Hydraulipumpun melun vianmääritys: Vaiheittainen diagnostiikkakaavio

Joka viikko huoltopäällikkö soittaa minulle samalla avauskysymyksellä: "Hydraulipumppumme alkoi pitää uutta ääntä eilen – mikä se on ja mitä teen?" Rehellinen vastaus on, ettei ole olemassa yhtä ainoaa vastausta, koska ääni itsessään ei ole diagnoosi – ääni on oire, ja diagnoosin on perustuttava oireen oikeaan havaitsemiseen ja tulkintaan. Hydraulipumpun melun vianmääritys on taajuusalueen diagnostiikkaharjoitus, ei arvaus-ja-vaihtoharjoitus – ja kenttäteknikko, joka käsittelee sitä arvauksena, vaihtaa osia, joita pumppu ei tarvinnut, ja jättää väliin osan, jota pumppu todellisuudessa tarvitsee.

Työskenneltyäni kolmenkymmenen vuoden ajan hydrauliikkajärjestelmien suunnittelussa ja asennettuani viisitoistatuhatta pumppua neljässäkymmenessä maassa olen nähnyt samojen virheiden toistuvan jokaisella alueella. Teknikko, joka käsittelee jokaista ääntä "pumpun vikana" ja vaihtaa pumpun, huomaa, että ääni palaa uuden pumpun mukana. Teknikko, joka ei koskaan tallenna ääninäytettä, huomaa kuvailevansa ongelmaa eri tavalla toimittajalle kuin toimittaja kuulee. Teknikko, joka ei koskaan mittaa käyttölämpötilaa, huomaa, että ääni oli kylmän öljyn viskositeetin aiheuttamaa eikä pumpun vikaa. Tässä artikkelissa käydään läpi neljä meluluokkaa, niitä erottava diagnostiikkakaavio ja kenttämenettely, joka tuottaa toimittajan käyttämän melunäytteen. siipipumppuluokka ja Yuken PV2R hiljainen siipipumppu referenssikokoonpanona.

Mitkä ovat hydraulipumpun melun neljä luokkaa?

Kävelemällä missä tahansa hydrauliikkakorjaamossa kuulet samat neljä pumpun meluluokkaa, joilla jokaisella on oma ääniprofiilinsa ja selkeä perimmäinen syynsä. Luokat eivät ole mielivaltaisia ​​– ne vastaavat neljää erillistä vikamekanismia pumpun sisällä ja ympäröivässä järjestelmässä.

• Kavitaatio. Korkeataajuinen rätinä- tai marmorikuulien ääni, tyypillisesti yli 1 kHz. Johtuu höyrykuplien romahtamisesta pumpun tuloaukossa, mikä tapahtuu, kun tulopaine laskee öljyn höyrynpaineen alapuolelle tai kun tulolinjassa on rajoitin. Kupla romahtaa, kun se siirtyy korkeamman paineen pumppauskammioon, ja romahdus aiheuttaa terävän painepiikin, joka kuulostaa rätinältä.
• Ilmastus. Matalataajuinen vinkuva tai sireenin kaltainen ääni, tyypillisesti 200–800 Hz:n taajuusalueella. Syynä on öljyyn joutunut ilma, joka johtuu tyypillisesti vuotavasta imuliittimestä, säiliön alhaisesta öljytasosta, huohottimen ongelmasta tai sivuvirtauspaluulinjasta, joka muodostaa vaahtoa. Öljyyn joutunut ilma puristuu ja purkautuu liikkuessaan pumpun läpi, mikä tuottaa tyypillisen vinkunan.
• Mekaaninen kuluminen. Rytminen kolina- tai naputusääni, joka on tyypillisesti synkronoitu pumpun pyörimisen kanssa. Aiheutuu pyörivän ryhmän, laakereiden, nokkarenkaan tai venttiililevyn kulumisesta. Kuluminen aiheuttaa välyksen, joka mahdollistaa metalli-metalli-kosketuksen tietyissä pyörimiskohdissa, ja kosketus aiheuttaa naputuksen.
• Järjestelmän resonanssi. Hurina tai surina, joka vastaa hydraulijärjestelmän laskettua ominaistaajuutta, tyypillisesti 50–200 Hz. Syynä on pumpun paineen aaltoilu, joka herättää ominaistaajuuden järjestelmän putkistossa, kiinnikkeissä tai säiliössä. Pumppu itsessään voi olla täydellisessä kunnossa; melu on järjestelmän suunnitteluongelma, ei pumpun ongelma.

