Causes i solucions del soroll de la bomba hidràulica: un gràfic de diagnòstic específic de la bomba de paletes

Aquesta guia està escrita per atècnics de manteniment, dissenyadors de sistemes hidràulics i oficials de compresque diagnostiquen el soroll de la bomba hidràulica en una bomba de paletes i necessiten un únic document que vinculi el tipus de soroll, la causa arrel, la prova de verificació i la solució a un flux de treball de diagnòstic defensable. Les recomanacions es basen en la publicacióBomba intra-àleps Vickers VQespecificacions i lesNFPA(Associació Nacional de Potència Fluïda) millors pràctiques de mesurament de soroll per a sistemes hidràulics industrials.

TL;DR — Resum del diagnòstic del soroll de la bomba de paletes

• Cinc tipus de soroll:Xiuxiueig continu, xiuxiueig pulsant, cops, xiscle d'alta freqüència (per sobre de 2 kHz) i xiuxiueig. Cadascun s'assigna a un petit nombre de causes.
• Set causes fonamentals:Entrada d'aire (35%), cavitació (25%), desgast de la punta de l'àlep (20%), fallada del coixinet (10%), desalineació de l'eix (5%), restricció de la línia d'aspiració (3%), fuites internes (2%).
• Eines de diagnòstic:Estetoscopi de mecànic per a la identificació de sorolls, vacuòmetre d'aspiració per a la verificació de la línia d'aspiració, termòmetre d'infrarojos per a la temperatura dels coixinets, analitzador de vibracions per a la identificació de freqüència.
• Corregir l'expectativa:Una reparació correcta redueix el nivell de soroll entre 5 i 15 dB(A) a 1 m de camp lliure, que és la diferència llindar audible entre una bomba normal i una bomba desgastada.
• Reparar vs. substituir:El desgast de la punta de les paletes es pot reparar mitjançant la substitució del cartutx; el desgast dels coixinets normalment requereix la substitució completa de la bomba, ja que els coixinets no són reparables per l'usuari en la majoria de dissenys de bombes de paletes.

Aquests són els titulars. La resta de l'article explica cada línia en detall, amb el gràfic de diagnòstic, la taula de 12 files de símptomes a causes, proves a reparacions, l'especificació d'adquisició per a un reemplaçament de la sèrie Vickers VQ i els criteris de decisió d'adquisició per a reparació versus substitució.

Els cinc tipus de soroll que produeix una bomba de paletes

Una bomba de paletes produeix cinc tipus de soroll recognoscibles, i cadascun es relaciona amb un petit nombre de causes arrel. L'estetoscopi del mecànic al cos de la bomba és l'eina de diagnòstic principal; el sonòmetre a 1 m de camp lliure és l'eina secundària. L'analitzador de freqüència és l'eina terciària, que s'utilitza quan el tipus de soroll és ambigu i la causa arrel s'ha de confirmar abans del desmuntatge.

Xiuxiueig continués un soroll tonal d'alta freqüència que no canvia amb la pressió. Normalment és causat per l'entrada d'aire a la línia d'aspiració o pel desgast de la punta de l'àlep que produeix una vibració d'alta freqüència quan l'àlep desgastat passa per sobre de la vora del port de l'anell. La prova de diagnòstic consisteix a mesurar el nivell de soroll amb l'oli a la marca màxima i de nou amb l'oli a la marca mínima: un nivell de soroll que baixa de 3 a 5 dB(A) a la marca màxima és entrada d'aire, mentre que un nivell de soroll que no canvia és desgast de l'àlep.

Xiuxiueig pulsantés un soroll pulsant de baixa freqüència que puja i baixa a la velocitat de l'eix de la bomba. Normalment és causat per cavitació a l'orifici d'aspiració, que al seu torn és causada per una línia d'aspiració restringida, un nivell d'oli baix o un oli de baixa viscositat a la temperatura de funcionament. La prova de diagnòstic consisteix a mesurar el buit d'aspiració a l'orifici d'entrada de la bomba amb un vacuòmetre; un buit superior a 0,5 bar al cabal nominal confirma la cavitació.

