Przyczyny hałasu pompy hydraulicznej i sposoby ich rozwiązania: Diagram diagnostyczny dotyczący pompy łopatkowej

Ten przewodnik został napisany dlatechnicy ds. konserwacji, projektanci systemów hydraulicznych i pracownicy działów zaopatrzeniaktórzy diagnozują hałas pompy hydraulicznej w pompie łopatkowej i potrzebują jednego dokumentu, który łączy rodzaj hałasu, przyczynę, test weryfikacyjny i naprawę z wiarygodnym procesem diagnostycznym. Zalecenia zaczerpnięto z opublikowanychPompa wewnątrzłopatkowa Vickers VQspecyfikacje iNFPA(National Fluid Power Association) najlepsze praktyki pomiaru hałasu w przemysłowych układach hydraulicznych.

TL;DR — Diagnostyka szumów pompy łopatkowej

• Pięć typów hałasu:Ciągły pisk, pulsujący pisk, stukanie, pisk o wysokiej częstotliwości (powyżej 2 kHz) i syczenie. Każdy z tych dźwięków ma kilka przyczyn.
• Siedem głównych przyczyn:Wnikanie powietrza (35%), kawitacja (25%), zużycie końcówki łopatki (20%), awaria łożyska (10%), niewspółosiowość wału (5%), ograniczenie przepływu powietrza w linii ssącej (3%), nieszczelność wewnętrzna (2%).
• Narzędzia diagnostyczne:Stetoskop mechaniczny do identyfikacji hałasu, miernik podciśnienia do weryfikacji przewodu ssącego, termometr na podczerwień do pomiaru temperatury łożysk, analizator drgań do identyfikacji częstotliwości.
• Ustalenie oczekiwań:Skuteczne rozwiązanie pozwala na obniżenie poziomu hałasu o 5–15 dB(A) w odległości 1 m od pompy swobodnej, co stanowi różnicę słyszalnego progu hałasu między zwykłą pompą a zużytą pompą.
• Naprawa czy wymiana:Zużycie końcówki łopatki można naprawić poprzez wymianę wkładu; zużycie łożyska zwykle wymaga całkowitej wymiany pompy, ponieważ w większości konstrukcji pomp łopatkowych łożyska nie nadają się do samodzielnej obsługi przez użytkownika.

Oto nagłówki. Pozostała część artykułu szczegółowo wyjaśnia każdy z nich, wraz z tabelą diagnostyczną, 12-wierszową tabelą objawów do przyczyny, testowania do naprawy, specyfikacją zamówienia na wymianę Vickers serii VQ oraz kryteriami wyboru naprawy lub wymiany.

Pięć rodzajów hałasu wytwarzanego przez pompę łopatkową

Pompa łopatkowa generuje pięć rozpoznawalnych rodzajów hałasu, z których każdy odpowiada niewielkiej liczbie przyczyn źródłowych. Stetoskop mechanika umieszczony na korpusie pompy jest podstawowym narzędziem diagnostycznym; miernik poziomu dźwięku w odległości 1 m w polu swobodnym jest narzędziem drugorzędnym. Analizator częstotliwości jest narzędziem trzeciorzędnym, używanym, gdy rodzaj hałasu jest niejednoznaczny, a przyczyna źródłowa musi zostać potwierdzona przed demontażem.

Ciągły piskHałas to dźwięk o wysokiej częstotliwości, który nie zmienia się wraz z ciśnieniem. Jest on zazwyczaj spowodowany przedostawaniem się powietrza do przewodu ssawnego lub zużyciem końcówki łopatki, które powoduje drgania o wysokiej częstotliwości, gdy zużyta łopatka przechodzi nad krawędzią otworu wlotowego pierścienia. Test diagnostyczny polega na zmierzeniu poziomu hałasu przy maksymalnym i minimalnym poziomie oleju: poziom hałasu spadający o 3 do 5 dB(A) przy maksymalnym poziomie to hałas przedostawania się powietrza, a poziom hałasu, który się nie zmienia, to zużycie łopatki.

