Endüstriyel hidrolik sistemlerle çalıştıysanız, elektrikli pistonlu pompaların tonlarca toprağı taşıyan inşaat ekskavatörlerinden dalgalı denizlerde seyreden deniz taşıtlarına, tüketim ürünlerini paketleyen üretim hatlarından tarım arazilerini işleyen tarım makinelerine kadar sayısız uygulamanın beygir gücü olduğunu bilirsiniz. Elektrikli pistonlu pompa tedarikçisi olarak, bu kritik bileşenler düzgün çalışmadığında ortaya çıkan titreşim sorunlarını gidermek ve analiz etmek için sayısız saatler harcadım. Titreşim sadece bir rahatsızlık değildir; Bu, zamanından önce aşınmaya, verimliliğin azalmasına, maliyetli arıza sürelerine ve hatta önlem alınmadığı takdirde felaketle sonuçlanabilecek arızalara yol açabilecek bir tehlike işaretidir. Bu alanda geçirdiğim yıllar boyunca, yüksek bir çınlamaya neden olan küçük bir yanlış hizalamadan, tüm hidrolik devreleri tahrip eden daha karmaşık bir akış titreşimine kadar her şeyi gördüm. Bugün, elektrikli pistonlu pompalardaki titreşimin en yaygın nedenlerini, tedarik ettiğimiz ekipmanlardan gerçek hayattaki vakalardan yararlanarak açıklamak ve operatörlerin ve bakım ekiplerinin sorunun kökenine hızla inmesine yardımcı olacak bilgileri paylaşmak istiyorum.
Öncelikle temel bilgilerle başlayalım: Elektrikli pistonlu pompanın çalışmasını sağlayan şey nedir? Dişli pompalardan veya kanatlı pompalardan farklı olarak pistonlu pompalar, hidrolik sıvıyı değiştirmek için bir silindir bloğunda yer alan ileri geri hareket eden pistonları kullanır. Bu tasarım yüksek basınç, hassas akış kontrolü ve verimlilik sağlar, ancak aynı zamanda sistemin diğer elemanları doğru şekilde kalibre edilmediğinde titreşimi tetikleyebilecek doğal dinamik kuvvetleri de ortaya çıkarır. Titreşimin en temel nedenlerinden biri - bazen çok basit göründüğü için gözden kaçırılıyor - yanlış kurulum veya pompa ile elektrik motoru arasındaki yanlış hizalamadır. Bir keresinde, ekskavatörü o kadar kötü titreyen bir inşaat müşterisiyle çalışmıştım ki, operatörler, çalıştırmadan sonraki 15 dakika içinde kabinde bunu hissettiklerini bildirdi. Pompayı dışarı çektiğimizde, motor-pompa bağlantısının 0,5 dereceden fazla yanlış hizalanmış olduğunu gördük; bu çok büyük sonuçlar doğuran küçük bir açıydı. Yanlış hizalama, pompanın yatakları ve pistonları üzerinde eşit olmayan yüklemeye neden olarak titreşime dönüşen salınımlı kuvvetler oluşturur. Bu sadece yeni kurulumlar için de geçerli bir sorun değil. Uzun süreli kullanımdan kaynaklanan termal genleşme, zorlu ortamlarda zorlu çalışma veya kaplin kontrollerini atlayan rutin bakım bile zamanla hizalamanın bozulmasına neden olabilir. Bunu bir perspektife oturtmak için, müşteriye kaplini bir ibreli gösterge kullanarak yeniden hizalamasını ve motor montajına titreşim sönümleyici bir ara parça eklemesini önerdim; bundan sonra titreşim hemen %70'in üzerinde düştü.
