Испытание гидравлических насосов и руководство по гидравлическим системам Vickers

Испытание гидравлического насоса — наиболее надежный способ диагностики потери производительности системы

Гидравлическая система, которая потеряла мощность, медленно реагирует или выделяет чрезмерное тепло, почти всегда страдает от внутреннего износа насоса или механического повреждения — и единственный способ подтвердить это с уверенностью — систематические испытания насоса. Объемный КПД ниже 85 % на насосе, который должен работать с КПД 90–95 %, является явным индикатором необходимости ремонта или замены. , независимо от того, насколько новым агрегат выглядит внешне. Догадки по симптомам отнимают время и приводят к ненужной замене деталей.

Гидравлические насосы Виккерс — теперь часть портфолио Eaton Corporation — на протяжении десятилетий являлась эталоном для промышленных и мобильных гидравлических систем. Их конструкции поршневых, лопастных и шестеренных насосов являются одними из наиболее широко протестированных и документированных в данной области, что делает их идеальным ориентиром для понимания диагностики гидравлических насосов в целом. В этом руководстве описываются методология тестирования, ключевые показатели, особенности Vickers и способы точной интерпретации результатов.

Основные показатели испытаний гидравлических насосов

Эффективное тестирование насоса измеряет три взаимозависимых параметра производительности. Оценка любого из них в отдельности дает неполную и потенциально вводящую в заблуждение картину состояния здоровья помпы.

Объемная эффективность

Объемный КПД (Ev) сравнивает фактический выходной поток с теоретическим вытесняющим потоком при заданной скорости. Он рассчитывается как:

Ev = (Фактический выходной расход ÷ Теоретический расход) × 100%

Новый лопастной насос Vickers обычно работает при Объемный КПД 92–96% при номинальном давлении. Когда Ev падает ниже 85 %, внутренняя утечка — через изношенные наконечники лопастей, боковые пластины или пластины портов — становится достаточно значительной, чтобы вызвать ухудшение производительности системы. Ниже 80% срок службы насоса фактически подходит к концу для большинства промышленных применений.

Общая (общая) эффективность

Общая эффективность учитывает как объемные потери, так и механические потери (трение внутри насоса). Это продукт объемного КПД и механического КПД. Исправные промышленные насосы должны иметь общую эффективность 85–92 %. . Насос с хорошим объемным КПД, но низким механическим КПД, как правило, имеет износ подшипников, несоосность или сопротивление уплотнения вала, что увеличивает требования к входному крутящему моменту.

Скорость дренажного потока корпуса

Для поршневых насосов и конструкций с регулируемым рабочим объемом, включая серии Vickers PVB и PVH, расход слива из корпуса является критическим диагностическим индикатором. Расход дренажа в нормальном случае обычно составляет 1–3 % от номинальной производительности насоса. . Когда расход слива из корпуса превышает 10 % от номинальной мощности, внутренний износ достиг уровня, требующего немедленного внимания. Для измерения расхода дренажной системы требуется специальный расходомер, подключенный к дренажной линии — его невозможно оценить только по поведению системы.

Стандартные процедуры испытаний гидравлических насосов

Испытание насоса можно проводить внутри системы (с установленным насосом) или на специальном испытательном стенде после снятия. Стендовые испытания обеспечивают более точные и воспроизводимые данные, а внутрисистемные испытания выполняются быстрее и не требуют демонтажа насоса. Оба подхода основаны на одних и тех же принципах измерения.

Внутрисистемное тестирование потока и давления

1. Установите расходомер и манометр. в выпускной линии насоса, после насоса, но перед гидрораспределителем. Используйте тройник, рассчитанный на максимальное рабочее давление системы.
2. Прогрейте систему до нормальной рабочей температуры — обычно 120–140°F (49–60°C) для большинства гидравлических систем с минеральным маслом. Холодные испытания дают искусственно завышенные показания расхода из-за повышенной вязкости жидкости; результаты, полученные при температуре ниже 100°F, не являются надежными для расчета эффективности.
3. Запись базового расхода (без нагрузки) при минимальном давлении в системе, когда система имеет рабочую температуру. Это определяет безнапорную производительность насоса.
4. Примените контролируемое давление нагрузки используя клапан регулирования расхода или нагрузочный клапан на выходе, поэтапно увеличивая давление (например, с шагом 500 фунтов на квадратный дюйм) до номинального рабочего давления. Запишите расход на каждом этапе давления.
5. Рассчитать объемный КПД при номинальном давлении, используя приведенную выше формулу, сверяясь со спецификациями производительности насоса из паспорта производителя.
6. Измерить сливной расход картера отдельно, если насос поршневого или регулируемого типа. Подключите расходомер к дренажной линии и запишите расход при номинальном рабочем давлении.