Pulsujący jękto pulsujący dźwięk o niskiej częstotliwości, który narasta i opada wraz z prędkością obrotową wału pompy. Jest on zazwyczaj spowodowany kawitacją w króćcu ssawnym, która z kolei jest spowodowana niedrożnością przewodu ssawnego, niskim poziomem oleju lub niską lepkością oleju w temperaturze roboczej. Test diagnostyczny polega na zmierzeniu podciśnienia ssania w króćcu wlotowym pompy za pomocą wakuometru; podciśnienie powyżej 0,5 bara przy nominalnym przepływie potwierdza kawitację.

PukanieStukanie to dyskretny hałas uderzeniowy przy prędkości wału pompy, spowodowany uderzeniem końcówek łopatek w pierścień pod innym kątem niż nowe łopatki (zużyte łopatki) lub uderzeniem rolek łożyska w defekt bieżni wewnętrznej lub zewnętrznej (zużyte łożysko). Test diagnostyczny polega na zmierzeniu częstotliwości stukania za pomocą analizatora drgań: stukanie zużytej łopatki występuje przy prędkości wału równej 1x (np. 30 Hz przy 1800 obr./min), natomiast stukanie zużytego łożyska występuje przy częstotliwości defektu łożyska, która zazwyczaj jest harmoniczną prędkości wału (np. 120 Hz dla łożyska o współczynniku częstotliwości 4,0).

Pisk o wysokiej częstotliwościTo dźwięk o częstotliwości powyżej 2 kHz, zazwyczaj spowodowany luzem między łopatką a szczeliną (łopatka jest luźna w szczelinie i wibruje z wysoką częstotliwością) lub rezonansem płynnym w przewodzie ssącym. Test diagnostyczny polega na osłuchiwaniu stetoskopem mechanika przy kołnierzu ssącym; pisk, którego wysokość wzrasta wraz z dokręcaniem kołnierza ssącego, to rezonans przewodu ssącego, natomiast pisk niezależny od kołnierza ssącego to luz między łopatką a szczeliną.

SyczącyTo szerokopasmowy hałas dochodzący z korpusu pompy, zazwyczaj spowodowany napowietrzeniem oleju wewnątrz pompy lub wewnętrznym wyciekiem przez zużytą uszczelkę lub tuleję. Test diagnostyczny polega na umieszczeniu stetoskopu mechanika przy przedniej pokrywie pompy; syczenie najgłośniejsze przy przedniej pokrywie oznacza zużyte uszczelnienie wału, natomiast syczenie równomierne wokół korpusu oznacza napowietrzenie.NFPAW materiałach szkoleniowych dotyczących konserwacji przemysłowych układów hydraulicznych udokumentowano pięć najlepszych praktyk w zakresie pomiaru hałasu.

Tabela diagnostyczna — od objawu do przyczyny i testu weryfikacyjnego w celu rozwiązania problemu

Oto opublikowane i zaobserwowane linie w literaturze dotyczącej konserwacji przemysłowych pomp łopatkowych. 12 wierszy obejmuje około 95% skarg na hałas pomp łopatkowych, z którymi technik konserwacji spotyka się w typowym środowisku przemysłowym, a proces diagnostyczny jest taki sam, niezależnie od marki pompy. Specyfikacja zamówienia na pompę zamienną to pompa wewnątrzłopatkowa Vickers serii VQ firmy…Vicks Hydraulico pojemności skokowej odpowiadającej istniejącej pompie (20VQ, 25VQ, 35VQ, 45VQ, 2520VQ, 3520VQ, 3525VQ, 4520VQ, 4525VQ lub 4535VQ), z konstrukcją 12-łopatkową zapewniającą niską pulsację przepływu, wyważeniem hydraulicznym zapewniającym długą żywotność i niezależnym wkładem umożliwiającym serwisowanie bez konieczności wyjmowania pompy z mocowania.

