Causas e soluções para ruídos em bombas hidráulicas: um guia de diagnóstico específico para bombas de palhetas.

Este guia foi escrito paratécnicos de manutenção, projetistas de sistemas hidráulicos e responsáveis ​​pelas comprasPara aqueles que estão diagnosticando ruídos em bombas hidráulicas de palhetas e precisam de um documento único que relacione o tipo de ruído, a causa raiz, o teste de verificação e a solução em um fluxo de trabalho de diagnóstico confiável. As recomendações são extraídas da publicaçãoBomba intra-palheta Vickers VQespecificações e oNFPA(Associação Nacional de Energia Fluida) Melhores práticas para medição de ruído em sistemas hidráulicos industriais.

Resumo — Visão geral do diagnóstico de ruído da bomba de palhetas

• Cinco tipos de ruído:Zumbido contínuo, zumbido pulsante, batidas, guincho de alta frequência (acima de 2 kHz) e chiado. Cada um corresponde a um pequeno número de causas.
• Sete causas principais:Entrada de ar (35%), cavitação (25%), desgaste da ponta da pá (20%), falha do rolamento (10%), desalinhamento do eixo (5%), restrição da linha de sucção (3%), vazamento interno (2%).
• Ferramentas de diagnóstico:Estetoscópio de mecânico para identificação de ruídos, vacuômetro para verificação da linha de sucção, termômetro infravermelho para temperatura do rolamento, analisador de vibração para identificação de frequência.
• Corrigir expectativa:Um reparo bem-sucedido reduz o nível de ruído em 5 a 15 dB(A) a 1 m de distância em campo livre, que é a diferença no limiar de audição entre uma bomba normal e uma bomba desgastada.
• Reparar ou substituir:O desgaste da ponta da palheta pode ser reparado com a substituição do cartucho; o desgaste do rolamento normalmente exige a substituição completa da bomba, pois os rolamentos não são reparáveis ​​pelo usuário na maioria dos projetos de bombas de palhetas.

Essas são as linhas principais. O restante do artigo explica cada linha em detalhes, com o gráfico de diagnóstico, a tabela de 12 linhas que relaciona sintomas, causas, testes e soluções, a especificação de aquisição para a substituição de um equipamento da série Vickers VQ e os critérios de decisão de aquisição para reparo versus substituição.

Os cinco tipos de ruído produzidos por uma bomba de palhetas

Uma bomba de palhetas produz cinco tipos de ruído reconhecíveis, e cada um deles corresponde a um pequeno número de causas principais. O estetoscópio mecânico no corpo da bomba é a principal ferramenta de diagnóstico; o medidor de nível sonoro a 1 m de distância em campo livre é a ferramenta secundária. O analisador de frequência é a ferramenta terciária, utilizada quando o tipo de ruído é ambíguo e a causa principal precisa ser confirmada antes da desmontagem.

Gemido contínuoÉ um ruído tonal de alta frequência que não se altera com a pressão. Normalmente, é causado pela entrada de ar na linha de sucção ou pelo desgaste da ponta da palheta, que produz uma vibração de alta frequência quando a palheta desgastada passa sobre a borda da porta do anel. O teste de diagnóstico consiste em medir o nível de ruído com o óleo na marca de nível máximo e, em seguida, com o óleo na marca de nível mínimo: um nível de ruído que diminui de 3 a 5 dB(A) na marca de nível máximo indica entrada de ar, enquanto um nível de ruído que não se altera indica desgaste da palheta.

zumbido pulsanteÉ um ruído pulsante de baixa frequência que aumenta e diminui com a velocidade do eixo da bomba. Normalmente, é causado por cavitação na porta de sucção, que, por sua vez, é causada por uma linha de sucção obstruída, um nível de óleo baixo ou um óleo de baixa viscosidade na temperatura de operação. O teste de diagnóstico consiste em medir o vácuo de sucção na porta de entrada da bomba com um vacuômetro; um vácuo acima de 0,5 bar na vazão nominal confirma a presença de cavitação.