Daha sonra, akış titreşimi, pistonlu pompalarda doğal (ancak kontrol edilebilir) bir titreşim kaynağıdır. Pistonlar döngüsel bir düzende ileri geri hareket ettiğinden, sıvıyı düzgün ve sürekli bir akış yerine darbeler halinde hareket ettirirler. Bu titreşim, hidrolik hatta sistemin diğer bileşenleri (hortumlar, valfler ve hatta makinenin yapısı) ile rezonansa girebilen basınç dalgalanmaları yaratır. Sonuç, doğrudan pompanın çalışma hızına ve piston sayısına bağlı olan, genellikle belirgin bir ritmik vuruşa sahip bir titreşimdir. Örneğin, 1.800 RPM'de çalışan 9 pistonlu bir pompa, bir hidrolik hortumun veya bir ekskavatörün şasisinin doğal frekansıyla rezonansa girebilen 270 Hz'lik bir titreşim frekansı yaratacaktır. Bunu en çok, yer değiştirmelerini sistem talebine uyacak şekilde ayarlayan değişken pistonlu pompalarda görüyoruz; Pompa yer değiştirmeyi dinamik olarak değiştirdiğinde, titreşim frekansını aniden değiştirebilir ve bu da kararlı durumda mevcut olmayan rezonans tepe noktalarına yol açabilir. Çeşitli Ekskavatörlerde Kullanılan Rexroth A8VO En İyi Değişken Hızlı Pompanın kullanıldığı bir madencilik operasyonunu hatırlıyorum, hidrolik devreleri o kadar kötü titremeye başladı ki hortumlar iki haftada bir arıza veriyordu. Bir frekans analizi yaptıktan sonra, pompadan gelen titreşimin makinenin ana hidrolik manifoldunda 500 devir/dakikada yankılandığını belirledik. Düzeltme mi? Ani basınç artışlarını azaltmak için bir akümülatör eklemek ve bu rezonans bölgesini önlemek için pompanın çalışma aralığını ayarlamak. Bu her duruma uygun tek bir çözüm değildir; elbette farklı pompa modelleri farklı titreşim profillerine sahiptir, dolayısıyla doğru sönümleme bileşeninin eşleştirilmesi çok önemlidir.
Aşınma ve yıpranma, özellikle ağır ve sürekli kullanıma maruz kalan pompalarda bir diğer önemli sorundur. Zamanla pompanın ana bileşenlerini oluşturan pistonlar, silindir bloğu, valf plakası ve yataklar bozularak sıvının düzgün akışını bozan boşluklar ve pürüzlü yüzeyler oluşturur. Bu düzensizlikler eşit olmayan basınç dağılımına yol açar ve bu da titreşime neden olur. Örneğin, bir pistonun contası aşınırsa, iç sızıntı oluşturabilir, bu da pompanın basıncı korumak için daha fazla çalışmasına neden olur ve salınım kuvvetlerine yol açar. Kirin, döküntülerin ve suyun hidrolik sıvıyı kirleterek aşınmayı hızlandırabileceği inşaat veya denizcilik uygulamaları gibi zorlu ortamlarda kullanılan pompalarda bunu çok görüyoruz. Birkaç ay önce bir müşteri, üç yıldır sıvı değişimi yapılmadan kullanılan CAT 100 6239 PVH Düz Şovel için Hidrolik Pistonlu Transfer Pompasını getirdi. Pompa o kadar şiddetli titriyordu ki makinenin kontrol valflerine zarar veriyordu. Parçalara ayırdığımızda, valf plakasında tekrarlanan piston temasından dolayı aşınmış bir oluk bulunduğunu ve birkaç piston contasının çatladığını gördük. Bu parçaların değiştirilmesi, tüm sistemin yıkanması ve filtre yükseltmesinin eklenmesi titreşimi ortadan kaldırdı ve pompanın ömrünü iki yıl daha uzattı. Aşınmanın yalnızca zamanla ilgili bir mesele olmadığını unutmamak önemlidir; uygun olmayan sıvı bakımı (yanlış viskozite kullanmak veya filtreleri değiştirmemek gibi) aşınmanın çok daha hızlı gerçekleşmesine neden olarak daha erken titreşim sorunlarına yol açabilir.
