Nhiệt quá mức của thủy lực thường được coi là vấn đề làm mát. Trong thực tế, sự ô nhiễm có thể quan trọng không kém so với kích thước bộ làm mát, lưu lượng không khí hay dung tích bể.
Không khí, nước, hạt rắn, mảnh vụn mòn, bùn, và dầu nhờn ảnh hưởng đến hệ thống theo các cách khác nhau, nhưng chúng có một điểm chung: chúng làm giảm hiệu suất thủy lực. Năng lượng đầu vào nhiều hơn bị mất thông qua rò rỉ, ma sát, giảm áp suất, và dòng chảy không ổn định. Năng lượng bị mất đó trở thành nhiệt.
Mối quan hệ này cũng hoạt động theo hướng ngược lại. Khi nhiệt độ dầu tăng, độ nhớt giảm, quá trình oxy hóa tăng tốc, và lớp màng bôi trơn trở nên kém tin cậy hơn. Các chất ô nhiễm sau đó gây tổn hại nhanh hơn.
Sự ô nhiễm làm tăng mòn và mất năng lượng. Mất năng lượng làm tăng nhiệt độ dầu. Nhiệt độ cao hơn làm cho sự ô nhiễm gây hại nhiều hơn.
Vì lý do đó, một hệ thống có cả vấn đề quá nhiệt và ô nhiễm không nên được chẩn đoán chỉ bằng cách kiểm tra bộ làm mát. Tình trạng dầu, nguồn ô nhiễm, hiệu suất linh kiện, và tổn thất áp suất phải được đánh giá cùng nhau.
Tại sao Nhiệt và Sự ô nhiễm Tương tác với Nhau
Một hệ thống thủy lực tạo ra nhiệt bất cứ khi nào năng lượng hữu ích bị mất. Những tổn thất phổ biến bao gồm rò rỉ bên trong thông qua bơm và van, giảm áp suất qua các khe hẹp, ma sát giữa các bề mặt chuyển động, và áp lực ngược trong các bộ lọc, bộ làm mát, và đường trở về.
Sự ô nhiễm làm tăng một số tổn thất này cùng một lúc.
Các hạt làm trầy xước các bề mặt chính xác và tăng khoảng trống bên trong. Nước làm yếu đi sự bôi trơn và thúc đẩy sự ăn mòn. Không khí làm gián đoạn lớp màng dầu và giảm tính nhất quán trong việc truyền áp suất. Sản phẩm oxy hóa làm hạn chế các bộ lọc, các kênh van nhỏ và bề mặt bộ làm mát.
Khi dầu trở nên nóng, độ nhớt của nó có thể giảm dưới phạm vi hoạt động ưa thích của bơm và các van điều khiển. Rò rỉ bên trong tăng lên, trong khi lớp màng dầu mỏng hơn cung cấp ít bảo vệ hơn chống lại các hạt mài mòn.
Đây là lý do tại sao hai hệ thống có cùng bộ làm mát và tải nominal có thể hoạt động khác nhau. Hệ thống sạch hơn có thể đạt được nhiệt độ dầu ổn định, trong khi hệ thống ô nhiễm tiếp tục nóng lên vì hiệu suất bên trong của nó đã xấu đi.
Không khí và Nước Ảnh hưởng đến Dầu theo Các Cách Khác nhau
Sự ô nhiễm không khí thường do rò rỉ phía hút, mức nước thấp, thiết kế đường trở về kém, độ nhiễu quá mức, hoặc việc xả không hoàn chỉnh sau bảo trì.
Dầu có bọt có thể trông như có bọt trong bể, nhưng bọt nhìn thấy chỉ là một dấu hiệu. Bơm cũng có thể trở nên ồn ào, phản ứng của hệ thống có thể cảm thấy yếu hoặc như bọt, và áp suất có thể dao động. Những triệu chứng này thường trở nên dễ nhận biết hơn sau khi dầu nóng lên vì dầu nóng giải phóng không khí hòa tan dễ dàng hơn và có độ nhớt thấp hơn.
