Tato příručka je napsána protechnici údržby, projektanti hydraulických systémů a nákupčíkteří diagnostikují hluk hydraulického čerpadla v lamelovém čerpadle a potřebují jeden dokument, který propojuje typ hluku, jeho příčinu, ověřovací test a řešení s obhajitelným diagnostickým postupem. Doporučení vycházejí z publikovanýchLopatkové čerpadlo Vickers VQspecifikace aNFPA(Národní asociace pro fluidní pohon) – osvědčené postupy měření hluku pro průmyslové hydraulické systémy.
TL;DR — Diagnostický snímek hluku lopatkového čerpadla
- Pět typů hluku:Nepřetržité kvílení, pulzující kvílení, klepání, vysokofrekvenční skřípání (nad 2 kHz) a syčení. Každé z nich souvisí s malým počtem příčin.
- Sedm základních příčin:Vniknutí vzduchu (35 %), kavitace (25 %), opotřebení špičky lopatek (20 %), selhání ložiska (10 %), nesouosost hřídele (5 %), zúžení sacího potrubí (3 %), vnitřní netěsnost (2 %).
- Diagnostické nástroje:Stetoskop pro mechaniky pro identifikaci hluku, vakuoměr pro ověření sacího potrubí, infračervený teploměr pro měření teploty ložisek, analyzátor vibrací pro identifikaci frekvence.
- Oprava očekávání:Úspěšná oprava snižuje hladinu hluku o 5 až 15 dB(A) ve vzdálenosti 1 m volného prostoru, což je rozdíl slyšitelného prahu mezi normálním a opotřebovaným čerpadlem.
- Oprava vs. výměna:Opotřebení hrotu lopatky je opravitelné výměnou kazety; opotřebení ložiska obvykle vyžaduje úplnou výměnu čerpadla, protože ložiska u většiny konstrukcí lopatkových čerpadel nejsou uživatelsky opravitelná.
Toto jsou hlavní řádky. Zbývající část článku podrobně vysvětluje každý řádek, včetně diagnostické tabulky, 12řádkové tabulky s popisem příznaků, příčin, testů a oprav, specifikace nákupu náhradního dílu řady Vickers VQ a kritérií pro rozhodování o nákupu opravy versus výměny.
Pět typů hluku, které produkuje lamelové čerpadlo
Lamelové čerpadlo produkuje pět rozpoznatelných typů hluku a každý z nich odpovídá malému počtu základních příčin. Primárním diagnostickým nástrojem je stetoskop mechanika na tělese čerpadla; sekundárním nástrojem je zvukoměr ve vzdálenosti 1 m volného pole. Frekvenční analyzátor je terciárním nástrojem, který se používá, když je typ hluku nejednoznačný a před demontáží je nutné potvrdit základní příčinu.
Neustálé kňučeníje vysokofrekvenční tónový šum, který se nemění s tlakem. Obvykle je způsoben vnikáním vzduchu v sacím potrubí nebo opotřebením špičky lopatky, které produkuje vysokofrekvenční vibrace, když opotřebovaná lopatka přechází přes okraj kroužkového otvoru. Diagnostický test spočívá v měření hladiny hluku s olejem na maximální značce a znovu s olejem na minimální značce: hladina hluku, která klesne o 3 až 5 dB(A) na maximální značce, je vnikání vzduchu, zatímco hladina hluku, která se nemění, je opotřebení lopatky.
Pulzující kvíleníje nízkofrekvenční pulzující zvuk, který se zvyšuje a snižuje s otáčkami hřídele čerpadla. Obvykle je způsoben kavitací na sacím otvoru, která je zase způsobena zúženým sacím potrubím, nízkou hladinou oleje nebo olejem s nízkou viskozitou při provozní teplotě. Diagnostický test spočívá v měření sacího podtlaku na vstupu čerpadla pomocí vakuometru; podtlak nad 0,5 baru při jmenovitém průtoku potvrzuje kavitaci.
