Gids voor het oplossen van problemen: Driften en kruipen van hydraulische cilinders - Diagnose stellen van interne lekken, afdichtingen controleren, ontlastkleppen testen en stuurdruk controleren

1. Beschrijving van het probleem en toepassingsgebied

Deze handleiding is bedoeld voor het diagnosticeren en oplossen van drift (ongewenste langzame beweging van een hydraulische cilinder onder belasting) en kruip (ongewenste korte, schokkerige bewegingen van een hydraulische cilinder) in industriële hydraulische systemen. Deze verschijnselen kunnen leiden tot onnauwkeurige positionering, verminderde prestaties van de apparatuur, risico op productschade en, in kritieke gevallen, gevaarlijke situaties voor het personeel. Het probleem is relevant voor persen, werktuigmachines, hefmechanismen, industriële robots en andere machines die hydraulische aandrijvingen gebruiken.

Ernstclassificatie:

• Kritisch: drift of kruip die een onmiddellijke bedreiging vormt voor de veiligheid van de operator, de productkwaliteit aanzienlijk beïnvloedt of resulteert in een volledige stopzetting van de productie. Vereist onmiddellijke interventie.
• Belangrijk: prestatieverlies, verhoogde slijtage van componenten, langere cyclustijd, resulterend in merkbare efficiëntieverliezen. Het moet zo snel mogelijk worden geëlimineerd.
• Klein: Kleine afwijkingen van de gewenste positie die geen kritische invloed hebben op het productieproces of de veiligheid, maar duiden op de eerste fase van de ontwikkeling van een fout. Diagnose en reparatieplanning nodig.

2. Voorzorgsmaatregelen

WAARSCHUWING! Voordat u met diagnose- of reparatiewerkzaamheden aan hydraulische systemen begint, moet u de volgende veiligheidsmaatregelen in acht nemen:

• LOCKOUT/TAGOUT: Zorg voor volledige uitschakeling van apparatuur en pas LOTO-procedures toe in overeenstemming met interne bedrijfsnormen en DSTU EN 1037-vereisten.
• ONTLADING VAN OPGESLAGEN ENERGIE: Hydraulische systemen kunnen aanzienlijke druk behouden, zelfs nadat de pomp is uitgeschakeld. Zorg ervoor dat alle druk volledig is ontlast voordat u onderdelen of leidingen loskoppelt. Gebruik manometers om de nuldruk te bevestigen. Probeer niet onderdelen onder druk te demonteren.
• PERSOONLIJKE BESCHERMINGSUITRUSTING (PBM): Gebruik altijd een veiligheidsbril of schild, beschermende handschoenen, geschikte werkkleding en veiligheidsschoenen. Hete hydraulische vloeistof en hogedrukstralen kunnen ernstige brandwonden en verwondingen veroorzaken.
• VLOEISTOFTEMPERATUURREGELING: Hydraulische vloeistof kan erg heet zijn (tot 80°C en hoger). Laat het systeem vóór contact afkoelen tot een veilige temperatuur.
• GEVAAR VOOR VLOEISTOFINJECTIE: Lekkende hydraulische vloeistof onder hoge druk kan de huid binnendringen en ernstig letsel veroorzaken dat onmiddellijke medische aandacht vereist. Controleer nooit met uw handen op lekken. Gebruik een stuk karton of ander geschikt materiaal.
• CILINDERSTEUN: Als de cilinder zich in een opgeheven positie bevindt of een gewicht ondersteunt, gebruik dan mechanische steunen of vergrendelingen om te voorkomen dat deze tijdens het gebruik onverwacht valt.

3. Noodzakelijke diagnostische hulpmiddelen

Voor een effectieve diagnose en probleemoplossing van drift en kruip van hydraulische cilinders is de volgende set gereedschappen nodig:

4. Initiële evaluatiechecklist

Voordat u met gedetailleerde diagnostische procedures begint, is het noodzakelijk basisinformatie te verzamelen en een eerste visuele beoordeling uit te voeren. Dit zal helpen de mogelijke oorzaken te beperken.

