Cause e soluzioni per il rumore delle pompe idrauliche: una tabella diagnostica specifica per le pompe a palette.

Questa guida è scritta pertecnici della manutenzione, progettisti di sistemi idraulici e responsabili degli acquistiche stanno diagnosticando il rumore della pompa idraulica in una pompa a palette e hanno bisogno di un unico documento che colleghi il tipo di rumore, la causa principale, il test di verifica e la soluzione a un flusso di lavoro diagnostico difendibile. Le raccomandazioni sono tratte dalla pubblicazionePompa intravasale Vickers VQspecifiche e leNFPA(National Fluid Power Association) migliori pratiche per la misurazione del rumore nei sistemi idraulici industriali.

In breve: Panoramica diagnostica del rumore della pompa a palette

• Cinque tipi di rumore:Ronzio continuo, ronzio pulsante, colpi, stridio ad alta frequenza (sopra i 2 kHz) e sibilo. Ognuno di questi fenomeni può essere ricondotto a un numero limitato di cause.
• Sette cause principali:Infiltrazioni d'aria (35%), cavitazione (25%), usura delle punte delle pale (20%), guasto dei cuscinetti (10%), disallineamento dell'albero (5%), restrizione della linea di aspirazione (3%), perdite interne (2%).
• Strumenti diagnostici:Stetoscopio da meccanico per l'identificazione dei rumori, manometro per il vuoto di aspirazione per la verifica della linea di aspirazione, termometro a infrarossi per la temperatura dei cuscinetti, analizzatore di vibrazioni per l'identificazione della frequenza.
• Correggere le aspettative:Una riparazione efficace riduce il livello di rumore di 5-15 dB(A) a 1 m di distanza in campo libero, che corrisponde alla differenza di soglia uditiva tra una pompa normale e una pompa usurata.
• Riparare o sostituire?L'usura delle punte delle pale è riparabile tramite la sostituzione della cartuccia; l'usura dei cuscinetti, invece, richiede in genere la sostituzione completa della pompa, poiché nella maggior parte delle pompe a palette i cuscinetti non sono riparabili dall'utente.

Questi sono i punti principali. Il resto dell'articolo spiega ciascun punto in dettaglio, con il diagramma diagnostico, la tabella a 12 righe che collega i sintomi alle cause, ai test e alla soluzione, le specifiche di approvvigionamento per la sostituzione di un apparecchio della serie Vickers VQ e i criteri decisionali per la scelta tra riparazione e sostituzione.

I cinque tipi di rumore prodotti da una pompa a palette

Una pompa a palette produce cinque tipi di rumore riconoscibili, ognuno dei quali corrisponde a un numero limitato di cause principali. Lo stetoscopio del meccanico, posizionato sul corpo della pompa, è lo strumento diagnostico primario; il fonometro a 1 metro di distanza in campo libero è lo strumento secondario. L'analizzatore di frequenza è lo strumento terziario, utilizzato quando il tipo di rumore è ambiguo e la causa principale deve essere confermata prima dello smontaggio.

lamento continuoSi tratta di un rumore tonale ad alta frequenza che non varia con la pressione. È tipicamente causato dall'ingresso di aria nella linea di aspirazione o dall'usura della punta della paletta, che produce una vibrazione ad alta frequenza quando la paletta usurata passa sul bordo della porta dell'anello. Il test diagnostico consiste nel misurare il livello di rumore con l'olio al segno massimo e poi di nuovo con l'olio al segno minimo: un livello di rumore che diminuisce di 3-5 dB(A) al segno massimo indica ingresso di aria, mentre un livello di rumore che non varia indica usura della paletta.

fischio pulsanteSi tratta di un rumore pulsante a bassa frequenza che aumenta e diminuisce in base alla velocità dell'albero della pompa. È tipicamente causato dalla cavitazione all'imbocco di aspirazione, a sua volta dovuta a una linea di aspirazione ostruita, a un basso livello dell'olio o a un olio a bassa viscosità alla temperatura di esercizio. Il test diagnostico consiste nel misurare il vuoto di aspirazione all'imbocco della pompa con un vacuometro; un vuoto superiore a 0,5 bar alla portata nominale conferma la presenza di cavitazione.