Klepáníje diskrétní rázový hluk při otáčkách hřídele čerpadla, způsobený nárazem špiček lopatek do kroužku pod jiným úhlem než nové lopatky (opotřebovaná lopatka) nebo nárazem válečků ložiska do defektu ve vnitřním nebo vnějším kroužku (opotřebované ložisko). Diagnostický test spočívá v měření frekvence klepání pomocí analyzátoru vibrací: klepání opotřebovaných lopatek je na frekvenci 1x otáčky hřídele (např. 30 Hz při 1800 ot/min), zatímco klepání opotřebovaného ložiska je na frekvenci defektu ložiska, což je typicky harmonická složka otáček hřídele (např. 120 Hz pro ložisko s frekvenčním poměrem 4,0).
Vysokofrekvenční pískáníje tónový šum nad 2 kHz, obvykle způsobený vůlí mezi lopatkou a drážkou (lopatka je ve drážce volná a vibruje s vysokou frekvencí) nebo rezonancí přenášenou kapalinou v sacím potrubí. Diagnostický test spočívá v poslechu mechanika stetoskopem u sací příruby; skřípání, které se zvyšuje při utahování sací příruby, je rezonance sacího potrubí, zatímco skřípání nezávislé na sací přírubě je vůlí mezi lopatkou a drážkou.
Syčícíje širokopásmový hluk z tělesa čerpadla, obvykle způsobený zavzdušňováním oleje uvnitř čerpadla nebo vnitřním únikem přes opotřebované těsnění či pouzdro. Diagnostický test spočívá v umístění stetoskopu mechanika k přednímu krytu čerpadla; syčení, které je nejhlasitější u předního krytu, je opotřebované hřídelové těsnění, zatímco syčení, které je rovnoměrné po celém tělese, je zavzdušňování.NFPAOsvědčené postupy měření hluku dokumentují těchto pět typů hluku ve školicích materiálech pro údržbu průmyslových hydraulických systémů.
Diagnostická tabulka – od příznaku přes příčinu až po ověřovací test k opravě
| Příznak hluku | Pravděpodobná příčina | Ověřovací test | Opravit |
|---|---|---|---|
| Neustálé kvílení, nejhlasitější za studena | Vniknutí vzduchu do spoje sacího potrubí | Zkouška mýdlovými bublinami na sací přírubě za chodu čerpadla | Znovu utáhněte sací přírubu dle specifikace výrobce; v případě poškození vyměňte těsnění. |
| Neustálé kvílení, ne nejhlasitější za studena | Opotřebení hrotu lopatky | Demontujte hlavu čerpadla, změřte vůli špičky lopatek (max. 0,05 mm) | Výměna lamelového filtru (sada filtrů řady VQ) |
| Pulzující kvílení, hladina hluku nad 75 dB(A) | Kavitace z omezeného sacího potrubí | Změřte sací podtlak; nad 0,5 baru potvrzuje kavitaci | Vyměňte zalomenou hadici, uvolněte ucpaný filtr, zvětšete sací potrubí |
| Pulzující kvílení, normální podtlak, normální hladina oleje | Viskozita oleje je pro provozní teplotu příliš vysoká | Změřte teplotu oleje na vstupu do čerpadla a porovnejte ji se specifikací ISO VG. | Změna na viskozitní stupeň doporučený výrobcem |
| Klepání při 1x otáčkách hřídele, normální teplota skříně | Opotřebovaný hrot lopatky | Demontujte hlavu čerpadla, zkontrolujte, zda se na koncích lopatek neolupují nebo zda nejsou nadměrně velké vůle. | Vyměňte lamelovou kazetu |
| Klepání na frekvenci ložisek, teplota skříně zvýšená o 20-40 stupňů Celsia | Opotřebení ložiska nebo předčasné selhání | Infračervený teploměr na ložiskovém tělese; porovnejte s limitem specifikace | Vyměňte čerpadlo (ložiska obvykle nemohou být servisována uživatelem) |
| Vysokofrekvenční skřípění, které se zesiluje při utahování sací příruby | Rezonance sacího potrubí | Povolte sací přírubu a sledujte, zda se pískání zmírní. | Přidat akumulátor sacího potrubí nebo změnit trasu sacího potrubí |
| Vysokofrekvenční skřípění nezávislé na sací přírubě | Vzdálenost mezi lopatkou a drážkou | Změřte vůli mezi lopatkou a drážkou (typicky max. 0,03 mm) | Vyměňte lamelovou kazetu |
