Hướng dẫn kiểm tra máy bơm thủy lực & Hướng dẫn hệ thống thủy lực Vickers

Kiểm tra máy bơm thủy lực là cách đáng tin cậy nhất để chẩn đoán tổn thất hiệu suất hệ thống

Một hệ thống thủy lực bị mất điện, phản ứng chậm hoặc tạo ra nhiệt quá mức hầu như luôn bị hao mòn bên trong máy bơm hoặc hỏng hóc cơ học - và cách duy nhất để xác nhận điều này một cách chắc chắn là thông qua thử nghiệm máy bơm có hệ thống. Hiệu suất thể tích dưới 85% trên một máy bơm hoạt động ở mức 90–95% là một dấu hiệu rõ ràng cho thấy cần phải xây dựng lại hoặc thay thế , bất kể thiết bị trông mới như thế nào ở bên ngoài. Việc đoán dựa trên các triệu chứng sẽ gây lãng phí thời gian và dẫn đến việc thay thế các bộ phận không cần thiết.

Máy bơm thủy lực Vickers — hiện là một phần của danh mục Eaton Corporation — đã trở thành chuẩn mực cho các hệ thống thủy lực công nghiệp và di động trong nhiều thập kỷ. Các thiết kế bơm piston, cánh gạt và bơm bánh răng của họ nằm trong số những thiết kế được thử nghiệm và ghi chép rộng rãi nhất trong lĩnh vực này, khiến chúng trở thành điểm tham chiếu lý tưởng để hiểu chẩn đoán bơm thủy lực nói chung. Hướng dẫn này bao gồm phương pháp thử nghiệm, số liệu chính, những cân nhắc dành riêng cho Vickers và cách diễn giải kết quả một cách chính xác.

Các số liệu cốt lõi trong thử nghiệm máy bơm thủy lực

Kiểm tra máy bơm hiệu quả đo lường ba thông số hiệu suất phụ thuộc lẫn nhau. Việc đánh giá riêng lẻ bất kỳ bộ phận nào sẽ tạo ra một bức tranh không đầy đủ và có khả năng gây hiểu nhầm về tình trạng máy bơm.

Hiệu suất thể tích

Hiệu suất thể tích (Ev) so sánh lưu lượng đầu ra thực tế với lưu lượng dịch chuyển lý thuyết ở một tốc độ nhất định. Nó được tính như sau:

Ev = (Đầu ra lưu lượng thực tế ` Lưu lượng lý thuyết) × 100%

Một máy bơm cánh gạt Vickers mới thường hoạt động ở tốc độ Hiệu suất thể tích 92–96% ở áp suất định mức. Khi Ev giảm xuống dưới 85%, sự rò rỉ bên trong — thông qua các đầu cánh, tấm bên hoặc tấm cổng bị mòn — đã trở nên nghiêm trọng đến mức gây suy giảm hiệu suất hệ thống. Dưới 80%, máy bơm đã hết tuổi thọ sử dụng đối với hầu hết các ứng dụng công nghiệp.

Hiệu quả tổng thể (Tổng cộng)

Hiệu suất tổng thể tính đến cả tổn thất thể tích và tổn thất cơ học (ma sát trong máy bơm). Nó là sản phẩm của hiệu suất thể tích và hiệu suất cơ học. Máy bơm công nghiệp khỏe mạnh sẽ cho thấy hiệu suất tổng thể trong khoảng 85–92% . Một máy bơm có hiệu suất thể tích tốt nhưng hiệu suất cơ học kém thường có hiện tượng mài mòn ổ trục, lệch trục hoặc lực cản phốt trục làm tăng yêu cầu mô-men xoắn đầu vào.

Tốc độ dòng chảy của trường hợp xả

Đối với máy bơm piston và thiết kế có thể tích thay đổi - bao gồm dòng Vickers PVB và PVH - lưu lượng xả của thùng là một chỉ báo chẩn đoán quan trọng. Lưu lượng xả trong trường hợp bình thường thường là 1–3% công suất bơm định mức . Khi lưu lượng xả của vỏ vượt quá 10% công suất định mức, độ mòn bên trong đã đạt đến mức cần được chú ý ngay lập tức. Trường hợp đo lưu lượng xả cần có một đồng hồ đo lưu lượng chuyên dụng được lắp vào đường thoát nước - không thể ước tính chỉ dựa vào hoạt động của hệ thống.