Không khí cũng có thể tạo ra các sự kiện nhiệt độ cao tại chỗ. Khi các bọt nhỏ bị nén nhanh chóng trong một vùng áp suất cao, nhiệt độ của chúng tăng lên. Nhiệt độ địa phương phát sinh có thể gây hại cho dầu, các miếng đệm, và các bề mặt lân cận ngay cả khi nhiệt độ trung bình trong bể có vẻ chấp nhận được.
Nước tạo ra một vấn đề khác. Nước tự do, hòa tan, hoặc nhũ hóa có thể làm giảm sức mạnh của lớp màng dầu, thúc đẩy sự rỉ sét, can thiệp vào các chất phụ gia, và tăng tốc độ oxy hóa. Nó có thể vào qua ngưng tụ, ống làm mát bị hỏng, lưu trữ kém, rửa trôi, hoặc một lỗ thông khí không phù hợp.
Dầu mờ hoặc đục cho thấy nước đã được nhũ hóa, nhưng dầu trong suốt không phải là bằng chứng rằng hệ thống đã khô. Nước hòa tan có thể vẫn hiện diện và cần phải được xác nhận bằng cách thử nghiệm.
Khi tiếng ồn của bơm, bọt trong bể chứa và chuyển động không ổn định xuất hiện cùng nhau, hãy kiểm tra sự xâm nhập của không khí trước khi thay thế bơm. Khi dầu trở nên mờ đục, ăn mòn có mặt, hoặc nước tích tụ ở đáy bể chứa, hãy xác định nguồn gốc trước khi thay dầu.
Hạt Nhỏ Biến Mòn Thành Nhiệt
Các hạt rắn có thể vào trong quá trình sản xuất, lắp ráp, bảo trì, nạp dầu, hoặc vận hành. Các nguồn phổ biến bao gồm bụi, cặn hàn, mảnh miếng đệm, mảnh sơn, sản phẩm ăn mòn, và mảnh vụn do bơm, van, xi lanh, hoặc động cơ tạo ra.
Các hạt gây hại nhất không phải luôn luôn là những hạt lớn nhất. Các hạt gần kích thước của khoảng trống bên trong có thể đi vào bơm và van, nơi chúng gây ra hao mòn mài mòn, tắc ống, xói mòn, và rò rỉ.
Quá trình điển hình là đơn giản:
Các hạt làm hỏng bề mặt chính xác. Khe hở bên trong tăng lên. Rò rỉ tăng. Lưu lượng hữu ích giảm. Bơm phải cung cấp nhiều năng lượng hơn để đạt được cùng một công suất máy. Nhiều năng lượng đó trở thành nhiệt.
Mảnh vụn do hao mòn sau đó trở thành một chất ô nhiễm thứ cấp. Một bơm hoặc van bị mài mòn có thể phát ra các hạt kim loại bổ sung, mà lưu thông qua hệ thống và làm tăng thiệt hại ở các nơi khác.
Đây là lý do tại sao việc thay thế bộ lọc liên tục mà không xác định nguồn gốc mảnh vụn có thể không giải quyết được vấn đề. Bộ lọc có thể đang thực hiện công việc của nó trong khi một thành phần bên trong tiếp tục tạo ra ô nhiễm.
So sánh lưu lượng trong trạng thái lạnh và nóng là hữu ích. Nếu lưu lượng bơm giảm sau khi khởi động và lưu lượng nước thải tăng, hao mòn bên trong có thể đã làm giảm hiệu suất thể tích. Nếu nhiều bộ truyền động chậm lại cùng một lúc, hãy kiểm tra bơm và khối van chính trước khi cho rằng mỗi bộ truyền động đã thất bại độc lập.
