EN
چرا پمپ هیدرولیک به شدت ارتعاش میکند؟
ارتعاش شدید پمپهای هیدرولیک در سیستمهای هیدرولیک یک مشکل رایج اما چالشبرانگیز در نگهداری تجهیزات است. این ارتعاش شدید نه تنها صدای آزاردهندهای تولید میکند، بلکه باعث تسریع سایش قطعات، شل شدن یا حتی ترک خوردن اتصالات لوله میشود و در موارد شدید منجر به خرابی قطعات هیدرولیک شده و بر ایمنی و کارایی تولید تأثیر میگذارد. ارتعاش پمپ در محلهای اجرایی بیسابقه نیست و خطرات آن نباید دست کم گرفته شود. بنابراین، شناخت علل ارتعاش شدید پمپ و رفع به موقع آن برای مهندسان سیستمهای هیدرولیک و پرسنل نگهداری تجهیزات بسیار مهم است. در ادامه، دلایل ارتعاش شدید پمپ را از دیدگاه اصول فنی و همراه با کاربردهای عملی پمپهای دندهای، پمپهای تیغهای و پمپهای پیستونی بررسی خواهیم کرد
- نفوذ هوا و پدیده کاویتاسیون
هنگامی که هوا به سیستم هیدرولیک نفوذ کند، تراکمناپذیری روغن هیدرولیک کاهش مییابد و اغلب باعث کاویتاسیون شده و منجر به ارتعاشات نامنظم و شدید در حین کارکرد پمپ هیدرولیک میشود. کاویتاسیون به معنای فروپاشی سریع حبابهای تشکیلشده در روغن است، زمانی که این حبابها وارد منطقه فشار بالا میشوند و ضربههای موضعی ایجاد میکنند. کاویتاسیون نه تنها باعث تولید صدای تیز و بلند توسط پمپ میشود، بلکه سطوح فلزی را نیز خورده کرده و حفرههایی شبیه به ساختار اسفنج ایجاد میکند که این امر به نوبه خود ارتعاش و آسیب تجهیزات را تشدید میکند. مسیرهای نفوذ هوا شامل موارد زیر است: نشت در خط مکش روغن، سطح پایین روغن در مخزن هیدرولیک، انتهای لوله برگشت روغن که در سطح روغن غوطهور نیست، و درزگیری نامناسب بدنه پمپ. هنگامی که تختی بدنه و درپوش پمپ دندهای کافی نباشد یا واشر روغن فرسوده شود، در حین کارکرد هوا مکیده میشود. پمپهای پرهای نیز به دلیل توان مکش خود بهتر از پمپهای دندهای (به ویژه پمپهای پرهای با جابجایی کم) نیازمند توجه ویژه به عبور روان روغن و سالم بودن درزگیری هستند. پمپهای پیستونی نیز در شرایط کاری پرتنش از نفوذ هوا از سمت مکش رنج میبرند؛ به محض اینکه هوا وارد شود و باعث قطع تأمین روغن گردد، ممکن است منجر به ضربه و ارتعاش شدید کاویتاسیون شود. بنابراین، حفظ درزگیری مناسب و سطح صحیح روغن در سیستم هیدرولیک امری حیاتی است. در صورت شک به کاویتاسیون، میتوان با صدا و فشارسنج آن را تشخیص داد: اگر عقربه فشارسنج بهطور غیرعادی شدید نوسان کند و همراه با صدای «سَنسن» باشد، اغلب نشانه کاویتاسیون ناشی از مکش نامناسب روغن است و باید بلافاصله ورودی مکش پمپ و فیلتر آن از نظر انسداد یا نشت هوا بررسی شود.
- مشکل در جذب روغن و شرایط کاری نامناسب.
