Egy építőipari gép hidraulika szivattyúja mindössze 480 órát dolgozott, mire a technikus észrevette a szívóoldalról érkező jellegzetes, kavicsszerű zajt. Az egység kinyitásakor a bemeneti területen és a szivattyúpatronon mély gödrök és érdes felületek látszottak. Ez kavitáció volt, nem hibás alkatrész. A kavitáció a hidraulikus rendszerekben a szivattyú idő előtti meghibásodásának vezető oka, és szinte mindig elkerülhető, ha megértjük a kiváltó körülményeket.
A kavitáció akkor következik be, amikor a folyadéknyomás a szivattyú bemeneténél az olaj gőznyomása alá csökken, és gőzbuborékok képződnek, amelyek hevesen összeesnek, amikor a szivattyú belsejében lévő nagynyomású zónába nyomódnak. Az összeomlás helyi lökéshullámokat generál, amelyek erodálják a fémet, vibrációt okoznak, és végül a szivattyú tönkremeneteléhez vezetnek. Mert építőipari gépek ez nem tervezett állásidőt és költséges javításokat jelent. Egy csereszivattyú-patron önmagában több száz dollárba kerülhet, a kotrógép vagy a hidraulikus prés leállása pedig még drágább lehet.
Mi az a kavitáció, és miért teszi tönkre a szivattyúkat
A kavitáció egy fizikai folyamat, amely bármely folyadékszivattyúban előfordul. Minden hidraulikafolyadéknak van gőznyomása, amely a hőmérséklettel emelkedik. Amikor a nyomás a szivattyú szívóoldalán a gőznyomás alá csökken, a folyadék környezeti hőmérsékleten forrni kezd, és mikroszkopikus buborékokat képez. Ahogy ezek a buborékok a szivattyú nagynyomású tartományába jutnak, a környező folyadék összeomlik. Ezek az ütközések mikroszkopikus kalapácsként hatnak a fémfelületekre, lökéshullámokat generálva, amelyek helyi nyomása meghaladja az 1000 bar-t.
A rendelkezésre álló és a szükséges NPSH közötti különbséget a mérnökök NPSH-maradéknak nevezik. Ennek a margónak az egészséges tartása az egyetlen legfontosabb tervezési szabály a kavitáció megelőzésére.
Az ebből a folyamatból származó károk jellegzetes megjelenésűek. Az érintett területek, jellemzően a szívónyílás, a lapátkazetta bemeneti éle vagy a járókerék, gödrösek, tapintásra érdesek. Súlyos esetekben a fém teljesen hiányzik. A szivattyú kapacitása csökken, a zaj felerősödik, és nő a szivattyú teljes leállásának kockázata.
A szivattyúk kavitációjának fő okai
Az okok megértése az első lépés a megelőzés felé. Két általános kategória van: a szívóoldali okok és a kisülési oldali okok. Az alábbi táblázat összefoglalja a leggyakoribbakat.
| Kategória | ok | Hatás a szivattyúra |
|---|---|---|
| Szívás | NPSHa alacsonyabb, mint NPSHr | Buborékok keletkeznek a bemenetnél |
| Szívás | Eltömődött szívószűrő vagy szűrő | Nyomáscsökkenés és áramlási éhezés |
| Szívás | Szívás line too long, too small, or too many bends | Túlzott nyomásveszteség |
| Szívás | Magas folyadék hőmérséklet | A gőznyomás emelkedik, könnyebben kavitálódik |
| Szívás | A szivattyú túl magasan az olajszint fölé van szerelve | Elégtelen fej a bemenetnél |
| Kisülés | Eltömődött kimenet, zárt szelep vagy magas nyomás beállítás | Kisülés cavitation |
| Kisülés | A névleges fordulatszámon túli működés | A belső nyomás a gőznyomás alá csökken |
| Rendszer | Levegő behatolás a szívóvezetékbe | Kavitációt utánzó gázzsebek |
A leggyakoribb kategória a szívóoldali kavitáció. Ez akkor fordul elő, ha a szivattyú egyszerűen nem tud elegendő folyadékot felszívni. A szűrőelem a leggyakoribb hibás: a szűrő eltömődésével a nyomáskülönbség megnő, és a nyomás a szivattyú bemeneténél a gőznyomás alá csökken. Még egy szerény szennyezettségű szűrő is okozhat ilyet.