| Syčení u předního krytu, viditelný únik oleje | Opotřebované těsnění hřídele | Vizuální kontrola předního krytu na úniky oleje | Vyměňte těsnění hřídele (obvykle vyžaduje demontáž čerpadla) |
| Rovnoměrné syčení kolem čerpadla, žádný únik oleje | Provzdušňování z hladiny oleje nebo konstrukce nádrže | Doplňte olej, nechte běžet 5 minut a sledujte, zda se syčení zmírní. | Řešení hladiny oleje, přepážky nádrže nebo odvzdušnění |
| Pištění a syčení a zvýšená teplota skříně | Více příčin: obvykle opotřebovaná ložiska a opotřebované lopatky | Analýza vibrací pro identifikaci frekvenční složky ložiska | Vyměňte čerpadlo (úplná rekonstrukce není v této fázi ekonomická) |
| Klepání plus podtlak v sacím potrubí nad 0,5 baru plus nízká hladina oleje | Více příčin: kavitace a opotřebované lopatky | Doplňte olej, změřte podtlak; pokud klepání přetrvává, je hlavní příčinou opotřebení lopatek. | Nejprve doplňte olej a poté, pokud klepání přetrvává, vyměňte vložku lamel. |
Toto jsou publikované a pozorované řádky v literatuře o údržbě průmyslových lamelových čerpadel. 12 řádků pokrývá zhruba 95 % stížností na hluk lamelových čerpadel, se kterými se technik údržby setká v typickém průmyslovém prostředí, a diagnostický postup je stejný bez ohledu na značku čerpadla. Specifikace pro zadávání zakázky na náhradní čerpadlo je lamelové čerpadlo Vickers řady VQ od...Vicks Hydraulicv objemu odpovídajícím stávajícímu čerpadlu (20VQ, 25VQ, 35VQ, 45VQ, 2520VQ, 3520VQ, 3525VQ, 4520VQ, 4525VQ nebo 4535VQ), s 12lopatkovou konstrukcí pro nízké pulzace průtoku, hydraulickým vyvážením pro dlouhou životnost a nezávislou kazetou pro servis bez nutnosti demontáže čerpadla z jeho držáku.
Proč je řada Vickers VQ standardně vhodná pro náhradní čerpadlo
Lopatkové čerpadlo Vickers řady VQ je standardní náhradou za opotřebované lamelové čerpadlo v průmyslovém hydraulickém systému. Konstrukce s 12 lopatkami zajišťuje nízké pulzace průtoku (obvykle 1 až 2 procenta jmenovitého průtoku), hydraulicky vyvažovací konstrukce snižuje kontaktní tlak mezi lopatkami a statorem a konstrukce s nezávislou kazetou umožňuje servis bez nutnosti demontáže čerpadla z jeho držáku. 12 objemových stupňů v řadě VQ (20VQ až 4535VQ) pokrývá rozsah 10 až 180 cm3/ot., což je typický rozsah objemového stupně pro průmyslové hydraulické systémy ve vstřikovacích lisech, nástrojových strojích, tlakovém lití a metalurgických zařízeních.
Hydraulické vyvážení je klíčovou technickou výhodou. Nevyvážené lamelové čerpadlo vytváří vysoké radiální zatížení hřídele, protože tlaková strana kroužku tlačí rotor proti statoru, což je hlavním zdrojem opotřebení ložisek a hluku. Hydraulické vyvážení řady VQ snižuje toto radiální zatížení propojením tlakové strany kroužku se sací stranou kroužku přes vyvažovací kanál, čímž se vyrovnává tlak na obou stranách rotoru. Výsledkem je delší životnost ložiska, tišší čerpadlo a konzistentnější objemová účinnost po celou dobu životnosti.
Druhou technickou výhodou je 12lopatková konstrukce. Desetilopatkové čerpadlo vytváří 10 pulzací průtoku na otáčku, zatímco dvanáctilopatkové čerpadlo vytváří 12 pulzací průtoku na otáčku, každou s menší amplitudou. Nižší pulzace průtoku znamená menší hluk na výtlačném otvoru, menší kolísání tlaku v systému a menší vibrace ve výtlačném potrubí. U vstřikovacího stroje se nižší pulzace průtoku přímo promítá do konzistentnější hmotnosti vstřikované dávky a menších rozměrů procesu.
