Prečo hydraulické čerpadlo silno vibrácie?

Prečo hydraulické čerpadlo silno vibrácie?

Silné vibrácie hydraulických čerpadiel v hydraulických systémoch sú bežným, no zároveň náročným problémom pri údržbe zariadení. Tieto intenzívne vibrácie nielen spôsobujú otravný hluk, ale tiež urýchľujú opotrebovanie komponentov, vyvolávajú uvoľnenie alebo dokonca praskliny spojov potrubia a v extrémnych prípadoch vedú k poruchám hydraulických komponentov, čím negatívne ovplyvňujú bezpečnosť a efektivitu výroby. Vibrácie čerpadiel nie sú na staveniskách ničím neobvyklým a ich škodlivé účinky by sa nemali podceňovať. Preto je pre inžinierov hydraulických systémov a personál zodpovedný za údržbu zariadení mimoriadne dôležité poznať príčiny silných vibrácií čerpadiel a rýchlo ich odstraňovať. Nižšie analyzujeme príčiny silných vibrácií čerpadiel z hľadiska technických princípov, s ohľadom na praktické aplikácie ozubených čerpadiel, lopatkových čerpadiel a piestových čerpadiel

 

 

• Prenikanie vzduchu a jav kavitácie

 

Keď sa do hydraulického systému dostane vzduch, nestlačiteľnosť hydraulického oleja klesá, čo často spôsobuje kavitáciu a v dôsledku toho nepravidelné intenzívne vibrácie počas prevádzky hydraulického čerpadla. Kavitácia označuje rýchle kolapsovanie bublín vzniknutých v oleji, keď vstúpia do oblasti vysokého tlaku, čím vznikajú lokálne nárazy. Kavitácia nielen spôsobuje, že čerpadlo vydáva ostrý šum, ale tiež eroduje kovové povrchy, pričom vytvára jamky pripomínajúce húbu, čo ďalej zhoršuje vibrácie a poškodenie zariadenia. Cesty, ktorými sa vzduch dostáva do systému, zahŕňajú: netesnosti v sacom olejovom potrubí, nízku hladinu oleja v nádrži hydraulického oleja, koniec spiatočného potrubia nie je ponorený pod hladinou oleja a zlé tesnenie telesa čerpadla. Keď je rovinatosť telesa ozubového čerpadla a jeho koncového krytu nedostatočná alebo keď olejové tesnenie starnie, počas prevádzky sa nasáva vzduch. Lopatkové čerpadlá, pretože majú horšiu schopnosť samonasávania v porovnaní s ozubovými čerpadlami (najmä malé lopatkové čerpadlá s malým objemom), si vyžadujú osobitnú pozornosť na hladký prísun oleja a neporušené tesnenie. Piestové čerpadlá sa tiež boja nasávania vzduchu na sacom vedení za náročných prevádzkových podmienok; ak sa raz vzduch dostane do systému a spôsobí prerušenie dodávky paliva, môže to viesť k vážnemu kavitáciám, nárazom a vibráciám. Preto je nevyhnutné udržiavať dobré tesnenie a správnu hladinu oleja v hydraulickom systéme. Ak je podozrenie na kavitáciu, možno o nej rozhodnúť podľa zvuku a manometra: ak ukazovateľ manometra neobvykle silno kmitá a sprevádza ho zvuk \"piesku\", často to naznačuje kavitáciu spôsobenú zlým nasávaním oleja, a preto by mal byť bezodkladne skontrolovaný sací vstup čerpadla a filter na prítomnosť upchatia alebo netesnosti.

 

• Problémy s absorpciou oleja a nevhodné pracovné podmienky.

