Nhiệt độ cao hiếm khi chỉ làm hỏng một phần của hệ thống thủy lực. Trong hầu hết các trường hợp, sự thay đổi đầu tiên xảy ra trong dầu thủy lực. Khi dầu trở nên nóng hơn, độ nhớt của nó giảm, lớp dầu bôi trơn trở nên mỏng hơn và sự rò rỉ bên trong gia tăng. Nếu nhiệt độ vẫn cao, sự oxy hóa gia tăng và dầu bắt đầu hình thành lớp sơn, bùn và các cặn bã khác.
Kết quả là một phản ứng dây chuyền. Bơm và động cơ mất hiệu suất thể tích, van trở nên kém ổn định, xi lanh giữ tải kém hiệu quả hơn, đệm kín và ống dẫn lão hóa nhanh hơn, và bộ lọc thường trở nên bị tắc nghẽn thường xuyên hơn. Một thành phần có thể được thay thế, nhưng nếu nguồn nhiệt ban đầu vẫn còn, lỗi tương tự thường quay trở lại.
Do đó, một cuộc kiểm tra nhiệt độ cao không nên bắt đầu bằng cách hỏi chỉ, “Phần nào đã hỏng?” Một câu hỏi tốt hơn là, “Thay đổi nào trong tình trạng dầu hay hiệu suất hệ thống đã khởi động mô hình hỏng?”
Dầu thủy lực thường là điểm khởi đầu.
Dầu thủy lực không chỉ truyền áp lực. Nó bôi trơn các bề mặt chuyển động, niêm phong các khoảng trống bên trong, loại bỏ nhiệt, bảo vệ các thành phần kim loại và mang theo tạp chất đến bộ lọc.
Khi nhiệt độ dầu tăng, độ nhớt giảm. Dưới phạm vi được khuyến nghị cho bơm và van, sự rò rỉ qua các khoảng trống bên trong tăng lên và lớp dầu bôi trơn trở nên kém đáng tin cậy hơn. Nhiệt độ cao cũng làm tăng tốc độ oxy hóa, giảm tuổi thọ dầu và tạo ra các cặn bã ảnh hưởng đến các lối đi hẹp trong van và các phần tử lọc.
Do đó, nhiệt độ dầu nên được đánh giá cùng với độ nhớt. Một nhiệt độ chấp nhận được cho một chất lỏng có thể không phù hợp cho một chất lỏng khác, đó là lý do tại sao các thông số kỹ thuật của bơm thường bao gồm cả hai giới hạn. Danfoss, chẳng hạn, khẳng định rằng yêu cầu về nhiệt độ và độ nhớt của chất lỏng cần được đáp ứng cùng một lúc, thay vì được xem xét như là các giới hạn riêng biệt.
Các dấu hiệu của sự suy giảm bao gồm sự tối sầm lại, mùi khét, bọt kéo dài, lớp sơn, tuổi thọ bộ lọc ngắn và sự khác biệt ngày càng tăng giữa hiệu suất lạnh và nóng. Thay dầu mà không tìm ra nguồn nhiệt thường chỉ mang lại cải thiện tạm thời.
Bơm, van và động cơ mất hiệu suất trước khi chúng hỏng.
Bơm, van điều khiển và động cơ thủy lực chứa các khoảng trống bên trong chặt chẽ. Hiệu suất của chúng phụ thuộc vào việc dầu duy trì đủ độ nhớt.
Một bơm có thể vẫn tạo áp suất khi nóng nhưng lại cung cấp ít lưu lượng hơn. Kiểm tra chỉ đồng hồ áp suất có thể dẫn đến hiểu lầm. Một bài kiểm tra tốt hơn là so sánh lưu lượng bơm ở cùng tốc độ và áp suất với dầu lạnh và dầu nóng. Nếu lưu lượng trong trạng thái nóng giảm đáng kể, hoặc lưu lượng trường hợp thoát nước tăng, sự rò rỉ bên trong đang gia tăng.