Jak diagnostikovat a opravit hlučné lamelové čerpadlo – šestikrokový pracovní postup
Pro údržbářského technika, který diagnostikuje hluk hydraulického čerpadla v lamelovém čerpadle, se diagnostický proces scvrkává na šest kroků. Proveďte je postupně a zjistíte příčinu a provedete opravu bez zbytečné demontáže.
- Identifikujte typ hluku pomocí stetoskopu nebo zvukoměru.Použijte stetoskop mechanika na tělese čerpadla nebo zvukoměr ve vzdálenosti 1 m volného pole. Nepřetržité kvílení je vysokofrekvenční tónový šum, který se nemění s tlakem. Pulzující kvílení se stupňuje a snižuje s otáčkami hřídele čerpadla. Klepání je diskrétní nárazový hluk při otáčkách hřídele čerpadla. Vysokofrekvenční skřípění je tónový šum nad 2 kHz. Syčení je širokopásmový šum z tělesa čerpadla.
- Nejprve zkontrolujte stav sacího potrubí.Zúžené sací potrubí nebo uvolněná sací příruba je příčinou přibližně 60 % stížností na hluk lamelových čerpadel. Zkontrolujte sací potrubí, zda není zalomené, zúžené nebo zda není poddimenzované. Zkontrolujte správný utahovací moment sací příruby. Změřte sací podtlak manometrem na vstupním otvoru čerpadla; podtlak by měl být při jmenovitém průtoku nižší než 0,5 baru.
- Ověřte stav oleje a stav odvzdušnění.Vnikání vzduchu je druhou nejčastější příčinou hluku lamelového čerpadla. Zkontrolujte hladinu oleje v nádržce. Zkontrolujte sací potrubí, zda nedochází k úniku vzduchu, a to tak, že za chodu čerpadla na každý spoj nanesete mýdlový roztok; bubliny naznačují netěsnost. Ověřte, zda odvzdušňovací ventil funguje správně; zaseknutý odvzdušňovací ventil může způsobovat přetrvávající hluk z odvzdušňování i v případě, že sací potrubí je bez úniků.
- Zkontrolujte opotřebení špiček lopatek a kroužku.Demontujte hlavu čerpadla a zkontrolujte, zda se na špičkách lopatek nevyrýsovaly nebo zda na kroužku není nadměrná vůle. Konstrukce Vickers VQ s vnitřním uspořádáním lopatek používá dvanáct lopatek pro pulzaci při nízkém průtoku a špičky lopatek představují povrch s nejvyšším opotřebením. Změřte vůli špičky lopatek podle specifikace výrobce; typický provozní limit je maximální vůle 0,05 mm.
- Zkontrolujte ložiska a souosost hřídele.Selhání ložiska je pozdní porucha, která produkuje klepavý zvuk a zvýšenou teplotu skříně. Zkontrolujte teplotu skříně ložiska pomocí infračerveného teploměru; maximální trvalá teplota je obvykle o 80 °C vyšší než teplota okolí. Zkontrolujte souosost hřídele pomocí úchylkoměru; limit nesouososti je obvykle 0,05 mm na celkové hodnotě úchylkoměru.
- Použijte opravu a ověřte redukci šumu.Oprava závisí na příčině: vyměňte omezovač sacího potrubí, opravte únik vzduchu, vyměňte opotřebovanou lamelovou vložku, vyměňte opotřebovaná ložiska nebo vyměňte celé čerpadlo, pokud opotřebení přesahuje provozní limit. Změřte hladinu hluku po opravě a porovnejte ji s výchozí hodnotou před opravou; úspěšná oprava obvykle snižuje hladinu hluku o 5 až 15 dB(A), což je rozdíl slyšitelného prahu mezi normálním a opotřebovaným čerpadlem.
Nejčastější chybou při první diagnostice hluku lamelového čerpadla je předpoklad, že příčinou je opotřebení lopatek, a objednání výměny kazety, zatímco skutečnou příčinou je vniknutí vzduchu. Výměna kazety lamely u čerpadla s únikem vzduchu sníží hladinu hluku na několik hodin a poté vniknutí vzduchu způsobí zrychlení opotřebení a návrat hluku během několika týdnů. Diagnostický test na vniknutí vzduchu je rychlý (5minutový test s mýdlovou bublinou) a definitivní a správným postupem při zadávání zakázek je provést test na vniknutí vzduchu před objednáním kazety.