Trucantés un soroll d'impacte discret a la velocitat de l'eix de la bomba, causat per les puntes dels àleps que colpegen l'anell en un angle diferent al dels àleps nous (àlep desgastat) o pels rodets del coixinet que colpegen un defecte a la pista interior o exterior (coixinet desgastat). La prova de diagnòstic consisteix a mesurar la freqüència de detonació amb un analitzador de vibracions: la detonació dels àleps desgastats es produeix a 1x la velocitat de l'eix (per exemple, 30 Hz a 1800 RPM), mentre que la detonació del coixinet desgastat es produeix a la freqüència de defecte del coixinet, que normalment és un harmònic de la velocitat de l'eix (per exemple, 120 Hz per a un coixinet amb una relació de freqüència de 4,0).

Xiscle d'alta freqüènciaés un soroll tonal per sobre de 2 kHz, normalment causat per la folgança entre l'àlep i la ranura (l'àlep està fluix a la ranura i vibra a alta freqüència) o per la ressonància transmesa pel fluid a la línia d'aspiració. La prova de diagnòstic consisteix a escoltar amb l'estetoscopi del mecànic a la brida d'aspiració; un grinyol que augmenta de to quan s'estreny la brida d'aspiració és una ressonància de la línia d'aspiració, mentre que un grinyol que és independent de la brida d'aspiració és una folgança entre l'àlep i la ranura.

Xiuxiuejantés un soroll de banda ampla del cos de la bomba, normalment causat per l'aireació de l'oli dins de la bomba o per fuites internes més enllà d'un segell o casquet desgastat. La prova de diagnòstic consisteix a col·locar l'estetoscopi del mecànic a la coberta frontal de la bomba; un xiulet més fort a la coberta frontal és un segell de l'eix desgastat, mentre que un xiulet uniforme al voltant del cos és aireació. ElNFPALes millors pràctiques de mesurament del soroll documenten aquests cinc tipus de soroll en els materials de formació sobre manteniment de sistemes hidràulics industrials.

El quadre de diagnòstic: símptoma a causa a verificació prova a corregir

Aquestes són les línies publicades i observades a la literatura sobre manteniment de bombes industrials de paletes. Les 12 files cobreixen aproximadament el 95% de les queixes sobre el soroll de les bombes de paletes que un tècnic de manteniment trobarà en un entorn industrial típic, i el flux de treball de diagnòstic és el mateix independentment de la marca de la bomba. L'especificació de compra per a una bomba de recanvi és una bomba intra-paletes Vickers sèrie VQ deVicks Hydraulicen el desplaçament que coincideix amb la bomba existent (20VQ, 25VQ, 35VQ, 45VQ, 2520VQ, 3520VQ, 3525VQ, 4520VQ, 4525VQ o 4535VQ), amb el disseny de 12 àleps per a una pulsació de baix cabal, l'equilibri hidràulic per a una llarga vida útil i el cartutx independent per al manteniment sense treure la bomba del seu muntatge.

Per què la sèrie Vickers VQ és l'opció estàndard per a la bomba de recanvi

La bomba intra-àleps Vickers sèrie VQ és el recanvi estàndard per a una bomba de àleps desgastada en un sistema hidràulic industrial. El disseny de 12 àleps proporciona una pulsació de baix cabal (normalment de l'1 al 2 per cent del cabal nominal), l'estructura d'equilibri hidràulic redueix la pressió de contacte entre l'àlep i l'estator i el disseny del cartutx independent permet el servei sense treure la bomba del seu muntatge. Els 12 desplaçaments de la sèrie VQ (20VQ a 4535VQ) cobreixen el rang de 10 a 180 cc/rev, que és el rang de desplaçament típic per a sistemes hidràulics industrials en modelat per injecció, maquinària d'eines, fosa a pressió i equips metal·lúrgics.

L'estructura d'equilibri hidràulic és el principal avantatge tècnic. Una bomba de paletes no equilibrada produeix una càrrega radial elevada a l'eix perquè el costat de pressió de l'anell empeny el rotor contra l'estator, cosa que és una font important de desgast i soroll dels coixinets. L'equilibri hidràulic de la sèrie VQ redueix aquesta càrrega radial connectant el costat de pressió de l'anell al costat d'aspiració de l'anell a través d'un conducte d'equilibri, que iguala la pressió a banda i banda del rotor. El resultat és una vida útil més llarga del coixinet, una bomba més silenciosa i una eficiència volumètrica més consistent durant la vida útil.