BatendoÉ um ruído de impacto discreto na velocidade do eixo da bomba, causado pelas pontas das palhetas atingindo o anel em um ângulo diferente do das palhetas novas (palheta desgastada) ou pelos roletes do rolamento atingindo um defeito na pista interna ou externa (rolamento desgastado). O teste de diagnóstico consiste em medir a frequência da batida com um analisador de vibração: a batida de palheta desgastada ocorre a 1x a velocidade do eixo (por exemplo, 30 Hz a 1800 RPM), enquanto a batida de rolamento desgastado ocorre na frequência do defeito do rolamento, que normalmente é um harmônico da velocidade do eixo (por exemplo, 120 Hz para um rolamento com uma relação de frequência de 4,0).

Ruído agudo de alta frequênciaÉ um ruído tonal acima de 2 kHz, tipicamente causado pela folga entre a palheta e a ranhura (a palheta está solta na ranhura e vibra em alta frequência) ou pela ressonância transmitida pelo fluido na linha de sucção. O teste de diagnóstico consiste em auscultar com um estetoscópio mecânico junto ao flange de sucção; um ruído agudo que aumenta de tom quando o flange de sucção é apertado indica ressonância na linha de sucção, enquanto um ruído agudo independente do flange de sucção indica folga entre a palheta e a ranhura.

SibilandoÉ um ruído de banda larga proveniente do corpo da bomba, geralmente causado pela aeração do óleo dentro da bomba ou por vazamento interno através de uma vedação ou bucha desgastada. O teste de diagnóstico consiste em posicionar o estetoscópio do mecânico na tampa frontal da bomba; um chiado mais alto na tampa frontal indica uma vedação do eixo desgastada, enquanto um chiado uniforme ao redor do corpo indica aeração.NFPAAs melhores práticas para medição de ruído documentam esses cinco tipos de ruído nos materiais de treinamento para manutenção de sistemas hidráulicos industriais.

Diagrama de diagnóstico — Sintoma, Causa, Teste de Verificação e Solução

Estas são as informações publicadas e observadas na literatura sobre manutenção de bombas de palhetas industriais. As 12 linhas abrangem aproximadamente 95% das reclamações sobre ruído em bombas de palhetas que um técnico de manutenção encontrará em um ambiente industrial típico, e o fluxo de trabalho de diagnóstico é o mesmo, independentemente da marca da bomba. A especificação para aquisição de uma bomba de substituição é uma bomba intra-palheta da série VQ da Vickers.Vicks Hidráulicocom a mesma cilindrada das bombas existentes (20VQ, 25VQ, 35VQ, 45VQ, 2520VQ, 3520VQ, 3525VQ, 4520VQ, 4525VQ ou 4535VQ), com design de 12 pás para baixa pulsação de fluxo, balanceamento hidráulico para longa vida útil e cartucho independente para manutenção sem a necessidade de remover a bomba de sua montagem.

Por que a série Vickers VQ é a escolha padrão para bombas de substituição?

A bomba intra-palheta da série VQ da Vickers é a substituta padrão para bombas de palheta desgastadas em sistemas hidráulicos industriais. O design com 12 palhetas proporciona baixa pulsação de fluxo (tipicamente de 1 a 2% da vazão nominal), a estrutura de balanceamento hidráulico reduz a pressão de contato entre a palheta e o estator, e o design independente do cartucho permite a manutenção sem a necessidade de remover a bomba de sua montagem. Os 12 deslocamentos da série VQ (de 20VQ a 4535VQ) abrangem a faixa de 10 a 180 cc/rev, que é a faixa de deslocamento típica para sistemas hidráulicos industriais em moldagem por injeção, máquinas-ferramenta, fundição sob pressão e equipamentos metalúrgicos.

A estrutura de balanceamento hidráulico é a principal vantagem técnica. Uma bomba de palhetas não balanceada produz uma alta carga radial no eixo, pois o lado de pressão do anel empurra o rotor contra o estator, o que é uma das principais causas de desgaste dos rolamentos e ruído. O balanceamento hidráulico da série VQ reduz essa carga radial conectando o lado de pressão do anel ao lado de sucção por meio de uma passagem de balanceamento, que equaliza a pressão em ambos os lados do rotor. O resultado é uma vida útil mais longa dos rolamentos, uma bomba mais silenciosa e uma eficiência volumétrica mais consistente ao longo da vida útil.