شرایط نامناسب کاری پمپهای هیدرولیک میتواند منجر به لرزش شدید شود که دو حالت رایج آن عبارتند از: عدم توانایی پمپ در مکش کافی روغن و کار در شرایط بار زیاد. هنگامی که سرعت پمپ هیدرولیک خیلی بالا باشد، فرآیند مکش روغن ممکن است نتواند با سرعت تخلیه روغن همگام شود، که این امر منجر به مکش ناکافی روغن، ایجاد خلأ جزئی در ورودی پمپ و نوسانات فشار میشود و در نهایت باعث لرزش شدید پمپ میگردد. به زبان ساده، اگر پمپ خیلی سریع بچرخد اما نتواند روغن تأمین کند، به حالت خالی کار خواهد کرد و باعث ایجاد ارتعاش خواهد شد. این موضوع به ویژه در مورد پمپهای دندهای صادق است: در عملکرد با سرعت بالا، اگر مکش روغن به موقع انجام نشود، محفظه آببندی بین دندانهها بارها و بارها دچار افزایش سریع فشار و ایجاد ناگهانی خلأ میشود که منجر به ارتعاش و نویز شدید میشود. به همین دلیل، معمولاً شیارهای تخلیه فشار در ساختار پمپهای دندهای تراشیده میشوند تا اثر ناشی از به دام افتادن روغن در دندانهها کاهش یابد. سناریوی دیگر، کارکرد بیش از حد سیستم هیدرولیک است که در آن پمپ برای مدت طولانیای فراتر از فشار یا دبی طراحیشده کار میکند و این امر منجر به تنش غیرعادی در قطعات داخلی و ایجاد ارتعاش کلی ماشین میشود. هنگامی که پمپ پیستونی تحت فشار و دبی بالا به سرعت تغییر کند، اگر عملکرد مکش نتواند تعقیب کند، پدیده «جدایی ستون مایع» به صورت گذرا نیز رخ خواهد داد و باعث ایجاد ارتعاش ضربهای شدید میشود. علاوه بر این، تغییرات دمای روغن هیدرولیک و ویسکوزیته آن نیز میتواند بر عملکرد مکش روغن تأثیر بگذارد: ویسکوزیته بالای روغن در دمای پایین میتواند مقاومت مکش روغن را افزایش دهد و باعث شود پمپ نتواند به موقع روغن کافی مکش کند؛ اگر روغن در دمای بالا خیلی رقیق شود، ممکن است باعث تبخیر شدن (تبخیر زودرس روغن) شود. همه این عوامل باعث میشوند پمپ در مکش روغن با مشکل مواجه شود و ارتعاش ایجاد کند. در مهندسی، باید از کار کردن طولانیمدت پمپها در سرعت یا بار بالاتر از حد نامی آنها اجتناب شود. در صورت لزوم، میتوان سرعت را کاهش داد یا تأمین روغن را منشعب کرد و دمای روغن هیدرولیک را در سطح مناسبی نگه داشت. در سیستمهای پمپ پرهای و پمپ پیستونی، گاهی پمپهای کمکی تأمین روغن یا مخازن ذخیرهساز نصب میشوند تا نیاز مکش روغن پمپ در عملکرد با فرکانس بالا تأمین شود و از لرزش ناشی از تأمین ناکافی روغن جلوگیری گردد.
- عوامل ویسکوزیته روغن و آلودگی.
ویسکوزیته بیش از حد یا کمبودن ویسکوزیته روغن هیدرولیک میتواند باعث ایجاد ارتعاش غیرعادی در عملکرد پمپ هیدرولیک شود. هنگامی که ویسکوزیته خیلی بالا باشد (مانند راهاندازی در دمای پایین یا استفاده از روغن با درجه ویسکوزیته بالا)، مقاومت جریان روغن افزایش یافته و مکش ورودی پمپ بهصورت نامناسب انجام میشود که ممکن است منجر به ایجاد خلأ محلی، کاویتاسیون و ارتعاش شود. از سوی دیگر، ویسکوزیته پایین (مانند دمای بالای روغن یا استفاده از روغن خیلی رقیق) موجب نازکشدن فیلم روغنکاری شده، اصطکاک داخلی در پمپ را افزایش داده و باعث عدم روانکاری مناسب قطعات، سایش و ارتعاش غیرعادی میشود. بنابراین، باید روغن هیدرولیک با درجه ویسکوزیته مناسب بر اساس محیط کاری تجهیزات انتخاب شود و اطمینان حاصل شود که دمای سیستم در محدوده طبیعی قرار دارد. علاوه بر این، تمیزی روغن نیز برای عملکرد مناسب پمپ بسیار حیاتی است. آلایندهها میتوانند سایش پمپ را تشدید کرده و حتی باعث قفلشدن قطعات متحرک شوند که منجر به ارتعاش و صدای نامطلوب میشود. فاصله دقیق تنظیمشده در پمپهای پرهای کوچک است و این موضوع آنها را بهویژه در برابر آلودگی روغن حساس میکند؛ به محض اینکه ناخالصیها باعث اختلال در حرکت پرهها شوند، خروجی فشار پمپ ناپایدار شده و ارتعاش ایجاد میشود. اگر ذراتی مانند پودر فلز وارد پمپ دندهای شوند، ممکن است باعث خراشیدگی سطح دندانهها، سایش غیرمرکزی دندهها و تولید صدای نویز و ارتعاش مشابه «خرخر» در حین کار شوند. پمپ پیستونی بالاخص به تمیزی روغن حساس است و حتی ذرات کوچک نیز میتوانند سایش پیستون و سوراخ سیلندر را تسریع کرده و باعث نوسان فشار و ارتعاش شوند. حفظ تمیزی روغن هیدرولیک میتواند این خطرات را بهطور قابل توجهی کاهش دهد. تعویض منظم عناصر فیلتر و نظارت بر کیفیت روغن بهمنظور جلوگیری از بدشدن ویسکوزیته و آلودگی بیش از حد، از اولویتهای کاری روزانه پرسنل نگهداری تجهیزات است.