Hidrolik sistem kirliliği ve sıvıyla ilgili sorunlar da pompa titreşiminde büyük rol oynar. Aşınmış bir bileşenden gelen metal talaşları, kirli bir tanktan gelen kir veya conta parçacıkları gibi küçük miktarlardaki parçacık kirliliği bile pompanın hareketli parçaları arasında sıkışıp aşınmaya ve dengesiz harekete neden olabilir. Kirlenme ayrıca filtreleri tıkayabilir, bu da akışın azalmasına ve devrenin bazı kısımlarında basıncın artmasına neden olur, bu da pompaya ekstra yük getirir ve titreşim yaratır. Bir zamanlar, elektrikli pistonlu pompası rutin bir toplu çalışmanın ardından titremeye başlayan bir gıda işleme müşterim vardı. İnceleme sonrasında, mikserin yukarısındaki metal rondelanın gevşediğini ve pompanın içine girdiğini gördük. Rondela iki piston arasına sıkıştı, bu da onları dengesiz hareket etmeye zorladı ve tüm pompaya zarar verebilecek ciddi bir titreşim yaratmaya neden oldu. Akışkan viskozitesi sorunları bile sorunlara neden olabilir: Eğer akışkan çok kalınsa, pistonların hareket etmesi için daha fazla sürtünme yaratarak yükü ve titreşimi artırır; çok ince ise iç sızıntı artar ve bu da basınç dalgalanmalarına neden olur. Bu nedenle üreticinin sıvı türü, viskozite ve değişim aralıklarına ilişkin yönergelerine uymak tartışılamaz. Müşterilerimize, özellikle dinamik, değişken yük koşullarında çalışan Parker Denison Pavc100 Basınç Dengelemeli Değişken Deplasmanlı Pompa gibi yüksek kullanımlı pompalar için, hidrolik sıvılarını her altı ayda bir test etmelerini tavsiye ederiz.
Pompa ile hidrolik sistemin geri kalanı arasındaki tasarım ve boyut uyumsuzlukları genellikle giderilmesi zor olan sürekli titreşimin temel nedenidir. Sistem için çok büyük bir pompa düşük yükte çalışacak, bu da dengesiz akışa ve artan titreşime neden olabilecektir. Tersine, çok küçük bir pompa maksimum kapasitesinde çalışacak ve bu da aşırı ısınmaya, sürtünmenin artmasına ve basıncın salınmasına neden olacaktır. Bunun, ekipmanlarının gerektirdiğinden daha küçük bir pompa kullanarak maliyetleri düşürmeye çalışan tarım müşterilerinde olduğunu gördüm. Örneğin, büyük bir biçerdöver işleten bir çiftçi, daha küçük bir traktör için boyutlandırılmış olan A1VO Eksenel Pistonlu Değişken Pompa - Kompakt Boyut - Yüksek Verimlilik kullandı ve yoğun hasat mevsiminde tutarlı titreşime yol açtı. Pompa saatlerce %100 deplasmanla çalışıyordu, bu da yataklarda aşırı aşınmaya neden oluyor ve biçerdöverin tahıl işleme sistemine aktarılan titreşimi oluşturuyordu. Bunu biçerdöverin hidrolik talebini karşılayabilecek boyutta bir pompayla değiştirdiğimizde titreşim hemen durdu. Tasarımla ilgili başka bir sorun da yanlış montajdır: Pompa sert bir tabana sabitlenmezse veya tabanın kendisi pompanın çalışma frekansıyla uyumlu rezonanslara sahipse titreşim artacaktır. Bu, özellikle alan kısıtlamalarının dinamik kuvvetleri hesaba katmayan standart dışı montaj konfigürasyonlarına yol açtığı kompakt makinelerde yaygındır.
Kavitasyon gibi basınçla ilgili sorunlar, pistonlu pompalardaki titreşimin özellikle sinsi bir nedenidir. Kavitasyon, pompanın girişindeki basınç, hidrolik sıvının buhar basıncının altına düştüğünde meydana gelir ve küçük buhar kabarcıklarının oluşmasına neden olur. Bu kabarcıklar pompanın yüksek basınç tarafına ulaştığında aniden çökerek pompa ve sistem boyunca titreşen şok dalgaları oluşturur. Kavitasyonun etkileri genellikle keskin, metalik bir vuruntu sesi olarak tanımlanır ve zamanla pompa pistonlarında ve silindir bloğunda ciddi hasara neden olabilir. Kavitasyona genellikle emme filtresinin tıkanması, emme hortumunun bükülmesi veya emme hattının çok küçük olması gibi giriş kısıtlamaları veya pompanın çok düşük emme basıncında çalışması neden olur. Bir kargo gemisinin sintine sistemi için 6N57 6N67 Deniz Kanatlı Pompası IHI Hidrolik Pompası kullanan bir denizcilik müşterimiz vardı (bekleyin, aslında bu durumda bir pistonlu pompaydı, ancak prensip geçerlidir). Emme filtresi aylardır ihmal edilmişti ve bu durum kısmi tıkanmaya yol açarak giriş basıncının kavitasyon oluşturacak kadar düşmesine neden oldu. Titreşim o kadar kötüydü ki pompanın montaj cıvataları birkaç ayda bir gevşiyordu. Emme hattının yıkanması ve filtrenin değiştirilmesi kavitasyonu ve titreşimi düzeltti. Kavitasyonun, atmosferik basıncın daha düşük olduğu çok yüksek rakımlarda kullanılan pompalarda da yaygın bir sorun olduğunu ve giriş basıncının buhar basıncının altına düşmesini kolaylaştırdığını belirtmekte fayda var.
