A hidraulika rendszer túlmelegedése könnyen félrevezető hibajelenség. Ha magas az olajhőmérséklet, ösztönösen a hűtőt kezdjük vizsgálni – pedig a túlmelegedés sok esetben nem önmagában hűtési hiba, hanem annak a jele, hogy a rendszer valahol túl sok hidraulikus energiát alakít át veszteségi hővé.
A megfelelő diagnosztika ezért nem azzal kezdődik, hogy nagyobb hűtőt szerelünk a gépre. Először azt kell megérteni, hol és miért keletkezik a hő, majd azt, hogy a rendszer meglévő hűtése képes-e ezt a hőmennyiséget leadni.
Ebben az útmutatóban bemutatjuk a hidraulikus túlmelegedés legfontosabb lehetséges okait és a diagnosztikai logikát. Az általános rendszerszintű hibakeresésről a
Hidraulika hibakeresés – ipari hidraulikus rendszerek diagnosztikája
cikkünkben olvashat részletesebben.
A túlmelegedés alapelve
A hidraulikus veszteség végül szinte mindig hőként jelenik meg.
Ha nagy térfogatáram esik át jelentős nyomáskülönbségen úgy, hogy közben nem végez hasznos munkát, a rendszer jelentős teljesítményt alakíthat hővé. Ez történhet fojtáson, nyomáshatároló szelepen, belső szivárgáson vagy más veszteségi ponton.
Mi számít túl magas hidraulikaolaj-hőmérsékletnek?
Erre nincs minden rendszerre érvényes egyetlen hőmérsékleti határ. A megengedhető üzemi hőmérséklet függ többek között az alkalmazott hidraulikaolajtól, annak viszkozitási osztályától, a szivattyú és a szelepek konstrukciójától, a tömítések anyagától és a gép gyártói előírásaitól.
Sok ipari hidraulikus rendszer jellemzően 40–60 °C körüli olajhőmérséklet-tartományban üzemel kedvezően, de ezt nem szabad univerzális határértéknek tekinteni.
A valódi kérdés az, hogy az adott hőmérsékleten az alkalmazott olaj viszkozitása még megfelelő-e a rendszer komponenseihez, és a hőmérséklet nem gyorsítja-e már elfogadhatatlan mértékben az olaj, a tömítések és más alkatrészek öregedését.
Ne önmagában a hőmérő számából induljunk ki.
A gyártói előírás, az alkalmazott olaj viszkozitás–hőmérséklet viselkedése és a korábbi normál üzemi állapot együtt ad értelmezhető képet.
1. Fojtási veszteség – amikor a hidraulikus teljesítményből hő lesz
A hidraulikus rendszer egyik legfontosabb hőforrása lehet, amikor jelentős térfogatáram nagy nyomáskülönbségen halad át.
Ilyen veszteség keletkezhet például:
-
→
fojtószelepen, amikor a sebességet jelentős fojtással szabályozzuk -
→
proporcionális szelepen, ha tartósan nagy nyomáskülönbséggel dolgozik -
→
nyomáscsökkentő szelepen, ha nagy térfogatáramot kell alacsonyabb nyomásra szabályozni -
→
csővezetékben vagy részlegesen elzárt keresztmetszeten, ha túl nagy az áramlási ellenállás
Diagnosztikai kérdés:
hol van egyszerre nagy térfogatáram és nagy nyomásesés? Ez gyakran közvetlenül megmutatja a hőtermelés egyik fő helyét.
2. A nyomáshatároló szelepen tartósan elfolyó olaj
Különösen jelentős hőtermelést okozhat, ha a szivattyú nagy térfogatáramot szállít magas nyomáson, miközben annak jelentős része a nyomáshatároló szelepen keresztül visszafolyik a tartályba.
Ez előfordulhat például akkor, ha:
-
→
a rendszer szükségtelenül hosszú ideig relief-en dolgozik -
→
a szelep hibásan van beállítva vagy nem zár megfelelően -
→
a gép ciklusa vagy vezérlése feleslegesen tart magas nyomást -
→
állandó szállítású szivattyú mellett nincs megfelelő tehermentesítés
Egyszerű fizika
Ha magas nyomáson nagy mennyiségű olajat engedünk vissza a tartályba, abból komoly hőteljesítmény keletkezhet.
Ilyenkor egy nagyobb hűtő legfeljebb a következményt kezeli. A valódi feladat az energiaveszteség okának megszüntetése.
3. Belső résveszteség és kopott hidraulikus elemek
Szivattyúkban, hidromotorokban, szelepekben és más hidraulikus elemekben mindig van bizonyos mértékű belső veszteség. Kopás esetén ez a veszteség megnövekedhet.
A nagy nyomású oldalról alacsonyabb nyomású tér felé átszivárgó olaj energiája ilyenkor nem végez hasznos munkát, hanem veszteségként jelenik meg, amely végül hővé alakul.