 

Nesprávne prevádzkové podmienky hydraulických čerpadiel môžu tiež viesť k silnému chveniu, pričom dve bežné situácie sú nedostatočný prísun oleja do čerpadla a prevádzka v preťažení. Keď je otáčky hydraulického čerpadla príliš vysoké, proces nasávania oleja nemusí stačiť na tempo výtlačného procesu, čo spôsobuje nedostatočné nasávanie oleja, vytvára čiastočné vákuum na vstupu do čerpadla a sprevádza ho tlakové kolísanie, čo nakoniec vedie k silnému chveniu čerpadla. Jednoducho povedané, ak sa čerpadlo otáča príliš rýchlo, ale nemôže zabezpečiť prísun oleja, pracuje naprázdno a spôsobuje vibrácie. To platí najmä pre ozubové čerpadlá: počas prevádzky pri vysokých otáčkach, ak nedochádza k včasnému nasávaniu oleja, medzizubová tesniaca komora bude opakovane zažívať rýchly nárast tlaku a náhle vzniknuté vákuum, čo spôsobuje silné vibrácie a hluk. Z tohto dôvodu sa zvyčajne do konštrukcie ozubových čerpadiel frézujú vyrovnávacie drážky, aby sa zmierňoval dopad spôsobený uzatvorením oleja medzi zubami. Ďalšou situáciou je prevádzka hydraulického systému v preťažení, keď čerpadlo pracuje dlhší čas nad návrhovým tlakom alebo prietokom, čo spôsobuje abnormálne namáhanie vnútorných komponentov a viedie k celkovému chveniu stroja. Keď piestikové čerpadlo rýchlo mení podmienky pri vysokom tlaku a vysokom prietoku, ak nasávacia schopnosť nestíha, môže tiež nastať prechodný jav „odtrhnutia kvapalinového stĺpca“, čo spôsobuje silné rázové vibrácie. Navyše zmeny teploty a viskozity hydraulického oleja môžu ovplyvniť schopnosť nasávania oleja: vysoká viskozita oleja pri nízkych teplotách môže zvýšiť odpor pri nasávaní, čo sťažuje čerpadlu včasný prísun dostatočného množstva oleja; ak je olej pri vysokých teplotách príliš riedky, môže dôjsť ku jeho odpareniu (predčasnému varu). Všetky tieto javy sťažujú schopnosť čerpadla nasávať olej a spúšťajú vibrácie. V inžinierskej praxi by sa malo vyhnúť prevádzke čerpadiel dlhší čas nad ich menovitými otáčkami alebo zaťažením. Ak je to nevyhnutné, možno znížiť otáčky alebo odviesť prívod oleja, a zároveň treba zabezpečiť vhodnú teplotu hydraulického oleja. V systémoch s lopatkovými a piestikovými čerpadlami sa niekedy inštalujú pomocné čerpadlá alebo akumulátory, aby sa zabezpečil požadovaný prísun oleja pri prevádzke s vysokou frekvenciou a predišlo sa chveniu spôsobenému nedostatočným prívodom oleja.

 

• Viskosita oleja a faktory znečistenia.

 

Príliš vysoká alebo nízka viskozita hydraulického oleja môže spôsobiť neobvyklé vibrovanie pri prevádzke hydraulického čerpadla. Keď je viskozita príliš vysoká (napríklad pri štarte za nízkych teplôt alebo pri použití oleja s vysokým stupňom viskozity), zvyšuje sa odpor voči toku oleja a nasávanie na vstupe čerpadla nie je hladké, čo môže viesť k miestnemu vzniku vákua, kavitácii a vibrovaniu. Naopak, nízka viskozita (napríklad pri vysokých teplotách oleja alebo pri použití príliš riedkeho oleja) môže spôsobiť ztenšenie mazacej vrstvy, zvýšiť vnútorné trenie v čerpadle a viesť k nedostatočnému mazaniu komponentov, čo spôsobuje opotrebenie a neobvyklé vibrovanie. Preto by mal byť vybraný hydraulický olej s vhodným stupňom viskozity podľa prevádzkového prostredia zariadenia a treba zabezpečiť, aby teplota systému bola v normálnom rozsahu. Okrem toho je tiež dôležitá čistota oleja pre bezproblémový chod čerpadla. Nečistoty môžu zhoršiť opotrebenie čerpadla a dokonca spôsobiť zaseknutie pohyblivých častí, čo vedie k vibráciám a hluku. Uzatvárací priestor lamelového čerpadla má veľmi malú medzeru, čo ho robí obzvlášť citlivým na znečistenie oleja; ak nečistoty znemožnia plynulý pohyb lamely, spôsobí to nestabilný tlak na výstupe čerpadla a vibrovanie. Ak sa do ozubeného čerpadla dostanú častice, ako napríklad piliny, môžu spôsobiť poškrabania na povrchu zubov, excentrické opotrebenie ozubenia a počas prevádzky vznikajú hluk a vibrovanie podobné skreslenému zabraňovaniu. Piestové čerpadlo má najvyššie požiadavky na čistotu oleja a dokonca aj malé častice môžu urýchliť opotrebenie piestu a valcového otvoru, čo spôsobuje pulzácie tlaku a poruchy vibrovania. Udržiavanie hydraulického oleja v čistej kondícii môže výrazne znížiť takéto riziká. Pravidelná výmena filtračných elementov a monitorovanie kvality oleja za účelom predchádzania poklesu viskozity a nadmernému znečisteniu sú každodennou prioritou pracovníkov vykonávajúcich údržbu zariadení.

