Diagnose en eliminatie van oververhitting van hydraulische systemen: foutanalyse, thermische beeldvorming en hydraulische tests

Technical analysis: Troubleshooting hydraulic system overheating: root cause analysis with thermal imaging, flow/pressur

Diagnose en eliminatie van oververhitting van hydraulische systemen: foutanalyse, thermische beeldvorming en hydraulische tests

1. Beschrijving van het probleem en de omvang ervan

Oververhitting van het hydraulische systeem is een van de meest voorkomende kritieke storingen in de industriële uitrusting van Oekraïense ondernemingen (metallurgie, machinebouw, pers- en gieterijproductie). Wanneer de bedrijfstemperatuur van de hydraulische olie de toegestane drempel van +60...+65 °C overschrijdt (voor standaard minerale oliën van klasse HL/HLP volgens DIN 51524), daalt de viscositeit van de vloeistof scherp, wat leidt tot interne lekkages, verlies van volumetrische efficiëntie van pompen, slijtage van precisieparen en vernietiging van afdichtingen.

Deze handleiding heeft betrekking op stationaire en mobiele industriële hydraulische systemen met een werkdruk van 50 tot 350 bar en debieten van 20 tot 500 l/min. Classificatie van de ernst van het incident:

  • Kritiek (noodstop): Olietemperatuur boven +80 °C. Risico op vastlopen van aandrijvingen, thermische vernietiging van afdichtingen (NBR/FKM) en volledig falen van de pomp. Volgens het LOTO-protocol is een onmiddellijke stop vereist.
  • Belangrijk (waarschuwingsniveau): Olietemperatuur in het bereik +70...+80 °C gedurende meer dan 30 minuten. Het systeem werkt met verminderde prestaties, er worden langzame bewegingen van cilinders en periodieke activering van veiligheidskleppen waargenomen.
  • Klein (vroege diagnose): De temperatuur is stabiel op +65...+70 °C. Merkbare afname van de olieviscositeit, verhoogd pompgeluidsniveau bij piekbelastingen.

2. Voorzorgsmaatregelen en veiligheid

<група-попереджень> LET OP! GEVAAR VOOR HOGE DRUK EN HOGE TEMPERATUUR!
Voordat u diagnose- of reparatiewerkzaamheden uitvoert, moet u de volgende verplichte handelingen uitvoeren:
1. Voer de Lockout/Tagout-procedure uit (LOTO — Lockout/Tagout) van de hoofdschakelaar van het pompstation.
2. Zorg ervoor dat de restdruk in het hydraulische circuit wordt gehandhaafd door de drukkleppen te openen of handmatig te gebruiken. afvoerleidingen. Denk eraan: hydraulische vloeistof onder een druk van meer dan 50 bar kan de huid doorboren en ernstige vergiftiging of amputatie veroorzaken.
3. Gebruik een volledige set persoonlijke beschermingsmiddelen: hittebestendige beschermende handschoenen (EN 407), veiligheidsbril met zijbescherming (EN 166), overall gemaakt van vlambestendig materiaal.
4. Vermijd contact met hete oppervlakken van hydraulische verdelers, leidingen en tank. Temperaturen boven +65 °C veroorzaken onmiddellijke brandwonden. Laat het systeem afkoelen tot een veilige temperatuur (+35 °C) voordat u de onderdelen demonteert.

3. Noodzakelijke diagnostische hulpmiddelen

De volgende lijst met meetapparatuur wordt gebruikt om de oorzaken van oververhitting nauwkeurig te lokaliseren en de naleving van ISO- en EN-normen te controleren:

<траса>
Naam van het hulpprogramma Specificatie / Model Meetbereik Afspraak in de diagnostiek
Warmtebeeldcamera Geluidsbereik -20 °C tot +350 °C, resolutie van 320x240 pixels -20 °C ... +350 °C Contactloos scannen van temperatuurgradiënten op pompen, kleppen, warmtewisselaars en pijpleidingen.
Digitale manometer / Set manometers Nauwkeurigheidsklasse 0,5, aansluiting G1/4" 0 - 400 bar Meting van de werkdruk op de injectieleiding, persleiding en in de drainageleiding van pompen.
Ultrasone flowmeter / hydrotester Draagbare hydraulische stroom- en temperatuurtester 2 - 600 l/min, tot 420 bar Bepalen van de werkelijke volumestroom van de pomp en de waarden van interne lekkages in hydraulische motoren en cilinders.
Digitale multimeter Echte RMS, CAT III 1000 V / CAT IV 600 V 0 - 1000 V AC/DC, 0 - 10 A, 0 - 40 MΩ Controle van de voedingsspanning van elektromagneten van proportionele en discrete kleppen, weerstand van spoelen.
Lasertoerenteller / Stroboscoop Optisch, contactloos 10 - 99999 tpm Controle van de werkelijke rotatiefrequentie van de as van de elektromotor en de hydraulische pomp onder belasting.