Kopott szivattyúnál például együtt jelentkezhet:
-
→
csökkenő tényleges térfogatáram -
→
növekvő belső veszteség -
→
lassuló gépmozgás -
→
melegedő szivattyúház vagy hidraulikaolaj
Az adott konstrukciótól függően térfogatáram-, hatásfok- vagy résolajméréssel lehet objektívebb képet kapni az egység állapotáról.
4. Hűtőrendszer vagy hőcserélő hibája
Természetesen maga a hűtőrendszer is lehet hibás. A diagnosztika során azonban külön kell választani azt az esetet, amikor a rendszer normális mennyiségű hőt termel, de nem tudja leadni attól az esettől, amikor eleve rendellenesen nagy a hőtermelés.
Tipikus hűtési problémák:
-
→
elszennyeződött levegő–olaj hűtő: por, olajköd vagy más lerakódás csökkenti a hőleadást -
→
belső szennyeződés: a hőcserélő olaj- vagy vízoldali átadása romlik -
→
hibás ventilátor: nem indul el, rossz irányba forog vagy nem ad megfelelő légszállítást -
→
elégtelen hűtőközeg-áramlás: vízhűtéses hőcserélőnél -
→
hibás termosztatikus vagy bypass vezérlés: az olaj nem megfelelően jut a hűtőhöz -
→
elégtelen hűtőkapacitás: megváltozott üzem vagy megnövelt gépteljesítmény után
A nagyobb hűtő nem javít meg egy rossz hidraulikus rendszert.
Ha a rendszer rendellenesen sok hőt termel, először ennek okát kell feltárni.
5. Nem megfelelő olajviszkozitás
A hidraulikaolaj viszkozitása erősen függ a hőmérséklettől. A rendszer szempontjából ezért nem egyszerűen az számít, hogy „sűrűbb” vagy „hígabb” olaj került bele, hanem hogy az olaj üzemi hőmérsékleten milyen viszkozitással rendelkezik.
Ha a viszkozitás túl alacsony:
-
→
növekedhetnek a belső résveszteségek -
→
romolhat a kenőfilm -
→
csökkenhet egyes komponensek volumetrikus hatásfoka
Ha viszont az olaj túl nagy viszkozitású az adott üzemi állapotban, nőhetnek az áramlási veszteségek, romolhat a szivattyú szívóoldali ellátása, és hidegindításkor jelentős problémák jelentkezhetnek.
Ha a túlmelegedés közvetlenül olajcsere után kezdődött, az alkalmazott olaj pontos specifikációját mindenképpen ellenőrizni kell.
6. A szivattyú szabályozása vagy tehermentesítése nem megfelelő
Változtatható szállítású szivattyúknál külön vizsgálandó a szabályozás működése. Egy hibás pressure compensator, load-sensing kör vagy más szabályozóelem miatt a szivattyú szükségtelenül nagy szállítással vagy kedvezőtlen nyomásszinten működhet.
Állandó szállítású szivattyúnál pedig a megfelelő tehermentesítés hiánya okozhat jelentős veszteséget olyan üzemállapotokban, amikor a gép ténylegesen nem igényel hidraulikus teljesítményt.
Ezek a problémák kívülről könnyen egyszerű „hűtési hibának” tűnhetnek, miközben a hűtő valójában egy hibás energiamérleget próbál kompenzálni.
7. A tartály és a rendszer hőleadása
A hidraulikatartály részt vesz a rendszer hőleadásában, de szerepét nem érdemes túlértékelni. Modern, nagy teljesítménysűrűségű gépeknél gyakran viszonylag kompakt tartály mellett külön hűtőrendszer biztosítja a szükséges hőelvezetést.
Probléma akkor jelentkezhet, ha a rendszer eredeti kialakításához képest jelentősen megváltozik:
-
→
a szivattyú teljesítménye -
→
a gép ciklusideje -
→
az átlagos terhelés -
→
a környezeti hőmérséklet
Ilyenkor az eredeti hőleadó kapacitás már nem biztos, hogy elegendő az új üzemi állapothoz.
8. Szennyeződés és részlegesen eltömődött áramlási út
A szennyeződés közvetve is hozzájárulhat a rendszer melegedéséhez. Egy eltömődő szűrő, részlegesen záródó szelep vagy beszűkült áramlási keresztmetszet növelheti a nyomásveszteséget.
A szívóoldali túl nagy ellenállás különösen veszélyes, mert a szivattyú olajellátását rontja, kavitációhoz vezethet és gyorsíthatja a szivattyú károsodását.
Ezért túlmelegedésnél nem csak az olaj hőmérsékletét, hanem a szűrők állapotát és az egyes rendszerszakaszokon kialakuló nyomáseséseket is érdemes vizsgálni.