 

• Mechanická inštalácia a konštrukčné problémy:  

 

Inštalácia a vnútorné konštrukčné faktory hydraulických čerpadiel môžu tiež spôsobiť silné chvenie. Po prvé, nesprávna inštalácia. Ak nie je hriadeľ hydraulického čerpadla zarovnaný s osou motora alebo je spojka zle nainštalovaná, počas prevádzky čerpadla vznikajú dodatočné mechanické napätia a excentrické sily, čo spôsobuje silné vibrovanie rámu. Mnohé prípady z praxe ukázali, že aj malé nesúosenie osí môže spôsobiť odskakovanie čerpadla pri vysokootáčkovom behu, čo vedie k predčasnému poškodeniu tesnení a opotrebeniu ložísk. Pri správnej inštalácii použite spojku na vyrovnanie osí a pevne utiahnite podpery čerpadla. V prípade potreby pridajte vibračne izolačné podložky. Po druhé, výroba alebo opotrebovanie vnútorných komponentov čerpadla môže byť koreňovou príčinou vibrácií. Napríklad ozubené čerpadlá s nízkou presnosťou ozubenia, malým ozubovým vôle alebo opotrebovanými ložiskami môžu narušiť rovnováhu prevádzky a spôsobiť výrazné vibrácie a hluk. Ozubené čerpadlo samo o sebe má vlastnú nevýhodu nerovnomerných radiálnych síl, ktoré môžu generovať striedavé zaťaženia na ložiskách a skrine, a pri nesprávnom návrhu a montáži je náchylnejšie na chvenie. Ak dôjde k lokálnemu opotrebeniu vnútorného povrchu statora alebo nedostatočnej pružnosti lopatiek u lopatkového čerpadla, môže to spôsobiť nerovnomerné zaťaženie lopatiek, čo sa prejavuje vibráciami počas otáčania. Piestové čerpadlo obsahuje viacero rýchlo sa pohybujúcich vratných komponentov. Ak sú jednotlivé piesty alebo klzacie topánky opotrebované alebo voľné, môže dôjsť k nárazom a pulzáciám prúdu, ktoré sa prejavujú ako celkové vibrovanie. Okrem toho uvoľnené skrutky upevňujúce čerpadlo a potrubie, nedostatočná tuhosť nosnej základne, môžu zosilniť jemné vibrácie počas normálnej prevádzky, čo spôsobí viditeľné „silné chvenie“ voľným okom. Preto pri údržbe zariadenia treba skontrolovať stav spojiek, upevňovacích prvkov a vnútorných dielov čerpadla a všetky problematické komponenty ihneď opraviť alebo vymeniť.