Dlaczego seria Vickers VQ jest standardowym rozwiązaniem dla pomp zamiennych

Pompa wewnątrzłopatkowa Vickers serii VQ to standardowy zamiennik zużytej pompy łopatkowej w przemysłowym układzie hydraulicznym. Konstrukcja 12-łopatkowa zapewnia niską pulsację przepływu (zwykle 1 do 2 procent przepływu znamionowego), hydrauliczna konstrukcja równoważąca redukuje nacisk na styk łopatki ze stojanem, a niezależna konstrukcja wkładu umożliwia serwisowanie bez konieczności demontażu pompy z mocowania. 12 zakresów wydajności w serii VQ (20VQ do 4535VQ) obejmuje zakres od 10 do 180 cm3/obr., który jest typowym zakresem wydajności dla przemysłowych układów hydraulicznych w formowaniu wtryskowym, obrabiarkach, odlewnictwie ciśnieniowym i urządzeniach metalurgicznych.

Kluczową zaletą techniczną jest hydrauliczna konstrukcja wyważająca. Niewyważona pompa łopatkowa generuje wysokie obciążenie promieniowe wału, ponieważ strona ciśnieniowa pierścienia dociska wirnik do stojana, co jest głównym źródłem zużycia łożysk i hałasu. Hydrauliczna pompa wyważająca serii VQ redukuje to obciążenie promieniowe poprzez połączenie strony ciśnieniowej pierścienia ze stroną ssącą pierścienia poprzez kanał wyważający, który wyrównuje ciśnienie po obu stronach wirnika. Rezultatem jest dłuższa żywotność łożysk, cichsza praca pompy i bardziej równomierna wydajność objętościowa przez cały okres eksploatacji.

Konstrukcja 12-łopatkowa to druga zaleta techniczna. Pompa łopatkowa 10-łopatkowa wytwarza 10 pulsacji przepływu na obrót, podczas gdy pompa 12-łopatkowa wytwarza 12 pulsacji przepływu na obrót, każda o mniejszej amplitudzie. Niższa pulsacja przepływu oznacza mniejszy hałas w króćcu tłocznym, mniejsze wahania ciśnienia w układzie i mniejsze wibracje w przewodzie tłocznym. W przypadku wtryskarki niższa pulsacja przepływu przekłada się bezpośrednio na bardziej równomierną masę wtrysku i lepszą wydajność procesu.

Jak zdiagnozować i naprawić głośną pompę łopatkową — sześcioetapowy proces

Diagnostyka hałasu pompy hydraulicznej w pompie łopatkowej przez technika konserwacji sprowadza się do sześciu kroków. Wystarczy wykonać je po kolei, aby zidentyfikować przyczynę i zastosować naprawę bez zbędnego demontażu.