Tässä artikkelissa käytetty referenssikonfiguraatio on Yuken. PV2R-sarjan hiljainen siipipumppu, joka on suunniteltu sovelluksiin, joissa käyttäjän mukavuutta rajoittava melutaso on rajoitus. Hiljainen pumppu ei ole hiljainen – se on 10–15 dBA hiljaisempi kuin vakiopumppu nimelliskäyttöpisteessä – mutta se kuuluu silti samojen neljän meluluokan piiriin, kun jokin on vialla.

Miten erotan kavitaation ilmastuksesta äänen perusteella?

Kavitaatio ja ilmastus ovat kaksi yleisintä hydraulipumppujen melukategoriaa, ja ne sekoitetaan myös useimmiten keskenään. Oikea diagnostiikka erottaa ne ääniprofiilin, sijainnin ja toiminnan laukaisevan tekijän perusteella.

Näillä kahdella äänellä on erilaiset toimintahäiriöt, mikä tarkoittaa, että äänen ilmaantumisajankohdan tarkka tarkkailu voi erottaa ne ilman minkäänlaista instrumenttia. Ääni, joka kuuluu vain silloin, kun järjestelmä on kuuma ja pumppu toimii täydellä kuormalla, on todennäköisemmin kavitaatiota. Ääni, joka kuuluu vain silloin, kun säiliön nestetaso on alhainen tai järjestelmän ollessa käyttämättömänä, on todennäköisemmin ilmastumista.

Entä akustiset tunnusmerkit?

Akustinen tunnusmerkki – kohinan taajuussisältö – erottaa kavitaation, ilmastuksen, mekaanisen kulumisen ja järjestelmän resonanssin suurella luotettavuudella. Puhelinpohjaisella spektrianalysaattorilla tai kädessä pidettävällä akustisella laitteella tallennettu kohinanäyte näyttää kohinan taajuus-amplitudi-kuvaajana, ja jokaisella kategorialla on oma tunnusmerkkinsä.

• Kavitaation tunnusmerkki. Laajakaistainen kohina yli 1 kHz:n taajuudella, jonka huiput muuttuvat pumpun nopeuden mukana.
• Ilmastussignaali. Kapeakaistaiset piikit 200–800 Hz:n taajuusalueella, joissa on harmonista sisältöä.
• Mekaaninen kulumisjälki. Diskreetit piikit pumpun pyörimistaajuuden harmonisilla yliaalloilla, usein sivukaistoilla.
• Järjestelmän resonanssin allekirjoitus. Terävät sävyhuiput tietyllä taajuudella, joka ei muutu pumpun nopeuden mukaan.

Mikä on vaiheittainen diagnostiikkakaavio?

Oikea diagnostiikka on nelivaiheinen toimenpide, joka etenee yksinkertaisista testeistä monimutkaisempiin. Useimmat meluongelmat tunnistetaan kahdessa ensimmäisessä vaiheessa, ja vain vaikeat tapaukset vaativat kolmannen ja neljännen vaiheen.

Diagnoosikaavio järjestyksessä:

1. Kuuntele kolmessa eri paikassa. Käytä stetoskooppia tai mekaanikon kuuntelutikkua. Kosketa kuuntelutikulla tuloaukkoa, kotelon tyhjennysaukkoa ja pumpun runkoa. Äänekkäin kohta osoittaa melulähteen luokan.
2. Ota talteen kohinanäyte. Käytä puhelimeen ladattavaa spektrianalysaattorisovellusta tai kädessä pidettävää akustista laitetta. Tallenna vähintään 30 sekuntia jokaisesta sijainnista. Säilytä näytteet toimittajaa varten.
3. Mittaa käyttölämpötila. Käytä infrapunalämpömittaria pumpun rungossa. Kirjaa lämpötila muistiin äänen mittaushetkellä. Huomioi, korreloiko ääni lämpötilan muutokseen.
4. Tarkasta järjestelmä ylävirtaan. Tarkista imulinjan rajoitukset, säiliön nestetaso, huohottimen kunto ja imulinjan kiinnityksen kiristysmomentti. Tarkista kotelon tyhjennysvirtaus valmistajan eritelmien mukaisesti.