4. Controlelijst voor initiële conditiebeoordeling

Vul vóór demontage of diepgaande interventie de volgende kaart met operationele parameters in:

Parameter/observatie Normatieve waarde (toegestaan) Werkelijke waarde Status (Normaal / Alarm)
Olietemperatuur in de tank (T_tank) +45 °C ... +55 °C [Voer waarde in] [Kies]
Omgevingstemperatuur +15 °C ... +35 °C [Voer waarde in] [Kies]
Bedrijfsdruk op de injectieleiding (P_set) Volgens machinespecificatie (bijv. 210 bar) [Voer waarde in] [Kies]
Druk in de afvoerleiding van de axiale zuigerpomp < 1,5 bar (volgens ISO 4413) [Voer waarde in] [Kies]
Drukval op het oliefilter ($\Delta$P) < 1,5 bar (nieuw: < 0,5 bar) [Voer waarde in] [Kies]
Het niveau van de werkvloeistof in de tank Min. 80% niveauvenster (optische niveaumeter) [Voer waarde in] [Kies]
Zuiverheid van de werkvloeistof (zuiverheidsklasse voor ISO 4406) Uiterlijk 16-18-2013 (of zoals vereist door OEM) [Voer waarde in] [Kies]

5. Systematisch blokdiagram van diagnostiek

Gebruik dit algoritme voor stapsgewijze probleemoplossing:

  1. Stap 1: Lokaliseer de warmtebron met behulp van een warmtebeeldcamera.
    • Schakel het systeem in onder werkende belasting.
    • Scan de hydraulische unit met een warmtebeeldcamera.
      • Als er een hotspot op de pomp is: Controleer de druk in de afvoerleiding. Als de afvoer heet is en de stroom groter is dan 5-7% van de nominale toevoer: Waarschijnlijke slijtage of vernietiging van de wortel-/zuigerparen van de pomp (Ga naar paragraaf 7.1).
      • Indien een hotspot op de ontlast- of ontlastklep: Controleer de drukinstelling en de staat van de zitting. De klep voert de stroom voortdurend af naar de afvoerleiding onder volledige druk - Waarschijnlijk vastlopen of onjuiste afstelling van de ontlastklep (Ga naar sectie 7.2).
      • Als er een hete plek op de oliekoeler (warmtewisselaar) is, maar de water-/luchtuitlaattemperatuur laag is: Controleer de koelvloeistofstroom en de aanwezigheid van vervuiling op de vinnen - Waarschijnlijke externe of interne vervuiling van de warmtewisselaar (Ga naar paragraaf 7.3).
      • Als de gehele hydraulische tank en pijpleidingen gelijkmatig heet zijn: Controleer de algehele vermogensbalans, drukverliezen bij de gaskleppen en de werking van het loscircuit tijdens cycluspauzes - Waarschijnlijk overmatig verlies van hydraulische energie in de leidingen of onvoldoende tankvolume (Ga naar paragraaf 7.4).

6. Matrix "Symptoom - Oorzaak - Test - Verwacht resultaat"

Symptoom Waarschijnlijke oorzaken (volgens waarschijnlijkheid) Diagnostische test Verwacht resultaat als de oorzaak wordt bevestigd
Hoge pompafvoertemperatuur (> +75 °C), metaalachtig geluid. 1. Slijtage van het plunjerpaar van de axiale zuigerpomp.
2. Cavitatie door luchtaanzuiging.
Meet de stroming in de afvoerleiding met behulp van een hydrotester. Het drainageverbruik bedraagt ​​meer dan 10% van de capaciteit van de pomp bij nominaal toerental.
Lokale verwarming van het veiligheidskleplichaam boven +75 °C. 1. Voortdurende reset van de stroom als gevolg van een defecte of onvoldoende afgestelde klep.
2. Verontreiniging van de klepkegel met deeltjes.
Controleer het temperatuurverschil voor en na de klep met behulp van een warmtebeeldcamera en meet de druk bij de inlaat. De leidingtemperatuur na de klep is veel hoger (> +10 °C), de inlaatdruk is gelijk aan de aansturingsinstelling.
Oververhitting van het gehele systeem bij inactiviteit. 1. Verontreiniging van de lucht-olieradiator.
2. Laag verbruik van koelwater (voor waterwarmtewisselaars).
3. Verkeerd geselecteerde pomp of lange bypass-werkzaamheden.
Meet het rendement van de warmtewisselaar: temperatuurverschil van olie en koelmiddel ($\Delta$T). Het rendement van de warmtewisselaar ligt onder de 50%, de warmteoverdrachtscoëfficiënt is gedaald door een laagje kalk of vuil.
Snelle verwarming van de olie wanneer de uitvoerende cilinders worden ingeschakeld. 1. Interne lekkages in hydraulische cilinders als gevolg van versleten zuigerafdichtingen.
2. Te hoge insteldruk van de reduceerventielen.
Voer een stromingstest uit: blokkeer de cilinder in de uiterste positie en meet het drukverlies of de verwarming van de staafholte. Een snelle stijging van de temperatuur van de hydraulische cilinderwand in het zuigergebied zonder dat de stang beweegt.

