Hydraulivoimayksikkö on rakennettu kuudesta yhdessä toimivasta toiminnallisesta ryhmästä: a säiliö joka varastoi ja säätelee nestettä, a pumppu joka muuttaa mekaanisen energian virtaukseksi, an sähkömoottori joka käyttää pumppua, a venttiilikokoonpano joka ohjaa ja säätelee painetta, a suodatuspiiri joka suojaa sisäpintoja saastumiselta, ja tukilaitteistot, kuten jäähdyttimet, akut, jakoputket, tiivisteet ja instrumentit. Jokaisella näistä hydraulisen voimayksikön osista on suora vaikutus järjestelmän paineen vakauteen, nesteen käyttöikään ja siihen, kuinka kauan yksikkö käy ennen kuin se tarvitsee huoltoa.
Kunkin osan mitoitus ja laatu riippuvat käyttösuhteesta, ympäristön lämpötilasta ja alavirran toimilaitteiden vaatimasta paineesta. Leimauspuristimeen rakennettu yksikkö, joka laukeaa muutaman sekunnin välein, tarvitsee erilaisen venttiilivasteen ja jäähdytyskapasiteetin kuin yksikkö, joka pitää staattista puristinta tuntikausia. Komponenttien sovittaminen todelliseen käyttösuhteeseen sen sijaan, että asetetaan oletusarvoisesti luettelostandardikokoonpano, on yleensä ero vuosikymmenen kestävän voimayksikön ja kahdessa vuodessa uudistettavan tehoyksikön välillä.
On myös hyödyllistä ajatella, että hydraulinen voimayksikkö on suljettu silmukka eikä erillisten osien kokoelma. Säiliön ja suodatuspiirin asettama nesteen laatu vaikuttaa pumpun kulumiseen, pumpun kuluminen sisäiseen vuotoon ja lämmöntuotantoon, lämpö vaikuttaa viskositeettiin ja viskositeetti vaikuttaa siihen, kuinka tarkasti venttiilit voivat ohjata virtausta. Heikko lenkki missä tahansa yksittäisessä komponenttiryhmässä näkyy lopulta oireena jossain muualla piirissä, minkä vuoksi tehoyksikön vianmääritys on lähes aina aloitettava nestetilasta ennen yksittäisen osan tarkastelua.
Alla olevissa osissa käydään läpi jokainen pääkomponenttiryhmä, konfiguraatioiden väliset muutokset, standardit ja tietopisteet, joihin suunnittelijat yleensä viittaavat määrittäessään osia, sekä kentällä useimmin esiintyvät vikamallit.
Säiliö tekee muutakin kuin pitää öljyn. Se laskee mukana kulkeutuneen ilman, haihduttaa lämpöä pinta-alaltaan ja antaa epäpuhtaudet pudota ulos ennen kuin neste imetään takaisin pumpun sisääntuloon. Pumpun virtausnopeuteen nähden alimitoitettu säiliö kierrättää kuumaa, ilmastettua nestettä, mikä nopeuttaa hapettumista ja lyhentää tiivisteen käyttöikää kaikissa piirin muissa komponenteissa.
Laajalti käytetty aloitussääntö määrittää säiliön koon kolmesta viiteen kertaa pumpun nimellisvirtaus gallonoina minuutissa , ilmaistuna gallonoina. Yksikkö, joka on rakennettu 20 GPM:n pumpun ympärille, käyttäisi siksi tyypillisesti 60–100 gallonan säiliötä, ja alapää on varattu laitteille, joissa on jo lisäjäähdytys.
| Työn tyyppi | Suositeltu säiliön virtaussuhde | Tyypillinen välilevykokoonpano |
|---|---|---|
| Jatkuva ajo, suuri lämpökuorma | 4:1 - 5:1 | Täyskorkea ohjauslevy paluuhajottimella |
| Satunnainen päivystys, normaali painotyö | 3:1 - 4:1 | Osittainen välilevy erottaa imu- ja paluuveden |
| Siirrettävät tai rajalliset yksiköt | 2:1 - 3:1 | Vain sisäinen diffuusori, ei täydellistä ohjauslevyä |
Säiliöissä on myös täyttö- ja tyhjennysaukot, kuivausaine- tai hiukkaselementillä varustettu huohotin, magneettinen tyhjennystulppa rautapitoisten kulumisroskien talteenottamiseksi sekä tarkastuslasi- tai float-tyyppinen tasomittari. Magneettipistokkeen väliin jääminen on yleinen oikotie halvemmissa hydraulikoneistoissa, ja se on yksi halvimmista lisäyksistä sen tarjoamaan kulumissuojaan nähden.
Sisäinen välilevy jätetään usein huomiotta, mutta sen sijainti määrittää, kuinka kauan nesteellä on viipymäaikaa ennen kuin se imetään takaisin pumppuun. Liian lähelle imuaukkoa asetettu ohjauslevy lyhentää tehollista laskeutumisetäisyyttä ja antaa ilmastetun nesteen kierrättää nopeammin kuin se pystyy poistamaan kaasua. Paluulinjat leikataan tyypillisesti 45 asteen kulmassa ja sijoitetaan nesteen pinnan alle roiskeiden ja vaahdon muodostumisen vähentämiseksi, ja paluulinjaan kiinnitetty diffuusori levittää virtauksen laajemmalle alueelle sen sijaan, että se ohjaisi nopean virran suoraan säiliön seinämään.