Pelkkä vaihe 1 ratkaisee noin puolet meluvalituksista. Vaiheet 2–4 ratkaisevat toiset 30 prosenttia. Loput 20 prosenttia vaativat tehdasdiagnostiikkaa – tyypillisesti kotelon tyhjennysventtiilin virtausmittauksen, pyörivän ryhmän sisäisen tarkastuksen ja laakerin tarkastuksen.

Entä kotelo-viemärivirtauksen mittaus?

Tyhjennysventtiilin virtausmittaus on aliarvostetuin yksittäinen diagnostiikka hydraulipumppujen vianetsinnässä. Siipipumppu, jossa on sisäistä kulumista, vuotaa enemmän öljyä tyhjennysventtiiliin kuin uusi pumppu, ja vuotoaste on herkin kulumistilan osoitin. Mittaus on yksinkertainen: kerää tyhjennysventtiilin virtaus asteikolla varustettuun astiaan minuutin ajan, mittaa tilavuus ja vertaa sitä valmistajan julkaisemaan enimmäismäärään.

Pumppu, jonka tyhjennysvirtaus on valmistajan ilmoittamaa maksimiarvoa suurempi, on käyttöikänsä lopussa ja se tulisi vaihtaa. Pumppu, jonka tyhjennysvirtaus on valmistajan ilmoittaman maksimiarvon sisällä, mutta korkeampi kuin alkuperäinen arvo, osoittaa kulumisen merkkejä ja sitä tulisi seurata useammin. Pumppu, jonka tyhjennysvirtaus on alkuperäisessä arvossaan tai sen alapuolella, on kunnossa.

Laajemman fluidi-voimalaitosstandardien kehyksen osalta, johon kotelo-upottimen virtaustesti ja kohinadiagnostiikka tulisi liittää, arvovaltaisin kansainvälinen viite on Kansainvälinen fluidivoimayhdistys (IFPS), joka ylläpitää pneumaattisten järjestelmien teknikkojen sertifiointi- ja standardointikehystä maailmanlaajuisesti.

Mitä työkaluja tarvitsen hydraulipumpun melun diagnosointiin?

Vähimmäisdiagnostiikkatyökalupakki sisältää kolme työkalua, joista jokainen on laajalti saatavilla ja edullinen. Oikea työkaluyhdistelmä kattaa useimmat meluvalitukset ilman erikoistunutta akustista laboratoriota.

• Stetoskooppi tai mekaanikon kuuntelutanko. Yksinkertaisin diagnostiikkatyökalu. Kosketa tankoa pumpun runkoon ja jokaiseen liitettyyn komponenttiin eristääksesi kohinalähteen.
• Puhelinpohjainen spektrianalysaattorisovellus. Useimmat nykyaikaiset älypuhelimet pystyvät ajamaan spektrianalysaattorisovelluksen, joka käyttää puhelimen mikrofonia taajuus-amplitudi-näytön tuottamiseen. Tarkkuutta rajoittaa puhelimen mikrofonin laatu, mutta suhteellinen taajuussisältö on riittävän luotettava erottamaan kavitaation ilmastuksen ja mekaanisen kulumisen välillä.
• Infrapunalämpömittari. Mittaa käyttölämpötilan kohinan sieppauskohdassa. Kohinanäytteen ja lämpötilalukeman yhdistelmä on vähimmäisdiagnostiikkapari.

Ammattimaisempaan kokoonpanoon kuuluu kalibroitu akustinen mittauslaite (yleensä kädessä pidettävä äänitasomittari taajuuskaista-analyysillä), hydraulinen testisarja painemittareineen ja virtausmittareineen sekä mahdollisuus värähtelyanalyysipalveluun. Suuressa hydrauliikkalaiteroottoreiden valmistajan huoltokeskuksessa on tyypillisesti kaikki nämä sekä stroboskooppi pyörivän ryhmän visuaalista tarkastusta varten.

Entä värähtelyanalyysi?

