Нестабилност на налягането в хидравличната система: Основни причини и ръководство за отстраняване на проблеми на място

Защо настъпват промени в налягането в течни системи

Индустриалните течни системи използват под налягане масло или газ за задвижване на изпълнителни механизми и натоварвания. Малка входна сила произвежда високо изходно налягане. Този коефициент на усилване прави хидравличните системи ефективни за тежкотоварни приложения. Въпреки това, същата чувствителност означава, че малки неизправности предизвикват големи колебания в налягането.

Замърсената течност е основната причина за непланирани промени в налягането. Частици с размери до 15 микрона повреждат повърхностите на помпите и седалките на клапаните. С течение на времето това износване създава вътрешни пътища за изтичане. Налягането спада без промяна на външното натоварване. Винаги проверявайте чистотата на течността с броене на частици по ISO 4406, преди да обвинявате други компоненти.

Неизправността на устройството е втората основна причина. Помпа с износени зъбни колела или напукан пръстен на буталото не може да поддържа номиналното налягане на изхода. По същия начин, клапан за облекчаване, настроен твърде ниско, изпуска налягане преди изпълнителният механизъм да достигне пълния ход. Регулаторите и пилотните клапани Emerson Fisher често се проверяват първи в тези случаи, тъй като те директно управляват границите на налягането в системата.

Диагностика на спадове в налягането

Спадовете в налягането сигнализират, че системата не може да генерира или задържи работно налягане. Следвайте тази структурирана процедура:

• Стъпка 1: Изолирайте веригата. Затворете ръчния спирателен клапан на изпълнителния механизъм и измерете налягането на изхода на помпата. Ако налягането остане ниско, помпата или клапанът за облекчаване са подозрителни. Ако налягането се възстанови, неизправността е надолу по веригата.
• Стъпка 2: Проверете настройката на клапана за облекчаване. Използвайте калибриран манометър на тестовия порт на клапана. Настройката трябва да съответства на оригиналните данни от пускането в експлоатация в схемата на Yokogawa.
• Стъпка 3: Вземете проба от течността. Изтеглете 100 мл проба от връщащата линия и я изпратете за анализ на броя на частиците. Ниво на чистота по ISO по-лошо от 17/15/12 показва повреда от замърсяване.
• Стъпка 4: Проверете вътрешните уплътнения на цилиндъра. Прикрепете прозрачен дренажен маркуч към края на пръта на цилиндъра. Наблюдавайте за непрекъснат поток на масло при статично натоварване на цилиндъра. Пропускане през уплътнението потвърждава вътрешно изтичане.
• Стъпка 5: Прегледайте данните от тенденциите в DCS. Yokogawa CENTUM VP Duplexed Field Control Unit записва налягането всяка секунда. Сравнете графиката на налягането преди и след събитието на спад. Постепенният спад показва прогресивно износване. Рязък спад на стъпка показва повреда на клапан или уплътнение.

Диагностика на високо налягане и пикове

Събитията с високо налягане са също толкова опасни. Те натоварват маркучи, фитинги и корпуси на изпълнителни механизми над допустимите граници. Освен това, пиковете на налягането ускоряват умората и напукването на тръбни колена и тройници.

Първо, проверете за ограничения на потока. Запушен филтърен елемент бързо повишава налягането преди него. Подменете филтърния елемент и наблюдавайте индикатора за диференциално налягане. Диференциал над 5 бара на филтър във връщащата линия изисква незабавна смяна на елемента.

Второ, инспектирайте предварителното зареждане на акумулатора. Акумулатор, зареден с азот, с ниско предварително налягане не може да поеме пиковете на налягането. Използвайте калибриран азотен манометър, за да проверите дали предварителното налягане съответства на проектната стойност, обикновено 60% от минималното работно налягане.

Трето, прегледайте реакцията на пропорционалния клапан. Пропорционалните контролни клапани Emerson Fisher могат да развият хистерезис след години работа. Хистерезисът кара клапана да изостава спрямо командния сигнал. Това изоставане създава превишения на налягането по време на нарастващи последователности. Поискайте тест за подпис на клапана с помощта на Emerson AMS Device Manager, за да количествено определите хистерезисната лента.

Отстраняване на кавитация

Кавитацията възниква, когато локалното налягане падне под налягането на парата на течността. Образуват се балончета пара, които след това се срутват насилствено. Срутването ерозира металните повърхности. Въпреки това, кавитацията често се бърка с повреда на помпата.

Слушайте за дрънчащ или каменист шум от корпуса на помпата. Този шум потвърждава кавитация. Измерете налягането на входа на помпата. Ако то падне под 0,5 бара абсолютен, помпата е недохранена. Увеличете височината на резервоара, скъсете всмукателната линия или инсталирайте подпомагаща помпа, за да коригирате входното състояние.

Използвайте Yokogawa DPharp EJA Series Pressure Transmitter или Yokogawa EJA530E Манометър за налягане, за да наблюдавате налягането едновременно на всмукателния и изходния порт. Предавател с точност 0,04% осигурява надеждни данни за тенденциите на риска от кавитация. Следете диференциала ежедневно по време на сезонни температурни промени, тъй като вискозитетът на течността влияе на границите на налягането на парата.

График за превантивна поддръжка

• Стъпка 1: Смяна на хидравличния филтър на всеки 500 работни часа или когато индикаторът за диференциално налягане достигне червената зона.
• Стъпка 2: Вземане на проби и тестване на качеството на течността на всеки 1 000 часа с броене на частици по ISO 4406 и анализ на съдържанието на вода.
• Стъпка 3: Проверка на предварителното зареждане на акумулатора на тримесечие. Записвайте всички показания в системата за управление на поддръжката с дата и ID на техник.
• Стъпка 4: Калибриране на всички предаватели на налягане ежегодно с помощта на Yokogawa CA500 или еквивалентен референтен стандарт, проследим до национални измервателни институти.
• Стъпка 5: Преглед на историята на алармите в DCS месечно. Обработвайте всяка аларма за налягане, която се повтаря повече от три пъти за 30 дни, като приоритетна задача за работа.

Заключение и препоръки за действие

Нестабилността на хидравличното налягане рядко има една единствена причина. Замърсяване, износени компоненти, неправилни настройки и недостатъчна поддръжка допринасят поотделно. Затова систематичната стъпка по стъпка диагностика винаги превъзхожда предположенията. Започнете с чистотата на течността, проверете настройките на клапана за облекчаване и използвайте данните от тенденциите в DCS, за да стесните местоположението на неизправността. Съчетайте полевите инспекции с калибрирани инструменти и специфични диагностични средства на производителя. Екипите, използващи платформи на Yokogawa и Emerson, имат достъп до мощни вградени инструменти за тенденции и здравословно състояние на устройствата — използвайте ги активно, вместо да чакате аларми.

Автор: Лян Хаоченг е инженер по индустриална автоматизация с над 10 години опит в PLC, DCS и системи за управление.