Hidrolik pompa neden şiddetli şekilde titreşir?

Hidrolik pompa neden şiddetli şekilde titreşir?

Hidrolik sistemlerde hidrolik pompaların şiddetli titreşimi, ekipman bakımı sırasında yaygın ancak zorlu bir sorundur. Bu yoğun titreşim yalnızca rahatsız edici gürültüye neden olmakla kalmaz, aynı zamanda bileşenlerin aşınmasını hızlandırır, boru bağlantılarının gevşemesine veya hatta çatlamasına yol açar ve ciddi durumlarda hidrolik bileşen arızalarına neden olarak üretim güvenliğini ve verimliliğini etkiler. İnşaat sahalarında pompa titreşimi nadir değildir ve tehlikeleri hafife alınmamalıdır. Bu nedenle, şiddetli pompa titreşiminin nedenlerini anlamak ve bunları hızlı bir şekilde gidermek, hidrolik sistem mühendisleri ve ekipman bakım personeli için son derece önemlidir. Aşağıda dişli pompalar, paletli pompalar ve pistonlu pompaların pratik uygulamalarıyla birlikte teknik prensip açısından şiddetli pompa titreşiminin nedenlerini analiz edeceğiz

 

 

• Hava Sızması ve Kavitasyon Olayı

 

Hidrolik sisteme hava karıştığında, hidrolik yağının sıkıştırılamazlığı azalır ve hidrolik pompanın çalışması sırasında sıklıkla kavitasyona neden olarak düzensiz ve şiddetli titreşimler oluşur. Kavitasyon, kabarcıkların yüksek basınç bölgesine girdiklerinde hızlı bir şekilde çökmesi sonucu meydana gelir ve bunun yerel darbelere neden olur. Kavitasyon, pompanın keskin ses üretmesine neden olmakla kalmaz, aynı zamanda metal yüzeyleri aşındırarak süngerimsi oyuklar bırakır ve bu da ekipmanın titreşimini ve hasarını daha da artırır. Havanın sisteme girdiği yollar şunlardır: emme hattında kaçak, hidrolik yağ tankındaki düşük yağ seviyesi, geri dönüş borusunun ucu yağ yüzeyinin altına daldırılmamış olması ve pompa gövdesinin zayıf sızdırmazlığı. Dişli pompalarda pompa gövdesi ile kapak arasındaki düzlemsellik yetersizse veya yağ contası zamanla yaşlanırsa çalışma sırasında hava emilir. Paletli pompalar, dişli pompalara göre (özellikle küçük deplasmanlı paletli pompalar) kendiliğinden emme kabiliyeti daha düşük olduğundan yağ emişinin sorunsuz ve sızdırmazlığının bozulmamış olması konusunda özel dikkat gösterilmelidir. Pistonlu pompalar da yüksek talep gerektiren çalışma koşullarında emme tarafında hava girişinden etkilenir; hava karıştığında yakıt sağlanması kesintiye uğrarsa ciddi kavitasyon darbeleri ve titreşimlere yol açabilir. Bu nedenle hidrolik sistemde iyi sızdırmazlığı ve doğru yağ seviyesini korumak çok önemlidir. Kavitasyon şüphesi varsa, ses ve basınç göstergesi ile değerlendirilebilir: eğer basınç göstergesinin ibresi aşırı derecede şiddetli salınıyorsa ve bununla birlikte "kırık kum" sesi duyuluyorsa, genellikle kötü yağ emişinden kaynaklanan kavitasyon olduğu anlaşılır ve pompanın emiş ağzı ile filtresi tıkanma veya hava sızıntısı açısından derhal kontrol edilmelidir.

 

• Yağ emmede zorluk ve uygun olmayan çalışma koşulları.