O design de 12 palhetas é a segunda vantagem técnica. Uma bomba de palhetas de 10 palhetas produz 10 pulsações de fluxo por revolução, enquanto uma bomba de palhetas de 12 palhetas produz 12 pulsações de fluxo por revolução, cada uma com menor amplitude. A menor pulsação de fluxo significa menos ruído na porta de descarga, menos ondulação de pressão no sistema e menos vibração na linha de descarga. Em uma máquina de moldagem por injeção, a menor pulsação de fluxo se traduz diretamente em um peso de injeção mais consistente e uma capacidade de processo mais precisa.

Como diagnosticar e consertar uma bomba de palhetas ruidosa — um fluxo de trabalho de seis etapas

Para um técnico de manutenção que diagnostica ruídos em uma bomba hidráulica de palhetas, o processo de diagnóstico se resume a seis etapas. Execute-as em ordem e a causa será identificada e a correção aplicada sem desmontagem desnecessária.

1. Identifique o tipo de ruído com um estetoscópio ou um medidor de nível de som.Use um estetoscópio mecânico no corpo da bomba ou um medidor de nível sonoro a 1 m de distância em campo aberto. Um zumbido contínuo é um ruído tonal de alta frequência que não se altera com a pressão. Um zumbido pulsante aumenta e diminui na mesma velocidade do eixo da bomba. Uma batida é um ruído de impacto discreto na mesma velocidade do eixo da bomba. Um guincho de alta frequência é um ruído tonal acima de 2 kHz. Um chiado é um ruído de banda larga proveniente do corpo da bomba.
2. Verifique primeiro o estado da linha de sucção.Uma linha de sucção obstruída ou um flange de sucção solto são a causa de aproximadamente 60% das reclamações de ruído em bombas de palhetas. Inspecione a linha de sucção em busca de dobras, obstruções ou tubulação subdimensionada. Verifique se o flange de sucção está com o torque correto. Meça o vácuo de sucção com um manômetro na porta de entrada da bomba; o vácuo deve ser inferior a 0,5 bar na vazão nominal.
3. Verifique o nível do óleo e o estado do sistema de sangria de ar.A entrada de ar é a segunda causa mais comum de ruído em bombas de palhetas. Verifique o nível de óleo no reservatório. Verifique se há vazamentos de ar na linha de sucção aplicando uma solução de água e sabão em cada junta com a bomba em funcionamento; a presença de bolhas indica um vazamento. Verifique se o purgador de ar está funcionando corretamente; um purgador de ar travado pode causar ruído de aeração persistente, mesmo com a linha de sucção sem vazamentos.
4. Inspecione as pontas das pás e o anel quanto a desgaste.Remova a cabeça da bomba e inspecione as pontas das palhetas quanto a lascas ou folga excessiva no anel. O design intra-palheta Vickers VQ utiliza doze palhetas para baixa pulsação de fluxo, e as pontas das palhetas são a superfície de maior desgaste. Meça a folga da ponta da palheta em relação à especificação do fabricante; o limite de serviço típico é de 0,05 mm de folga máxima.
5. Verifique os rolamentos e o alinhamento do eixo.A falha do rolamento é uma falha em estágio avançado que produz ruído de batida e aumento da temperatura da carcaça. Verifique a temperatura da carcaça do rolamento com um termômetro infravermelho; a temperatura máxima contínua é normalmente 80 °C acima da temperatura ambiente. Verifique o alinhamento do eixo com um relógio comparador; o limite de desalinhamento é normalmente de 0,05 mm na leitura total do indicador.
6. Aplique a correção e verifique a redução de ruído.A solução depende da causa: substituir a obstrução na linha de sucção, reparar o vazamento de ar, substituir o cartucho de palhetas desgastado, substituir os rolamentos desgastados ou substituir toda a bomba se o desgaste ultrapassar o limite de serviço. Meça o nível de ruído após o reparo e compare com o nível anterior ao reparo; um reparo bem-sucedido normalmente reduz o nível de ruído em 5 a 15 dB(A), que é a diferença no limiar audível entre uma bomba normal e uma bomba desgastada.