7. Analyse van de grondoorzaken van elke storing

7.1. Volumetrische slijtage van een axiale zuigerpomp

Waarom dit gebeurt: Hogedruk-axiale zuigerpompen zijn in grote mate afhankelijk van de zuiverheid van de werkvloeistof (de aanbevolen klasse voor ISO 4406 is niet slechter dan 16-18-2013). Het binnendringen van schurende deeltjes leidt tot microkrassen tussen de distributiering en het cilinderblok, evenals tussen de plunjers en voeringen. Dit vergroot de openingen waardoor hete olie onder hoge druk in het pomphuis stroomt (interne lekkages), waardoor deze onmiddellijk wordt verwarmd.

Hoe bevestigt u: Sluit de debietmeter aan op de afvoerleiding van het pomphuis. Volgens de ISO 4413-norm moet de pomp onmiddellijk worden gereviseerd of vervangen als de afvoerstroom meer dan 8-10% van de nominale prestatie van de pomp bedraagt ​​bij nominaal toerental en werkdruk.

Gevolgen: Volledige blokkering van de pomp, vernieling van de aandrijving, uitstoot van metaalspaanders door het hydraulische circuit met uitval van alle verdelers en kleppen.

7.2. Voortdurende activering of vastlopen van de veiligheidsklep

Waarom dit gebeurt: Als het hydraulische circuit zo is ontworpen dat de pomp constant het volledige debiet levert via de ontlastklep (bijvoorbeeld in circuits met niet-gereguleerde tandwielpompen zonder ontlastkleppen), wordt alle hydraulische energie omgezet in warmte ($P \ imes Q$). Ook sluit de klep mogelijk niet volledig vanwege het binnendringen van vreemde deeltjes onder de sluitconus.

Hoe bevestigt u: Meet de druk met een manometer direct vóór de klep en vergelijk deze met de nominale werkdruk van het systeem. Gebruik een warmtebeeldcamera: de temperatuur van de afvoerleiding vanaf de klep zal +15...+25 °C hoger zijn dan de temperatuur in de tank.

Gevolgen: Chronische oververhitting van olie, afbraak van additieven in olie (breuk van moleculaire ketens), verlies van smerende eigenschappen.

7.3. Het rendement van de warmtewisselaar ligt onder de berekende

Waarom dit gebeurt: Verontreiniging van de luchtradiatorlamellen met stof, vet of technologisch afval van het bedrijf. In waterwarmtewisselaars (schaalbuis of plaat) - de vorming van kalkaanslag, minerale afzettingen of biologisch slijm op het oppervlak van de warmtewisselaar vanaf de zijkant van het koelwater.

Hoe u dit kunt bevestigen: Bereken de efficiëntie van de warmtewisselaar met behulp van de temperatuur-drukformule. Als het verschil tussen de temperatuur van de olie bij de uitlaat van de koeler en de temperatuur van het koelmedium bij de inlaat kleiner is dan 5-8 °C, wordt de warmteoverdracht onderschat.

Gevolgen: het thermische evenwicht van het systeem verschuift naar de zone met gevaarlijke temperaturen (> +70 °C), waardoor de productielijn stopt vanwege noodtemperatuursensoren.

8. Stapsgewijze procedures voor probleemoplossing

8.1. Procedure voor het herstellen van de pompeenheid

  1. Voer de LOTO-procedure uit en maak het systeem drukloos.
  2. Demonteer de versleten pomp, controleer de uitlijning van de pompas en de elektromotor met behulp van een koppeling (toegestane radiale slingering < 0,05 mm).
  3. Spoel de zuigleiding door en vervang de filterelementen (pomp en filters volgens DIN 24550 normen).
  4. Installeer een nieuwe pomp (bijvoorbeeld een axiale zuigerpomp met instelbare prestaties uit de A10VSO-serie of een analoog uit de UNITEC-D-catalogus).
  5. Vul vóór het starten het pomphuis met schone olie via het aftapgat om voor primaire smering te zorgen.
  6. Voer een koude start uit in de "recirculatie"-modus zonder belasting gedurende 10 minuten, waarbij u langzaam de resterende lucht uit de stuurleiding laat ontsnappen.
  7. Controleer de druk in de afvoerleiding: deze mag niet hoger zijn dan 1,2 bar.