5. Systematisch diagnostisch algoritme

Dit stapsgewijze algoritme helpt bij het systematisch identificeren van de hoofdoorzaak van drift of kruip van hydraulische cilinders.

1. Drift/kruipbevestiging en systeemisolatie:
   1. Schakel de hydrauliek uit, pas LOTO toe. LET OP: Laat de druk ontsnappen!
   2. Vergrendel de cilinder mechanisch op zijn plaats (indien mogelijk en veilig).
   3. Koppel beide hydraulische leidingen los van de cilinder. Sluit losgekoppelde leidingen en cilinderpoorten af.
   4. Laat de cilinder een tijdje belast staan ​​(indien mogelijk en veilig) of op een plek waar eerder drift werd waargenomen.
   5. ALS de cilinder blijft driften (langzaam van positie veranderen) na het loskoppelen van de leidingen en het aansluiten van de DAN poorten:
      • OORZAAK: Interne cilinderzuigerafdichting lekt. Ga naar 7.1.
   6. ELSE IF cilinder beweegt niet na het loskoppelen van leidingen en het afsluiten van poorten DAN:
      • OORZAAK: Lekkage in externe hydraulische componenten (kleppen, slangen, pomp). Ga naar 5.2.
2. Diagnostiek van externe componenten:
   1. Controleer de ontlast-/terugslagkleppen:
      • ALS het systeem over ontlast- of terugslagkleppen op de cilinderleidingen heeft (vaak geïntegreerd in de cilinder of regeleenheid), DAN:
        • Inspecteer de kleppen visueel op externe lekken.
        • Meet de druk bij de in- en uitlaat van de kleppen terwijl u de last statisch vasthoudt.
        • ALS de uitlaatdruk van de klep (naar de cilinder) sneller daalt dan de inlaatdruk (van de verdeler), DAN:
          • PROBLEEMCOMPONENT: Defecte afvoer-/terugslagklep (vuil, slijtage, veerschade). Ga naar 7.2.
        • ELSE IF de druk blijft behouden maar de cilinder drijft DAN:
          • Het probleem ligt waarschijnlijk stroomopwaarts of in de cilinder zelf (als de plug onbetrouwbaar was).
   2. Diagnose van de verdeler (directionele regelklep):
      • Ontkoppel de druk- (P) en afvoerleidingen (T) van de verdeler (indien veilig en technisch mogelijk) of blokkeer de respectieve poorten.
      • Oefen druk uit op de cilinderleidingen die nog met de verdeler verbonden zijn en houd de cilinder in de bedrijfspositie.
      • ALS cilinder drift DAN:
        • PROBLEEM COMPONENT: Interne verdelerspoel lekt. Ga naar 7.3.
      • ELSE ALS de cilinder niet drift DAN:
        • Het probleem is waarschijnlijk de stuurdruk of de elektrische regeling. Ga naar punt 5.2.3.
   3. Controle van stuurdruk en elektrische bediening (voor stuurgestuurde kleppen):
      • Meet de daadwerkelijke stuurdruk die op de klep wordt uitgeoefend. Het moet voldoen aan de specificaties van de fabrikant (meestal 10-30 bar).
      • Meet de spanning en stroom bij de magneetventielen. Ze moeten voldoen aan de norm (bijvoorbeeld 24V DC of 230V AC).
      • ALS de stuurdruk laag of onstabiel is, of het elektrische signaal onjuist is DAN:
        • PROBLEEMGEBIED: Problemen met de stuurdrukbron (reduceerklep, leidinglek) of defect aan elektrisch onderdeel (magneet, bedrading, controller). Ga naar 7.4.
   4. Diagnostiek van hydraulische accumulatoren (indien aanwezig in het systeem):
      • Controleer de vuldruk van de hydraulische accumulator. Onvoldoende lading kan systeeminstabiliteit en drift veroorzaken. De vuldruk moet overeenkomen met de instructies van de fabrikant (meestal 70-80% van de minimale bedrijfsdruk).
      • ALS de laaddruk lager is dan normaal DAN:
        • PROBLEEMCOMPONENT: Accumulatorstoring (gaslek, membraan-/blaasschade). Ga naar 7.5.