Värähtelyanalyysi on akustisen analyysin tarkempi serkku. Värähtelyanturit asennetaan suoraan pumpun runkoon ja ne tuottavat taajuus-amplitudidataa kalibroiduilla amplitudeilla (g tai mm/s) puhelinsovelluksen suhteellisten amplitudien sijaan. Värähtelyanalyysi havaitsee laakerin kulumisen aikaisemmin kuin akustinen analyysi, koska tärinäanturit ovat lähempänä lähdettä ja tärinädata sisältää vähemmän ympäristön melua.

OEM-valmistajille tai suurille huoltoyrityksille, jotka käsittelevät useita pumppuja, värähtelyanalyysi on oikea investointi. Pienemmille huoltoyrityksille akustinen analyysi puhelinsovelluksella on oikea lähtökohta, ja värähtelyanalyysi otetaan käyttöön vaikeissa tapauksissa.

Diagnostiikkatyökalujen laajempien mittaus- ja laitestandardien osalta arvovaltaisin yhdysvaltalainen viite on NIST-standardit, joka sisältää tekniset mittausstandardit, joiden mukaan akustiset ja tärinämittarit tulee kalibroida. Laajempien valmistusprosessistandardien osalta, jotka pumpun toimittajan on täytettävä, NIST:n valmistusinnovaatio-ohjelma on oikea viite.

Mitkä ovat yleisimmät melun syyt luokittain?

Jokaisella melukategorialla on pieni joukko yleisimpiä syitä. Oikea diagnostinen testi eristää syyn kunkin luokan sisältä, joten korjaustoimenpide puuttuu juuriongelmaan, ei myöhempään oireeseen.

Kunkin kategorian oikea vastaus on "Oikea testi" -sarakkeessa – diagnostiikka, joka eristää kategorian sisällä olevan syyn. Oikea korjauskeino on syyhyn liittyvä, ei melukohtainen korjauskeino. Esimerkiksi pumpun vaihtaminen kavitaatioäänen vuoksi jättää imuaukon rajoittimen paikoilleen, ja uusi pumppu kavitoi myös.

Miten minun pitäisi priorisoida diagnostisia testejä?

Oikea priorisointi on aloittaa testeistä, jotka paljastavat yleisimmät syyt, ja siirtyä erikoistuneempiin testeihin vasta silloin, kun yksinkertaiset testit eivät tuota varmaa diagnoosia. Oikea järjestys on:

1. Tuloliitosten ja säiliön pinnan silmämääräinen tarkastus. Havaitsee yleisimmän ilmastuksen syyn.
2. Tulopaineen mittaus kuormituksen alaisena. Havaitsee yleisimmän kavitaation syyn.
3. Stetoskooppi kuuntelee kolmessa eri paikassa. Tallentaa kohinalähteen luokan.
4. Kotelo-viemärin virtauksen mittaus. Havaitsee yleisimmän mekaanisen kulumisen syyn.
5. Spektrianalysaattorin kohinan sieppaus. Havaitsee vaikeammat diagnostiset tapaukset.
6. Tärinäanalyysi. Varattu vaikeimpiin tapauksiin.

Vaiheet 1 ja 2 ovat edullisia ja nopeita. Vaiheet 3 ja 4 ovat hieman monimutkaisempia, mutta silti minkä tahansa pätevän huoltoteknikon suoritettavissa. Vaiheet 5 ja 6 ovat erikoistuneita ja vaativat tyypillisesti joko sisäisen akustiikkalaboratorion tai ulkopuolisen palveluntarjoajan.

Miten käyttölämpötila vaikuttaa hydraulipumpun meluun?

Käyttölämpötila on hydrauliikkapumppujen melun vianmäärityksessä aliarvostetuin muuttuja. Sama pumppu voi samalla kuormituksella olla hiljainen yhdessä lämpötilassa ja meluisa toisessa, ja eri lämpötilassa esiintyvä melu kuuluu tyypillisesti eri kategoriaan.