- نصب مکانیکی و مسائل ساختاری:
نصب و عوامل ساختاری داخلی پمپهای هیدرولیک نیز میتوانند باعث ایجاد لرزش شدید شوند. اولاً، نصب نادرست. اگر محور محرک پمپ هیدرولیک با محور موتور همراستا نباشد یا اتصال (کوپلینگ) بهدرستی نصب شده باشد، در حین کار پمپ تنش مکانیکی اضافی و نیروی خارج از مرکز ایجاد میشود که منجر به ارتعاش شدید بدنه میگردد. بسیاری از موارد عملیاتی نشان دادهاند که حتی یک عدم همراستایی جزئی محور میتواند باعث پرش پمپ در حین چرخش با سرعت بالا شود و منجر به آسیب زودهنگام آببندها و سایش یاتاقانها گردد. هنگام نصب صحیح، باید از کوپلینگ برای همراستاسازی محور استفاده کرد و پایههای پمپ را محکم کرد. در صورت لزوم، واشرهای کاهش لرزش اضافه شوند. ثانیاً، ساخت یا سایش قطعات داخلی پمپ ممکن است علت اصلی ارتعاش باشد. به عنوان مثال، در پمپهای دندهای، دقت پایین دندهها، فاصله کم دندانهها یا سایش یاتاقانها میتواند تعادل عملیاتی را مختل کرده و ارتعاش و سر و صدای قابل توجهی ایجاد کند. پمپ دندهای ذاتاً دارای معایب نیروی عدم تعادل شعاعی است که میتواند بارهای متغیری را روی یاتاقانها و پوسته ایجاد کند و در صورت طراحی یا مونتاژ نادرست، مستعدتر به لرزش باشد. اگر سطح داخلی استاتور در یک پمپ پرهای دارای سایش محلی باشد یا انعطافپذیری پرهها کافی نباشد، ممکن است نیروی نامنظمی روی پرهها ایجاد شود و منجر به ارتعاش در حین چرخش گردد. پمپ پیستونی شامل چندین قطعه رفت و برگشتی با سرعت بالا است. اگر پیستونها یا کفشکهای سرخودفرسا دچار سایش یا شل شدن باشند، ممکن است ضربه و نوسان جریان ایجاد شود که به صورت ارتعاش کلی ظاهر میشود. علاوه بر این، بولتهای شلی که پمپ و لولهکشی را در جای خود ثابت میکنند، یا سفتی ناکافی تکیهگاه پایه، میتوانند ارتعاشات جزئی در حالت عادی را تقویت کرده و منجر به «لرزش شدید» قابل مشاهده با چشم غیرمسلح شوند. بنابراین، در حین نگهداری تجهیزات، وضعیت کوپلینگها، قطعات سرهمبندی و قطعات داخلی پمپ باید بررسی شود و هر قطعه معیوبی باید بهسرعت تصحیح یا تعویض گردد.