6. Storingsoorzaakmatrix

7. Analyse van de grondoorzaken van storingen

7.1. Interne lekkage van zuigerafdichtingen van hydraulische cilinders

Uitleg: Dit is een van de meest voorkomende oorzaken van cilinderdrift. Zuigerafdichtingen (manchetten, O-ringen, gecombineerde afdichtingen) zijn ontworpen om de cilinderkamers te scheiden en te voorkomen dat vloeistof van de ene kant van de zuiger naar de andere stroomt. Na verloop van tijd verliezen afdichtingen, als gevolg van mechanische slijtage, blootstelling aan schurende deeltjes in de vloeistof, hoge temperaturen, chemische afbraak van de vloeistof of onjuiste installatie, hun elasticiteit en dichtheid. Hierdoor stroomt er vloeistof onder druk door de zuiger van de hogedrukkamer naar de lagedrukkamer, waardoor ongewenste cilinderbewegingen ontstaan.

Bevestiging: De beste manier om dit te bevestigen is door de cilinder te isoleren zoals beschreven in 5.1. Als de cilinder gaat afdrijven na het loskoppelen en aansluiten van de hydraulische leidingen, zijn de zuigerafdichtingen vrijwel zeker de oorzaak. Bovendien kan de interne lekkage worden gemeten met behulp van een hydraulische debietmeter. Sluit de debietmeter aan op een van de cilinderleidingen (sluit de andere af), oefen druk uit op de andere kant van de zuiger. Vloeistoflekkage van meer dan 0,5-1% van het maximale volume van de cilinder per minuut bij nominale druk kan duiden op versleten afdichtingen. Ook zullen de afdichtingen er bij het demonteren van de cilinder versleten en verhard uitzien, scheuren vertonen of sporen van schade vertonen.

Effecten: Als interne lekken niet worden aangepakt, leiden ze tot: verlies van positioneringsnauwkeurigheid, overmatig energieverbruik door de pomp (die voortdurend probeert het lek te compenseren), oververhitting van de hydraulische vloeistof, versnelde slijtage van andere systeemcomponenten als gevolg van vervuiling en oververhitting, en mogelijke fouten in het productieproces.

7.2. Defecte ontlast-/terugslagklep op cilinder

Uitleg: Tegengewichtkleppen of slotkleppen, vaak direct in de cilinder geïntegreerd of in de directe omgeving geïnstalleerd, zijn ontworpen om een ​​vrije val of ongecontroleerde beweging van de cilinder onder invloed van een externe belasting (bijvoorbeeld de zwaartekracht) te voorkomen bij afwezigheid van druk in de bedieningsleidingen. Slijtage aan de interne onderdelen van de klep, vuil, vreemde deeltjes die vastzitten onder de spoel, schade aan de klepzitting of een losse/gebroken veer kunnen allemaal interne lekkage door de klep veroorzaken, waardoor de cilinder kan gaan driften.

Bevestiging: Terwijl de stroom is uitgeschakeld (LOTO) en het systeem is afgetapt, koppelt u de afvoerleiding los van de klep en oefent u druk uit op de klepinlaat die de cilinder vasthoudt. Als er een aanzienlijke vloeistofstroom uit de afvoerleiding komt (meer dan 0,2 l/min bij nominale druk), bevestigt dit een intern lek. Let bij het demonteren van de klep ook op tekenen van slijtage aan de spoel, zitting, schade aan de veer of vervuiling.

Gevolgen: Ongecontroleerde val of beweging van de cilinder, wat schade aan apparatuur, risico op letsel voor personeel en onvermogen om de lading nauwkeurig te positioneren kan veroorzaken. Leidt ook tot oververhitting en energieverlies.