Hiiliteräs pysyy vakiona säiliömateriaalina kustannussyistä, ja se on yleensä viimeistelty sisäpinnoitteella, joka kestää tiettyä käytössä olevaa nestetyyppiä, koska mineraaliöljy, vesi-glykoli ja biohajoavat nesteet ovat kukin eri vuorovaikutuksessa käsittelemättömän teräksen kanssa. Ruostumattomasta teräksestä valmistettuja säiliöitä esiintyy yksiköissä elintarvikekäyttöön soveltuvissa, pesussa tai syövyttävissä ympäristöissä, joissa pinnoitteen epäonnistuminen aiheuttaisi kontaminaatioriskin. Alumiinisäiliöt näkyvät liikuteltavissa ja painoherkissä rakenteissa, ja ne vaihtavat jonkin verran lommotuskestävyyttä merkittävään painonpudotukseen.
Neste itsessään on toimiva komponentti, ei vain väliaine, ja väärän laadun valinta heikentää piirin kaikkia muita osia riippumatta siitä, kuinka hyvin ne osat on määritelty.
Viskositeetti määritellään yleensä ISO-luokan mukaan, ISO 32 ja ISO 46 kattavat useimmat kohtalaisen ilmaston teollisuussovellukset ja ISO 68 on varattu yksiköille, jotka toimivat jatkuvasti korkeissa ympäristön lämpötiloissa. Käyttölämpötilaan nähden liian ohuen nesteen käyttäminen lisää sisäistä vuotoa pumpun ja venttiilien yli, mikä alentaa tilavuushyötysuhdetta, kun taas liian paksu neste lisää pumpun sisääntulon rajoitusta ja voi nälkäistää pumpun käynnistyksen yhteydessä kylmissä olosuhteissa. Yli 100:n viskositeettiindeksi osoittaa, että neste vastustaa ohenemista lämpötilan noustessa, mikä on tärkeämpää laitteissa, jotka näkevät laajan kausittaisen lämpötilan heilahtelun, kuin ilmastoohjatuissa sisäasennuksissa.
Pumppu asettaa virtausnopeuden ja yhdessä ylipaineventtiiliasetuksen kanssa koko yksikön suurimman käyttöpaineen. Kolme pumppuarkkitehtuuria kattaa suurimman osan teollisuuden hydraulisista voimayksiköistä.
Kiinteätilavuuksinen pumppu tuottaa tasaisen virtausnopeuden annetulla akselin nopeudella kuormituksesta riippumatta, ja ylimääräinen virtaus ohitetaan ylipaineventtiilin yli lämpönä. Vaihtuvatilavuuksinen, painekompensoitu pumppu vähentää omaa tehoaan, kun järjestelmä saavuttaa asetetun paineen, mikä vähentää merkittävästi lämmöntuotantoa ja sähkönkulutusta pitkäkestoisissa laitteissa. Muuttuvan pumpun korkeammat alkukustannukset saadaan usein takaisin muutamassa vuodessa alhaisempien jäähdytys- ja energiakustannusten ansiosta yksiköissä, jotka pitävät suurimman osan syklistään paineen alaisena virtauksen siirtämisen sijaan.
Useimmat teollisuuspumput kiinnitetään suoraan moottoriin kellokotelon ja joustavan kytkimen kautta hihnakäytön sijaan, mikä pitää akselin kohdistuksen johdonmukaisena ja välttää hihnan kiristyksen aiheuttaman ylläpitokulut. Kytkinmateriaalin valinnalla on enemmän merkitystä kuin miltä se näyttää – liian jäykkä kytkin siirtää moottorin tärinän suoraan pumpun akseliin ja nopeuttaa laakerien kulumista, kun taas liian pehmeä kytkin voi käämittyä äkillisten kuormituksen käänteissä. Moottorin ja pumpun akselin välinen kohdistustoleranssi pysyy tyypillisesti muutaman tuhannesosan sisällä, koska tämän alueen ylittävä kohdistusvirhe ilmenee ennenaikaisena akselitiivistevuodona kauan ennen kuin se vaikuttaa suorituskykyyn.
Uusi mäntäpumppu toimii tyypillisesti 92-97 prosentin tilavuushyötysuhteella, mikä tarkoittaa, että vain pieni prosentti teoreettisesta tehosta menetetään sisäisen luiston vuoksi. Pumpun kuluessa tämä luisto kasvaa ja paine pysyy vähemmän tasaisena kuormituksen alaisena, vaikka pumppu voi silti käynnistyä ja käydä normaalisti. Lähtövirtauksen tai paineen alenemisen seuranta kiinteällä kuormituksella ajan mittaan antaa paljon aikaisemmin varoituksen pumpun kulumisesta kuin täydellisen vian odottaminen.