O erro de diagnóstico mais comum em uma primeira avaliação de ruído em uma bomba de palhetas é presumir que a causa seja o desgaste das palhetas e solicitar a substituição do cartucho, quando a causa real é a entrada de ar. A substituição do cartucho de palhetas em uma bomba com vazamento de ar reduzirá o nível de ruído por algumas horas, mas a entrada de ar fará com que o desgaste se acelere e o ruído retorne em algumas semanas. O teste de diagnóstico para entrada de ar é rápido (um teste de bolhas de água e sabão de 5 minutos) e definitivo, e a prática correta de aquisição é testar a entrada de ar antes de encomendar um cartucho.

Perguntas frequentes

Quais são as causas mais comuns de ruído em uma bomba hidráulica de palhetas?

As sete causas mais comuns de ruído em bombas hidráulicas de palhetas, em ordem de frequência, são: (1) entrada de ar pela linha de sucção, que causa um zumbido contínuo e é responsável por aproximadamente 35% das reclamações de ruído; (2) cavitação devido a uma linha de sucção obstruída ou baixo nível de óleo, que causa um zumbido pulsante e é responsável por aproximadamente 25% das reclamações de ruído; (3) desgaste da ponta da palheta por contaminação do óleo ou vida útil normal, que causa batidas e é responsável por aproximadamente 20% das reclamações de ruído; (4) falha do rolamento por desgaste ou desalinhamento, que causa batidas e aumento da temperatura da carcaça e é responsável por aproximadamente 10% das reclamações de ruído; (5) desalinhamento do eixo entre a bomba e o motor primário, que causa uma vibração de 2x a velocidade do eixo e é responsável por aproximadamente 5% das reclamações de ruído; (6) obstrução da linha de sucção por uma mangueira dobrada ou um filtro entupido, que causa ruído de cavitação e é responsável por aproximadamente 3% das reclamações de ruído; e (7) vazamento interno por uma vedação ou bucha desgastada, que causa O chiado característico é responsável por aproximadamente 2% das reclamações de ruído.

Como posso diferenciar o ruído de cavitação do ruído de entrada de ar?

A cavitação e a entrada de ar produzem ruídos tonais de alta frequência semelhantes, mas diferem na forma de onda, na correlação com a pressão e na resposta às variações do nível de óleo. O ruído de cavitação é um zumbido pulsante que aumenta e diminui com a velocidade do eixo da bomba e se correlaciona com o ciclo de pressão de descarga; ele fica mais alto à medida que a pressão de descarga cai na parte inferior do ciclo. O ruído de entrada de ar é um zumbido contínuo que não pulsa com a velocidade do eixo e não se correlaciona com a pressão de descarga; ele é mais alto quando a bomba está fria e mais baixo quando a bomba atinge a temperatura de operação. A cavitação é corrigida solucionando a restrição na linha de sucção ou o baixo nível de óleo. A entrada de ar é corrigida localizando e reparando o vazamento de ar, geralmente no flange de sucção, na vedação do reservatório ou no parafuso de sangria de ar. O truque diagnóstico é encher o reservatório acima da marca máxima e verificar se o nível de ruído diminui.

Uma bomba hidráulica ruidosa é sempre um problema?

Nem sempre. Toda bomba hidráulica produz algum ruído, e o nível de ruído depende do tipo de bomba, da pressão de operação, da velocidade da bomba e da instalação. Uma bomba de palhetas operando a 175 bar e 1800 RPM produzirá um nível de ruído basal de 65 a 75 dB(A) a 1 m de distância, o que é normal. Uma bomba que apresentou um aumento de 5 a 10 dB(A) em relação ao seu nível basal está apresentando um problema. Uma bomba que repentinamente se torna 15 a 20 dB(A) mais ruidosa do que seu nível basal apresenta um problema grave que requer atenção imediata. A melhor prática da NFPA para medição de ruído em sistemas hidráulicos industriais é estabelecer um nível de ruído basal no momento da instalação, realizar medições anuais e monitorar a tendência dos dados.

Qual a diferença entre o ruído de uma bomba de palhetas desgastada e o ruído de um rolamento desgastado?