Quy trình kiểm tra bơm thủy lực tiêu chuẩn

Việc kiểm tra máy bơm có thể được thực hiện trong hệ thống (với máy bơm đã được lắp đặt) hoặc trên bàn thử nghiệm chuyên dụng sau khi tháo ra. Thử nghiệm trên băng ghế dự bị cung cấp dữ liệu chính xác và có thể tái tạo hơn, trong khi thử nghiệm trong hệ thống nhanh hơn và không yêu cầu tháo máy bơm. Cả hai phương pháp đều tuân theo các nguyên tắc đo lường giống nhau.

Kiểm tra lưu lượng và áp suất trong hệ thống

1. Lắp đặt đồng hồ đo lưu lượng và áp suất trong đường ra của máy bơm, phía sau máy bơm nhưng phía trước van điều khiển hướng. Sử dụng khớp nối chữ T được định mức cho áp suất vận hành tối đa của hệ thống.
2. Làm ấm hệ thống đến nhiệt độ hoạt động bình thường - thường là 120–140°F (49–60°C) đối với hầu hết các hệ thống thủy lực dầu khoáng. Thử nghiệm ở nhiệt độ lạnh tạo ra kết quả đo lưu lượng cao giả tạo do độ nhớt của chất lỏng tăng lên; kết quả lấy ở nhiệt độ dưới 100°F không đáng tin cậy để tính toán hiệu suất.
3. Ghi lại luồng cơ sở (không tải) ở áp suất hệ thống tối thiểu với hệ thống ở nhiệt độ vận hành. Điều này thiết lập khả năng dòng chảy tự do của máy bơm.
4. Áp dụng áp lực tải được kiểm soát sử dụng van điều khiển dòng chảy hoặc van tải ở hạ lưu, tăng dần áp suất theo các bước (ví dụ: tăng 500 psi) cho đến áp suất làm việc định mức. Ghi lại lưu lượng ở mỗi bước áp suất.
5. Tính hiệu suất thể tích ở áp suất định mức sử dụng công thức trên, tham khảo thông số kỹ thuật về thể tích của máy bơm từ bảng dữ liệu của nhà sản xuất.
6. Đo lưu lượng xả trường hợp riêng biệt nếu máy bơm là loại piston hoặc loại chuyển vị thay đổi. Cắm đồng hồ đo lưu lượng vào đường thoát nước và ghi lại lưu lượng ở áp suất vận hành định mức.

Giao thức thử nghiệm băng ghế dự bị

Thử nghiệm trên băng ghế chạy máy bơm trên bệ thử nghiệm chuyên dụng có động cơ truyền động, bình chứa chất lỏng, bộ trao đổi nhiệt và thiết bị đo lưu lượng và áp suất đã hiệu chuẩn. Điều này cho phép kiểm soát chính xác tốc độ, nhiệt độ và tải — loại bỏ các biến số có trong thử nghiệm trong hệ thống. ISO 4409 là tiêu chuẩn quốc tế quản lý phương pháp thử nghiệm hiệu suất động cơ và bơm thủy lực và chỉ định các yêu cầu về độ chính xác của phép đo, đặc tính chất lỏng thử nghiệm và định dạng báo cáo. Các cuộc kiểm tra nghiệm thu của nhà máy Vickers/Eaton đều tuân theo tiêu chuẩn này và các cơ sở kiểm tra độc lập cũng phải tuân theo.

Các thông số kiểm tra băng ghế chính cần ghi lại tối thiểu:

• Tốc độ trục đầu vào (RPM) - được đo bằng máy đo tốc độ hoặc bộ mã hóa
• Áp suất đầu vào (hút) - phải duy trì trên áp suất hơi chất lỏng để ngăn ngừa hiện tượng xâm thực
• Áp suất đầu ra tại nhiều điểm tải
• Lưu lượng đầu ra ở mỗi bước áp suất
• Mô-men xoắn đầu vào hoặc mức tiêu thụ điện năng
• Nhiệt độ chất lỏng ở đầu vào và đầu ra
• Lưu lượng xả trường hợp (đối với các loại máy bơm áp dụng)
• Mức ồn tính bằng dB(A) ở tốc độ và áp suất định mức

Dòng máy bơm thủy lực Vickers: Thông số kỹ thuật chính và tài liệu tham khảo thử nghiệm

Vickers (Eaton Vickers) sản xuất một số dòng máy bơm riêng biệt, mỗi dòng có hình dạng bên trong, đặc tính hiệu suất và các cân nhắc thử nghiệm khác nhau. Hiểu rõ bạn đang làm việc với loạt sản phẩm nào là điều cần thiết để áp dụng các thông số kiểm tra chính xác và diễn giải kết quả theo đúng thông số kỹ thuật.