Moottorin on vastattava pumpun hevosvoimatarvetta aiotulla käyttöpaineella, ei vain sen virtausarvoa. Hydraulipiirin hevosvoimat lasketaan virtauksesta ja paineesta yhdessä, joten pelkän virtauksen suhteen vaatimattomalta näyttävä pumppu voi silti vaatia suuren moottorin, jos sen odotetaan pitävän korkeaa painetta jatkuvasti.
| Moottorin runko | Yhteinen hevosvoimavalikoima | Tyypillinen sovellus |
|---|---|---|
| NEMA 56C / 143TC-145TC | 1-5 hv | Pienet liikkuvat yksiköt, yksitoimilaitteet nostimet |
| 184TC-215TC | 7,5-20 hv | Tavalliset teollisuuspuristimet ja puristimet |
| 254TC ja suuremmat | 25 hv ja enemmän | Jatkuvasti toimivat teollisuuskoneet, ruiskuvalu |
TEFC-moottorit (täysin suljetut, tuulettimella jäähdytetyt) hallitsevat teollisuushydrauliikan asennuksia, koska pumpun pää on alttiina öljysumulle ja ilmassa oleville hiukkasille. Myös käyttösuhteella on tässä merkitystä: jatkuvaan käyttöön (S1) suunniteltu moottori käy viileämmin kahdeksan tunnin työvuoron aikana kuin vain jaksoittaiseen käyttöön tarkoitettu moottori, vaikka molemmilla olisi sama nimikilven hevosvoima.
Suorakäynnistys on yleistä pienemmissä moottoreissa, mutta tuottaa käynnistysvirran useita kertoja nimelliskäyntivirtaan verrattuna, mikä voi olla ongelma tiloissa, joissa on rajoitettu sähköhuolto tai yksiköissä, jotka käynnistyvät ja pysähtyvät usein työvuoron aikana. Pehmeät käynnistimet ja taajuusmuuttajat vähentävät tätä syöttöä, ja taajuusmuuttaja mahdollistaa lisäksi moottorin nopeuden alentamisen syklin vähäisen tarpeen aikana, mikä vähentää sekä energian käyttöä että melua. Yksiköissä, joissa pumppu on kiinteätilavuuksinen, sen yhdistäminen VFD:hen on yksi tehokkaammista jälkiasennettavista muutoksista valmiustilan energiankulutuksen vähentämiseksi itse pumppua vaihtamatta.
Moottorin tyyppikilven arvot edellyttävät normaalia ympäristön lämpötilaa, yleensä 40 °C. Suljettuihin kaappeihin, kuumiin mekaanisiin tiloihin tai suoraan auringonpaisteeseen asennetut yksiköt toimivat usein perusarvoa korkeammassa ympäristössä, ja moottorin käyttövoimaa on vähennettävä vastaavasti tai moottori käy kuumemmin kuin sen eristysluokka on mitoitettu, mikä lyhentää käämien käyttöikää paljon ennen kuin mekaanisia vikoja ilmenee.
Venttiilit ovat paikka, jossa hydraulisen voimayksikön käyttäytyminen todella muotoutuu. Lähes jokaisessa kokoonpanossa on kolme venttiiliperhettä useiden vaativammissa piireissä käytettyjen erikoisventtiilityyppien ohella.
Solenoidikäyttöiset suuntaventtiilit ohjaavat virtauksen toimilaitteen pidentämiseksi, sisäänvetämiseksi tai pitämiseksi. Puolakokoonpano määrittää, onko piiri avoin keskus, suljettu keskus vai tandem-keskipiste levossa, mikä puolestaan vaikuttaa siihen, miten pumppu käyttäytyy, kun venttiiliä ei siirretä. Normaalin märkäankkurimagneettiventtiilin vasteaika on tyypillisesti välillä 20-50 millisekuntia, kun taas suhteelliset suuntaventtiilit vaihtavat osan tästä nopeudesta kontrolloituun, rampennettuun siirtymään, joka vähentää toimilaitteen ja liitetyn rakenteen iskukuormitusta.
Varoventtiili asettaa piirin absoluuttisen paineen katon ja suojaa jokaista alavirran komponenttia ylikuormitustapahtumalta. Se asetetaan tyypillisesti 10–20 prosenttia järjestelmän tarvitseman korkeimman käyttöpaineen yläpuolelle, mikä antaa marginaalin ilman energian tuhlaamista kevennysreitin poikki normaalin toiminnan aikana. Pilottiohjatut varoventtiilit pitävät tiukemman paineen toleranssin vaihtelevalla virtauksella kuin suoratoimiset varoventtiilit, ja ne ovat vakiovalinta kaikissa piireissä, joiden paine ylittää noin 10 GPM.
Neulaventtiilit, painekompensoidut virtauksen säätimet ja virtauksen jakajat hallitsevat toimilaitteen nopeutta kuormituksen vaihtelusta riippumatta. Painekompensoidut versiot säilyttävät asetetun virtausnopeuden myös kuormituspaineen muuttuessa, millä on merkitystä kaikissa sovelluksissa, joissa vaaditaan syklin ajan tasaisuutta, kuten synkronoitu kiinnitys.
Pystytoimilaitteissa vastapainoventtiili estää ylikulkukuorman putoamisen vapaasti, jos letku katkeaa tai suuntaventtiili menettää signaalin, ylläpitämällä vastapainetta toimilaitteen ulostulopuolella, kunnes tulopuoli paineistetaan aktiivisesti. Tämän tyyppisiä kuormanpitoventtiilejä käsitellään turvallisuuden kannalta kriittisinä komponentteina kaikissa sovelluksissa, joissa hallitsematon laskeutuminen aiheuttaisi vaaran, kuten nostolavat tai puristusmännät.
Venttiilisarjat yhdistävät yhä useammin useita näistä toiminnoista yhdeksi valetuksi tai poratuksi lohkoksi, mikä vähentää ulkoisten liitosten ja vuotokohtien määrää verrattuna pinoon erikseen putkitettuja venttiileitä.