Một vỏ bơm chạy nóng hơn so với ống dẫn gần đó có thể chỉ ra sự rò rỉ bên trong, điều kiện đầu vào kém, tải trọng quá mức, hoặc sự hao mòn. Đọc số liệu trở nên hữu ích khi so sánh với lưu lượng, thể tích thoát nước, áp suất chân không đầu vào và áp suất hệ thống.
Các van cho thấy một mô hình tương tự. Dầu mỏng rò rỉ dễ dàng hơn qua các khoảng trống của trục, van đóng và chỗ ngồi. Kết quả có thể là khả năng giữ áp suất kém, tốc độ bộ truyền kém ổn định hoặc phản ứng hướng chậm hơn. Các van tỷ lệ và van servo nhạy cảm hơn vì các lỗ điều khiển nhỏ cũng có thể bị ảnh hưởng bởi lớp sơn và tạp chất.
Động cơ thủy lực có thể mất mô men hoặc tốc độ khi sự rò rỉ gia tăng. Hoạt động tốc độ thấp với tải trọng cao đặc biệt là thử thách vì động cơ phụ thuộc vào lớp dầu ổn định trong khi tải trọng tiếp xúc bên trong vẫn cao. Nhiệt độ dầu quá mức cũng được Danfoss liệt kê như là một nguyên nhân có thể gây ra sự rò rỉ bên trong gia tăng ở động cơ và van.
Nếu vài bộ truyền động trở nên chậm hơn sau khi khởi động ấm, hãy kiểm tra bơm và khối van chính trước. Khả năng cao là không có một vài xi lanh hoặc động cơ nào phát triển cùng một lỗi cùng một lúc.
Xi lanh, đệm kín và ống dẫn thể hiện sự rò rỉ và lão hóa vật liệu.
Xi lanh thủy lực bị ảnh hưởng bởi cả dầu nóng và tính chất đệm thay đổi.
Khi độ nhớt giảm, sự rò rỉ qua con dấu của piston trở nên dễ nhận thấy hơn. Một xi lanh giữ đúng vị trí khi lạnh có thể bắt đầu trôi khi nóng. Tuy nhiên, sự trôi của xi lanh không tự động chứng minh sự thất bại của con dấu piston.
So sánh sự suy giảm áp suất với chuyển động tải thực tế, sau đó cách ly xi lanh khỏi mạch điều khiển khi thiết kế máy cho phép. Nếu xi lanh giữ sau khi cách ly, vấn đề có thể nằm ở mạch van.
Sự rò rỉ ở con dấu thanh càng thường tồi tệ hơn khi nhiệt độ cao kết hợp với tải bên, bề mặt thanh bị hư hỏng, khoảng cách hướng dẫn quá mức, hoặc áp suất trở về. Nhiệt có thể không phải là nguyên nhân ban đầu, nhưng nó làm giảm biên độ có sẵn cho con dấu và làm cho độ mòn hiện có trở nên rõ ràng hơn.
Các con dấu và O-ring không nên được chọn chỉ dựa trên xếp hạng nhiệt độ tối đa. Độ tương thích với chất lỏng, áp suất, tốc độ, độ hoàn thiện bề mặt, khoảng cách rò rỉ và thời gian tiếp xúc liên tục cũng quan trọng. Một con dấu có thể tồn tại trong một thời gian ngắn nhưng có thể cứng lại, mềm lại, co lại hoặc mất tính đàn hồi trong quá trình hoạt động liên tục. Nhiệt độ chất lỏng nâng cao có thể làm giảm khả năng bôi trơn và tuổi thọ của con dấu ngay cả khi các thành phần riêng lẻ có mức xếp hạng dường như phù hợp.
Ống dẫn cũng có giới hạn tương tự. Nhiệt độ ống gần động cơ, ống xả hoặc lò hơi có thể cao hơn nhiều so với nhiệt độ dầu trong bể chứa. Áp suất cao và nhiệt độ cao cùng nhau có thể rút ngắn tuổi thọ của ống dẫn. Kiểm tra nên bao gồm việc cứng lại, nứt, phồng rộp, sưng lên, đổi màu và biến dạng gần các khớp nối.