Uma bomba de palhetas desgastadas produz ruído de batida na velocidade do eixo da bomba porque as pontas das palhetas desgastadas atingem o anel em um ângulo diferente do das palhetas novas, e o impacto é transmitido ao corpo da bomba como impactos discretos. Um rolamento desgastado produz ruído de batida na frequência do rolamento, que é maior que a velocidade do eixo da bomba, pois os rolamentos normalmente giram a um múltiplo da velocidade do eixo, dependendo da geometria do rolamento. O truque para o diagnóstico é medir a frequência da batida com um analisador de vibração: a batida de palhetas desgastadas ocorre a 1x a velocidade do eixo (por exemplo, 30 Hz a 1800 RPM), enquanto a batida de rolamentos desgastados ocorre em um harmônico superior (por exemplo, 120 Hz para um rolamento com uma relação de frequência típica de 4,0). Outro truque para o diagnóstico é a temperatura: palhetas desgastadas não causam aumento da temperatura da carcaça, enquanto rolamentos desgastados fazem com que a temperatura da carcaça suba de 20 a 40 graus Celsius acima do normal poucas horas de operação.

É possível consertar uma bomba hidráulica barulhenta apenas trocando o óleo?

Às vezes. Uma bomba hidráulica ruidosa causada pela entrada de ar devido ao baixo nível de óleo pode ser solucionada completando o óleo, mas o ruído retornará na próxima vez que o nível de óleo estiver baixo, a menos que a causa subjacente seja corrigida. Uma bomba hidráulica ruidosa causada por cavitação devido a uma viscosidade do óleo muito alta para a temperatura de operação pode ser solucionada com a troca para o óleo com a viscosidade recomendada pelo fabricante. Uma bomba hidráulica ruidosa causada pelo desgaste das palhetas ou dos mancais não é solucionada com a troca do óleo; a troca pode mascarar o ruído temporariamente se o novo óleo tiver melhores propriedades antidesgaste, mas o desgaste mecânico ainda estará progredindo. O teste de diagnóstico consiste em trocar o óleo, operar a bomba por 200 horas e medir novamente o nível de ruído.

Quando uma bomba hidráulica ruidosa deve ser substituída em vez de reparada?

Uma bomba hidráulica ruidosa deve ser substituída em vez de reparada quando o ruído for causado por desgaste da ponta da palheta que ultrapasse o limite de serviço do fabricante (tipicamente 0,05 mm de folga no projeto intra-palheta Vickers VQ), quando a falha do rolamento tiver progredido a ponto de a temperatura da carcaça ser superior a 50 °C acima da temperatura ambiente, quando o ruído for acompanhado por aeração visível no reservatório ou quando a bomba tiver sido reconstruída mais de duas vezes e o ruído retornar dentro da vida útil nominal. A especificação de aquisição para a substituição é uma bomba intra-palheta Vickers da série VQ, disponível nos deslocamentos 20VQ, 25VQ, 35VQ, 45VQ, 2520VQ, 3520VQ, 3525VQ, 4520VQ, 4525VQ e 4535VQ, com projeto de 12 palhetas para baixa pulsação de fluxo, balanceamento hidráulico para longa vida útil e cartucho independente para manutenção sem a necessidade de remover a bomba de sua montagem.

Como a Vicks Hydraulic auxilia no diagnóstico de ruídos em bombas hidráulicas

Para um técnico de manutenção, projetista de sistemas hidráulicos ou responsável por compras que especifica uma bomba de palhetas para substituição em uma aplicação ruidosa, o programa de compras se resume a três documentos: umEspecificações do produto da série VQ(12 deslocamentos abrangendo de 10 a 180 cc/rev), umformulário de diagnóstico de ruído(o gráfico de diagnóstico de 12 linhas com sintoma, causa, teste de verificação e solução), e umsolicitação de diagnóstico de sintomas de ruído para Vicks(O caminho do e-mail para enviar os sintomas de ruído a um engenheiro da Vicks para uma aplicação específica da bomba).Categoria de Bomba Hidráulica VicksInclui a série VQ, a série Denison T6/T7, a série Vickers V10/V20 e a série de bombas servo ABT.caminho de contatoPara diagnóstico de ruído, a equipe de engenharia da Vicks pode ser contatada via WhatsApp ou e-mail, com um tempo de resposta de 24 horas para a maioria das solicitações.