 

Návrh inžiniera

Pokiaľ ide o problém silného chvenia hydraulických čerpadiel, inžinieri poskytujú nasledujúce odporúčania na vašu informáciu:

 

Včasná kontrola kavitácie a netesností vzduchu: V prípade neobvyklého hluku alebo silných výkyvov ukazovateľa tlakomeru je potrebné najskôr skontrolovať, či nie je zanesený filtračný prvok sacieho potrubia, či je tesnenie spoja sacieho potrubia neporušené, či nie je nízka hladina oleja v nádrži a či je spiatočné potrubie ponorené pod hladinou oleja. Odstránenie nebezpečenstva nasávania vzduchu môže účinne znížiť vibrácie hydraulického čerpadla. V prípade potreby zvýšte dostatočný tlak napĺňania olejom na vstupe čerpadla (napríklad inštaláciou doplňkového čerpadla alebo zvýšením výšky palivovej nádrže), aby sa zabránilo kavitácii.

 

Rozumne riadiť prevádzkové parametre: dodržiavať predpísané otáčky a tlakové údaje hydraulického čerpadla a vyhýbať sa dlhodobej prevádzke nad rýchlosťou a preťaženiu. U čerpadiel s obmedzenou schopnosťou samočinného nasávania, ako sú ozubené čerpadlá, by sa malo stroj zohriať voľnobehom pri nízkych teplotách, aby sa znížila viskozita oleja pred prevádzkou za plného zaťaženia, čím sa zabráni vibráciám spôsobeným obtiažnym nasávaním oleja. V systéme s viacerými čerpadlami možno zvážiť paralelné použitie akumulátora na stabilizáciu tlakových pulzácií a zníženie vplyvu rýchlych pohybov na čerpadlo.

 

Vyberte vhodný olej a pravidelne ho vymieňajte: Vyberte hydraulický olej s vhodnou viskozitnou triedou podľa okolitej teploty, aby sa predišlo prílišnej viskozite alebo zriedeniu oleja, čo môže ovplyvniť saciu schopnosť a mazanie čerpadla. Pravidelne olej vymieňajte alebo filtrovajte, aby ste zachovali jeho čistotu. Obzvlášť u zariadení s lopatkovými a piestikovými čerpadlami by mal byť striktne dodržiavaný plán filtračnej údržby a výmeny oleja, aby sa zabránilo vniknutiu nečistôt a vzniku vibračných porúch.

 

Skontrolujte inštaláciu a stav dielov: Uistite sa, že hriadeľ hydraulického čerpadla a motora je správne zarovnaný, inštalácia spojky spĺňa požiadavky a pravidelne dotiahnite kotviace skrutky čerpadla a podpery potrubia. Ak sú vo vnútri čerpadla zistené známky abnormálneho opotrebenia alebo uvoľnené diely, včas ich opravte alebo vymeňte. U ozubových čerpadiel možno skontrolovať opotrebenie ozubených kolies a ložísk; u lamelových čerpadiel skontrolujte, či sa lopatky a stator správne prispôsobujú; u piestikových čerpadiel venujte pozornosť opotrebeniu piestikov, šmýkačiek a sklonenej dosky. Riešenie problémov s vybavením by sa malo vykonávať postupne, zvonku dovnútra, od jednoduchého k zložitému, aby boli problémy včas zistené a predchádzalo sa ich vzniku.

 

 

Z vyššie uvedenej analýzy je zrejmé, že „prečo hydraulické čerpadlá silne vibrujú“ nie je neriešiteľnou záhadou. Kavitácia, problémy s nasávaním oleja, nevhodné prevádzkové podmienky, problémy s olejom a mechanické inštalačné faktory sú bežnými príčinami. Pre odborníkov v oblasti hydrauliky je nevyhnutné ovládať tieto princípy a prijímať preventívne opatrenia, aby účinne znížili hluk a vibrácie ozubených čerpadiel, predĺžili životnosť zariadení a zabezpečili stabilný a efektívny chod hydraulických systémov. Vždy, keď dôjde k neobvyklému chveniu hydraulického čerpadla, odporúča sa preveriť vyššie uvedené body pri odstraňovaní porúch zariadenia. Veríme, že vám pomôže rýchlo identifikovať príčinu, správne diagnostikovať a vyriešiť problém.