1. Określ rodzaj hałasu za pomocą stetoskopu lub miernika poziomu dźwięku.Użyj stetoskopu mechanicznego do pomiaru poziomu dźwięku na korpusie pompy lub miernika poziomu dźwięku w odległości 1 m w polu swobodnym. Ciągły pisk to dźwięk tonalny o wysokiej częstotliwości, który nie zmienia się wraz z ciśnieniem. Pulsujący pisk narasta i opada wraz z prędkością wału pompy. Stukanie to dyskretny dźwięk uderzeniowy przy prędkości wału pompy. Pisk o wysokiej częstotliwości to dźwięk tonalny powyżej 2 kHz. Syczenie to szerokopasmowy dźwięk dochodzący z korpusu pompy.
2. Najpierw sprawdź stan przewodu ssącego.Zablokowany przewód ssawny lub luźny kołnierz ssawny jest przyczyną około 60% skarg na hałas pompy łopatkowej. Sprawdź przewód ssawny pod kątem zagięć, ograniczeń lub zbyt małych przekrojów rur. Sprawdź, czy kołnierz ssawny ma odpowiedni moment dokręcania. Zmierz podciśnienie ssania za pomocą manometru na wlocie pompy; podciśnienie powinno być poniżej 0,5 bara przy przepływie znamionowym.
3. Sprawdź stan oleju i stan odpowietrznika.Zasysanie powietrza jest drugą najczęstszą przyczyną hałasu pompy łopatkowej. Sprawdź poziom oleju w zbiorniku. Sprawdź szczelność przewodu ssawnego, nakładając roztwór wody z mydłem na każde złącze podczas pracy pompy; pęcherzyki powietrza wskazują na nieszczelność. Sprawdź, czy odpowietrznik działa prawidłowo; zablokowany odpowietrznik może powodować ciągły hałas napowietrzania, nawet przy szczelnym przewodzie ssawnym.
4. Sprawdź zużycie końcówek łopatek i pierścienia.Zdejmij głowicę pompy i sprawdź końcówki łopatek pod kątem wyszczerbień lub nadmiernego luzu na pierścieniu. Konstrukcja wewnątrzłopatkowa pompy Vickers VQ wykorzystuje dwanaście łopatek dla zapewnienia niskiej pulsacji przepływu, a końcówki łopatek są powierzchnią najbardziej narażoną na zużycie. Zmierz luz między końcówkami łopatek zgodnie ze specyfikacją producenta; typowa granica pracy wynosi 0,05 mm (maksymalny luz).
5. Sprawdź łożyska i ustawienie wału.Awaria łożyska to awaria w późnym stadium, która powoduje stukanie i podwyższoną temperaturę obudowy. Sprawdź temperaturę obudowy łożyska termometrem na podczerwień; maksymalna temperatura ciągła wynosi zazwyczaj 80°C powyżej temperatury otoczenia. Sprawdź współosiowość wału za pomocą czujnika zegarowego; dopuszczalna niewspółosiowość wynosi zazwyczaj 0,05 mm całkowitego odczytu wskaźnika.
6. Zastosuj poprawkę i sprawdź redukcję szumów.Naprawa zależy od przyczyny: wymiana zwężki w linii ssącej, naprawa nieszczelności, wymiana zużytego wkładu łopatkowego, wymiana zużytych łożysk lub wymiana całej pompy, jeśli zużycie przekracza dopuszczalny limit. Zmierz poziom hałasu po naprawie i porównaj go z poziomem wyjściowym przed naprawą; skuteczna naprawa zazwyczaj zmniejsza poziom hałasu o 5–15 dB(A), co stanowi różnicę słyszalnego progu między normalną a zużytą pompą.

Najczęstszym błędem diagnostycznym przy pierwszej skardze na hałas pompy łopatkowej jest założenie, że przyczyną jest zużycie łopatek i zlecenie wymiany wkładu, podczas gdy rzeczywistą przyczyną jest przedostawanie się powietrza. Wymiana wkładu łopatkowego w pompie z nieszczelnością powietrza zmniejszy poziom hałasu na kilka godzin, a następnie przedostawanie się powietrza spowoduje przyspieszenie zużycia i powrót hałasu w ciągu kilku tygodni. Test diagnostyczny w kierunku przedostawania się powietrza jest szybki (5-minutowy test z użyciem mydła i wody) i definitywny, a właściwą praktyką zakupową jest sprawdzenie przedostawania się powietrza przed zamówieniem wkładu.

Często zadawane pytania

Jakie są najczęstsze przyczyny hałasu pompy hydraulicznej w pompie łopatkowej?

Siedem najczęstszych przyczyn hałasu pompy hydraulicznej w pompie łopatkowej, w kolejności częstotliwości, to: (1) wnikanie powietrza przez przewód ssawny, co powoduje ciągły wycie i jest przyczyną około 35% skarg na hałas, (2) kawitacja z powodu ograniczonego przewodu ssawnego lub niskiego poziomu oleju, co powoduje pulsujący wycie i jest przyczyną około 25% skarg na hałas, (3) zużycie końcówki łopatki z powodu zanieczyszczenia oleju lub normalnej żywotności, co powoduje stukanie i jest przyczyną około 20% skarg na hałas, (4) awaria łożyska z powodu zużycia lub niewspółosiowości, co powoduje stukanie i podwyższoną temperaturę obudowy i jest przyczyną około 10% skarg na hałas, (5) niewspółosiowość wału między pompą a napędem głównym, co powoduje drgania o prędkości 2x wału i jest przyczyną około 5% skarg na hałas, (6) ograniczenie przewodu ssawnego z powodu zagiętego węża lub zatkanego filtra, co powoduje hałas kawitacyjny i jest przyczyną około 3% skarg na hałas oraz (7) wewnętrzny nieszczelność za zużytą uszczelką lub tuleje, które powodują syczenie i są przyczyną około 2% skarg na hałas.