 

Hidrolik pompaların uygun olmayan çalışma koşulları da şiddetli titremelere neden olabilir ve bu durumun iki yaygın örneği, pompanın yeterli yağ emememesi ve aşırı yükle çalışmasıdır. Hidrolik pompa devri çok yüksek olduğunda, yağ emme süreci yağ boşaltma ritmiyle eş zamanlılık sağlayamayabilir. Bu durumda emilen yağ miktarı yetersiz kalır, pompa girişinde kısmi vakum oluşur ve basınç dalgalanmalarına neden olarak sonuçta sert titreşimler meydana gelir. Basitçe ifade etmek gerekirse, pompa çok hızlı döner ancak yağ beslemesi yapamazsa boşta çalışır ve titreşime neden olur. Özellikle dişli pompalarda bu durum belirgindir: yüksek hızda çalışma sırasında yağ emiş zamanında gerçekleşmezse, diş arası sızdırmazlık odasında tekrarlanan ani basınç artışı ve aniden oluşan vakum, güçlü titreşim ve gürültüye yol açar. Bu nedenle dişli pompaların yapısına genellikle dişli sıkışması sonucu oluşan etkiyi azaltmak için boşaltma kanalları (unloading grooves) eklenir. Bir diğer senaryo ise hidrolik sistemin aşırı yükte çalışmasıdır; pompa tasarım basıncının veya debisinin üzerinde uzun süre çalışmaya zorlandığında iç bileşenlerde anormal gerilmeler oluşur ve makinenin tamamında titreşim görülür. Pistonlu pompa yüksek basınç ve yüksek debide ani değişimler yaşarken emme performansı bu değişime ayak uyduramazsa geçici "sıvı kolon ayrılması" da meydana gelebilir ve şiddetli darbe şeklinde titreşim oluşturur. Ayrıca hidrolik yağ sıcaklığının ve viskozitesinin değişmesi de yağ emme performansını etkileyebilir: düşük sıcaklıklarda yağın viskozitesinin yüksek olması emme direncini artırır ve pompanın yeterli miktarda yağı zamanında emmesini zorlaştırır. Eğer yağ yüksek sıcaklıklarda çok incelirse bu kez erken buharlaşma (premature vaporization) meydana gelebilir. Tüm bu durumlar pompanın yağ emmesini zorlaştırır ve titreşime neden olur. Mühendislikte pompaların anma hızlarının veya yüklerinin üzerinde uzun süre çalışma durumundan kaçınılmalıdır. Gerekirse devir düşürülmeli veya yağ beslemesi yönlendirilmelidir ve hidrolik yağ sıcaklığının uygun düzeyde tutulması sağlanmalıdır. Kanatlı pompa ve pistonlu pompa sistemlerinde, özellikle yüksek frekanslı çalışmalarda pompanın yağ emme ihtiyacının karşılanması ve yetersiz yağ beslemesinden kaynaklanan sarsıntıların önlenmesi amacıyla bazen yardımcı yağlama pompaları veya akümülatörler monte edilir.

 

• Yağ viskozitesi ve kirlilik faktörleri.

 

Hidrolik yağın aşırı veya yetersiz viskozitesi, hidrolik pompa çalışmasında anormal titreşime neden olabilir. Viskozite çok yüksek olduğunda (düşük sıcaklıklarda çalışma veya yüksek viskozite sınıfında yağ kullanma gibi), yağın akış direnci artar ve pompanın emme girişinde düzgün emiş sağlanamaz; bu durum kavitasyona ve titreşime neden olan yerel vakuma yol açabilir. Buna karşılık düşük viskozite (yüksek yağ sıcaklığı veya çok ince yağ kullanımı gibi) yağlama filminin incelmesine, pompanın iç sürtünmesinin artmasına ve bileşenlerin yetersiz yağlanması sonucu aşınmaya ve anormal titreşime neden olabilir. Bu nedenle, ekipmanın çalışma ortamına uygun viskozite seviyesinde hidrolik yağ seçilmeli ve sistem sıcaklığının normal aralıkta olması sağlanmalıdır. Ayrıca, yağın temizliği de pompanın sorunsuz çalışması için büyük önem taşır. Kirleticiler pompanın aşınmasını artırabilir ve hatta hareketli parçaların sıkışmasına neden olarak titreşim ve gürültüye yol açabilir. Kanatlı pompanın hassas uyum boşluğu küçük olduğu için yağ kirliliğine özellikle duyarlıdır; safsızlıklar kanat hareketini engellediğinde pompanın çıkış basıncı kararsız hâle gelir ve titreşim oluşur. Dişli pompanın içine talaş gibi partiküller karıştığında diş yüzeylerinde çiziklere, eksantrik aşınmaya ve çalışma sırasında diş kavrama benzeri gürültü ve titreşime neden olabilir. Pistonlu pompa yağ temizliği açısından en yüksek gereksinimi olan tiptir ve küçük parçacıklar bile piston ile silindir deliği arasındaki aşınmayı hızlandırarak basınç dalgalanmalarına ve titreşim arızalarına neden olabilir. Hidrolik yağın temiz tutulması bu tür riskleri büyük ölçüde azaltır. Viscozitenin bozulmasını ve aşırı kirliliği önlemek amacıyla filtre elemanlarının düzenli olarak değiştirilmesi ve yağ kalitesinin izlenmesi, ekipman bakım personelinin günlük iş önceliklerindendir.