Sản phẩm Oxy hóa Giới hạn Lọc và Bộ làm mát
Nhiệt độ cao làm tăng tốc độ oxy hóa của dầu. Không khí, nước và kim loại xúc tác như đồng và sắt có thể làm cho quá trình này nhanh hơn.
Quá trình oxy hóa có thể sản sinh ra axit, bùn, và sơn. Sơn có thể hình thành trên các ống chaw, các thành phần servo, các kênh kiểm soát hẹp, và bề mặt ổ bi, tăng ma sát và thay đổi phản ứng của van.
Bùn tải các phần tử bộ lọc và có thể lắng đọng trong bể chứa, ống dẫn, và các kênh làm mát. Khi áp suất chênh lệch của bộ lọc tăng lên, van vượt áp có thể mở, cho phép dầu bị ô nhiễm lưu thông.
Cặn bã trên bề mặt làm mát phía dầu hoạt động như một lớp cách nhiệt. Bộ làm mát vẫn có thể có lưu lượng dầu và quạt vẫn có thể quay, nhưng quá trình truyền nhiệt trở nên kém hiệu quả. Các kênh bị hạn chế cũng có thể làm tăng độ giảm áp và thêm nhiệt vào mạch.
Sự khác biệt nhiệt độ giảm qua bộ làm mát không khí có thể cho thấy dòng không khí kém, cánh quạt bẩn, hoặc ô nhiễm bên trong. Tuy nhiên, sự khác biệt nhiệt độ cần được xem xét cùng với lưu lượng dầu, nhiệt độ môi trường, nhiệt độ bể chứa, và độ giảm áp của bộ làm mát.
Nếu bộ làm mát loại bỏ một phần nhiệt nhưng nhiệt độ bể chứa tiếp tục tăng, hệ thống vẫn tạo ra nhiều nhiệt hơn khả năng loại bỏ của bộ làm mát. Nguyên nhân có thể là khả năng làm mát không đủ, nhưng cũng có thể là rò rỉ, điều tiết, hạn chế bộ lọc, hoặc áp lực phản hồi.
Cách Xác nhận Rằng Sự ô nhiễm Làm Gia tăng Nhiệt độ Quá mức
Chẩn đoán nên dựa trên các phép đo, không chỉ dựa trên hình thức của dầu hoặc nhiệt độ của thành phần nóng nhất.
| Điều kiện quan sát được | Các phép đo cần thực hiện | Vấn đề có thể có |
|---|---|---|
| Bơm trở nên ồn sau khi khởi động | Bọt bể chứa, mức dầu, chân không hút và các khớp nối hút | Không khí xâm nhập hoặc hút bị hạn chế |
| Dầu có vẻ đục hoặc nước tích tụ trong bể | Kiểm tra hàm lượng nước và mẫu đáy bể chứa | Ô nhiễm nước hoặc ngưng tụ |
| Lọc bị chặn lại nhiều lần | Kiểm tra áp suất chênh lệch của bộ lọc và bụi bẩn | Mảnh vụn hao mòn, bùn hoặc sản phẩm oxy hóa |
| Lưu lượng trong trạng thái nóng giảm | Lưu lượng bơm và lưu lượng thoát khí ở cùng áp suất và tốc độ | Bơm bị hao mòn và rò rỉ bên trong |
| Khối van có điểm nóng cục bộ | Suy giảm áp suất qua van và kiểm tra nhiệt | Giảm bớt, kẹt hoặc rò rỉ |
| Hiệu suất của bộ làm mát giảm | Nhiệt độ đầu vào/đầu ra, lưu lượng không khí hoặc lưu lượng nước và suy giảm áp suất bên dầu | Bám dính hoặc truyền nhiệt bị hạn chế |
| Dầu nhanh chóng bị tối màu | Độ nhớt, số axit, nước, số lượng hạt và kim loại hao mòn | Ôxy hóa tăng tốc hoặc hao mòn chủ động |
Các kiểm tra dầu hữu ích có thể bao gồm độ nhớt, hàm lượng nước, số lượng hạt, số axit, phân tích nguyên tố, và kiểm tra mảng màng.