BussareSi tratta di un rumore d'impatto discreto alla velocità dell'albero della pompa, causato dalle punte delle pale che colpiscono l'anello con un angolo diverso rispetto alle pale nuove (paletta usurata) o dai rulli del cuscinetto che colpiscono un difetto nell'anello interno o esterno (cuscinetto usurato). Il test diagnostico consiste nel misurare la frequenza di battito con un analizzatore di vibrazioni: il battito delle pale usurate si verifica a 1x la velocità dell'albero (ad esempio, 30 Hz a 1800 giri/min), mentre il battito del cuscinetto usurato si verifica alla frequenza del difetto del cuscinetto, che in genere è un'armonica della velocità dell'albero (ad esempio, 120 Hz per un cuscinetto con un rapporto di frequenza di 4,0).

Stridio ad alta frequenzaSi tratta di un rumore tonale superiore a 2 kHz, tipicamente causato dal gioco tra la paletta e la fessura (la paletta è allentata nella fessura e vibra ad alta frequenza) o dalla risonanza del fluido nella linea di aspirazione. Il test diagnostico consiste nell'ascoltare con lo stetoscopio del meccanico in corrispondenza della flangia di aspirazione; un fischio che aumenta di tono quando la flangia di aspirazione viene serrata indica una risonanza nella linea di aspirazione, mentre un fischio indipendente dalla flangia di aspirazione indica un gioco tra la paletta e la fessura.

Mesingè un rumore a banda larga proveniente dal corpo della pompa, tipicamente causato dall'aerazione dell'olio all'interno della pompa o da perdite interne attraverso una guarnizione o una boccola usurate. Il test diagnostico consiste nel posizionare lo stetoscopio del meccanico sul coperchio anteriore della pompa; un sibilo più forte sul coperchio anteriore indica una guarnizione dell'albero usurata, mentre un sibilo uniforme attorno al corpo indica aerazione.NFPALe migliori pratiche per la misurazione del rumore documentano questi cinque tipi di rumore nei materiali di formazione sulla manutenzione dei sistemi idraulici industriali.

La tabella diagnostica: dal sintomo alla causa, fino al test di verifica per la risoluzione.

Queste sono le linee pubblicate e osservate nella letteratura sulla manutenzione delle pompe a palette industriali. Le 12 righe coprono circa il 95% dei reclami relativi al rumore delle pompe a palette che un tecnico di manutenzione incontrerà in un tipico ambiente industriale e il flusso di lavoro diagnostico è lo stesso indipendentemente dalla marca della pompa. La specifica di acquisto per una pompa di ricambio è una pompa intrapaletta Vickers serie VQ daVicks Hydraulicnella cilindrata corrispondente alla pompa esistente (20VQ, 25VQ, 35VQ, 45VQ, 2520VQ, 3520VQ, 3525VQ, 4520VQ, 4525VQ o 4535VQ), con design a 12 pale per una bassa pulsazione di flusso, bilanciamento idraulico per una lunga durata e cartuccia indipendente per la manutenzione senza rimuovere la pompa dal suo supporto.

Perché la serie Vickers VQ è la soluzione ideale per la pompa di ricambio

La pompa a palette Vickers serie VQ è la soluzione standard per la sostituzione di pompe a palette usurate negli impianti idraulici industriali. Il design a 12 palette garantisce una bassa pulsazione di flusso (tipicamente dall'1 al 2% della portata nominale), la struttura di bilanciamento idraulico riduce la pressione di contatto tra palette e statore e il design a cartuccia indipendente consente la manutenzione senza rimuovere la pompa dal suo supporto. Le 12 cilindrate della serie VQ (dalla 20VQ alla 4535VQ) coprono l'intervallo da 10 a 180 cc/giro, che rappresenta la gamma di cilindrate tipica degli impianti idraulici industriali per stampaggio a iniezione, macchine utensili, pressofusione e attrezzature metallurgiche.

La struttura di bilanciamento idraulico rappresenta il principale vantaggio tecnico. Una pompa a palette non bilanciata genera un elevato carico radiale sull'albero, poiché il lato di pressione dell'anello spinge il rotore contro lo statore, causando usura dei cuscinetti e rumorosità. Il bilanciamento idraulico della serie VQ riduce questo carico radiale collegando il lato di pressione dell'anello al lato di aspirazione tramite un condotto di bilanciamento, che equalizza la pressione su entrambi i lati del rotore. Il risultato è una maggiore durata dei cuscinetti, una pompa più silenziosa e un'efficienza volumetrica più costante durante tutto il suo ciclo di vita.