 

• Mekanik montaj ve yapısal sorunlar:  

 

Hidrolik pompaların montajı ve iç yapısal faktörleri de şiddetli sarsıntılara neden olabilir. İlk olarak, yanlış montaj. Hidrolik pompanın tahrik mili motor ekseniyle hizalanmamışsa veya kavrama kötü takılmışsa, pompa çalışırken ek mekanik gerilimler ve eksantrik kuvvetler oluşur ve bu da şiddetli şasi titreşimine yol açar. Birçok saha örneği, eksenin küçük bir şekilde hizalanmamasının yüksek devirde pompanın sekmesine neden olabileceğini ve sızdırmazlıkların erken hasar görmesine ile rulman aşınmasına yol açtığını göstermiştir. Doğru şekilde monte edilirken, eksen hizalaması için bir kavrama kullanılmalı ve pompanın desteği sıkılaştırılmalıdır. Gerekirse, titreşim sönümleme pedleri eklenmelidir. İkinci olarak, pompanın iç bileşenlerinin imalatındaki kusurlar veya aşınmalar titreşimin kök nedeni olabilir. Örneğin, dişli doğruluğu düşük, diş boşluğu çok küçük veya rulmanları aşınmış olan dişli pompalar, dengeli çalışma durumunu bozarak önemli titreşim ve gürültü oluşturabilir. Dişli pompaların kendilerine özgü radyal dengesiz kuvvet adı verilen bir dezavantajı vardır ve bu durum rulmanlarda ve gövdede alternatif yükler oluşturabilir; tasarım ve montaj hatalıysa sarsıntıya daha yatkındırlar. Vidalı pompadaki statorün iç yüzeyinde yerel aşınma olması veya kanatçıkların esnekliğinin yetersiz olması, kanatçıklar üzerinde dengesiz kuvvetlere neden olabilir ve bunun sonucunda dönme sırasında titreşim oluşabilir. Pistonlu pompa, yüksek hızda çalışan birçok gidip gelen parçaya sahiptir. Eğer tekil pistonlar veya kayıcı ayakkabılarda aşınma ya da boluk varsa, darbe ve debi dalgalanması meydana gelebilir ve bu da genel titreşim şeklinde kendini gösterebilir. Ayrıca, pompa ve boru tesisatını sabitleyen cıvataların gevşek olması, temel desteğinin yeterli sağlamlıkta olmaması, normal işletme sırasında oluşan küçük titreşimlerin büyümesine neden olabilir ve sonuç olarak çıplak gözle görünür "şiddetli sarsıntı" ortaya çıkabilir. Bu nedenle, ekipman bakımı sırasında kavramaların, bağlantı elemanlarının ve pompanın iç parçalarının durumu kontrol edilmeli ve sorunlu bileşenler zamanında düzeltilmeli veya değiştirilmelidir.