Často kladené otázky
Jaké jsou nejčastější příčiny hluku hydraulického čerpadla v lamelovém čerpadle?
Sedm nejčastějších příčin hluku hydraulického čerpadla v lamelovém čerpadle, seřazených podle četnosti, je: (1) vnikání vzduchu sacím potrubím, které způsobuje nepřetržité kvílení a je zodpovědné za zhruba 35 % stížností na hluk, (2) kavitace z omezeného sacího potrubí nebo nízké hladiny oleje, která způsobuje pulzující kvílení a je zodpovědná za zhruba 25 % stížností na hluk, (3) opotřebení hrotu lopatky v důsledku kontaminace olejem nebo běžné životnosti, které způsobuje klepání a je zodpovědné za zhruba 20 % stížností na hluk, (4) selhání ložiska v důsledku opotřebení nebo nesouososti, které způsobuje klepání a zvýšenou teplotu skříně a je zodpovědné za zhruba 10 % stížností na hluk, (5) nesouosost hřídele mezi čerpadlem a hlavním motorem, která způsobuje 2x vyšší vibrace otáček hřídele a je zodpovědná za zhruba 5 % stížností na hluk, (6) zúžení sacího potrubí v důsledku zalomené hadice nebo ucpaného filtru, které způsobuje kavitační hluk a je zodpovědné za zhruba 3 % stížností na hluk, a (7) vnitřní netěsnost přes opotřebované těsnění nebo pouzdro, která způsobuje syčení. a je zodpovědný za zhruba 2 % stížností na hluk.
Jak poznám rozdíl mezi kavitací a hlukem způsobeným vstupem vzduchu?
Kavitace a vnikání vzduchu produkují podobný vysokofrekvenční tónový šum, ale liší se tvarem vlny, korelací tlaku a reakcí na změny hladiny oleje. Kavitační šum je pulzující kvílení, které se zvyšuje a snižuje s otáčkami hřídele čerpadla a koreluje s cyklem výtlačného tlaku; zesiluje se s klesajícím výtlačným tlakem ve spodní části cyklu. Hluk vnikání vzduchu je nepřetržité kvílení, které nepulzuje s otáčkami hřídele a nekoreluje s výtlačným tlakem; je nejhlasitější, když je čerpadlo studené, a nejtišší, když dosáhne provozní teploty. Kavitace se řeší odstraněním zúžení sacího potrubí nebo nízké hladiny oleje. Vnikání vzduchu se řeší nalezením a opravou úniku vzduchu, obvykle na sací přírubě, těsnění nádrže nebo odvzdušňovacím armatuře. Diagnostický trik spočívá v naplnění nádrže nad maximální značku a sledování, zda hladina hluku klesne.
Je hlučné hydraulické čerpadlo vždy problém?
Ne vždy. Každé hydraulické čerpadlo produkuje určitý hluk a hladina hluku závisí na typu čerpadla, provozním tlaku, otáčkách čerpadla a instalaci. Lamelové čerpadlo pracující při tlaku 175 barů a 1800 ot./min bude produkovat základní hladinu hluku 65 až 75 dB(A) ve volném prostoru 1 m, což je normální. Čerpadlo, které vzrostlo o 5 až 10 dB(A) oproti své základní hladině, má problém. Čerpadlo, které je náhle o 15 až 20 dB(A) hlasitější než jeho základní hladina, má akutní problém, který vyžaduje okamžitou pozornost. Osvědčeným postupem NFPA pro měření hluku u průmyslových hydraulických systémů je stanovit základní hladinu hluku v době instalace, měřit ji každoročně a sledovat trendy dat.
Jaký je rozdíl mezi hlukem opotřebovaného lamelového čerpadla a hlukem opotřebovaného ložiska?