Il design a 12 pale rappresenta il secondo vantaggio tecnico. Una pompa a palette a 10 pale produce 10 pulsazioni di flusso per giro, mentre una pompa a palette a 12 pale ne produce 12, ciascuna con un'ampiezza inferiore. La minore pulsazione del flusso si traduce in minore rumorosità all'uscita, minori oscillazioni di pressione nel sistema e minori vibrazioni nella linea di scarico. In una pressa a iniezione, la minore pulsazione del flusso si traduce direttamente in un peso di iniezione più costante e in una maggiore precisione di processo.

Come diagnosticare e riparare una pompa a palette rumorosa: una procedura in sei fasi

Per un tecnico addetto alla manutenzione che deve diagnosticare un rumore anomalo in una pompa idraulica a palette, il processo diagnostico si riduce a sei fasi. Eseguendole in ordine, è possibile identificare la causa e applicare la soluzione senza smontaggi non necessari.

1. Identifica il tipo di rumore con uno stetoscopio o un fonometro.Utilizzare uno stetoscopio da meccanico sul corpo della pompa o un fonometro a 1 m di distanza in campo libero. Il fischio continuo è un rumore tonale ad alta frequenza che non varia con la pressione. Il fischio pulsante aumenta e diminuisce alla velocità dell'albero della pompa. Il battito è un rumore d'impatto discreto alla velocità dell'albero della pompa. Lo stridio ad alta frequenza è un rumore tonale superiore a 2 kHz. Il sibilo è un rumore a banda larga proveniente dal corpo della pompa.
2. Innanzitutto, verifica le condizioni del tubo di aspirazione.Una linea di aspirazione ostruita o una flangia di aspirazione allentata sono la causa di circa il 60% dei reclami relativi alla rumorosità delle pompe a palette. Ispezionare la linea di aspirazione per individuare pieghe, ostruzioni o tubazioni sottodimensionate. Verificare che la flangia di aspirazione sia serrata correttamente. Misurare il vuoto di aspirazione con un manometro all'ingresso della pompa; il vuoto dovrebbe essere inferiore a 0,5 bar alla portata nominale.
3. Verificare le condizioni dell'olio e lo stato dello spurgo dell'aria.L'ingresso di aria è la seconda causa più comune di rumore nelle pompe a palette. Controllare il livello dell'olio nel serbatoio. Verificare la presenza di perdite d'aria nella linea di aspirazione applicando una soluzione di acqua e sapone in corrispondenza di ogni giunto mentre la pompa è in funzione; la formazione di bolle indica una perdita. Verificare che lo sfiato dell'aria funzioni correttamente; uno sfiato bloccato può causare un rumore di aerazione persistente anche in presenza di perdite nella linea di aspirazione.
4. Controllare le punte delle pale e l'anello per verificare l'eventuale usura.Rimuovere la testa della pompa e ispezionare le punte delle pale per verificare la presenza di scheggiature o gioco eccessivo nell'anello. Il design intra-pala Vickers VQ utilizza dodici pale per le pulsazioni a basso flusso e le punte delle pale sono la superficie soggetta a maggiore usura. Misurare il gioco tra la punta della pala e l'anello confrontandolo con le specifiche del produttore; il limite di esercizio tipico è di 0,05 mm di gioco massimo.
5. Verificare i cuscinetti e l'allineamento dell'albero.Il guasto del cuscinetto è un guasto in fase avanzata che produce rumore di battito e un aumento della temperatura dell'alloggiamento. Controllare la temperatura dell'alloggiamento del cuscinetto con un termometro a infrarossi; la temperatura massima continua è in genere di 80 °C superiore alla temperatura ambiente. Controllare l'allineamento dell'albero con un comparatore a quadrante; il limite di disallineamento è in genere di 0,05 mm di lettura totale del comparatore.
6. Applica la correzione e verifica la riduzione del rumore.La soluzione dipende dalla causa: sostituire la restrizione nella linea di aspirazione, riparare la perdita d'aria, sostituire la cartuccia delle palette usurata, sostituire i cuscinetti usurati o sostituire l'intera pompa se l'usura supera il limite di servizio. Misurare il livello di rumorosità dopo la riparazione e confrontarlo con il valore di riferimento precedente all'intervento; una riparazione efficace in genere riduce il livello di rumorosità di 5-15 dB(A), che corrisponde alla differenza di soglia uditiva tra una pompa normale e una pompa usurata.