 

Mühendisin önerisi

Hidrolik pompalarda şiddetli sarsılma sorununa ilişkin olarak mühendisler aşağıdaki referans amaçlı önerileri sunmaktadır:

 

Kavitasyon ve hava kaçağı açısından zamanında kontrol: Basınç göstergesi ibresinde anormal gürültü veya şiddetli dalgalanmalar meydana gelirse öncelikle emme filtresinin tıkanıp tıkanmadığı, emme borusu bağlantı contasının sağlam olup olmadığı, tanktaki yağ seviyesinin düşük olup olmadığı ve dönüş borusunun yağ seviyesinin altına girip girmediği kontrol edilmelidir. Havanın sisteme giriş risklerinin ortadan kaldırılması hidrolik pompanın titreşimini etkili bir şekilde azaltabilir. Gerekirse kavitasyonu önlemek amacıyla pompa girişine yeterli yağ doldurma basıncı eklenmelidir (örneğin takviye yağ pompası monte edilerek veya yakıt tankının yüksekliğinin artırılarak).

 

İşletme parametrelerini makul şekilde kontrol edin: hidrolik pompanın anma hızı ve basınç özelliklerine uyun ve uzun süreli aşırı hız ile aşırı yüklenme durumlarından kaçının. Dişli pompalar gibi kendi kendine emme kapasitesi sınırlı olan pompalar için, düşük sıcaklıklarda yağın viskozitesini azaltmak amacıyla tam yüklemeden önce boşta çalıştırmayla makinenin ısıtılması gerekir; aksi takdirde yağ emmede zorluk yaşanarak titreşim meydana gelebilir. Çoklu pompa sistemlerinde, basınç dalgalanmalarını dengelemek ve pompaya hızlı hareketlerin etkisini azaltmak amacıyla paralel akümülatör kullanımı düşünülebilir.

 

Uygun yağı seçin ve düzenli olarak bakım yapın: Yağın çok kıvamlı veya çok ince olmaması için ortam sıcaklığına göre uygun viskozite sınıfında hidrolik yağı seçin, çünkü bu durum pompalama ve yağlamayı etkileyebilir. Yağın temizliğini korumak için yağı düzenli olarak değiştirin veya filtreleyin. Özellikle paletli pompalar ve pistonlu pompalar kullanan ekipmanlarda yağ filtrasyonu ve değiştirme planı kesinlikle uygulanmalıdır; safsızlıkların girmesini önlemek ve titreşim arızalarına neden olmasını engellemek için dikkat edilmelidir.

 

Kurulumu ve parça durumunu kontrol edin: Hidrolik pompa ve motor milinin iyi hizalanmış olduğundan, bağlantı elemanı kurulumunun gerekleri karşıladığından emin olun ve pompanın ankraj cıvatalarını ile boru hatları desteklerini düzenli olarak sıkın. Pompanın iç kısmında anormal aşınma veya gevşek parçalar tespit edilirse, onarımlarını veya değişimlerini zamanında gerçekleştirin. Dişli pompalar için dişlilerin ve rulmanların aşınması kontrol edilebilir; Kanat pompalarında kanat ile statorün uyumlu oturup oturmadığına bakılmalıdır; Pistonlu pompalarda ise piston, kayar ayakkabılar ve eğimli plakanın aşınmasına dikkat edilmelidir. Ekipmanın arızası dıştan içe doğru, kolaydan zora doğru madde madde giderilerek erken sorun tespiti yapılmalı ve olası arızalar önceden önlenmelidir.

 

 

Yukarıdaki analizden, "hidrolik pompaların neden şiddetli şekilde titrediği"nin çözülemez bir gizem olmadığı görülebilir. Kavitasyon, yağ emiliminde zorluk, uygun olmayan çalışma koşulları, yağ sorunları ve mekanik montaj faktörleri bunun yaygın nedenlerindendir. Hidrolik sektöründe çalışanlar için bu prensipleri anlamak ve önleyici tedbirler almak, dişli pompalarda gürültüyü ve titreşimi etkili bir şekilde azaltmak, ekipmanın ömrünü uzatmak ve hidrolik sistemlerin kararlı ve verimli çalışmasını sağlamak açısından gereklidir. Hidrolik pompanın abnormal şekilde sarsılması durumunda, ekipmanın arızasının giderilmesi için yukarıdaki maddelerin gözden geçirilmesi önerilir. Bunun, sorunun nedenini hızlıca belirlemenize, doğru tedaviyi uygulamanıza ve problemi çözmenize yardımcı olacağına inanıyoruz.