7.3. Interne lekkage van verdelerspoel (directionele regelklep)

Uitleg: De verdeler (hydraulische directionele regelklep) is verantwoordelijk voor het richten van de stroom hydraulische vloeistof naar de respectieve cilinderkamers. Het bestaat uit een behuizing en een precisiespoel. Na verloop van tijd, als gevolg van schurende slijtage door verontreinigde vloeistof, cavitatie of onjuiste installatie, neemt de speling tussen de spoel en het lichaam toe. Hierdoor kan vloeistof van de drukleiding (P) naar de afvoerleiding (T) stromen of tussen de poorten die naar de cilinder (A, B) leiden wanneer de spoel in de neutrale of gesloten positie staat. Dit resulteert in cilinderdrift omdat de druk niet voldoende wordt vastgehouden.

Bevestiging: Isoleer de verdeler van de cilinder zoals beschreven in paragraaf 5.2.2. Oefen druk uit op inlaat P van het verdeelstuk en sluit de leidingen A en B op het verdeelstuk af. Als er een merkbare vloeistofstroom uit de aftappoort T komt (meer dan 0,5 l/min voor een nieuwe klep, 5-10 l/min voor een versleten klep), duidt dit op een intern lek. Ook is het mogelijk om de temperatuur van het verdelerhuis in de lekzone te verhogen, dit kan worden gedetecteerd met een pyrometer (verschil > 5°C).

Gevolgen: Verlies van controle over de cilinder, drift, trage reactie van het systeem, oververhitting van de hydraulische vloeistof, verminderde systeemefficiëntie en verhoogd stroomverbruik van de pomp.

7.4. Problemen met de stuurdruk of elektrische besturing

Uitleg: Veel hydraulische kleppen (vooral grote kleppen of kleppen met afstandsbediening) gebruiken stuurdruk om de spoel te bedienen. Als de stuurdruk onvoldoende is (bijvoorbeeld als gevolg van een lek in de stuurleiding, een defecte stuurdrukontlastklep, vervuiling of verstopping van de kleine gaten) of als het elektrische signaal naar de stuursolenoïde instabiel/afwezig is (defecte solenoïde, open bedrading, PLC-probleem), sluit de klep mogelijk niet volledig of blijft in positie, waardoor drift ontstaat.

Bevestiging: Meet de stuurdruk direct bij de inlaat van de regelklep. Vergelijk het met de specificatie van de fabrikant. Controleer het elektrische signaal op de elektromagneten met een multimeter (spanning, weerstand van de wikkeling). De typische weerstand van de solenoïdewikkeling is 10-30 ohm. Een lage stuurdruk (bijv. <10 bar wanneer 15 bar vereist is) of geen/onstabiel elektrisch signaal (spanning lager dan 90% van de nominale waarde) bevestigt het probleem.

Gevolgen: Onmogelijkheid van volledige klepbediening, cilinderdrift, onjuiste systeembediening, defecte apparatuur.

7.5. Storing hydraulische accumulator

Uitleg: Hydraulische accumulatoren worden gebruikt om de druk op peil te houden, verschillen in vloeistofvolume te compenseren, pulsaties te dempen en voor een reservevolume vloeistof te zorgen. Als de hydroaccumulator zijn gaslading verliest (door lekkage uit de gaskamer of schade aan het scheidingselement - bel/membraan), kan hij zijn functies niet effectief uitoefenen. Dit kan leiden tot instabiliteit van de systeemdruk, onvoldoende ladingbehoud en als gevolg daarvan cilinderdrift.

Bevestiging: Meet de druk van de gaslading met behulp van een speciaal batterijoplaad- en testapparaat. Het moet voldoen aan de specificaties van de fabrikant, meestal 70-80% van de minimale werkdruk van het systeem. Een drukval onder de 50% van normaal is van cruciaal belang. Vloeistof die uit de gaszijde van de accu wegstroomt, duidt op schade aan het scheidingselement.

Gevolgen: Onstabiele druk in het systeem, schokken van de cilinder, verhoogde slijtage van de pomp en andere componenten als gevolg van hydraulische schokken, cilinderdrift.