Opotřebované lamelové čerpadlo produkuje klepavý hluk při otáčkách hřídele čerpadla, protože opotřebované konce lopatek narážejí na kroužek pod jiným úhlem než nové lopatky a náraz se přenáší na těleso čerpadla jako diskrétní rázy. Opotřebované ložisko produkuje klepavý hluk při frekvenci ložiska, která je vyšší než otáčky hřídele čerpadla, protože ložiska se obvykle otáčejí násobkem otáček hřídele v závislosti na geometrii ložiska. Diagnostický trik spočívá v měření frekvence klepání pomocí analyzátoru vibrací: klepání opotřebovaných lopatek je při 1x otáčkách hřídele (např. 30 Hz při 1800 ot./min), zatímco klepání opotřebovaného ložiska je při vyšší harmonické (např. 120 Hz pro ložisko s typickým frekvenčním poměrem 4,0). Dalším diagnostickým trikem je teplota: opotřebované lopatky nezpůsobují zvýšenou teplotu skříně, zatímco opotřebovaná ložiska způsobují, že teplota skříně vzroste o 20 až 40 stupňů Celsia nad normální hodnotu během několika hodin provozu.
Lze hlučné hydraulické čerpadlo opravit výměnou oleje?
Někdy. Hlučný hydraulický čerpadlo způsobený vniknutím vzduchu z důvodu nízké hladiny oleje se dá vyřešit doplněním oleje, ale hluk se při dalším nízkém stavu oleje vrátí, pokud se neodstraní základní příčina. Hlučný hydraulický čerpadlo způsobený kavitací z viskozity oleje, která je pro danou provozní teplotu příliš vysoká, se dá vyřešit změnou na viskozitní stupeň doporučený výrobcem. Hlučný hydraulický čerpadlo způsobený opotřebením lopatek nebo ložisek se nedá vyřešit výměnou oleje; výměna oleje může hluk dočasně maskovat, pokud má nový olej lepší vlastnosti proti opotřebení, ale mechanické opotřebení stále pokračuje. Diagnostický test spočívá ve výměně oleje, spuštění čerpadla po dobu 200 hodin a opětovném změření hladiny hluku.
Kdy by mělo být hlučné hydraulické čerpadlo vyměněno, a nikoli opraveno?
Hlučné hydraulické čerpadlo by mělo být vyměněno, nikoli opraveno, pokud je hluk způsoben opotřebením špičky lopatek, které přesahuje servisní limit stanovený výrobcem (obvykle vůle 0,05 mm u konstrukce s lamelami Vickers VQ), pokud selhání ložiska pokročilo do bodu, kdy je teplota skříně o více než 50 °C vyšší než okolní teplota, pokud je hluk doprovázen viditelným zavzdušněním v nádrži nebo pokud bylo čerpadlo více než dvakrát přestavěno a hluk se vrací během jmenovité životnosti. Specifikace pro výměnu zahrnuje lamelové čerpadlo Vickers řady VQ, dostupné ve velikostech 20VQ, 25VQ, 35VQ, 45VQ, 2520VQ, 3520VQ, 3525VQ, 4520VQ, 4525VQ a 4535VQ, s 12lopatkovou konstrukcí pro nízké pulzace průtoku, hydraulickým vyvážením pro dlouhou životnost a nezávislou kazetou pro servis bez nutnosti demontáže čerpadla z jeho držáku.
Jak Vicks Hydraulic podporuje diagnostiku hluku hydraulického čerpadla
Pro technika údržby, konstruktéra hydraulických systémů nebo pracovníka nákupu, který specifikuje výměnu lamelového čerpadla pro hlučnou aplikaci, se program nákupu scvrkává na tři dokumenty:Specifikace produktu řady VQ(12 objemů pokrývajících rozsah od 10 do 180 cm3/ot.), aformulář pro diagnostiku hluku(12řádkový diagnostický graf s příznakem, příčinou, ověřovacím testem a řešením) apožadavek na diagnostiku symptomů šumu podle Vicksovy křivky(e-mailová cesta pro odeslání symptomů hluku technikovi společnosti Vicks pro konkrétní aplikaci čerpadla).Kategorie hydraulických čerpadel Vickszahrnuje řadu VQ, řadu T6/T7 Denison, řadu V10/V20 Vickers a řadu servočerpadel ABT.kontaktní cestaPro diagnostiku hluku slouží WhatsApp nebo e-mail technického týmu Vicks s 24hodinovou reakční dobou na většinu požadavků.