Likaantuminen aiheuttaa suurimman osan suunnittelemattomista hydraulikomponenttien vioista, ja suodatus on ensisijainen suojakeino. Hyvin määritelty hydraulinen voimayksikkö käyttää suodatusta useammassa kuin yhdessä pisteessä piirissä sen sijaan, että luottaisi yhteen suodatinpaikkaan.
| Suodattimen sijainti | Tyypillinen mikroniluokitus | Ensisijainen tarkoitus |
|---|---|---|
| Imusiivilä | 100-150 mikronia | Suojaa pumpun sisääntuloa suurilta roskilta |
| Painelinjan suodatin | 10-25 mikronia | Suojaa venttiilejä ja sylinterejä pumpun jälkeen |
| Paluulinjan suodatin | 10-25 mikronia | Kerää kuluvat roskat ennen kuin ne pääsevät takaisin säiliöön |
Nesteen puhtautta seurataan yleensä ISO 4406 -hiukkaslaskennan avulla, joka raportoi kolme numeroa, jotka edustavat hiukkasmäärää 4, 6 ja 14 mikronissa. Koodi, kuten 18/16/13, on realistinen tavoite keskipaineiselle teollisuuspiirille, kun taas suhteelliset ja servoventtiilit vaativat yleensä tiukempaa koodia alueella 16/14/11. Tukkeutumisilmaisin, joko visuaalinen tai sähköinen, antaa huoltohenkilöstön vaihtaa elementtejä todellisen kunnon perusteella kiinteän kalenterivälin sijaan, mikä vähentää sekä ennenaikaista elementtivaihtoa että riskiä, että suodattimen kapasiteetti ylittää.
Suodatinelementin suorituskyky ilmaistaan usein beeta-suhteena, joka vertaa tietyn koon yläpuolella olevien hiukkasten määrää elementin ylä- ja alavirtaan. Beeta-suhde 200 10 mikronissa tarkoittaa, että suodatin poistaa 199 jokaisesta 200:sta tämän kokoisesta tai suuremmasta hiukkasesta, ja sitä pidetään painelinjasuodattimen korkeana hyötysuhteena. Beta-suhteella on enemmän merkitystä kuin pelkällä otsikon mikroniarvolla, koska kahdella saman mikronikokoisena mainostetulla suodattimella voi olla hyvin erilainen todellinen sieppaustehokkuus median rakenteesta riippuen.
Jotkin hydrauliset voimayksiköt lisäävät erillisen off-line-suodatussilmukan, joka toimii jatkuvasti pienestä apupumpusta riippumatta pääpiirin käyttöjaksosta. Tämä munuaissilmukkajärjestely pitää säiliön puhtaana jopa silloin, kun pääpumppu on käyttämättömänä, ja se on yleinen suuritilavuuksisissa säiliöissä, joissa linjasuodatus ei yksinään pysty kääntämään täyttä nestetilavuutta tarpeeksi usein pitämään tiukan puhtaustavoitteen.
Akku varastoi paineen alaisen hydraulisen energian käyttämällä mäntää, rakkoa tai kalvoa nesteen erottamiseen esiladatusta kaasutilavuudesta, lähes aina typestä. Hydraulisessa voimayksikössä akut palvelevat useita erillisiä tarkoituksia.
Rakkotyyppiset akut ovat yleisin valinta yleisessä teollisuuspalvelussa, koska ne tarjoavat hyvän tasapainon vastenopeuden ja kustannusten välillä. Esitäyttöpaine on normaalisti asetettu noin 90 prosenttiin järjestelmän vähimmäiskäyttöpaineesta, ja se on tarkistettava säännöllisesti, koska typpivaraus putoaa hitaasti ajan myötä rakon materiaalin läpi.
Mäntäakut käyttävät vapaasti kelluvaa mäntää joustavan rakon sijasta kaasun ja nesteen erottamiseen, mikä mahdollistaa suurempien tilavuuksien ja suurempien kiertonopeuksien käsittelyn ilman väsymisongelmia, jotka rajoittavat rakon käyttöikää jatkuvassa nopeassa kierrossa. Ne ovat yleisempiä jatkuvatoimisissa teollisuuspuristimissa ja testauslaitteissa, joissa akku näkee tuhansia lataus- ja purkujaksoja vuorossa.
Jokainen hydraulipiirin tehottomuus näkyy lämpönä, ja ylimääräinen lämpö on yksi nopeimmista tavoista heikentää sekä nestettä että tiivisteitä koko yksikössä. Ilmajäähdytteiset lämmönvaihtimet käyttävät tuulettimella toimivaa jäähdyttimen ydintä ja sopivat asennuksiin, joissa ympäristön ilmaa on saatavilla, mutta vettä ei ole, kun taas vesijäähdytteiset vaippa-putkivaihtimet tarjoavat tasaisemman jäähdytyksen kuumissa tai pölyisissä ympäristöissä, mutta vaativat jäähdytetyn tai kerran läpivirtaavan veden.
Jäähdytysteho on yleensä sovitettu varoventtiilin ohituksen tuottamaan lämpökuormaan, venttiilien painehäviöön ja pumpun tehottomuuteen, ei pelkästään moottorin hevosvoimiin. Yksiköt, jotka pyörittävät kiinteätilavuuspumppua suljettua keskiventtiiliä vasten pitkiä viipymäjaksoja, tuottavat huomattavasti enemmän lämpöä kuin saman työn tekevä muuttuvatilavuuksinen pumppu, ja jäähdyttimen teknisten tietojen tulisi heijastaa tätä eroa yleisen hevosvoimaan perustuvan peukalosääntönä.