Nhiệt độ tối đa được công bố của ống dẫn không nên được coi là một mục tiêu liên tục được khuyến nghị. Parker lưu ý rằng sự kết hợp giữa nhiệt độ cao và áp suất cao có thể làm giảm tuổi thọ của ống dẫn.
Bộ lọc, bộ làm mát và bể chứa thường bị ảnh hưởng gián tiếp.
Bộ lọc thường không bị hư hại trực tiếp bởi nhiệt. Chúng chịu tác động bởi những gì nhiệt làm với dầu.
Các sản phẩm oxy hóa, bùn, và vecni làm tải phần tử lọc và tăng áp suất chênh lệch. Một van bypass có thể mở, cho phép dầu bị ô nhiễm tuần hoàn. Sự mòn do đó tăng cường sự rò rỉ bên trong và sinh ra nhiều nhiệt hơn.
Một khoảng thời gian phục vụ bộ lọc ngắn bất thường do đó nên được coi là tình trạng hệ thống, không chỉ là vấn đề của bộ lọc. Tình trạng dầu, độ sạch của bể chứa, hiệu suất của bộ thoát khí và nhiệt độ hoạt động đều nên được xem xét. Độ sạch của chất lỏng thủy lực có liên quan trực tiếp đến độ tin cậy của hệ thống, hiệu suất, và tuổi thọ của các thành phần.
Bộ làm mát cũng có thể trông như là thành phần thất bại khi vấn đề thực sự nằm ở nơi khác. Một bộ làm mát không khí bị tắc, hướng quạt không đúng, thông gió kém, tái tuần hoàn không khí nóng, lưu lượng nước không đủ, hoặc cặn bã bên trong sẽ giảm cường độ làm mát. Một bộ làm mát vẫn có thể cho thấy sự giảm nhiệt độ từ đầu vào đến đầu ra và vẫn quá nhỏ cho tải nhiệt thực tế.
Nếu nhiệt độ bể chứa tiếp tục tăng, lưu lượng giải phóng lâu dài, điều tiết van, rò rỉ bơm và áp suất hồi trở cao nên được kiểm tra trước khi lắp đặt một bộ làm mát lớn hơn. Khả năng làm mát phụ thuộc vào lưu lượng dầu và sự chênh lệch nhiệt độ giữa dầu và môi trường làm mát, không chỉ đơn giản là lưu lượng tối đa của bơm thủy lực.
Bể chứa hỗ trợ sự tỏa nhiệt, giải phóng khí, và lắng đọng chất ô nhiễm. Các baffle kém, vận tốc hồi trở cao, mức dầu thấp, hoặc dầu hồi nóng vào khu vực hút có thể làm giảm tính ổn định. Một bộ thoát khí bị tắc hoặc không phù hợp có thể gây ra dao động áp suất và làm cho bụi bẩn hoặc độ ẩm xâm nhập.
Các thành phần điện có thể đạt đến giới hạn trước tiên.
Các đơn vị lực thủy lực thường đặt động cơ, cuộn dây solenoid, cảm biến, rơ le, và bộ điều khiển bên trong cùng một vỏ với các thành phần thủy lực.
Trong một tủ kín, nhiệt độ không khí xung quanh thiết bị điện có thể cao hơn nhiệt độ dầu trong bể chứa. Dầu có thể vẫn dưới mức cảnh báo trong khi cuộn dây solenoid hoặc cuộn dây động cơ đã gần tới giới hạn liên tục của nó.
Các triệu chứng bao gồm hoạt động của van không liên tục, sự trôi của cảm biến, động cơ gặp sự cố nhiệt, giảm khả năng của bộ điều khiển, hoặc báo động lặp đi lặp lại trong các chu kỳ dài.
Kiểm tra nhiệt độ vỏ, thông gió, hiệu suất quạt, dòng điện của động cơ, đánh giá nhiệm vụ của cuộn dây, và các nguồn nhiệt bên ngoài. Thêm một quạt sẽ không giúp ích nếu không khí nóng thoát ra vẫn bị giữ lại bên trong vỏ.
Làm thế nào để xác định thành phần thực sự bị ảnh hưởng.