Hol keletkezik a hő? – a hőmérséklet eloszlása sokat elárul
Nem csak az összesített tartályhőmérséklet érdekes. A rendszer különböző pontjain végzett összehasonlító hőmérséklet-mérés segíthet behatárolni a hőforrást.
| Tapasztalat | Lehetséges vizsgálati irány |
|---|---|
| A szivattyúháznál jelentős a melegedés | Szivattyú belső vesztesége, szívóoldal, kavitáció, szabályozás |
| Egy szelep vagy szelepblokk feltűnően melegebb | Nagy nyomásesés, fojtás, belső áteresztés |
| A hűtő előtt és után alig van hőmérséklet-különbség | Hőcserélő, légáram, hűtőközeg-áramlás, bypass ellenőrzése |
| A visszafolyó ág különösen forró | Nyomáshatárolón vagy más veszteségi ponton történő nagy energiaelvezetés |
| A gép hidegen jó, melegen lassul | Viszkozitáscsökkenés miatt felerősödő belső veszteségek |
Gyors hibakeresési áttekintő túlmelegedés esetén
| Hibajelenség | Első vizsgálati irány |
|---|---|
| Terhelés közben gyorsan melegszik | Fojtási veszteség, relief, szivattyú, belső áteresztés |
| Üresjáratban is erősen melegszik | Tehermentesítés, szivattyúszabályozás, relief-en történő elfolyás |
| Melegedéssel együtt lassul a gép | Szivattyú és más belső veszteségek, olajviszkozitás |
| Csak magas környezeti hőmérsékleten jelentkezik | Hűtőkapacitás, légáram, hőcserélő tisztasága, olajviszkozitás |
| Olajcsere után kezdett melegedni | Olajtípus, viszkozitási osztály, kompatibilitás, olajszint |
| Hűtő működik, mégis magas a hőmérséklet | Rendszer által termelt veszteségi teljesítmény vizsgálata |
A gyakorlatban: ne a hőmérőt javítsuk, hanem a hőforrást keressük
Egy ipari gépnél a túlmelegedés gyakran nem önálló hibaként jelentkezik. Előfordulhat, hogy egy kopó szivattyú, egy nem megfelelően működő nyomásszabályozás vagy egy tartósan nagy nyomáseséssel működő szelep még nem állítja le a gépet – csak folyamatosan növeli a veszteséget.
A kezelő ebből kezdetben csak annyit érzékel, hogy a gép egyre melegebb, később azonban megjelenhet lassulás, erővesztés vagy egyre instabilabb működés is.
A hűtés erősítése diagnózis nélkül elfedheti a problémát.
Lehet, hogy az olajhőmérséklet csökken, miközben a rendszer továbbra is feleslegesen pazarolja a hidraulikus teljesítményt.
Milyen mérések segíthetnek megtalálni a túlmelegedés okát?
A pontos mérési módszer mindig a rendszer kialakításától függ, de túlmelegedés esetén több adat együttes vizsgálata adhat használható képet.
-
→
hőmérséklet: tartály, szivattyú, szelepek, visszafolyó ág, hűtő előtti és utáni pontok -
→
nyomás: különösen olyan pontokon, ahol nagy nyomásesés feltételezhető -
→
térfogatáram: tényleges szivattyúszállítás és a különböző ágak vizsgálatához -
→
résolaj: megfelelő konstrukciójú szivattyúk és hidromotorok állapotvizsgálatánál -
→
olajállapot: viszkozitás, szennyezettség és szükség esetén további laborparaméterek
Mikor érdemes helyszíni hidraulika szervizt bevonni?
Ha a hidraulika rendszer üzemi hőmérséklete a korábbi állapothoz képest jelentősen emelkedett, a gép melegedéssel együtt lassul vagy erőtlenebbé válik, illetve a hűtőrendszer láthatóan működik, de a túlmelegedés továbbra is fennáll, érdemes műszeres diagnosztikával megkeresni a veszteség helyét.
A
Hidra Kft. hidraulika szerviz
csapata helyszíni nyomás-, térfogatáram-, hőmérséklet- és szükség esetén egyéb diagnosztikai mérésekkel vizsgálja az ipari hidraulikus rendszerek hibáit.
Rendszeresen túlmelegszik a hidraulika rendszere?
Ha a hűtés ellenőrzése után is magas az olajhőmérséklet, vagy a melegedéssel együtt romlik a gép teljesítménye, helyszíni műszeres diagnosztikával segítünk megtalálni a hőtermelés valódi okát.
A gyorsabb előzetes felméréshez küldje el a gép típusát, a tapasztalt olajhőmérsékletet, a hiba jelentkezésének körülményeit, valamint lehetőség szerint fotót, videót és hidraulikus kapcsolási rajzot.