8.2. Procedure voor het reinigen en repareren van warmtewisselaars

  1. Voer LOTO uit, sluit de afsluitkleppen op de koelwaterleiding en smeerleiding.
  2. Demonteer de warmtewisselaar of sluit een chemisch wasstation (CIP) aan.
  3. Voor luchtradiatoren: blaas met perslucht onder een druk van maximaal 4,0 bar en was met milde schoonmaakmiddelen (voorkom beschadiging van de aluminium lamellen).
  4. Voor platen-/schaalbuis-waterwarmtewisselaars: was gedurende 2-4 uur met een speciale zuuroplossing (oplossing op basis van sulfamine- of citroenzuur 5-10%) om kalk te verwijderen (volgens EN 13445 normen).
  5. Spoel af met schoon water, controleer de dichtheid door hydraulisch persen met een testdruk van 1,5 vanaf de nominale (maar niet minder dan 10 bar) gedurende 15 minuten.
  6. Opnieuw installeren met vervangende O-ringen van FKM (Viton)-materiaal om hittebestendigheid tot +200 °C te garanderen.

9. Preventieve maatregelen

De hoofdoorzaak Preventiestrategie Bewakingsmethode Aanbevolen interval
Slijtage van pompen door vervuiling Controle van de oliezuiverheidsklasse, introductie van fijnfilters (β20 $\\ge$ 200). Analyse van oliemonsters in een gecertificeerd laboratorium (telling van deeltjes voor ISO 4406). Elke 500 bedrijfsuren (of eens per 3 maanden).
Verontreiniging van koelradiatoren Regelmatige reiniging van lamellen van industrieel stof en vet. Visuele inspectie en controle van het temperatuurverschil ($\Delta$T) op de warmtewisselaar. Elke 250 uur (of maandelijks in stoffige winkels).
Thermische afbraak van olie Controle van het additievenpakket en de viscositeit (classificatie ISO VG 46 / 68). Meting van het totale zuurgetal (TAN) en het watergehalte (Karl Fischer). Elke 2000 uur of één keer per jaar.

10. Reserveonderdelen en componenten

Om de temperatuurbalans en dichtheid van de hydraulische systemen van uw onderneming snel te herstellen, gebruikt u beproefde componenten uit ons magazijn in Duitsland met levering aan Oekraïne:

Beschrijving van het onderdeel Specificatie / Standaard Wanneer vervangen UNITEC-D-categorie
Axiale zuigerpomp met variabel volume Rexroth A10VSO / Parker PVplus serie, 28 - 140 cm³/omw, 280 bar Bij overschrijding van de afvoerstroom > 10% of uitval van toevoer. Hydraulische hogedrukpompen
Lucht-olie-warmtewisselaar Koelvermogen 5 - 50 kW, 24VDC/380VAC ventilatormotor Als de koelefficiëntie afneemt of de lamellen mechanisch beschadigd zijn. Koelsystemen en warmtewisselaars
Druk-/afvoerfilterelement Gevlochten glasvezel, filtratiegraad 10 micron (β10 $\\ge$ 75), DIN 24550 Wanneer de vervuilingsindicator wordt geactiveerd ($\Delta$P > 1,5 bar) of elke 1000 uur. Hydraulische filters en elementen
Een set hydraulische cilinder-/klepafdichtingen FKM (Viton) / PTFE-composietmaterialen, bestand tegen +200 °C Bij het optreden van externe lekkages of bij elke revisie van de unit. Afdichtingen en reparatiesets
Veiligheidsklep met directe of indirecte werking Du 10 - Du 25, opstelling tot 315 bar, ISO 6264 / CETOP Wanneer de kegel blijft hangen, verlies van strakheid of onmogelijkheid om de druk te stabiliseren. Hydraulische kleppen en regelaars

Bestel de reserveonderdelen die u nodig heeft rechtstreeks via onze e-catalogus voor industriële apparatuur: https://www.unitecd.com/e-catalog/

11. Referenties en regelgevingskader

  • ISO 4413: Hydraulische vloeistof. Algemene regels en veiligheidseisen voor systemen en hun componenten.
  • ISO 4406: Hydraulische vloeistoffen. De methode voor het coderen van het zuiverheidsniveau van vaste deeltjes.
  • DIN 51524 Deel 2 van 3: Smeermiddelen en smeermiddelen. Hydraulische oliën van het type HLP en HVLP.
  • EN 13445: Onverwarmde drukvaten (normen voor warmtewisselaars en tanks).
  • Technische handleidingen van OEM's: Bosch Rexroth RE 92701, Parker Hannifin handleiding voor het oplossen van hydraulische problemen, technische documentatie van Hydac.
  • Bijgevoegde UNITEC-D-handleidingen: "Analyse en filtratie van werkvloeistoffen in hydraulische systemen van persapparatuur", "Preventie van cavitatieschade in zuigerpompen".

Related Articles