Kiểm tra máy bơm dịch chuyển biến thiên Vickers: Kiểm tra bổ sung

Các mô hình dịch chuyển thay đổi (PVB, PVH) yêu cầu các thử nghiệm chức năng bổ sung ngoài việc đo lưu lượng và hiệu suất. Bộ bù áp suất — làm giảm sự dịch chuyển để duy trì áp suất cài đặt — phải được xác minh để phản hồi chính xác và giữ điểm đặt ổn định. Dải chết của bộ bù không được vượt quá ±75 psi (5 bar) tính từ điểm đặt trên máy bơm dòng PVH hoạt động bình thường . Phản ứng bù chậm hoặc dao động cho thấy vòng đệm ống bị mòn, độ mỏi của lò xo hoặc các đoạn điều khiển bị ô nhiễm.

Giải thích kết quả kiểm tra: Ý nghĩa của các con số trong thực tế

Dữ liệu thử nghiệm thô chỉ có thể sử dụng được khi được giải thích theo tiêu chí chấp nhận đã xác định. Phạm vi tham chiếu sau đây áp dụng rộng rãi cho các nhóm máy bơm thủy lực được bảo trì tốt và phù hợp với hướng dẫn tài liệu dịch vụ của Vickers/Eaton.

Các chế độ lỗi thường gặp được tìm thấy trong quá trình thử nghiệm máy bơm thủy lực

Việc kiểm tra hiếm khi chỉ xác nhận máy bơm tốt hay xấu - nó cũng chỉ ra các cơ chế hỏng hóc cụ thể. Việc nhận biết các mẫu này giúp giảm thời gian chẩn đoán và hướng dẫn các quyết định sửa chữa.

Cavitation

Xâm thực xảy ra khi áp suất chất lỏng ở đầu vào máy bơm giảm xuống dưới áp suất hơi của chất lỏng, khiến bong bóng hơi hình thành và sau đó sụp đổ dữ dội khi áp suất phục hồi. Dấu hiệu kiểm tra bao gồm tiếng ồn tăng cao (âm thanh ken két hoặc lạch cạch đặc trưng), kết quả đo dòng chảy thất thường và suy giảm hiệu suất nhanh chóng. Độ chân không đầu vào vượt quá 5 in Hg (17 kPa tuyệt đối) là ngưỡng rủi ro tạo bọt chính đối với hầu hết các thiết kế máy bơm Vickers. Nguyên nhân gốc rễ bao gồm bộ lọc hút bị tắc, đường hút quá nhỏ hoặc chất lỏng có quá nhiều không khí hòa tan.

Mòn bên trong (Xói mòn cánh và cổng)

Trong máy bơm cánh gạt Vickers, đầu cánh và bề mặt vòng cam sẽ mòn theo thời gian. Thử nghiệm cho thấy sự mất mát hiệu suất thể tích tăng dần và trầm trọng hơn khi áp suất ngày càng tăng - đường cong hiệu suất phẳng giảm mạnh trên áp suất tầm trung là đặc điểm của hiện tượng mòn đầu cánh. Sự mài mòn của tấm cổng trong máy bơm piston cũng có mô hình tương tự. Cả hai điều kiện đều được xác nhận bằng cách tháo rời và đo trực tiếp khe hở so với dung sai của nhà sản xuất.

Thiệt hại liên quan đến ô nhiễm

Ô nhiễm hạt là nguyên nhân gây ra hơn 70% lỗi thành phần thủy lực theo nghiên cứu của ngành. Sự mài mòn từ các hạt trong phạm vi 5–15 micron — không thể nhìn thấy bằng mắt thường — làm tăng tốc độ tăng khe hở trong toàn bộ máy bơm. Thử nghiệm cho thấy đây là sự suy giảm hiệu suất chung kết hợp với việc tăng lưu lượng thoát nước trong thùng máy. Phân tích dầu (đếm hạt theo ISO 4406) phải luôn đi kèm với thử nghiệm máy bơm khi nghi ngờ có ô nhiễm. Thông số kỹ thuật của Vickers cho hầu hết các dòng máy bơm cần có Độ sạch ISO 4406 từ 16/14/11 trở lên cho cuộc sống phục vụ đáng tin cậy.

Phớt trục và hỏng ổ trục

Lỗi phốt trục thường được xác định trong quá trình thử nghiệm do rò rỉ bên ngoài tại điểm thoát ra của trục, kết hợp với lưu lượng xả của vỏ máy tăng cao. Hỏng vòng bi làm tăng mô-men xoắn đầu vào (hiệu suất cơ học giảm) và thường tạo ra tiếng ầm ầm tần số thấp khác biệt với tiếng ồn có cường độ cao hơn của hiện tượng xâm thực. Các hư hỏng vòng bi trong máy bơm piston Vickers thường có nguyên nhân là do độ lệch giữa máy bơm và động cơ truyền động — sai số căn chỉnh lớn hơn 0,003 inch TIR (độ đảo toàn bộ chỉ báo) làm giảm đáng kể tuổi thọ vòng bi.