Termostaattiohjattu tuuletin tai ohitusventtiili vesijäähdytteisessä piirissä estää nesteen lämpötilan heilahtelun liian pitkälle kumpaankaan suuntaan, koska liian kylmänä käyvä neste lisää viskositeettia ja pumpun tulorajoitusta, aivan kuten liian kuuma alentaa viskositeettia ja kalvon lujuutta.
Ilmajäähdytteisissä yksiköissä vältetään vesijäähdytteisen järjestelmän mukana tulevat putkistojen, vedenkäsittelyn ja päästöjen sallimiseen liittyvät ongelmat, mikä tekee niistä yksinkertaisemman valinnan useimpiin itsenäisiin teollisuusasennuksiin. Vesijäähdytteiset yksiköt puolestaan pitävät tasaisemman nesteen lämpötilan ympäristön ilman olosuhteista riippumatta ja vievät vähemmän fyysistä tilaa itse yksikön ympäriltä, millä on merkitystä tiloissa, joissa lattiatila tai ilmavirta on rajoitettu. Joissakin suuremmissa järjestelmissä käytetään suljetun kierron vesi-ilmajäähdytintä erityisesti vesijäähdytyksen vakauden saavuttamiseksi ilman avoimen läpivirtausjärjestelmän vedenkulutus- ja purkausongelmia.
Jakotukkilohkot yhdistävät venttiilin asennuksen ja sisäiset portit yhdeksi koneistetuksi tai valetuksi rungoksi, mikä vähentää ulkoisten letkujen määrää ja niiden mukana tulevia vuotokohtia. Kasettityyppiset venttiilit, jotka on kierretty suoraan jakotukin onteloihin, ovat suurelta osin korvanneet vanhemmat pinolliset venttiilikokoonpanot uusissa hydraulisissa voimayksiköissä, koska ne vähentävät sekä tilanjälkeä että kokoonpanotyötä.
Letku on luokiteltu käyttöpaineen, halkeamispaineen ja taivutussäteen perusteella, ja alimitoitettu letku on yksi yleisimmistä paineen laskun syistä, joka diagnosoidaan virheellisesti pumpun tai venttiilin ongelmaksi. O-rengaspinnan tiiviste ja O-renkaan ulokeliittimet ovat nyt parempia kuin vanhemmat laippaliittimet korkeapainepiireissä, koska ne tiivistyvät luotettavasti ilman pelkkään metallien välistä vääntömomenttia, mikä vähentää vuotoja liitäntäpisteissä yksikön käyttöiän aikana.
Kiinteitä teräs- tai ruostumattomasta teräksestä valmistettuja putkia käytetään yleensä kiinteiden yksiköiden säiliön, pumpun ja jakotukin välisissä pysyvissä kulmissa, koska jäykkä putkisto kestää hankausta ja kestää letkun pidempään asennuksen koko käyttöiän ajan. Taipuisa letku on varattu liitäntöihin liikkuviin osiin, kuten liikkuvaan sylinteriin, tai osiin, jotka vaativat tärinän eristämistä pumpusta ja moottorista. Näiden kahden asianmukainen sekoittaminen sen sijaan, että koko kiinteän piirin letkua pyöritettäisiin mukavuuden vuoksi asennuksen aikana, pidentää merkittävästi vuodonkorjausten välistä huoltoväliä.
Linjojen mitoitus on yleensä asetettu pitämään nesteen nopeus hyväksytyillä alueilla – noin 2–4 jalkaa sekunnissa imulinjoissa, 10–15 jalkaa sekunnissa painelinjoissa ja 10–15 jalkaa sekunnissa paluulinjoissa. Alimittaiset linjat lisäävät nopeutta näiden rajojen yli, mikä lisää painehäviötä, tuottaa lisälämpöä ja imulinjoissa lisää erityisesti pumpun tuloaukon kavitaatioriskiä.
Tiivisteet saavat harvoin samaa huomiota kuin pumput tai venttiilit, kun on määritelty hydraulinen voimayksikkö, mutta tiivistevika on yksi yleisimmistä syistä, miksi yksikkö päätyy suunnittelemattomaan korjaukseen.
Pumpun käyttöakselin pyörivän akselin tiiviste on alttiina jatkuvalle pyörimiselle ja moottorikytkimen mahdollisille kohdistusvirheille, joten se on yksi eniten kuluvista tiivistepaikoista koko yksikössä. Akselin tiivistemateriaali on sovitettava käytettävän nestetyypin mukaan, koska mineraaliöljyyn sopiva tiivisteaine voi hajota nopeasti joutuessaan kosketuksiin tiettyjen palonkestävien tai biohajoavien nesteiden kanssa.
