условия входа, чрезмерные нагрузки или износ. Этот показатель становится полезным в сравнении с потоком, объемом стока, вакуумом на входе и давлением в системе.
Клапаны показывают аналогичную картину. Разреженное масло легче протекает через зазоры между шпинделем, запорным рычагом и сиденьем. В результате может наблюдаться плохая удерживаемость давления, нестабильная скорость привода или медленный направленный ответ. Пропорциональные и сервоклапаны более чувствительны, поскольку небольшие контрольные отверстия также могут подвергаться воздействию лака и загрязнений.
Гидравлические моторы могут терять крутящий момент или скорость по мере увеличения утечки. Работа на малых скоростях с высокими нагрузками особенно требовательна, поскольку мотор зависит от стабильного масляного пленки, пока внутренние контактные нагрузки остаются высокими. Чрезмерная температура масла также упоминается компанией Danfoss как возможная причина увеличения внутренних утечек в моторах и клапанах.
Если несколько актуаторов начинают работать медленнее после разогрева, в первую очередь следует проверить насос и главный клапанный блок. Вряд ли несколько цилиндров или моторов одновременно развили одну и ту же неисправность.
Цилиндры, уплотнения и шланги показывают утечки и старение материала
Гидравлические цилиндры подвержены воздействию как горячего масла, так и изменяющимся свойствам уплотнений.
При снижении вязкости утечка через уплотнение поршня становится более заметной. Цилиндр, который правильно удерживает давление на холоде, может начать смещаться при нагреве. Однако смещение цилиндра не автоматически подтверждает проблему с уплотнением поршня.
Сравните падение давления с фактическим движением нагрузки, затем изолируйте цилиндр от управляющей цепи, если конструкция машины это позволяет. Если цилиндр удерживает давление после изоляции, проблема, скорее всего, кроется в клапанной цепи.
Утечка через уплотнение штока, как правило, усугубляется при высоких температурах в сочетании с боковой нагрузкой, поврежденной поверхностью штока, чрезмерным зазором направляющих или возвратным давлением. Нагрев может не быть первоначальной причиной, но он уменьшает запас, доступный для уплотнения, и делает уже существующий износ более заметным.
Уплотнения и резинки O-ring не должны выбираться только по максимальному температурному пределу. Совместимость жидкости, давление, скорость, качество поверхности, зазор для экструзии и время непрерывного воздействия также имеют значение. Уплотнение может выдерживать короткий пик, но станет твердым, мягким, уменьшится в размерах или потеряет упругость при непрерывной работе. Повышенные температуры жидкости могут уменьшать смазывающее свойства и срок службы уплотнения, даже если у отдельных компонентов, казалось бы, есть подходящие характеристики.
Шланги имеют те же ограничения. Температура местного шланга рядом с двигателем, выхлопной трубой или печью может быть намного выше температуры масла в резервуаре. Высокое давление и высокая температура вместе могут сократить срок службы шланга. Проверка должна включать в себя оценку затвердевания, трещин, пузырей, набухания, обесцвечивания и деформации вблизи соединений.
Максимальная опубликованная температура шланга не должна рассматриваться как рекомендованная непрерывная цель. Parker отмечает, что комбинация высокой температуры и высокого давления может уменьшить срок службы шланга.
Фильтры, охладители и резервуары часто подвергаются косвенному воздействию
Фильтры обычно не повреждаются непосредственно от тепла. На них влияет то, что тепло делает с маслом.
Продукты окисления, шлам и лак загружают фильтрующий элемент и увеличивают дифференциальное давление. В результате может открыться обходной клапан, позволяя загрязненному маслу циркулировать. Это приводит к увеличению внутренней утечки и образованию большего количества тепла.
Особенно короткий интервал службы фильтра следует рассматривать как состояние системы, а не только как проблему фильтра. Необходимо учитывать состояние масла, чистоту резервуара, эффективность вентиляции и рабочую температуру. Чистота гидравлической жидкости прямо связана с надежностью системы, эффективностью и сроком службы компонентов.
Охладители также могут казаться неисправным компонентом, когда настоящая проблема находится в другом месте. Забитый воздушный охладитель, неправильное направление вентилятора, плохая вентиляция, рециркуляция горячего воздуха, недостаточный поток воды или внутренние отложения уменьшают отвод тепла. Охладитель все еще может показывать падение температуры от входа к выходу, но при этом быть слишком малым для фактической тепловой нагрузки.