8. Volgorde van acties voor het oplossen van problemen

Nadat u de hoofdoorzaak hebt vastgesteld met behulp van het diagnostische algoritme, voert u de volgende stappen voor probleemoplossing uit:

8.1. Vervanging van zuigerafdichtingen van hydraulische cilinders

1. VEILIGHEID: Breng LOTO aan, verlicht de druk. Vergrendel de cilinder mechanisch.
2. Verwijder de hydraulische cilinder uit het apparaat.
3. Reinig het buitenoppervlak van de cilinder tegen vuil.
4. Demonteer de cilinder volgens de instructies van de fabrikant (OEM) en gebruik speciaal gereedschap.
5. Verwijder de zuiger en stang.
6. Inspecteer het binnenoppervlak van de cilindervoering en het oppervlak van de stang zorgvuldig op krassen, bramen, corrosie of mechanische schade. Aanvaardbare defecten: zie UNITEC Onderhoudsgids "Diagnostiek van stangslijtage". Als er aanzienlijke schade wordt aangetroffen die de toleranties van ISO 8132/ISO 8133 overschrijdt, overweeg dan reparatie of vervanging van de cilinder.
7. Verwijder de oude afdichtingen van de zuiger.
8. Maak de afdichtingsgroeven schoon.
9. Installeer nieuwe afdichtingen met behulp van speciaal installatiegereedschap om beschadiging ervan te voorkomen. Zorg ervoor dat de richting van de afdichtingen correct is volgens de instructies van de fabrikant. Gebruik alleen originele reserveonderdelen of gecertificeerde analogen die voldoen aan de ISO 6020-2 / ISO 6022-norm.
10. Monteer de cilinder in omgekeerde volgorde, waarbij u de schroefdraadverbindingen vastdraait met het aanbevolen aanhaalmoment (bijv. 80 Nm voor M16).
11. Installeer de cilinder op het apparaat.
12. VERIFICATIE: Start het systeem. Voer verschillende werkingscycli van de cilinder uit zonder belasting en vervolgens onder belasting. Controleer de afwezigheid van drift, externe lekken en soepelheid van beweging. Noteer driftparameters (indien nog steeds waargenomen) ter vergelijking.

8.2. Reparatie/vervanging van de ontlast-/terugslagklep

1. VEILIGHEID: Breng LOTO aan, verlicht de druk.
2. Demonteer de defecte klep.
3. Demonteer de klep. Inspecteer de spoel, zitting, veren en afdichtingen.
4. Reinig alle componenten. Vervang versleten of beschadigde onderdelen (afdichtingen, veren, spoel - indien verkrijgbaar als reserveonderdelen) door originele exemplaren. Als de klep niet kan worden gedemonteerd of als de onderdelen niet beschikbaar zijn, vervang dan de gehele klep.
5. Monteer de klep, draai de verbinding vast volgens het aanhaalmoment van de fabrikant (bijvoorbeeld voor patroonkleppen tot 40 Nm).
6. Vervang de klep.
7. VERIFICATIE: Start het systeem. Controleer het vasthouden van de cilinderlast. Noteer de afwezigheid van drift. U kunt een lektest uitvoeren via de aftapopening van de klep (niet meer dan 0,1 l/min).

8.3. Reparatie/vervanging van distributeur (directionele regelklep)

1. VEILIGHEID: Breng LOTO aan, verlicht de druk.
2. Demonteer de verdeler.
3. Demonteer de verdeler volgens de instructies van de fabrikant.
4. Inspecteer de spoel en de behuizing op slijtage, bramen, corrosie of vreemde deeltjes.
5. Als het lek klein is en wordt veroorzaakt door vuil, probeer dan de spoel en de behuizing schoon te maken. Als er sprake is van aanzienlijke slijtage (visueel waarneembare speling op de spoel of verkleuring van het oppervlak), moet de klep worden vervangen, omdat reparatie van de spoel doorgaans niet wordt verwacht.
6. Monteer of vervang de verdeler.
7. VERIFICATIE: Start het systeem. Controleer de soepelheid en nauwkeurigheid van de cilinderbediening. Er mag geen sprake zijn van drift. Controleer de temperatuur van het verdelerhuis. Tijdens normaal bedrijf mag de omgevingstemperatuur niet meer dan 15°C overschreden worden.

