Man mano che il clima diventa più fresco, probabilmente non ti preoccuperai troppo dell'aumento della temperatura dell'olio, ma la verità è che qualsiasi sistema idraulico industriale che funziona sopra i 140 gradi è troppo caldo.Si noti che la durata dell'olio si dimezza ogni 18 gradi sopra i 140 gradi.I sistemi che funzionano ad alte temperature possono formare fanghi e vernici, che possono causare l'incollaggio degli otturatori delle valvole.
Le pompe e i motori idraulici bypassano una maggiore quantità di olio alle alte temperature, facendo funzionare la macchina a una velocità inferiore.In alcuni casi, temperature elevate dell'olio determinano una perdita di potenza, facendo sì che il motore di azionamento della pompa assorba più corrente per far funzionare il sistema.Gli O-ring inoltre si induriscono a temperature più elevate, causando maggiori perdite nel sistema.Quindi, quali controlli e prove è opportuno effettuare con una temperatura dell'olio superiore a 140 gradi?
Ogni sistema idraulico genera una certa quantità di calore.Circa il 25% della potenza elettrica assorbita verrà utilizzata per superare le perdite di calore nel sistema.Ogni volta che l'olio viene trasportato nuovamente nel serbatoio e non svolge alcun lavoro utile, viene rilasciato calore.
Le tolleranze nelle pompe e nelle valvole sono generalmente entro i dieci millesimi di pollice.Queste tolleranze consentono a piccole quantità di olio di bypassare continuamente i componenti interni, provocando un aumento della temperatura del fluido.Quando l'olio scorre attraverso le linee, incontra una serie di resistenze.Ad esempio, i regolatori di flusso, le valvole proporzionali e le servovalvole controllano la portata dell'olio limitando il flusso.Quando l'olio passa attraverso la valvola, si verifica una "caduta di pressione".Ciò significa che la pressione di ingresso della valvola è superiore alla pressione di uscita.Ogni volta che l'olio passa da una pressione più alta a una pressione più bassa, il calore viene rilasciato e assorbito dall'olio.
Durante la progettazione iniziale del sistema, le dimensioni del serbatoio e dello scambiatore di calore sono state progettate per rimuovere il calore generato.Il serbatoio consente al calore di fuoriuscire attraverso le pareti verso l'atmosfera.Se adeguatamente dimensionato, lo scambiatore di calore dovrebbe eliminare il bilancio termico, consentendo al sistema di funzionare a temperature di circa 120 gradi Fahrenheit.
Figura 1. La tolleranza tra il pistone e il cilindro di una pompa volumetrica con compensazione della pressione è di circa 0,0004 pollici.
Il tipo più comune di pompa è la pompa a pistone con compensazione della pressione.La tolleranza tra pistone e cilindro è di circa 0,0004 pollici (Figura 1).Una piccola quantità di olio in uscita dalla pompa supera queste tolleranze e fluisce nel corpo pompa.L'olio ritorna quindi nel serbatoio attraverso la linea di scarico del basamento.Il flusso di scarico in questo caso non svolge alcun lavoro utile, quindi viene convertito in calore.
Il flusso normale dalla linea di scarico del basamento è compreso tra l'1% e il 3% del volume massimo della pompa.Ad esempio, una pompa da 30 GPM (gpm) dovrebbe avere da 0,3 a 0,9 GPM di olio che ritorna al serbatoio attraverso lo scarico del basamento.Un forte aumento di questo flusso si tradurrà in un aumento significativo della temperatura dell'olio.
Per testare il flusso, è possibile innestare una linea su un vaso di dimensioni e tempo noti (Figura 2).Non trattenere la linea durante questo test a meno che non si sia verificato che la pressione nel tubo sia vicina a 0 libbre per pollice quadrato (PSI).Invece, fissalo in un contenitore.
È inoltre possibile installare in modo permanente un flussometro nella linea di scarico del basamento per monitorare il flusso.Questa ispezione visiva può essere eseguita periodicamente per determinare la quantità di bypass.La pompa deve essere sostituita quando il consumo di olio raggiunge il 10% del volume della pompa.
Una tipica pompa a cilindrata variabile con compensazione della pressione è mostrata nella Figura 3. Durante il normale funzionamento, quando la pressione del sistema è inferiore all'impostazione del compensatore (1200 psi), le molle mantengono il piatto oscillante interno all'angolo massimo.Ciò consente al pistone di muoversi completamente dentro e fuori, consentendo alla pompa di erogare il volume massimo.Il flusso all'uscita della pompa è bloccato dal pistone compensatore.
Non appena la pressione aumenta a 1200 psi (fig. 4), la bobina del compensatore si muove, dirigendo l'olio nel cilindro interno.Quando il cilindro è esteso, l'angolo della rondella si avvicina alla posizione verticale.La pompa fornirà tutto l'olio necessario per mantenere l'impostazione della molla a 1200 psi.L'unico calore generato dalla pompa a questo punto è l'olio che scorre attraverso il pistone e la linea di pressione del basamento.
Per determinare la quantità di calore che genererà una pompa quando compensata, utilizzare la seguente formula: Potenza (hp) = GPM x psi x 0,000583.Supponendo che la pompa eroga 0,9 gpm e il giunto di espansione è impostato su 1200 psi, il calore generato è: HP = 0,9 x 1200 x 0,000583 o 0,6296.
Purché il sistema di raffreddamento e il serbatoio possano assorbire almeno 0,6296 CV.calore, la temperatura dell'olio non aumenterà.Se la velocità di bypass viene aumentata a 5 GPM, il carico termico aumenta a 3,5 cavalli (cv = 5 x 1200 x 0,000583 o 3,5).Se il radiatore e il serbatoio non riescono a rimuovere almeno 3,5 cavalli di calore, la temperatura dell'olio aumenterà.