So sánh hiệu suất trong trạng thái lạnh và nóng là một trong những phương pháp chẩn đoán hữu ích nhất.
| Điều kiện quan sát được | Các phép đo cần thực hiện | Các thành phần cần kiểm tra trước |
|---|---|---|
| Dòng chảy giảm sau khi khởi động | Dòng chảy bơm với tốc độ và áp suất đều; dòng chảy thoát khỏi thùng | Bơm |
| Một số bộ truyền động chậm lại | Dòng chảy bơm, áp suất van chính giảm, áp suất trở lại | Bơm và khối van chính |
| Một xilanh trôi dạt | Suy giảm áp suất, chuyển động xilanh, kiểm tra cách ly | Đệm xilanh và van giữ tải |
| Áp suất cao nhưng áp suất tải hữu ích thì thấp hơn | Áp suất trước và sau các van, bộ lọc và các thành phần trở lại | Khối van, ống dẫn, bộ lọc |
| Rò rỉ bên ngoài gia tăng khi có nhiệt độ cao | Nhiệt độ tại chỗ, áp suất hồi, tình trạng gioăng và ống dẫn | Gioăng, ống dẫn, phụ kiện |
| Bộ lọc bị tắc liên tục | Chênh lệch áp suất, tình trạng dầu, kiểm tra bồn chứa | Dầu, bồn chứa, thông hơi |
| Máy làm mát có sự giảm nhiệt độ nhưng dầu vẫn tăng nhiệt | Lưu lượng không khí hoặc nước, tải nhiệt, tổn thất hệ thống | Hiệu suất máy làm mát và mạch |
| Các sự cố điện xảy ra trước khi báo hiệu dầu. | Nhiệt độ tủ, dòng điện động cơ, nhiệt độ cuộn dây. | Động cơ, cuộn dây, thông gió vỏ. |
Các phép đo nhiệt độ nên được thực hiện dưới các tải tương đương. Một thành phần nóng hơn các phần lân cận có thể gặp phải sự rò rỉ, hạn chế hoặc ma sát quá mức, nhưng chỉ có nhiệt độ không đủ.
Áp suất, lưu lượng, dòng điện động cơ, thể tích xả trường hợp, áp suất chênh lệch bộ lọc và chuyển động thực tế của cơ cấu chấp hành cung cấp các bằng chứng cần thiết để xác định lỗi. So sánh hành vi máy trước và sau khi khởi động ấm thường hữu ích hơn so với việc dựa vào một phép đo nhiệt độ hoặc thay thế thành phần nóng nhất trước.
Kết luận
Nhiệt độ cao trong thời gian dài thường tạo ra sự mất mát biên độ hoạt động trên toàn hệ thống hơn là một sự cố riêng lẽ.
Quá trình thường bắt đầu với độ nhớt dầu thấp hơn và quá trình oxy hóa nhanh hơn. Bơm, van và động cơ mất hiệu suất; xilanh và mạch giữ tải bị rò rỉ nhiều hơn; con dấu và ống nhanh lão hóa hơn; bộ lọc thu thập sản phẩm oxy hóa; và bộ làm mát và bồn chứa gặp khó khăn trong việc duy trì sự cân bằng nhiệt.
Thay thế thành phần bị hỏng rõ ràng mà không sửa chữa nguồn nhiệt thường dẫn đến sự cố lặp lại.
Một cuộc kiểm tra chuyên nghiệp nên so sánh hiệu suất lạnh và nóng, xác minh tình trạng dầu, đo lưu lượng bơm và xả bẩn, kiểm tra tổn thất áp suất van và đường trở về, kiểm tra việc giữ tải, đánh giá hiệu suất làm mát và xác nhận rằng các thành phần điện không hoạt động trong không khí nóng bị kẹt.
Mục tiêu không chỉ là xác định những gì nhiệt độ cao đã làm hỏng. Mà là xác định lý do tại sao hệ thống nóng lên và thay đổi hiệu suất nào xuất hiện trước. Đó là thông tin cần thiết để ngăn chặn sự cố tương tự trở lại.