Yıllardır elektrikli pistonlu pompalarla çalışan biri olarak, titreşimin öylece "yaşamak" zorunda olduğunuz bir şey olmadığını vurgulamak istiyorum. Sorunu ele almanın anahtarı dikkatli bir teşhisle başlamak ve olası nedenleri adım adım ortadan kaldırmaktır. Öncelikle temel hususları kontrol edin: pompa ile motor arasındaki hizalama, montajın sıkılığı, sıvı seviyesi ve durumu. Daha sonra, titreşim veya rezonans sorunlarını belirlemek için bir frekans analizi yapın; bu, sizi akümülatör ekleme veya çalışma aralıklarını değiştirme gibi çözümlere yönlendirecektir. Bu kontroller hiçbir sonuç vermezse, pompanın iç bileşenlerini aşınma açısından incelemenin ve hidrolik sistemi kirlenme veya akış kısıtlamaları açısından test etmenin zamanı gelmiştir. Yeni kurulumlarda, pompanın sisteminizin basınç ve akış taleplerine göre doğru boyutlandırıldığından emin olun; bu adımı atlamak, ileride maliyetli titreşim sorunlarına yol açabilir.
Sonuçta elektrikli pistonlu pompalar hassas bileşenlerdir ve performansları sistemin her parçasının uyum içinde çalışmasına bağlıdır. İster inşaat ekipmanı, deniz taşıtları, tarım makineleri veya endüstriyel üretim hatları kullanıyor olun, titreşimi erkenden ele almak sizi kesintilerden, onarım maliyetlerinden ve üretkenlik kaybından kurtaracaktır. Elektrikli pistonlu pompanızda sürekli titreşim yaşıyorsanız veya uygulamanızın ihtiyaçlarını karşılayacak boyutta ve tasarlanmış güvenilir bir pompa arıyorsanız ekibimiz yardıma hazırdır. Ekskavatörler için değişken hızlı pompalardan endüstriyel sistemler için basınç dengelemeli pompalara kadar çok çeşitli pompalarla çalıştık ve sorun giderme, bakım veya işletmeniz için doğru pompayı seçme konusunda size rehberlik edebiliriz.
Referanslar
- Uluslararası Standardizasyon Örgütü. (2017). Hidrolik akışkan gücü-Eksenel pistonlu pompalar-Güvenlik gereksinimleri. ISO 10771-1:2017.
- Manring, ND (2005). Hidrolik Kontrol Sistemleri. John Wiley ve Oğulları.
- Hidrolik Enstitüsü. (2019). Endüstriyel Uygulamalar için Pompa Titreşim Yönergeleri. Hidrolik Enstitüsü Standartları, 7. Baskı.
- Sutton, G. (2012). "Eksenel Pistonlu Pompalarda Akış Titreşimi ve Titreşim." Uluslararası Akışkan Gücü Konferansı Bildirileri, 112-119.
- Bosch Rexroth AG. (2020). Mobil Hidrolikler için Değişken Hızlı Pompalar: Tasarım, Uygulama ve Bakım. Teknik Rapor VP-007-20.
- Eaton Şirketi. (2018). Hidrolik Sistem Kirliliği: Nedenleri, Etkileri ve Önlenmesi. Teknik Bülten TB-HYD-018.