Riso.2. Controllare il flusso dell'olio collegando la linea di scarico del basamento ad un contenitore di dimensioni note e misurando il flusso.
Molte pompe a compensazione di pressione utilizzano una valvola limitatrice di pressione come riserva nel caso in cui la bobina del compensatore rimanga bloccata in posizione chiusa.L'impostazione della valvola limitatrice deve essere 250 PSI al di sopra dell'impostazione del compensatore di pressione.Se la valvola di sicurezza è impostata su un valore più alto rispetto all'impostazione del compensatore, l'olio non dovrebbe fluire attraverso la bobina della valvola di sicurezza.Pertanto, la linea del serbatoio verso la valvola deve essere a temperatura ambiente.
Se il compensatore è fissato nella posizione mostrata in fig.3, la pompa erogherà sempre il volume massimo.L'olio in eccesso non utilizzato dal sistema ritornerà al serbatoio attraverso la valvola di sicurezza.In questo caso verrà rilasciato molto calore.
Spesso la pressione nel sistema viene regolata in modo casuale per migliorare le prestazioni della macchina.Se il regolatore locale con una manopola imposta la pressione del compensatore al di sopra dell'impostazione della valvola di sicurezza, l'olio in eccesso ritorna attraverso la valvola di sicurezza nel serbatoio, provocando un aumento della temperatura dell'olio di 30 o 40 gradi.Se il compensatore non si muove o è impostato al di sopra dell'impostazione della valvola di sicurezza, può essere generato molto calore.
Supponendo che la pompa abbia una capacità massima di 30 gpm e che la valvola di sicurezza sia impostata su 1450 psi, è possibile determinare la quantità di calore generata.Se per azionare il sistema venisse utilizzato un motore elettrico da 30 cavalli (cv = 30 x 1450 x 0,000583 o 25), 25 cavalli verrebbero convertiti in calore al minimo.Poiché 746 watt equivalgono a 1 cavallo, verranno sprecati 18.650 watt (746 x 25) o 18,65 kilowatt di elettricità.
Anche altre valvole utilizzate nel sistema, come le valvole di scarico della batteria e le valvole di spurgo, potrebbero non aprirsi e consentire all'olio di bypassare il serbatoio ad alta pressione.La linea del serbatoio per queste valvole deve essere a temperatura ambiente.Un'altra causa comune di generazione di calore è il bypass delle guarnizioni del pistone del cilindro.
Riso.3. Questa figura mostra una pompa a cilindrata variabile con compensazione della pressione durante il normale funzionamento.
Riso.4. Prestare attenzione a ciò che accade alla bobina del compensatore della pompa, al cilindro interno e al piatto oscillante quando la pressione aumenta fino a 1200 psi.
Lo scambiatore di calore o il refrigeratore devono essere supportati per garantire che il calore in eccesso venga rimosso.Se viene utilizzato uno scambiatore di calore aria-aria, le alette del radiatore devono essere pulite periodicamente.Potrebbe essere necessario uno sgrassatore per pulire le alette.L'interruttore della temperatura che accende la ventola del dispositivo di raffreddamento deve essere impostato su 115 gradi Fahrenheit.Se si utilizza un radiatore dell'acqua, è necessario installare una valvola di controllo dell'acqua nel tubo dell'acqua per controllare il flusso attraverso il tubo del radiatore al 25% del flusso dell'olio.
Il serbatoio dell'acqua deve essere pulito almeno una volta all'anno.Altrimenti, il limo e altri contaminanti copriranno non solo il fondo del serbatoio, ma anche le sue pareti.Ciò consentirà al serbatoio di agire come un'incubatrice anziché dissipare il calore nell'atmosfera.
Recentemente sono stato in fabbrica e la temperatura dell'olio sull'impilatore era di 350 gradi.Si è scoperto che la pressione era sbilanciata, la valvola di scarico manuale dell'accumulatore idraulico era parzialmente aperta e l'olio veniva costantemente fornito attraverso il regolatore di flusso, che azionava il motore idraulico.La catena di scarico azionata dal motore funziona solo da 5 a 10 volte durante un turno di 8 ore.
Il compensatore della pompa e la valvola di sicurezza sono impostati correttamente, la valvola manuale è chiusa e l'elettricista diseccita la valvola del motore, interrompendo il flusso attraverso il regolatore di flusso.Quando l'attrezzatura fu controllata 24 ore dopo, la temperatura dell'olio era scesa a 132 gradi Fahrenheit.Naturalmente l'olio è guasto e il sistema deve essere lavato per rimuovere morchie e vernici.L'unità deve anche essere riempita con olio nuovo.
Tutti questi problemi sono creati artificialmente.Gli operatori locali a manovella hanno installato un compensatore sopra la valvola di sicurezza per consentire al volume della pompa di ritornare al serbatoio ad alta pressione quando sulla finitrice non scorre nulla.Ci sono anche persone che non riescono a chiudere completamente la valvola manuale, permettendo all'olio di rifluire nel serbatoio ad alta pressione.Inoltre, il sistema era mal programmato, facendo sì che la catena funzionasse continuamente quando doveva essere attivata solo quando il carico doveva essere rimosso dall'impilatore.
La prossima volta che hai un problema termico in uno dei tuoi sistemi, cerca l'olio che scorre da un sistema a pressione più alta a uno a pressione più bassa.Qui puoi trovare problemi.
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Orario di pubblicazione: 26 maggio 2023