Jak odróżnić hałas kawitacji od hałasu powstającego w wyniku wnikania powietrza?

Kawitacja i wnikanie powietrza generują podobny dźwięk o wysokiej częstotliwości, ale różnią się kształtem fali, korelacją ciśnienia i reakcją na zmiany poziomu oleju. Hałas kawitacyjny to pulsujący wycie, który narasta i opada wraz z prędkością wału pompy i jest skorelowany z cyklem ciśnienia tłoczenia; staje się głośniejszy, gdy ciśnienie tłoczenia spada u dołu cyklu. Hałas wnikania powietrza to ciągły wycie, który nie pulsuje wraz z prędkością wału i nie jest skorelowany z ciśnieniem tłoczenia; jest najgłośniejszy, gdy pompa jest zimna, a najcichszy, gdy pompa osiągnie temperaturę roboczą. Kawitację eliminuje się, usuwając zwężkę przewodu ssawnego lub niski poziom oleju. Wnikanie powietrza eliminuje się, znajdując i usuwając nieszczelność, zazwyczaj na kołnierzu ssawnym, uszczelnieniu zbiornika lub przyłączu odpowietrzającym. Sztuczka diagnostyczna polega na napełnieniu zbiornika powyżej znaku maksymalnego i sprawdzeniu, czy poziom hałasu spada.

Czy głośna pompa hydrauliczna zawsze stanowi problem?

Nie zawsze. Każda pompa hydrauliczna generuje pewien poziom hałasu, a jego poziom zależy od typu pompy, ciśnienia roboczego, prędkości obrotowej pompy i instalacji. Pompa łopatkowa pracująca przy ciśnieniu 175 barów i 1800 obr./min będzie wytwarzać poziom hałasu bazowego na poziomie 65–75 dB(A) w odległości 1 m od powierzchni swobodnej, co jest normalne. Pompa, której poziom hałasu wzrósł o 5–10 dB(A) w stosunku do poziomu wyjściowego, powoduje problem. Pompa, której poziom hałasu nagle wzrósł o 15–20 dB(A) w stosunku do poziomu wyjściowego, ma poważny problem wymagający natychmiastowej interwencji. Najlepszą praktyką pomiaru hałasu NFPA dla przemysłowych układów hydraulicznych jest ustalenie poziomu hałasu bazowego w momencie instalacji, coroczny pomiar i analiza trendu danych.

Jaka jest różnica między hałasem zużytej pompy łopatkowej a hałasem zużytego łożyska?

Zużyta pompa łopatkowa wytwarza stukanie przy prędkości wału pompy, ponieważ zużyte końcówki łopatek uderzają w pierścień pod innym kątem niż nowe łopatki, a uderzenie jest przenoszone na korpus pompy jako dyskretne uderzenia. Zużyte łożysko wytwarza stukanie przy częstotliwości łożyska, która jest wyższa niż prędkość wału pompy, ponieważ łożyska zazwyczaj obracają się z wielokrotnością prędkości wału, w zależności od geometrii łożyska. Sztuczka diagnostyczna polega na zmierzeniu częstotliwości stukania za pomocą analizatora drgań: stukanie zużytej łopatki występuje przy 1x prędkości wału (np. 30 Hz przy 1800 obr./min), podczas gdy stukanie zużytego łożyska występuje przy wyższej harmonicznej (np. 120 Hz dla łożyska o typowym współczynniku częstotliwości 4,0). Inną sztuczką diagnostyczną jest temperatura: zużyte łopatki nie powodują podwyższonej temperatury obudowy, podczas gdy zużyte łożyska powodują wzrost temperatury obudowy o 20 do 40 stopni C powyżej normy w ciągu kilku godzin pracy.