Если температура в резервуаре продолжает расти, следует проверить поток на сброс, дросселирование клапана, утечку насоса и высокое возвратное давление перед установкой более крупного охладителя. Вместимость охладителя зависит от потока масла и разности температур между маслом и охлаждающей средой, а не только от максимального потока гидравлического насоса.
Резервуар поддерживает рассеяние тепла, отведение воздуха и осаждение загрязняющих веществ. Плохие перегородки, высокая скорость возврата, низкий уровень масла или горячее возвратное масло, попадающее в зону всасывания, могут снизить стабильность. Забитая или неподходящая вентиляция может вызвать колебания давления и допустить попадание пыли или влаги.
Электрические компоненты могут достигать своего предела первыми
Гидравлические силовые установки часто размещают мотор, катушки соленоида, датчики, реле и контроллер внутри одного и того же корпуса с гидравлическими компонентами.
В закрытом шкафу температура воздуха вокруг электрического оборудования может быть выше температуры масла в резервуаре. Масло все еще может быть ниже своего предупредительного уровня, в то время как катушка соленоида или обмотка мотора уже находятся близко к своему предельному значению.
Симптомы включают в себя прерывистую работу клапана, дрейф датчика, тепловые отключения мотора, снижение мощности контроллера или повторяющиеся сигналы тревоги в течение долгих циклов.
Проверьте температуру в корпусе, вентиляцию, производительность вентилятора, ток мотора, рабочие характеристики катушек и внешние источники тепла. Добавление вентилятора не поможет, если выбрасываемый горячий воздух остается trapped inside the enclosure.
Как определить компонент, на который действительно влияет проблема
Сравнение производительности в холодном и горячем состояниях является одним из самых полезных диагностических методов.
| Наблюдаемое состояние | Измерения, которые необходимо выполнить | Компоненты, которые следует проверить в первую очередь |
|---|---|---|
| Поток падает после разогрева | Поток насоса с равной скоростью и давлением; поток сброса | Насос |
| Несколько актуаторов замедляются | Поток насоса, падение давления на основном клапане, обратное давление | Блок насоса и основного клапана |
| Один цилиндр дрейфует | Упадок давления, движение цилиндра, испытание на изоляцию | Уплотнение цилиндра и запорный клапан |
| Давление высокое, но давление полезной нагрузки ниже | Давление до и после клапанов, фильтров и обратных компонентов | Клапанный блок, трубопровод, фильтры |
| Внешние утечки увеличиваются при нагреве | Локальная температура, обратное давление, состояние уплотнений и шлангов | Уплотнения, шланги, фитинги |
| Фильтры регулярно засоряются | Дифференциальное давление, состояние масла, осмотр резервуара | Масло, резервуар, воздухоотводчик |
| Охладитель имеет перепад температуры, но масло продолжает нагреваться | Поток воздуха или воды, тепловая нагрузка, потери в системе | Эффективность охладителя и цепи |
| Электрические отключения происходят до сигнала тревоги о масле | Температура шкафа, ток двигателя, температура катушки | Вентиляция двигателя, катушек и корпуса |
Измерения температуры должны проводиться при сопоставимых нагрузках. Компонент, который горячее соседних частей, может иметь чрезмерные утечки, ограничения или трение, но одной температуры недостаточно.
Давление, поток, ток двигателя, объем слива из корпуса, дифференциальное давление фильтра и фактическое движение привода предоставляют необходимые данные для локализации неисправности. Сравнение поведения машины до и после разогрева обычно более полезно, чем полагаться на одно показание температуры или замену самого горячего компонента в первую очередь.
Заключение
Долгосрочная высокая температура обычно создает системную потерю рабочего запаса, а не одноisolированное повреждение.
Процесс часто начинается с более низкой вязкости масла и более быстрой окислительной реакции. Насосы, клапаны и двигатели теряют эффективность; цилиндры и цепи удержания нагрузки утечкуют больше; уплотнения и шланги стареют быстрее; фильтры собирают продукты окисления; и охладители и резервуары испытывают трудности с поддержанием теплового баланса.
Замена явно поврежденного компонента без устранения источника тепла зачастую приводит к повторным сбоям.
Профессиональная проверка должна сравнивать холода и горячую производительность, проверять состояние масла, измерять поток насоса и слив из корпуса, проверять потери давления в клапанах и обратных линиях, инспектировать удержание нагрузки, оценивать производительность охладителей и подтверждать, что электрические компоненты не работают в trapped горячем воздухе.
Цель заключается не только в том, чтобы идентифицировать, что было повреждено высокой температурой. Необходимо определить, почему система стала горячей и какое изменение производительности появилось первым. Это информация, необходимая для предотвращения повторного возникновения той же неисправности.