Dữ liệu xu hướng có giá trị hơn một mẫu đơn lẻ. Sự tăng dần trong số lượng hạt, số axit, áp suất lọc chênh lệch, hoặc lưu lượng xả có thể tiết lộ sự suy giảm trước khi hệ thống đạt đến tín hiệu cảnh báo nhiệt độ cao.
Các phép đo cũng nên được thực hiện dưới các điều kiện vận hành tương đồng. Lưu lượng bơm được đo ở các áp suất khác nhau, hoặc sự khác biệt nhiệt độ của bộ làm mát được ghi nhận ở các lưu lượng dầu khác nhau, có thể dẫn đến kết luận sai.
Sửa Chữa Nguồn Cấp Trước Khi Thay Thế Dầu hoặc Lọc
Thay dầu và bộ lọc mới có thể tạm thời cải thiện hệ thống, nhưng chúng sẽ không ngăn chặn tái diễn nếu ô nhiễm tiếp tục xâm nhập hoặc một thành phần mòn tiếp tục sản xuất mảnh vụn.
Một chuỗi sửa chữa thực tế là:
- Xác định nguồn ô nhiễm, bao gồm rò rỉ hút, bộ thông hơi hư hại, nước thâm nhập, thực hành nạp dầu kém, hoặc hao mòn bên trong.
- Kiểm tra xem bơm, van, động cơ, hoặc xilanh đã chịu tổn thất hiệu suất đo được hay chưa.
- Làm sạch bể chứa, ống dẫn có thể tiếp cận, và bộ làm mát nơi có cặn bã.
- Lọc, tách nước, hoặc thay dầu theo kết quả kiểm tra.
- Thay thế các yếu tố lọc và xác nhận rằng các van hoàn lưu và chỉ số chênh lệch áp suất hoạt động đúng cách.
- Chạy máy theo cùng một chu kỳ làm việc và so sánh nhiệt độ dầu, lưu lượng bơm, áp suất trở về, áp suất giảm của bộ lọc và hiệu suất làm mát.
Việc sửa chữa chỉ hoàn tất khi độ sạch của dầu và hiệu suất nhiệt vẫn ổn định dưới chu kỳ hoạt động thực tế.
Một hệ thống chạy mát hơn ngay sau khi thay dầu nhưng bắt đầu quá nóng trở lại sau vài ngày vẫn có một nguồn ô nhiễm chưa được giải quyết, vấn đề mài mòn bên trong hoặc hạn chế làm mát.
Kết luận
Ô nhiễm làm tình trạng quá nhiệt của thủy lực trở nên tồi tệ hơn vì nó làm tăng ma sát, rò rĩ, mất áp suất và sự không ổn định của lưu lượng. Những tổn thất này tạo ra nhiệt bổ sung. Nhiệt độ cao hơn sau đó làm giảm độ nhớt, tăng tốc độ oxy hóa và làm yếu khả năng bảo vệ các thành phần của dầu.
Không khí, nước, hạt, bùn và sơn ảnh hưởng đến hệ thống theo những cách khác nhau, nhưng chúng thường trở thành một phần của cùng một chu kỳ thất bại.
Một chẩn đoán chuyên nghiệp nên kết hợp phân tích dầu với các phép đo hiệu suất trong trạng thái lạnh và nóng, áp suất chênh lệch bộ lọc, lưu lượng nước thải, nhiệt độ bộ làm mát và kiểm tra áp suất giảm.
Mục tiêu không chỉ là làm sạch dầu hoặc làm giảm nhiệt độ tạm thời. Mục tiêu là xác định nguồn ô nhiễm, xác định xem hiệu suất của các thành phần có bị suy giảm không và phục hồi sự cân bằng nhiệt ổn định.