Thực hành tốt nhất để bảo trì máy bơm thủy lực Vickers giữa các lần thử nghiệm

Kiểm tra xác định vấn đề; bảo trì phòng ngừa làm giảm tần suất của chúng. Các biện pháp thực hành sau đây được rút ra từ hướng dẫn dịch vụ của Eaton Vickers và các tiêu chuẩn bảo trì hệ thống thủy lực đã được thiết lập.

• Duy trì độ sạch của chất lỏng bằng hoặc cao hơn cấp độ sạch ISO được chỉ định của máy bơm. Đối với máy bơm dòng PVH hoạt động ở áp suất cao, điều này có nghĩa là ISO 16/14/11 hoặc cao hơn. Sử dụng lọc vòng thận giữa các ca làm việc trong các ứng dụng đòi hỏi khắt khe.
• Thay dầu thủy lực theo điều kiện, không chỉ theo lịch trình. Sử dụng phân tích dầu thường xuyên để theo dõi độ nhớt, quá trình oxy hóa và số lượng hạt. Chất lỏng nhìn có vẻ sạch có thể bị ô nhiễm nặng trong phạm vi 5–25 micron gây hư hỏng máy bơm nhiều nhất.
• Kiểm tra và làm sạch bộ lọc hút mỗi lần thay chất lỏng. Bộ lọc bị tắc một phần là một trong những nguyên nhân phổ biến nhất gây ra lỗi bơm do tạo bọt - và là một trong những nguyên nhân dễ ngăn ngừa nhất.
• Kiểm tra sự thẳng hàng của trục bất cứ khi nào máy bơm được tháo ra và lắp lại. Sử dụng chỉ báo quay số để xác nhận TIR nằm trong thông số kỹ thuật. Các khớp nối linh hoạt bù đắp cho những sai lệch nhỏ nhưng không thể thay thế cho việc lắp đặt chính xác.
• Không bao giờ khởi động máy bơm piston Vickers khi khô. Đổ đầy thùng bằng chất lỏng thủy lực sạch qua cổng xả thùng trước khi khởi động lần đầu hoặc sau bất kỳ dịch vụ nào làm cạn vỏ máy bơm. Chạy khô bơm piston ngay cả trong thời gian ngắn cũng có thể gây hư hỏng ổ trục và tấm van ngay lập tức.
• Kết quả kiểm tra xu hướng theo thời gian thay vì đánh giá từng thử nghiệm một cách riêng biệt. Một máy bơm có hiệu suất thể tích 91% là tốt - nhưng nếu nó ở mức 95% sáu tháng trước và 91% hiện nay thì xu hướng giảm cần phải điều tra trước khi nó vượt qua ngưỡng hoạt động.

Khi nào cần xây dựng lại và thay thế máy bơm thủy lực Vickers

Kết quả kiểm tra nằm dưới ngưỡng chấp nhận được sẽ đưa ra quyết định xây dựng lại hay thay thế. Đối với máy bơm Vickers, nền kinh tế thường ưu tiên việc xây dựng lại các thiết bị lớn hơn, đắt tiền hơn và thay thế các mẫu có chuyển vị cố định nhỏ hơn.

• Việc xây dựng lại thường tiết kiệm chi phí đối với máy bơm thể tích biến thiên dòng Vickers PVH và PVB, trong đó việc xây dựng lại được nhà máy ủy quyền tốn 30–60% đơn giá mới và khôi phục máy bơm về thông số hiệu suất của nhà máy khi được thực hiện chính xác.
• Thay thế thực tế hơn dành cho máy bơm cánh gạt dòng V và VQ có dung tích nhỏ hơn, trong đó chi phí đơn vị mới tương đối thấp và chi phí nhân công xây dựng lại gần bằng hoặc vượt quá chi phí thay thế.
• Bất kể quyết định xây dựng lại hoặc thay thế, luôn giải quyết nguyên nhân gốc rễ được xác định trong quá trình thử nghiệm trước khi lắp đặt lại bất kỳ máy bơm nào. Một máy bơm được xây dựng lại hoặc mới được lắp vào hệ thống có chất lỏng bị ô nhiễm, bộ lọc bị tắc hoặc ổ đĩa bị lệch sẽ không hoạt động theo cùng dòng thời gian với thiết bị được thay thế.