A másik gyakori ok maga a szívóvezeték. Ha a vezeték keskenyebb, mint a szivattyúgyártó ajánlása, vagy ha túl sok könyök és szerelvény van, a folyadék sebessége a szívóvezetékben megemelkedik, és a helyi nyomás csökken. Ugyanez történik, ha a szivattyút messze a tartály fölé szerelik: a szívómagasság meghaladja azt, amit a folyadék biztonságosan elláthat.
A folyadék hőmérséklete egy rejtett ok, amelyet a kezelők gyakran figyelmen kívül hagynak. A legtöbb hidraulikaolaj gőznyomása jelentősen megnő 60°C felett. Ha egy rendszer 70°C-on alacsony olajszinttel vagy részben eltömődött szűrővel működik, akkor a kavitáció akkor is megkezdődhet, ha az NPSH-számítások a tervezési szakaszban jónak tűntek.
A kisülési oldali kavitáció kevésbé gyakori, de még mindig súlyos. Ha a kimeneti vezeték eltömődött, ha egy szelep csak részben van nyitva, vagy ha a nyomáscsökkentés alapértéke a szivattyú névleges teljesítménye fölé emelkedik, a szivattyúzó elemek nyomása a gőznyomás alá csökkenhet. Dugattyús szivattyúkban és lapátos szivattyúk hasonlóan, ez az állapot ugyanazt az árulkodó zajt és sérülést okozza.
A szivárgó szívóvezetékből származó levegő is utánozhatja a valódi kavitáció tüneteit. Amikor a szivattyú levegőt szív be, a gázzsebek hasonló zajjal összeomlanak, és hasonló eróziót okoznak. A különbség az, hogy a kiváltó ok a levegő, nem a gőznyomás. Az összes szívóvezeték csatlakozásának ellenőrzése és meghúzása egy egyszerű lépés, amellyel elkerülhető sok téves riasztás.
Hogyan lehet észlelni a kavitációt, mielőtt a szivattyú meghibásodik
A kavitáció egyértelmű figyelmeztetést ad. A legmegbízhatóbb a hang: folyamatos "márványok az üvegben" vagy kavicsszerű csörgő, amely a munkaterhelés növekedésével rosszabbodik. A rezgés a második jel. A szivattyú, amely simán működik 1800-as fordulatszámon, de 2200-as fordulatszámon durvává válik, azt jelzi, hogy a bemenet korlátozva van.
Gyakoriak a teljesítménybeli változások is. Az áramlás fokozatosan csökken, és az alsó oldalon lévő hidraulikus henger vagy motor lassabban mozog, mint akkor, amikor a rendszer új volt. A szivattyú kimeneténél mért nyomás ingadozik, és az olaj habosodhat a tartályban.
Ha szervizintervallum alatt kinyitja a szivattyút, ellenőrizze a szivattyúpatront. A belső lapátkészlet gyakran az első alkatrész, amelyen sérülés látható. A lyukacsos lapátvégek, a bemetszések a nyíláslemezen és a szívónyílás érdes felületei mind azt jelzik, hogy kavitáció történt. A jó hír az, hogy a kazetta cserélhető alkatrész. A T6/T7 típusú szivattyúkban a patron a szivattyúház cseréje nélkül is kicserélhető, ami csökkenti a javítási költségeket.
T6/T7 kazettás dupla ajkú pengeszerkezet A T-sorozat kétajkú lapátszerkezettel rendelkezik, és a kettős ajkak felváltva érintkeznek az állórésszel, hogy csökkentsék a lapátok ütközését az állórészre. T-sorozatú szivattyú magolaj s... Termék megtekintése → Hogyan lehet megakadályozni a kavitációt valódi hidraulikus rendszerekben
A megelőzés három szinten közelíthető meg: rendszertervezés, működési szokások és karbantartás.