Jakotukin ja venttiilin asennuspinnat ovat riippuvaisia staattisista O-renkaista tai tiivisteistä dynaamisten tiivisteiden sijaan, ja niillä on yleensä pidempi käyttöikä, koska ne eivät ole alttiina jatkuvalle liikkeelle. Niiden vika johtuu useammin väärästä pultin vääntömomentista asennuksen aikana tai tiivisteen uudelleenkäyttöön, joka olisi pitänyt vaihtaa venttiilin vaihdon yhteydessä, eikä nesteen yhteensopivuusongelmiin.
| Nestetyyppi | Yleisesti yhteensopiva tiivistemateriaali | Huom |
|---|---|---|
| Mineraaliöljy | Nitriili (Buna-N) | Vakiooletus useimmille teollisuuspiireille |
| Palonkestävä vesi-glykoli | EPDM | Nitriili hajoaa vesi-glykolinesteessä ajan myötä |
| Fosfaattiesteri | Fluorihiili (Viton) | Sekä EPDM että nitriili eivät sovellu |
Instrumentointi muuttaa hydraulisen voimayksikön suljetusta laatikosta sellaiseksi, joka voidaan diagnosoida ilman purkamista. Useimpien teollisuusyksiköiden vähimmäisinstrumentointipaketti sisältää painemittarin, jossa on eristysventtiili, joka suojaa mittaria pulsaatiolta, nesteen taso- ja lämpötilamittarin säiliössä sekä tukkeuman ilmaisimen suodatinkoteloissa.
| Instrument | Mitä se valvoo | Miksi sillä on merkitystä |
|---|---|---|
| Paineanturi | Järjestelmän paine, luetaan sähköisesti | Mahdollistaa PLC-valvonnan ja painepohjaiset lukitukset |
| Lämpötilakytkin | Säiliön nesteen lämpötila | Laukaisee jäähdytyksen tai sammutuksen ennen viskositeetin hajoamista |
| Tasokytkin | Säiliön nestetaso | Estää pumpun kavitaation vähäisestä nesteestä |
| Suodattimen tukkeutumisen ilmaisin | Paine-ero suodatinelementin välillä | Lippuelementtien vaihto todellisen kunnon perusteella |
Sähköisten ulostulojen lisääminen näihin instrumentteihin sen sijaan, että luottaisi vain visuaalisiin mittareihin, sallii PLC:n tai ohjauspaneelin sammuttaa yksikön automaattisesti ennen kuin alhainen tai ylikuumeneminen aiheuttaa vahinkoa, mikä on paljon halvempaa kuin huomiotta jätetyn varoituksen jälkeen tehtävä korjaus.
Suuremmissa asennuksissa instrumentointi syöttää yhä useammin datahistorioitsijaa tai etävalvontaalustaa paikallisen paneelin sijaan, jolloin huoltohenkilöstö voi seurata paine- ja lämpötilatrendejä viikkojen tai kuukausien aikana sen sijaan, että he reagoisivat vain hälytykseen. Asteittainen ajautuminen näissä suuntauksissa – hitaasti nouseva peruslämpötila tai varoventtiili, joka ohittaa useammin kuin ennen – on usein aikaisin saatavilla oleva varoitus pumpun tai jäähdyttimen kulumisesta, hyvissä ajoin ennen kuin yksikkö laukaisee hälytyksen tai epäonnistuu.
Itsenäiset hydrauliset tehoyksiköt, joissa on yksinkertainen päälle/pois tai manuaalinen venttiiliohjaus, muodostavat edelleen suuren osan asennuksista, mutta integraatiosta PLC:hen tai erillisen hydrauliohjaimen kanssa on tullut vakiona kaikissa sovelluksissa, joissa syklin ajoituksella, järjestyksellä tai turvalukoilla on merkitystä.
Diskreetti ohjausjärjestelmä kytkee solenoidiventtiilit kokonaan päälle tai pois päältä, mikä riittää yksinkertaisiin pidennys-sisään-pito-sarjoihin. Suhteellinen ja servo-ohjaus sen sijaan moduloi venttiilin asentoa jatkuvasti, mikä mahdollistaa hallitun kiihdytyksen, hidastuksen ja asennon keskivaiheessa. Suhteellinen ohjaus lisää kustannuksia ja vaatii tiukempaa nesteen puhtautta, mutta se mahdollistaa sen, että hydraulinen voimayksikkö voi sovittaa tasaisen, asennontarkan liikkeen, jota pneumaattisten tai sähkömekaanisten toimilaitteiden joskus oletetaan käsittelevän paremmin.
Painekytkimet, suojakytkimet ja hätäpysäytyspiirit kytketään yleensä suoraan moottorin käynnistimeen ja suuntaventtiilin ohjauspiiriin, jotta turvatapahtuma poistaa sekä sähköisen käytön että hydraulisen paineen samanaikaisesti sen sijaan, että turvautuisi pelkkään ohjelmistoon perustuvaan vastaukseen, jota ohjausjärjestelmän vika saattaa viivästyttää.
Hydraulisen voimayksikön käyttöiän energiakustannukset ylittävät usein laitteen alkuperäisen hankintahinnan, mikä tekee tehokkuudesta omaehtoisen komponentinvalintatekijän eikä toissijaisen huolen.
Nämä valinnat ovat vuorovaikutuksessa keskenään: muuttuvatilavuuksinen pumppu, joka on yhdistetty VFD-käyttöiseen moottoriin ja kuorman tunnistavaan jakotukkiin, voi vähentää sähkönkulutusta merkittävästi verrattuna saman sovelluksen kiinteätilavuuksiseen kiinteänopeuksiseen perustilaan, vaikka todelliset säästöt riippuvat suuresti siitä, kuinka suuri osa käyttöjaksosta kuluu osittaiseen käyttöön verrattuna täysvirtauskäyttöön.