8.4. Problemen met stuurdruk of elektrische besturing oplossen

1. VEILIGHEID: Pas LOTO toe.
2. Voor stuurdrukproblemen:
   1. Controleer het stuurdrukontlastventiel: maak schoon, vervang de pakking, vervang het ventiel indien nodig. Stel de druk in volgens de OEM-specificatie (bijv. 15 bar ±1 bar).
   2. Inspecteer de stuurdrukleidingen op lekken en verstoppingen. Vervang beschadigde leidingen of maak verstopte leidingen schoon.
3. Voor problemen met de elektrische regeling:
   1. Controleer de solenoïde: meet de weerstand van de wikkeling (bijv. 20 ohm ±10%). Als de weerstand niet aan de norm voldoet of als de wikkeling kapot is, vervang dan de solenoïde.
   2. Controleer de elektrische bedrading en connectoren op breuken, kortsluitingen en corrosie. Repareer of vervang beschadigde artikelen.
   3. Controleer het uitgangssignaal van de controller (PLC). Voer indien nodig een diagnose uit van de controller.
4. VERIFICATIE: Meet na het oplossen van problemen opnieuw de stuurdruk (met een manometer) en het elektrische signaal (met een multimeter). Ze moeten aan de norm voldoen. Controleer de werking van de cilinder.

8.5. Reparatie/vervanging van hydraulische accumulator

1. VEILIGHEID: Breng LOTO aan, maak het hydraulische systeem volledig drukloos en laat het gas uit de accumulator ontsnappen via een speciale klep.
2. Demonteer de hydraulische accumulator.
3. Controleer de integriteit van de blaas/het middenrif met behulp van een speciale batterijoplaad- en testkit.
4. Als de blaas/het middenrif beschadigd is, vervang deze dan volgens de instructies van de fabrikant.
5. Laad de accu op met stikstof tot de vereiste druk (bijvoorbeeld 100 bar) volgens de OEM-specificatie en DSTU EN 14359.
6. Installeer de hydraulische accumulator.
7. VERIFICATIE: Start het systeem. Controleer de drukstabiliteit. Controleer op cilinderdrift. Registreer de gasvuldruk en bedrijfsparameters.

9. Preventieve maatregelen

10. Reserveonderdelen en componenten

Tijdige vervanging van versleten of beschadigde onderdelen is van cruciaal belang voor het behoud van de betrouwbaarheid van het hydraulische systeem. Gebruik uitsluitend gecertificeerde reserveonderdelen.

Bezoek onze UNITEC-D E-catalogus om hoogwaardige reserveonderdelen en componenten te bestellen.

11. Koppelingen

• DSTU EN 1037: Veiligheid van machines. Voorkomen van onverwachte start.
• ISO 4406: Hydraulische krachtoverbrenging. Vloeistof. De methode voor het coderen van het vervuilingsniveau door vaste deeltjes.
• ISO 11158: Smeermiddelen, industriële oliën en aanverwante producten (Klasse L). Classificatie. Groep H (hydraulische systemen).
• ISO 6020-2: Hydraulische actuatoren. Hydraulische cilinders met een maximaal toegestane werkdruk van 21 MPa (210 bar). Type 2. Metrische serie met bevestigingsmiddelen.
• ISO 6022: Hydraulische actuatoren. Hydraulische cilinders met een maximaal toegestane werkdruk van 25 MPa (250 bar) en 32 MPa (320 bar). Metrische reeks.
• ISO 8132 / ISO 8133: Hydraulische actuatoren. Hydraulische cilinders. Boringmaten en aansluitmaten voor stangafdichtingen en spatlappen.
• DSTU EN 14359: Gasaccumulatoren met blaas/membraan/zuiger.
• UNITEC Onderhoudshandleidingen
• Onderhoudshandleidingen voor OEM-apparatuur.