• Kylmä öljy (tyypillinen käyttölämpötila alle 30 °C). Öljyn viskositeetti on korkea. Pumpun on työskenneltävä kovemmin öljyn liikuttamiseksi, mikä tuottaa enemmän mekaanista melua. Myös ilmastusääni on todennäköisempää, koska kylmä öljy pitää ilman pidempään sisällään.
• Normaali käyttölämpötila (40–60 °C useimmille teollisuushydrauliikoille). Öljyn viskositeetti on suunnittelupisteessä. Mekaaninen melu on minimoitu ja kavitaatiomelu on suunnittelutasolla. Pumppu on hiljaisimmalla käyntialueellaan.
• Kuumaa öljyä (tyypillisesti yli 70 °C). Öljyn viskositeetti on alhainen, mikä vähentää mekaanista melua, mutta lisää kavitaatioalttiutta. Pumpussa voi myös esiintyä lämpölaajenemisvaikutuksia, jotka muuttavat välyksiä ja roottorin ja staattorin vuorovaikutusta.

Oikea diagnostiikka tallentaa melunäytteen todellisessa käyttölämpötilassa, ei kylmäkäynnistystilanteessa. Pumppu, joka on hiljainen 50 °C:ssa ja meluisa 25 °C:ssa, ei ole pumpussa ongelma – se on kylmän öljyn viskositeettiongelma, ja korjaustoimenpide on lämmittää öljy käyttölämpötilaan ennen melun arviointia.

Entä vuodenaikojen lämpötilan vaikutukset?

Ulkona sijaitsevissa hydraulijärjestelmissä lämpötilan vaihtelut vuodenaikojen mukaan muuttavat meluprofiilia. Järjestelmä, joka on hiljainen kesällä 50 °C:n käyttölämpötilassa, voi olla meluisa talvella 20 °C:n käyttölämpötilassa. Tämä ei johdu pumpun hajonneesta, vaan siitä, että kylmempi ympäristö on öljyn lämpötila, joka muuttaa meluprofiilia. Oikea vastaus ulkojärjestelmille on asettaa melunvalvontakynnys vuodenaikojen käyttölämpötilan perusteella, ei yhden kiinteän lämpötilan perusteella.

Milloin minun pitäisi vaihtaa äänekäs pumppu korjauksen sijaan?

Vaihto- tai korjauspäätös riippuu kolmesta diagnostisesta mittauksesta: kotelon tyhjennysvirtauksesta, tilavuustehokkuudesta ja öljynsuodattimen silmämääräisestä tarkastuksesta. Päätös tehdään näiden mittausten, ei pelkästään melun, perusteella.

• Tyhjennysvirtaus on valmistajan ilmoittaman maksimiarvon yläpuolella. Vaihda. Pumppu on käyttöikänsä lopussa, eikä melu parane sisäosien korjauksella.
• Tilavuushyötysuhde valmistajan ilmoittamaa alhaisempi. Vaihda. Tehokkuutta heikentänyt sisäinen kuluminen on myös melun lähde, eikä korjaus voi palauttaa sitä.
• Öljynsuodattimessa näkyviä metallihiukkasia. Vaihda. Metallihiukkaset osoittavat jatkuvaa sisäistä kulumista, eikä korjaus pysäytä kulumista.
• Tyhjennysvirtaus spesifikaatioiden mukaisesti, hyötysuhde spesifikaatioiden mukaisesti, ei metallihiukkasia. Korjaa vian perimmäinen syy (imuaukon rajoitus, vuoto jne.) ja pidä pumppu. Pumppu itsessään ei ole ongelma.

Laajemmassa kaupan ja teollisuuden kontekstissa, joka muodostaa päätöksen korvaamisesta vai korjaamisesta, Yhdysvaltain kaupallisen palvelun maakohtaiset kaupalliset oppaat ovat arvovaltaisin julkinen viitekehys rajat ylittävästä varaosien ja huoltojen logistiikasta, ja Trade.gov-teollisuusportaali pitää voimassa nykyisen toimialaohjeistuksen teollisuuslaitteiden viennille.

Miten Yuken PV2R:n kaltainen hiljainen siipipumppu tulisi tarkastaa?

Yuken PV2R-sarjan hiljainen siipipumppu on suunniteltu sovelluksiin, joissa käyttäjän mukavuutta lisäävä melutaso on suunnittelurajoite, mikä tarkoittaa, että melutaso on jo valmiiksi alhainen. Tarkastusväli ja diagnostiikkamenetelmät poikkeavat hieman vakiopumpusta.