Yllä käsitellyt komponenttiryhmät koskevat sekä liikkuvia että kiinteitä hydraulisia voimayksiköitä, mutta kunkin ryhmän sisällä valitut laitteistot eroavat usein merkittävästi toisistaan.
| Komponentti | Kiinteä teollisuusyksikkö | Mobiiliyksikkö |
|---|---|---|
| Virtalähde | Kiinteä sähkömoottori | PTO, moottoriin asennettu pumppu tai akku-sähkömoottori |
| Säiliön materiaali | Hiili tai ruostumaton teräs | Alumiini painonpudotukseen |
| Jäähdytys | Ilman tai veden lämmönvaihdin | Ram-ilma- tai puhallinavusteinen ilmajäähdytys |
| Kotelo | Avoin runko tai äänivaimennettu kaappi | Suljettu, tärinäeristetty lokero |
Tärinä on suurin lisäsuunnittelutekijä mobiiliyksiköissä. Komponentit, jotka istuisivat häiriintymättä vuosia kiinteällä teollisuuslattialla, tarvitsevat lukkolevyt, kierrelukitusseoksen ja tärinänkestävät letkunkiristimet liikkuvaan alustaan, koska jatkuva maantie- tai maastovärinä löysää tavallisia kiinnikkeitä ja varusteita paljon nopeammin kuin kiinteä asennus koskaan tekisi.
Useimmat hydraulisen voimayksikön viat juontavat juurensa yhteen kolmesta perimmäisestä syystä: kontaminaatiosta, ilmastamisesta tai kuumuudesta. Kunkin oireiden varhaiset oireet tunnistavat, huoltohenkilöstö voi puuttua asiaan ennen kuin jokin komponentti vioittuu.
| Oire | Vaikutettu todennäköisesti komponenttiin | Yleinen syy |
|---|---|---|
| Hulinaa tai kavitaatioääntä pumpusta | Pumppu, imusiivilä | Matala nestetaso, tukkeutunut siivilä tai ilmavuoto imupuolella |
| Pehmeä tai viivästynyt sylinterin vaste | Suunta- tai virtauksensäätöventtiili | Ilmastettu neste tai kulunut venttiilikela |
| Asteittainen paineen lasku kuormituksen alaisena | Pumppu, ylipaineventtiili | Sisäinen kuluminen saastuneesta nesteestä |
| Nesteen lämpötilan nousu vaihteen aikana | Jäähdytin, ylipaineventtiili | Alimitoitettu jäähdytys tai liiallinen kevennysohitus |
| Itkevät liittimet ja letkunpäät | Liittimet, letkukokoonpanot | Tärinäväsymys tai väärä vääntömomentti asennuksen yhteydessä |
| Virheellinen painemittarin tai anturin lukema | Mittarieristin, anturin johdotus | Pulsaatiovaurio tai löysä sähköliitäntä |
Ennaltaehkäisevä aikataulu, joka perustuu nestenäytteenottoon, ajoitettuihin suodattimien vaihtoihin, jotka perustuvat tukkeutumisosoittimiin kiinteiden aikaväleiden sijaan, ja säännölliset akun esilataustarkastukset havaitsevat suurimman osan näistä vikakuvioista, vaikka niiden korjaaminen on edelleen edullista.
Neljännesvuosittainen nestenäytteenotto on yleinen lähtökohta jatkuvassa teollisessa käytössä oleville yksiköille, ja näytteenotto siirretään kuukausittain yksiköissä, jotka käyttävät erittäin tarkkoja suhteellisia tai servopiirejä, joissa pienellä hiukkasmäärän lisäyksellä on suuri vaikutus venttiilin vasteeseen. Näytteenotto jännitteestä, käynnissä olevasta linjasta säiliön pohjan sijaan antaa edustavamman kuvan siitä, mitä pumpun ja venttiilien läpi todella kiertää.
Vakioluetteloyksiköt kattavat suuren osan sovelluksista, mutta räätälöidyt kokoonpanot ovat yleisiä, jos jalanjälki, melu, käyttösuhde tai ympäristöaltistus jäävät standardirajojen ulkopuolelle. Muutama käytännön kysymys muokkaa useimpia mukautettuja määrityksiä.
Kun saa nämä vastaukset juuri ennen komponenttien valintaa, vältytään kalleimmilta korjauksilta: huomataan asennuksen jälkeen, että pumppu, moottori tai jäähdytyspaketti oli alimitoitettu todellisiin käyttöolosuhteisiin.
Kun hydraulinen voimayksikkö sijaitsee lähellä käyttöasemaa tai meluherkässä tilassa, äänivaimennettu kotelo pumpun ja moottorin ympärillä voi merkittävästi vähentää havaittua melua, usein kustannustehokkaammin kuin pelkkä pumpputyyppien vaihtaminen. Kotelon suunnittelussa on tasapainotettava akustinen vaimennus riittävää ilmanvaihtoa vastaan, koska suljettu kotelo, joka vangitsee lämmön moottorin ja pumpun ympärille, lyhentää komponenttien käyttöikää, vaikka se vaimentaa yksikköä.
Asianmukaisella suodatuksella ja nestehuollolla hydraulisen voimayksikön rakenneosat toimivat yleensä 15–20 vuotta, vaikka pumput, tiivisteet ja letkut ovat kuluvia esineitä, jotka rakennetaan uudelleen tai vaihdetaan lyhyemmillä jaksoilla hyvissä ajoin ennen sitä.
Vaihtovälit riippuvat käyttölämpötilasta ja kontaminaatiovalvonnasta kiinteän tuntimäärän sijaan. Monissa teollisuusyksiköissä vaihdetaan vuosittain tai joka toinen vuosi, kun suodatus pitää hiukkasten määrän alhaisina ja lämpötila pysyy hallinnassa, mutta nestenäytteenotto on luotettavampi ohje kuin pelkkä kalenteripäivämäärä.