El disseny de 12 àleps és el segon avantatge tècnic. Una bomba de 10 àleps produeix 10 pulsacions de flux per revolució, mentre que una bomba de 12 àleps produeix 12 pulsacions de flux per revolució, cadascuna amb una amplitud més petita. La pulsació de flux més baixa significa menys soroll a l'orifici de descàrrega, menys ondulació de pressió al sistema i menys vibració a la línia de descàrrega. En una màquina d'emmotllament per injecció, la pulsació de flux més baixa es tradueix directament en un pes de injecció més consistent i una capacitat de procés més ajustada.

Com diagnosticar i arreglar una bomba de paletes sorollosa: un flux de treball de sis passos

Per a un tècnic de manteniment que diagnostica el soroll de la bomba hidràulica en una bomba de paletes, el procés de diagnòstic es redueix a sis passos. Executeu-los en ordre i s'identifica la causa i s'aplica la solució sense desmuntatges innecessaris.

1. Identifica el tipus de soroll amb un estetoscopi o un sonòmetre.Feu servir un estetoscopi de mecànic al cos de la bomba o un sonòmetre a 1 m de camp lliure. El xiulet continu és un soroll tonal d'alta freqüència que no canvia amb la pressió. El xiulet pulsant puja i baixa a la velocitat de l'eix de la bomba. El cop és un soroll d'impacte discret a la velocitat de l'eix de la bomba. El xiscle d'alta freqüència és un soroll tonal per sobre de 2 kHz. El xiulet és un soroll de banda ampla del cos de la bomba.
2. Primer comproveu l'estat de la línia d'aspiració.Una línia d'aspiració obstruïda o una brida d'aspiració fluixa és la causa d'aproximadament el 60% de les queixes sobre el soroll de les bombes de paletes. Inspeccioneu la línia d'aspiració per detectar doblecs, restriccions o canonades de mida insuficient. Comproveu que la brida d'aspiració tingui el parell d'apretament adequat. Mesureu el buit d'aspiració amb un manòmetre a l'orifici d'entrada de la bomba; el buit ha de ser inferior a 0,5 bar al cabal nominal.
3. Verifiqueu l'estat de l'oli i l'estat de la purga d'aire.L'entrada d'aire és la segona causa més comuna de soroll de les bombes de paletes. Comproveu el nivell d'oli al dipòsit. Comproveu si hi ha fuites d'aire a la línia d'aspiració aplicant una solució d'aigua i sabó a cada junta mentre la bomba està en funcionament; les bombolles indiquen una fuita. Verifiqueu que la purga d'aire funciona correctament; una purga d'aire encallada pot causar soroll d'aireació persistent fins i tot amb una línia d'aspiració sense fuites.
4. Inspeccioneu les puntes de les pales i l'anell per detectar desgast.Traieu el capçal de la bomba i inspeccioneu les puntes dels àleps per detectar estelles o un joc excessiu a l'anell. El disseny intra-àleps Vickers VQ utilitza dotze àleps per a pulsacions de baix flux, i les puntes dels àleps són la superfície de major desgast. Mesureu el joc entre la punta de l'àlep i les especificacions del fabricant; el límit de servei típic és de 0,05 mm de joc màxim.
5. Comproveu els coixinets i l'alineació de l'eix.La fallada del coixinet és una fallada en fase tardana que produeix soroll de detonació i una temperatura elevada de la carcassa. Comproveu la temperatura de la carcassa del coixinet amb un termòmetre d'infrarojos; la temperatura màxima contínua sol ser de 80 graus C per sobre de la temperatura ambient. Comproveu l'alineació de l'eix amb un indicador de esfera; el límit de desalineació sol ser de 0,05 mm de lectura total de l'indicador.
6. Aplica la correcció i verifica la reducció de soroll.La solució depèn de la causa: substituir la restricció de la línia d'aspiració, reparar la fuita d'aire, substituir el cartutx de les paletes desgastat, substituir els coixinets desgastats o substituir tota la bomba si el desgast supera el límit de servei. Mesureu el nivell de soroll després de la solució i compareu-lo amb la línia de base prèvia a la solució; una solució correcta normalment redueix el nivell de soroll entre 5 i 15 dB(A), que és la diferència de llindar audible entre una bomba normal i una bomba desgastada.