• Tarkastusväli. Normaalikäytössä 6–12 kuukauden välein ja jatkuvassa käytössä korkean kuormituksen omaavassa käytössä 3 kuukauden välein. Oikea vastaus on asettaa huoltoväli käyttötarkoituksen mukaan eikä valmistajan julkaiseman huolto-ohjelman mukaan.
• Diagnostinen lähtötaso. Ota melunäyte asennuksen yhteydessä ja sen jälkeen uusi näyte joka tarkastuksessa. Tarkastusten välinen trendi on informatiivisempi kuin absoluuttinen melutaso missään yksittäisessä tarkastuksessa.
• Case-drain-virtauksen seuranta. Mittaa viemärin virtaus jokaisessa tarkastuksessa. Tarkastusten välinen trendi on herkin sisäisen kulumisen indikaattori.
• Siipikarin kärjen tarkastus. Tarkasta siipien kärjet jokaisessa tarkastuksessa. Siipien kärkien kuluminen on yleisin kulumismalli hiljaisissa siipipumpuissa, ja varhainen havaitseminen mahdollistaa siiven vaihdon ennen kuin kuluminen etenee nokkarenkaan vaurioitumiseksi.

Laajemman laatukehyksen osalta, jota pumpputoimittajan tulisi täyttää, arvovaltaisin yhdysvaltalainen viite on NIST:n valmistusinnovaatio-ohjelmaLaajemman turvallisuuskehyksen osalta, joka laitoksen on täytettävä, asiaankuuluva Yhdysvaltojen lähtötaso on OSHA:n raskaiden laitteiden turvallisuutta käsittelevä aihesivu ja rinnakkainen OSHA-konesuojausjärjestelmä.

Entä takuuikkuna?

Uuden pumpun takuu on tyypillisesti 12–18 kuukautta toimittajasta ja käyttöolosuhteista riippuen. Takuuaika on oikea aika melutasotason määrittämiseen – käyttöönoton yhteydessä kerätty melunäyte on vertailukohta, johon kaikkia tulevia tarkastuksia verrataan. Jos pumppu tuottaa ääntä takuuaikana, toimittajalla on velvollisuus tutkia asiaa, ja vertailumelunäyte on tutkimuksen vertailukohta.

Laajemman sähköturvallisuus- ja sertifiointikehyksen osalta, joka pumpun on täytettävä kaupalliseen tai teolliseen järjestelmään asennettuna, asiaankuuluvat viranomaiset ovat UL-standardi Pohjois-Amerikan asennuksiin ja CENELEC eurooppalaisten asennusten puitteet. Hydraulijärjestelmän laajemman energiatehokkuusperusvaatimuksen osalta asiaankuuluva Yhdysvaltojen viite on Yhdysvaltain energiaministeriön (DOE) teollisuuden tehokkuus- ja hiilidioksidipäästöjen vähentämistoimisto.

Mitä virheitä kenttäteknikot tekevät useimmiten?

Kolme virhettä yllättää toistuvasti jopa kokeneet kenttäteknikot hydrauliikkapumpun melua vianmäärityksessä. Mikään niistä ei ole eksoottinen; ne ovat kysymyksiä, joita ei kysytä ennen kuin vaihtopumppukin pitää ääntä.

• Jokaisen äänen käsittely pumpun ongelmana. Kotelon tyhjennysaukosta tai järjestelmäkiinnikkeestä kuuluva ääni ei ole pumpun vika. Pumpun vaihtaminen, jos ääni on järjestelmän resonanssia tai ylävirran vuotoa, on kallein diagnostiikkavirhe.
• Melun arviointi kylmäkäynnistyksen aikana. Kylmäkäynnistyksessä äänekäs ja käyttölämpötilassa hiljainen pumppu ei ole pumpun ongelma – se on kylmän öljyn viskositeettiongelma. Ääni häviää öljyn lämmetessä.
• Pumpun vaihtaminen ilman perusviivan mittaamista. Toimittaja ei voi diagnosoida kunnolla pumppua, joka vaihdetaan melun vuoksi ilman lähtötason melunäytettä. Vaihtopäätöksen tulisi perustua tallennettuun näytteeseen, ei käyttäjän subjektiiviseen kuvaukseen.

Usein kysytyt kysymykset