Useimmissa tapauksissa tämä edellyttää pumpun ja usein kiinnityssovittimen vaihtamista, koska nämä kaksi pumpputyyppiä eroavat mekaanisesti pikemminkin kuin vain ohjauslogiikasta. Yleensä on käytännöllisempää määrittää oikea pumpputyyppi etukäteen käyttöjakson perusteella kuin suunnitella myöhempää päivitystä.
Paperille oikein mitoitettu jäähdytin toimii silti huonommin, jos tuuletin tai veden virtaus on rajoitettu, jos varoventtiili ohittaa suunniteltua enemmän virtausta venttiilin tai paineen asetusongelman vuoksi tai jos nesteen viskositeettiluokka ei vastaa käyttölämpötila-aluetta.
Rakkoakut reagoivat nopeammin ja maksavat halvemmalla yleisestä iskunvaimennuksen ja paineen tasoituksesta, kun taas mäntäakut kestävät suurempia tilavuuksia ja suurempia kierrosnopeuksia kestävämmin, mikä tekee niistä paremmin soveltuvia sovelluksiin, joissa on usein suuria volyymeja.
Imusuodatin suojaa pumpun tuloa suurilta roskilta ja on tarkoituksella karkea, tyypillisesti 100-150 mikronia, jotta pumpun tulovirtausta ei rajoiteta. Painelinjan suodatin on paljon hienompi, tyypillisesti 10-25 mikronia, ja se suojaa herkempiä venttiilejä ja sylintereitä pumpun jälkeen.
Paine, joka pysyy tasaisena ilman kuormaa, mutta laskee, kun toimilaite kytketään päälle, viittaa yleensä pumpun sisäiseen kulumiseen tai varoventtiiliin, joka avautuu asetusarvoaan aikaisemmin, mikä kumpikin vähentää tehollista virtausta, joka on käytettävissä järjestelmän toimiessa tyhjäkäynnin sijaan.
Paksumpi neste vastustaa virtaamista suunta- tai suhteellisessa venttiilissä olevien pienten sisäisten kanavien läpi, mikä hidastaa kelan liikettä ja toimilaitteen vastetta. Tästä syystä kylmäkäynnistysviive on yleinen yksiköissä, jotka jätetään käyttämättä yön yli lämmittämättömissä tiloissa, ja miksi jotkin asennukset lisäävät säiliön lämmittimen tai lämmitysjakson ennen täydellä käyntiä kylmissä olosuhteissa.
Pilottiohjattu takaiskuventtiili sallii vapaan virtauksen yhteen suuntaan ja estää vastavirtauksen, kunnes ohjauspainesignaali avaa sen tarkoituksella. Sitä käytetään yleisesti pitämään sylinteri paikallaan ilman ajautumista, vaikka suuntaventtiili on keskellä eikä aktiivista painetta käytetä.
Tämä hydraulinen voimayksikkö on suunniteltu erityisesti kaikkiin sähköisiin haarukkavaunuihin. Se koostuu suurjännitevaihteistopumpusta, kestomagn...
Katso tiedot
Tämä kannettava pinoamiskoneen hydraulinen voimayksikkö on suunniteltu kannettaville pinoamiskoneille ja se sisältää korkeapaineisen hammaspyöräpum...
Katso tiedot
Tämä hydraulipumppuasema on suunniteltu erityisesti omalla käyttövoimalla liikkuvalle lentokoneelle. Se koostuu kahdesta sarjasta sivusisääntulo- j...
Katso tiedot
Tämä DC-kaksitoiminen voimayksikkö on integroitu hydraulijärjestelmä, joka on suunniteltu erilaisille laitteille, jotka vaativat tehokasta hydrauli...
Katso tiedot
Tämä hydraulinen voimayksikkö on suunniteltu saksinostimiin ja siinä on korkeapaineinen hammaspyöräpumppu, AC-moottori, keskiventtiililohko, patruu...
Katso tiedot
Tämä hydraulinen voimayksikkö on suunniteltu erityisesti CNC-työstökoneiden leikkaussylintereille ja se voi tarjota tarkan tehon ja ohjauksen, joka...
Katso tiedot
Tämä hydraulinen voimayksikkö on suunniteltu erityisesti kolmiulotteiseen pysäköintihalliin, ja se on integroitu korkeapaineiseen siipipumppuun, AC...
Katso tiedot
Modulaarinen hydrauliventtiililohko käyttää modulaarista integroitua rakennetta useiden hydrauliventtiilien yhdistämiseen tarkasti, mikä yksinkerta...
Katso tiedot
Suhteellinen venttiili on avainkomponentti jatkuvan ja tarkan virtauksen tai paineen ohjauksen toteuttamisessa hydraulijärjestelmässä. Se pystyy sä...
Katso tiedot
Paineentasausventtiili on avainkomponentti hydraulijärjestelmässä virtauksen vakauden ylläpitämiseksi. Se voi säätää automaattisesti venttiilin auk...
Katso tiedot
No. 12 Tongji Road, Simen Town, Yuyao City
+86-0574-62130352
+86-18905846028
+86-0574-62130353
Tekijänoikeus© Ningbo Panic Hydraulic Technology Co., Ltd. Kaikki oikeudet pidätetään.