Rendszertervezési tippek
- Számítsa ki az NPSHa-t a legrosszabb eset esetén: magas olajhőmérséklet, szennyezett szűrő és legalacsonyabb olajszint a tartályban. Tartson legalább 15-20%-kal a szivattyú szükséges NPSHr-értéke felett.
- Tartsa a szívóvezetéket a lehető legrövidebbre és egyenesre. Hidraulikus szivattyú esetén a folyadék sebessége a szívóvezetékben nem haladhatja meg az 1,2 m/s értéket. Ha szükséges, használjon nagyobb csövet.
- Minimalizálja a szerelvényeket, könyököket és szelepeket a szívóoldalon. Minden extra szerelvény növeli a nyomásesést.
- Lehetőleg szívószűrő helyett használjon visszatérő szűrőt. Ha elkerülhetetlen a szívószűrő, válasszon egy alacsony nyomáskülönbséggel és bőséges bypass-szal rendelkezőt.
- A tartályban tartson fenn olyan folyadékszintet, amely elfedi a szivattyú bemenetét. Használjon terelőlapot, hogy megakadályozza az olaj örvénylését és levegő beszívását a szivattyúba.
- Válasszon egy NPSHr-vel rendelkező szivattyút, amely illeszkedik a rendelkezésre álló NPSH-hoz. A V sorozat lapátos szivattyúját kompakt patronnal és csendes működéssel tervezték, így jobban illeszkedik a szívásérzékeny rendszerekhez.
V sorozatú alacsony zajszintű szimpla szivattyú A V sorozatú alacsony zajszintű lapátos szivattyú megfelel a szerszámgépiparnak. Ezek a szivattyúk nagy nyomásúak. Nagy kapacitással, kompakt mérettel, alacsony zajszinttel és hosszabb élettartammal... Termék megtekintése → Működési szokások
- Működtesse a szivattyút a gyártó fordulatszám-tartományán belül. A legtöbb lapátos szivattyú 1200-2500 ford./perc sebességgel rendelkezik. Ha a szivattyút folyamatosan 3000 ford./perc sebességre nyomjuk, akkor kavitáció lép fel, még akkor is, ha a szívóvezeték jól néz ki.
- Tartsa a folyadék hőmérsékletét 40-60°C tartományban. Használjon hőcserélőt, ha a gép folyamatosan működik.
- Ne állítsa a biztonsági szelepet a szivattyú gyártója által megadott maximális nyomás fölé. A nyomás alapértékének meg kell egyeznie a rendszer kialakításával, nem pedig a szivattyú elméleti határértékével.
- Változó terhelésű nagynyomású alkalmazásokhoz az olyan dugattyús szivattyúk, mint az A10VSO sorozat, merev kialakítást és jó nagynyomás-tűrést kínálnak.
A10VSO 31 sorozatú dugattyús szivattyú Termékleírás: Termék megtekintése → Karbantartási tippek
- Cserélje ki a szívószűrőket ütemterv szerint, ne akkor, amikor a jelző kiold. A 80%-ban eltömődött szűrő még megfelelő nyomást tud termelni a visszatérő vezetékben, de a szívóoldali nyomásesése már elég nagy lehet ahhoz, hogy felborítsa a szivattyú bemenetét.
- Minden ütemezett szervizelés során ellenőrizze a szivattyúpatront. Ha a lapátcsúcsok kopást vagy lyukfoltot mutatnak, ez korai jel.
- Figyelje az olaj hőmérsékletét és a szennyeződést. A magas hőmérséklet és a szennyeződés halálos kombináció.
A lényeg
A kavitáció a rosszul megtervezett, nem megfelelően működtetett vagy rosszul karbantartott hidraulikus rendszer tünete. Gyakran maga a pumpa az áldozat, nem pedig az ok. Javítsa meg a bemeneti feltételeket, tartsa hidegen és tisztán az olajat, és válasszon olyan szivattyút, amelynek NPSH-igénye megfelel a tényleges rendszernek. Ez a legegyszerűbb módja a kavitációs károk kiküszöbölésének és a hidraulikus berendezések üzemben tartásának.