L'error de diagnòstic per primera vegada més comú en una queixa de soroll d'una bomba de paletes és assumir que la causa és el desgast de les paletes i demanar un reemplaçament del cartutx, quan la causa real és l'entrada d'aire. El reemplaçament del cartutx de paletes en una bomba amb una fuita d'aire reduirà el nivell de soroll durant unes hores, i després l'entrada d'aire farà que el desgast s'acceleri i el soroll torni al cap d'unes setmanes. La prova de diagnòstic de l'entrada d'aire és ràpida (una prova de bombolles d'aigua i sabó de 5 minuts) i definitiva, i la pràctica correcta d'adquisició és provar l'entrada d'aire abans de demanar un cartutx.

Preguntes freqüents

Quines són les causes més comunes del soroll de la bomba hidràulica en una bomba de paletes?

Les set causes més comunes de soroll de la bomba hidràulica en una bomba de paletes, per ordre de freqüència, són: (1) entrada d'aire a través de la línia d'aspiració, que provoca un xiulet continu i és responsable d'aproximadament el 35% de les queixes de soroll, (2) cavitació per una línia d'aspiració restringida o un nivell d'oli baix, que provoca un xiulet pulsant i és responsable d'aproximadament el 25% de les queixes de soroll, (3) desgast de la punta de les paletes per contaminació d'oli o vida útil normal, que provoca detonació i és responsable d'aproximadament el 20% de les queixes de soroll, (4) fallada del rodament per desgast o desalineació, que provoca detonació i temperatura elevada de la carcassa i és responsable d'aproximadament el 10% de les queixes de soroll, (5) desalineació de l'eix entre la bomba i el motor principal, que provoca una vibració de 2x velocitat de l'eix i és responsable d'aproximadament el 5% de les queixes de soroll, (6) restricció de la línia d'aspiració per una mànega doblegada o un filtre obstruït, que provoca soroll de cavitació i és responsable d'aproximadament el 3% de les queixes de soroll, i (7) fuites internes més enllà d'un segell o casquet desgastat, que provoca xiulet i és responsable d'aproximadament el 2% de les queixes per soroll.

Com puc distingir entre cavitació i soroll d'entrada d'aire?

La cavitació i l'entrada d'aire produeixen un soroll tonal d'alta freqüència similar, però difereixen en la forma d'ona, la correlació de la pressió i la resposta als canvis del nivell d'oli. El soroll de cavitació és un xiulet pulsant que puja i baixa a la velocitat de l'eix de la bomba i es correlaciona amb el cicle de pressió de descàrrega; es fa més fort a mesura que la pressió de descàrrega baixa a la part inferior del cicle. El soroll d'entrada d'aire és un xiulet continu que no pulsa amb la velocitat de l'eix i no es correlaciona amb la pressió de descàrrega; és més fort quan la bomba està freda i més silenciós quan la bomba arriba a la temperatura de funcionament. La cavitació es corregeix solucionant la restricció de la línia d'aspiració o el baix nivell d'oli. L'entrada d'aire es corregeix trobant i reparant la fuita d'aire, normalment a la brida d'aspiració, el segell del dipòsit o la connexió de purga d'aire. El truc de diagnòstic és omplir el dipòsit per sobre de la marca màxima i veure si el nivell de soroll baixa.

Una bomba hidràulica sorollosa és sempre un problema?

No sempre. Totes les bombes hidràuliques produeixen algun soroll, i el nivell de soroll depèn del tipus de bomba, la pressió de funcionament, la velocitat de la bomba i la instal·lació. Una bomba de paletes que funciona a 175 bar i 1800 RPM produirà un nivell de soroll de referència de 65 a 75 dB(A) a 1 m de camp lliure, cosa que és normal. Una bomba que ha guanyat de 5 a 10 dB(A) per sobre de la seva línia base està desenvolupant un problema. Una bomba que de sobte és de 15 a 20 dB(A) més forta que la seva línia base té un problema greu que necessita atenció immediata. La millor pràctica de mesurament de soroll de la NFPA per a sistemes hidràulics industrials és establir un nivell de soroll de referència en el moment de la instal·lació, mesurar anualment i establir la tendència de les dades.

Quina diferència hi ha entre el soroll d'una bomba de paletes desgastada i el soroll d'un coixinet desgastat?