Протокол стендовых испытаний

Стендовые испытания проводят насос на специальном испытательном стенде с приводным двигателем, резервуаром для жидкости, теплообменником и калиброванными приборами измерения расхода и давления. Это позволяет точно контролировать скорость, температуру и нагрузку, устраняя переменные, присутствующие при внутрисистемном тестировании. ISO 4409 — это международный стандарт, определяющий методологию тестирования производительности гидравлических насосов и двигателей. и определяет требования к точности измерений, свойства испытательной жидкости и форматы отчетов. Заводские приемочные испытания Vickers/Eaton соответствуют этому стандарту, и независимые испытательные центры также должны следовать этому стандарту.

Ключевые параметры стендовых испытаний, которые необходимо записать как минимум:

• Скорость входного вала (об/мин) — измеряется тахометром или энкодером.
• Давление на входе (всасывание) — должно оставаться выше давления паров жидкости, чтобы предотвратить кавитацию.
• Давление на выходе в нескольких точках нагрузки
• Расход на выходе на каждом этапе давления
• Входной крутящий момент или потребляемая мощность
• Температура жидкости на входе и выходе
• Расход дренажа корпуса (для применимых типов насосов)
• Уровень шума в дБ(А) при номинальной скорости и давлении

Серия гидравлических насосов Vickers: основные характеристики и ссылки на испытания

Компания Vickers (Eaton Vickers) производит несколько различных семейств насосов, каждое из которых имеет различную внутреннюю геометрию, рабочие характеристики и особенности тестирования. Понимание того, с какой серией вы работаете, важно для применения правильных параметров испытаний и интерпретации результатов в соответствии с правильными спецификациями.

Испытание регулируемых насосов Vickers: дополнительные проверки

Модели с переменным рабочим объемом (PVB, PVH) требуют дополнительных функциональных испытаний, помимо измерения расхода и эффективности. Компенсатор давления, который уменьшает смещение для поддержания заданного давления, должен быть проверен на правильность срабатывания и стабильное удержание заданного значения. Зона нечувствительности компенсатора не должна превышать ±75 фунтов на квадратный дюйм (5 бар) от заданного значения на правильно функционирующем насосе серии PVH. . Вялый или колебательный отклик компенсатора указывает на изношенные уплотнения золотника, усталость пружины или загрязнение управляющих каналов.

Интерпретация результатов теста: что означают цифры на практике

Необработанные данные испытаний становятся действенными только тогда, когда они интерпретируются в соответствии с определенными критериями приемки. Следующие контрольные диапазоны в целом применимы к хорошо обслуживаемым группам гидравлических насосов и соответствуют рекомендациям сервисной документации Vickers/Eaton.

Распространенные виды отказов, обнаруженные во время испытаний гидравлического насоса

Тестирование редко просто подтверждает, хороший или плохой насос — оно также указывает на конкретные механизмы отказа. Распознавание этих закономерностей сокращает время диагностики и помогает принимать решения по ремонту.

Кавитация

Кавитация occurs when fluid pressure at the pump inlet drops below the fluid's vapor pressure, causing vapor bubbles to form and then collapse violently as pressure recovers. Testing signatures include elevated noise (a characteristic grinding or rattling sound), erratic flow readings, and rapid performance degradation. Вакуум на входе, превышающий 5 дюймов ртутного столба (абсолютное значение 17 кПа), является основным порогом риска кавитации для большинства конструкций насосов Vickers. Основные причины включают засорение всасывающих фильтров, всасывающие линии недостаточного размера или жидкость с чрезмерным содержанием растворенного воздуха.

Внутренний износ (эрозия лопастей и пластин портов)

В лопастных насосах Vickers кончики лопастей и поверхность кулачкового кольца со временем изнашиваются. Испытания показывают прогрессирующую потерю объемного КПД, которая ухудшается с увеличением давления — плоская кривая КПД, резко падающая выше среднего давления, характерна для износа кончиков лопаток. Износ пластины порта в поршневых насосах имеет аналогичную картину. Оба условия подтверждаются разборкой и непосредственным измерением зазоров относительно допусков производителя.