L'errore diagnostico più comune, quando si affronta per la prima volta un problema di rumore in una pompa a palette, è quello di presumere che la causa sia l'usura delle palette e ordinare la sostituzione della cartuccia, quando in realtà la causa è l'ingresso di aria. La sostituzione della cartuccia di una pompa con una perdita d'aria ridurrà il livello di rumore per alcune ore, dopodiché l'ingresso d'aria accelererà l'usura e il rumore ricomparirà entro poche settimane. Il test diagnostico per l'ingresso di aria è rapido (un test con acqua e sapone di 5 minuti) e definitivo, e la corretta prassi di acquisto prevede di verificare la presenza di aria prima di ordinare una cartuccia.

FAQ

Quali sono le cause più comuni di rumorosità nelle pompe idrauliche a palette?

Le sette cause più comuni di rumore della pompa idraulica in una pompa a palette, in ordine di frequenza, sono: (1) ingresso d'aria attraverso la linea di aspirazione, che causa un fischio continuo ed è responsabile di circa il 35% dei reclami sul rumore, (2) cavitazione da una linea di aspirazione ristretta o da un basso livello dell'olio, che causa un fischio pulsante ed è responsabile di circa il 25% dei reclami sul rumore, (3) usura della punta della paletta dovuta a contaminazione dell'olio o normale durata di servizio, che causa battito ed è responsabile di circa il 20% dei reclami sul rumore, (4) guasto del cuscinetto dovuto a usura o disallineamento, che causa battito e temperatura elevata della cassa ed è responsabile di circa il 10% dei reclami sul rumore, (5) disallineamento dell'albero tra la pompa e il motore primo, che causa una vibrazione a velocità dell'albero 2x ed è responsabile di circa il 5% dei reclami sul rumore, (6) restrizione della linea di aspirazione da un tubo piegato o da un filtro intasato, che causa rumore di cavitazione ed è responsabile di circa il 3% dei reclami sul rumore e (7) perdita interna attraverso una guarnizione usurata o boccola, che provoca sibilo ed è responsabile di circa il 2% dei reclami per rumore.

Come faccio a distinguere il rumore di cavitazione da quello di ingresso dell'aria?

La cavitazione e l'ingresso di aria producono rumori tonali ad alta frequenza simili, ma differiscono per forma d'onda, correlazione con la pressione e risposta alle variazioni del livello dell'olio. Il rumore di cavitazione è un fischio pulsante che aumenta e diminuisce con la velocità dell'albero della pompa ed è correlato al ciclo di pressione di mandata; diventa più forte quando la pressione di mandata diminuisce nella parte inferiore del ciclo. Il rumore di ingresso di aria è un fischio continuo che non pulsa con la velocità dell'albero e non è correlato alla pressione di mandata; è più forte quando la pompa è fredda e più debole quando la pompa raggiunge la temperatura di esercizio. La cavitazione si risolve intervenendo sulla restrizione della linea di aspirazione o sul basso livello dell'olio. L'ingresso di aria si risolve individuando e riparando la perdita d'aria, in genere a livello della flangia di aspirazione, della guarnizione del serbatoio o del raccordo di spurgo dell'aria. Un trucco diagnostico consiste nel riempire il serbatoio oltre il livello massimo e verificare se il livello di rumore diminuisce.

Una pompa idraulica rumorosa è sempre un problema?

Non sempre. Ogni pompa idraulica produce un certo livello di rumore, che dipende dal tipo di pompa, dalla pressione di esercizio, dalla velocità di rotazione e dall'installazione. Una pompa a palette che opera a 175 bar e 1800 giri/minuto produce un livello di rumore di base compreso tra 65 e 75 dB(A) a 1 metro di distanza, il che è normale. Una pompa che ha aumentato il suo livello di rumore di base di 5-10 dB(A) sta sviluppando un problema. Una pompa che improvvisamente risulta 15-20 dB(A) più rumorosa del suo livello di base presenta un problema acuto che richiede un intervento immediato. La migliore prassi NFPA per la misurazione del rumore nei sistemi idraulici industriali prevede di stabilire un livello di rumore di base al momento dell'installazione, misurarlo annualmente e analizzare l'andamento dei dati.

Qual è la differenza tra il rumore di una pompa a palette usurata e il rumore di un cuscinetto usurato?