Czy można naprawić głośną pompę hydrauliczną poprzez wymianę oleju?

Czasami. Hałas pompy hydraulicznej spowodowany przedostawaniem się powietrza z powodu niskiego poziomu oleju można naprawić, uzupełniając olej, ale hałas powróci przy następnym niskim poziomie oleju, chyba że usunie się przyczynę. Hałas pompy hydraulicznej spowodowany kawitacją spowodowaną zbyt wysoką lepkością oleju w stosunku do temperatury roboczej można naprawić, zmieniając olej na zalecany przez producenta. Hałas pompy hydraulicznej spowodowany zużyciem łopatek lub łożysk nie zostanie naprawiony przez wymianę oleju; wymiana oleju może tymczasowo zagłuszyć hałas, jeśli nowy olej ma lepsze właściwości przeciwzużyciowe, ale zużycie mechaniczne nadal postępuje. Test diagnostyczny polega na wymianie oleju, uruchomieniu pompy na 200 godzin i ponownym zmierzeniu poziomu hałasu.

Kiedy należy wymienić hałaśliwą pompę hydrauliczną zamiast ją naprawiać?

Hałaśliwą pompę hydrauliczną należy wymienić, a nie naprawiać, gdy hałas jest spowodowany zużyciem końcówki łopatek przekraczającym dopuszczalny przez producenta limit serwisowy (zwykle luz 0,05 mm w przypadku konstrukcji wewnątrzłopatkowej Vickers VQ), gdy awaria łożyska osiągnęła taki poziom, że temperatura obudowy jest o ponad 50 stopni Celsjusza wyższa od temperatury otoczenia, gdy hałasowi towarzyszy widoczne napowietrzenie zbiornika lub gdy pompa była remontowana więcej niż dwa razy, a hałas powraca w ciągu znamionowego okresu eksploatacji. Specyfikacja zamówienia na wymianę obejmuje pompę wewnątrzłopatkową Vickers serii VQ, dostępną o wydajności 20VQ, 25VQ, 35VQ, 45VQ, 2520VQ, 3520VQ, 3525VQ, 4520VQ, 4525VQ i 4535VQ, z konstrukcją 12-łopatkową zapewniającą niską pulsację przepływu, wyważeniem hydraulicznym zapewniającym długą żywotność oraz niezależnym wkładem umożliwiającym serwisowanie bez konieczności wyjmowania pompy z mocowania.

W jaki sposób Vicks Hydraulic wspomaga diagnostykę hałasu pompy hydraulicznej

W przypadku technika ds. konserwacji, projektanta układów hydraulicznych lub pracownika ds. zamówień publicznych, który określa wymianę pompy łopatkowej w przypadku hałaśliwego zastosowania, program zamówień publicznych sprowadza się do trzech dokumentów:Specyfikacja produktu serii VQ(12 pojemności skokowych obejmujących zakres od 10 do 180 cm3/obr.),formularz diagnozy hałasu(12-wierszowa karta diagnostyczna z objawem, przyczyną, testem weryfikacyjnym i rozwiązaniem) orazprośba o diagnostykę objawów hałasu Vicks(ścieżka e-mailowa umożliwiająca przesłanie informacji o objawach hałasu do inżyniera Vicks w celu uzyskania informacji o konkretnym zastosowaniu pompy).Kategoria pomp hydraulicznych Vicksobejmuje serię VQ, serię Denison T6/T7, serię Vickers V10/V20 oraz serię pomp serwo ABT.ścieżka kontaktuW celu diagnozy hałasu zespół inżynierów Vicks może skontaktować się z nami za pośrednictwem WhatsApp lub poczty e-mail. Na większość zapytań odpowiadamy w ciągu 24 godzin.