پیشنهاد مهندس
در مورد مشکل لرزش شدید پمپهای هیدرولیک، مهندسان پیشنهادات زیر را جهت ارجاع ارائه میدهند:
بهموقع بررسی کاویتاسیون و نشتی هوا: در صورت وجود سروصدا غیرعادی یا نوسانات شدید عقربه فشارسنج، ابتدا باید بررسی شود که آیا فیلتر مکش مسدود است، آیا آببندی اتصال لوله مکش سالم است، آیا سطح روغن در مخزن پایین است و آیا لوله بازگشت درون سطح روغن قرار دارد. رفع خطرات ورود هوا میتواند بهطور مؤثری ارتعاش پمپ هیدرولیک را کاهش دهد. در صورت لزوم، فشار کافی تغذیه روغن در ورودی پمپ (مانند نصب پمپ تغذیه جانبی یا افزایش ارتفاع مخزن سوخت) اعمال شود تا از کاویتاسیون جلوگیری شود.
کنترل منطقی پارامترهای عملیاتی: رعایت سرعت نامی و مشخصات فشار پمپ هیدرولیک و جلوگیری از کارکرد طولانیمدت در شرایط سرعت بیش از حد و بار زیاد. برای پمپهایی با توانایی مکش خود به خود محدود، مانند پمپهای دندهای، در دماهای پایین باید ابتدا دستگاه را با کارکرد بیبار و سرعت کم گرم کرد تا ویسکوزیته روغن کاهش یابد و سپس تحت بار کامل کار کند تا از لرزش ناشی از دشواری در مکش روغن جلوگیری شود. در سیستمهای چند پمپی، میتوان از مخزن متوازی برای ثابت نگه داشتن نوسانات فشار و کاهش تأثیر عملکرد سریع بر پمپ استفاده کرد.
روغن مناسب را انتخاب کنید و بهطور منظم نگهداری نمایید: بسته به دمای محیط، از روغن هیدرولیک با درجه ویسکوزیته مناسب استفاده کنید تا از خیلی غلیظ یا خیلی رقیق شدن روغن جلوگیری شود؛ زیرا این موضوع ممکن است بر مکش و روانکاری پمپ تأثیر بگذارد. بهطور منظم روغن را تعویض یا فیلتر کنید تا تمیزی آن حفظ شود. بهویژه در تجهیزاتی که از پمپهای پرهای و پیستونی استفاده میکنند، برنامه فیلتراسیون و تعویض روغن باید بهدقت اجرا شود تا جلوگیری از ورود ناخالصیها و بروز نقصهای ارتعاشی تأمین گردد.
بررسی نصب و وضعیت قطعات: اطمینان حاصل کنید که پمپ هیدرولیک و محور موتور به خوبی تراز شدهاند، نصب کوپلینگ مطابق الزامات است و به طور منظم بولتهای لنگر پمپ و تکیهگاههای لولهکشی را محکم نمایید. در صورت مشاهده سایش غیرعادی یا قطعات شل در داخل پمپ، به موقع آنها را تعمیر یا تعویض کنید. برای پمپهای دندهای، میتوان سایش دندهها و یاتاقانها را بررسی کرد؛ برای پمپهای پرهای، بررسی کنید که آیا پره و استاتور به درستی در جای خود قرار گرفتهاند؛ برای پمپهای پیستونی، باید به سایش پیستون، کفشیهای لغزان و صفحه شیبدار توجه شود. عیبیابی تجهیزات باید به تدریج و از بیرون به داخل، از ساده به پیچیده انجام شود تا مشکلات زودتر شناسایی شده و از وقوع آنها پیشگیری گردد.
از تحلیل فوق میتوان دید که «چرا پمپهای هیدرولیک به شدت لرزش میکنند» یک راز غیرقابل حل نیست. کاویتاسیون، مشکل در جذب روغن، شرایط کاری نامناسب، مشکلات روغن و عوامل نصب مکانیکی از دلایل رایج آن هستند. برای متخصصان صنعت هیدرولیک، آشنایی با این اصول و انجام اقدامات پیشگیرانه ضروری است تا بتوان نویز و لرزش پمپ دندهای را بهطور مؤثر کاهش داد، عمر تجهیزات را افزایش داد و عملکرد پایدار و کارآمد سیستمهای هیدرولیک را تضمین کرد. هر زمان که لرزش غیرعادی در پمپ هیدرولیک مشاهده شد، پیشنهاد میشود موارد فوق مرور شوند تا عیبیابی تجهیزات انجام گیرد. ما معتقدیم این اقدام به شما کمک خواهد کرد تا به سرعت علت مشکل را شناسایی کرده، داروی مناسب را تجویز کرده و مشکل را حل کنید.