Una bomba de paletes desgastades produeix soroll de detonació a la velocitat de l'eix de la bomba perquè les puntes de les paletes desgastades colpegen l'anell en un angle diferent al de les paletes noves, i l'impacte es transmet al cos de la bomba com a impactes discrets. Un coixinet desgastat produeix soroll de detonació a la freqüència del coixinet, que és més alta que la velocitat de l'eix de la bomba perquè els coixinets solen girar a un múltiple de la velocitat de l'eix depenent de la geometria del coixinet. El truc de diagnòstic és mesurar la freqüència de detonació amb un analitzador de vibracions: la detonació de les paletes desgastades és a 1x la velocitat de l'eix (per exemple, 30 Hz a 1800 RPM), mentre que la detonació del coixinet desgastat és a un harmònic més alt (per exemple, 120 Hz per a un coixinet amb una relació de freqüència típica de 4.0). Un altre truc de diagnòstic és la temperatura: les paletes desgastades no provoquen una temperatura elevada de la carcassa, mentre que els coixinets desgastats fan que la temperatura de la carcassa augmenti de 20 a 40 graus C per sobre del normal en qüestió d'hores de funcionament.

Es pot arreglar una bomba hidràulica sorollosa canviant l'oli?

De vegades. Una bomba hidràulica sorollosa causada per l'entrada d'aire per un nivell baix d'oli es soluciona omplint el nivell d'oli, però el soroll tornarà en el següent esdeveniment de baix nivell d'oli tret que se solucioni la causa subjacent. Una bomba hidràulica sorollosa causada per cavitació per una viscositat d'oli massa alta per a la temperatura de funcionament es soluciona canviant al grau de viscositat recomanat pel fabricant. Una bomba hidràulica sorollosa causada pel desgast de les pales o del rodament no es soluciona canviant l'oli; el canvi d'oli pot emmascarar el soroll temporalment si l'oli nou té millors propietats antidesgast, però el desgast mecànic encara progressa. La prova de diagnòstic consisteix a canviar l'oli, fer funcionar la bomba durant 200 hores i tornar a mesurar el nivell de soroll.

Quan s'ha de substituir una bomba hidràulica sorollosa en lloc de reparar-la?

Una bomba hidràulica sorollosa s'ha de substituir en lloc de reparar quan el soroll és causat per un desgast de la punta de l'àlep que supera el límit de servei del fabricant (normalment una folgança de 0,05 mm en el disseny intra-àlep Vickers VQ), quan la fallada del coixinet ha progressat fins al punt en què la temperatura de la carcassa és més de 50 graus C per sobre de la temperatura ambient, quan el soroll va acompanyat d'aireació visible al dipòsit o quan la bomba s'ha reconstruït més de dues vegades i el soroll torna dins de la vida útil nominal. L'especificació d'adquisició per a la substitució és una bomba intra-àlep Vickers sèrie VQ, disponible en desplaçaments 20VQ, 25VQ, 35VQ, 45VQ, 2520VQ, 3520VQ, 3525VQ, 4520VQ, 4525VQ i 4535VQ, amb disseny de 12 àleps per a una pulsació de baix flux, equilibri hidràulic per a una llarga vida útil i cartutx independent per al servei sense treure la bomba del seu muntatge.

Com Vicks Hydraulic dóna suport al diagnòstic del soroll de la bomba hidràulica

Per a un tècnic de manteniment, un dissenyador de sistemes hidràulics o un oficial de compres que especifica una bomba de paletes de recanvi per a una aplicació sorollosa, el programa de compres es redueix a tres documents: aEspecificació del producte de la sèrie VQ(12 cilindrades que cobreixen de 10 a 180 cc/rev), aformulari de diagnòstic de soroll(el gràfic de diagnòstic de 12 files amb símptoma, causa, prova de verificació i correcció), i unsol·licitud de diagnòstic de símptoma de soroll a Vicks(la ruta de correu electrònic per enviar els símptomes de soroll a un enginyer de Vicks per a una aplicació específica de bomba). El/LaCategoria de bombes hidràuliques Vicksinclou la sèrie VQ, la sèrie T6/T7 Denison, la sèrie V10/V20 Vickers i la sèrie de servobombes ABT. Laruta de contacteper al diagnòstic de soroll és el WhatsApp o el correu electrònic de l'equip d'enginyeria de Vicks, amb un temps de resposta de 24 hores per a la majoria de sol·licituds.