Una pompa a palette usurate produce un rumore di battito alla velocità dell'albero della pompa perché le punte delle palette usurate colpiscono l'anello con un angolo diverso rispetto alle palette nuove e l'impatto viene trasmesso al corpo della pompa come impatti discreti. Un cuscinetto usurato produce un rumore di battito alla frequenza del cuscinetto, che è superiore alla velocità dell'albero della pompa perché i cuscinetti in genere ruotano a un multiplo della velocità dell'albero a seconda della geometria del cuscinetto. Il trucco diagnostico è misurare la frequenza di battito con un analizzatore di vibrazioni: il battito delle palette usurate è a 1x la velocità dell'albero (ad esempio, 30 Hz a 1800 giri/min), mentre il battito del cuscinetto usurato è a un'armonica superiore (ad esempio, 120 Hz per un cuscinetto con un tipico rapporto di frequenza di 4,0). Un altro trucco diagnostico è la temperatura: le palette usurate non causano un aumento della temperatura del carter, mentre i cuscinetti usurati causano un aumento della temperatura del carter da 20 a 40 gradi Celsius rispetto alla norma entro poche ore di funzionamento.

È possibile riparare una pompa idraulica rumorosa cambiando l'olio?

A volte. Una pompa idraulica rumorosa causata dall'ingresso di aria dovuto a un basso livello dell'olio si risolve rabboccando l'olio, ma il rumore si ripresenterà al successivo episodio di basso livello dell'olio, a meno che non venga risolta la causa sottostante. Una pompa idraulica rumorosa causata dalla cavitazione dovuta a una viscosità dell'olio troppo elevata per la temperatura di esercizio si risolve passando a un olio con la viscosità raccomandata dal produttore. Una pompa idraulica rumorosa causata dall'usura delle palette o dei cuscinetti non si risolve con il cambio dell'olio; il cambio dell'olio può mascherare temporaneamente il rumore se il nuovo olio ha migliori proprietà antiusura, ma l'usura meccanica continua a progredire. Il test diagnostico consiste nel cambiare l'olio, far funzionare la pompa per 200 ore e misurare nuovamente il livello di rumore.

Quando è preferibile sostituire una pompa idraulica rumorosa piuttosto che ripararla?

Una pompa idraulica rumorosa dovrebbe essere sostituita anziché riparata quando il rumore è causato da un'usura delle punte delle pale superiore al limite di servizio del produttore (tipicamente 0,05 mm di gioco sul design intrapale Vickers VQ), quando il cedimento del cuscinetto è progredito al punto che la temperatura della cassa è superiore di oltre 50 °C rispetto alla temperatura ambiente, quando il rumore è accompagnato da aerazione visibile nel serbatoio o quando la pompa è stata revisionata più di due volte e il rumore si ripresenta entro la vita utile nominale. La specifica di acquisto per la sostituzione è una pompa intrapale Vickers serie VQ, disponibile nelle cilindrate 20VQ, 25VQ, 35VQ, 45VQ, 2520VQ, 3520VQ, 3525VQ, 4520VQ, 4525VQ e 4535VQ, con design a 12 pale per una bassa pulsazione di flusso, bilanciamento idraulico per una lunga durata e cartuccia indipendente per la manutenzione senza rimuovere la pompa dal suo supporto.

Come Vicks Hydraulic supporta la diagnosi del rumore delle pompe idrauliche

Per un tecnico della manutenzione, un progettista di sistemi idraulici o un responsabile degli acquisti che specifica la sostituzione di una pompa a palette per un'applicazione rumorosa, il programma di approvvigionamento si riduce a tre documenti: unSpecifiche del prodotto della serie VQ(12 cilindrate che coprono da 10 a 180 cc/giro), unmodulo di diagnosi del rumore(il grafico diagnostico a 12 righe con sintomo, causa, test di verifica e soluzione), e unrichiesta diagnostica rumore-sintomo-Vicks(il percorso e-mail per inviare i sintomi di rumore a un ingegnere Vicks per una specifica applicazione della pompa). IlCategoria di pompe idrauliche Vicksinclude la serie VQ, la serie Denison T6/T7, la serie Vickers V10/V20 e la serie di pompe servo ABT.percorso di contattoPer la diagnosi del rumore, è possibile contattare il team di ingegneri di Vicks tramite WhatsApp o e-mail, con un tempo di risposta di 24 ore per la maggior parte delle richieste.