Повреждения, связанные с загрязнением

Загрязнение частицами является причиной более 70% отказов гидравлических компонентов согласно отраслевым исследованиям. Абразивный износ частиц размером 5–15 микрон, невидимый невооруженным глазом, ускоряет увеличение зазора по всему насосу. Тестирование показывает, что это общая потеря эффективности в сочетании с увеличением дренажного потока картера. Анализ масла (подсчет частиц согласно ISO 4406) всегда должен сопровождать тестирование насоса при подозрении на загрязнение. Спецификации Vickers для большинства серий насосов требуют Чистота по ISO 4406: 14.16.11 или выше. для надежного срока службы.

Выход из строя уплотнения вала и подшипника

Неисправность уплотнения вала часто выявляется во время испытаний по внешней утечке в точке выхода вала в сочетании с повышенным потоком слива из картера. Выход из строя подшипника приводит к увеличению входного крутящего момента (снижению механического КПД) и часто к отчетливому низкочастотному грохоту, отличному от высокочастотного шума кавитации. Неисправности подшипников в поршневых насосах Vickers часто связаны с несоосностью насоса и приводного двигателя — ошибка соосности более 0,003 дюйма TIR (общее индикаторное биение) значительно сокращает срок службы подшипников.

Рекомендации по техническому обслуживанию гидравлических насосов Vickers между испытаниями

Тестирование выявляет проблемы; профилактическое обслуживание снижает их частоту. Следующие методы взяты из руководств по обслуживанию Eaton Vickers и установленных стандартов обслуживания гидравлических систем.

• Поддерживайте чистоту жидкости на уровне или выше указанного для насоса класса чистоты ISO. Для насосов серии PVH, работающих под высоким давлением, это означает ISO 16/14/11 или выше. Используйте фильтрацию почечного контура между сменами при выполнении сложных задач.
• Заменяйте гидравлическую жидкость по состоянию, а не только по графику. Регулярно проводите анализ масла для контроля вязкости, окисления и количества частиц. Жидкость, которая визуально кажется чистой, может быть сильно загрязнена в диапазоне 5–25 микрон, что приводит к наибольшему повреждению насоса.
• Осматривайте и очищайте сетчатые фильтры всасывания при каждой замене жидкости. Частично заблокированный фильтр является одной из наиболее частых причин выхода насоса из строя, вызванной кавитацией, и одну из самых простых в предотвращении.
• Проверяйте соосность вала каждый раз при снятии и повторной установке насоса. С помощью циферблатного индикатора убедитесь, что МДП соответствует техническим характеристикам. Гибкие муфты компенсируют незначительное несоосность, но не должны заменять правильную установку.
• Никогда не запускайте поршневой насос Vickers всухую. Предварительно заполните корпус чистой гидравлической жидкостью через сливное отверстие перед первым запуском или после любого обслуживания, при котором опорожнялся корпус насоса. Даже кратковременная работа поршневого насоса всухую приводит к немедленному повреждению подшипника и пластины клапана.
• Тенденция результатов тестирования с течением времени, а не оценка каждого теста в отдельности. Насос с объемным КПД 91% — это нормально, но если шесть месяцев назад он был на уровне 95%, а сегодня — 91%, тенденция к снижению требует расследования, прежде чем она пересечет порог действия.

Когда восстанавливать или заменять гидравлический насос Vickers

Результаты испытаний, которые выходят за пределы допустимых порогов, представляют собой решение о перестройке или замене. Для насосов Vickers экономика обычно благоприятствует переоборудованию более крупных и дорогих агрегатов и замене на меньшие модели с фиксированным рабочим объемом.

• Реконструкция обычно экономически эффективна. для насосов переменной производительности серий Vickers PVH и PVB, где санкционированный заводом ремонт стоит 30–60 % от цены новой единицы и восстанавливает насос до заводских характеристик при правильном выполнении.
• Заменить практичнее для лопастных насосов серий V и VQ с меньшим рабочим объемом, где стоимость новой единицы относительно низка, а затраты на рабочую силу при восстановлении приближаются к стоимости замены или превышают ее.
• Независимо от решения о восстановлении или замене, всегда устраняйте основную причину, выявленную во время тестирования перед повторной установкой насоса. Восстановленный или новый насос, установленный в систему с загрязненной жидкостью, засоренным фильтром или смещенным приводом, выйдет из строя в тот же срок, что и замененный агрегат.