ปั๊มไฮดรอลิกในเครื่องจักรก่อสร้างใช้เวลาซ่อมบำรุงเพียง 480 ชั่วโมง ก่อนที่ช่างเทคนิคจะสังเกตเห็นเสียงคล้ายกรวดที่โดดเด่นมาจากด้านดูด เมื่อเปิดเครื่อง บริเวณทางเข้าและตลับปั๊มแสดงให้เห็นหลุมลึกและพื้นผิวขรุขระ นั่นคือการเกิดโพรงอากาศ ไม่ใช่ชิ้นส่วนที่ชำรุด การเกิดโพรงอากาศเป็นสาเหตุหลักของความล้มเหลวของปั๊มก่อนเวลาอันควรในระบบไฮดรอลิก และเกือบทุกครั้งสามารถหลีกเลี่ยงได้ด้วยการทำความเข้าใจเงื่อนไขที่กระตุ้นให้เกิดความล้มเหลว
การเกิดโพรงอากาศเกิดขึ้นเมื่อแรงดันของของไหลที่ทางเข้าปั๊มลดลงต่ำกว่าแรงดันไอของน้ำมัน ทำให้เกิดฟองไอที่ยุบตัวอย่างรุนแรงเมื่อดันเข้าไปในโซนแรงดันสูงภายในปั๊ม การพังทลายทำให้เกิดคลื่นกระแทกเฉพาะที่ซึ่งกัดกร่อนโลหะ ทำให้เกิดการสั่นสะเทือน และนำไปสู่การทำลายปั๊มในที่สุด สำหรับ เครื่องจักรก่อสร้าง ผู้ปฏิบัติงาน ซึ่งหมายถึงการหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผนและการซ่อมแซมที่มีค่าใช้จ่ายสูง การเปลี่ยนตลับปั๊มเพียงอย่างเดียวอาจมีราคาหลายร้อยดอลลาร์ และเวลาหยุดทำงานของรถขุดหรือเครื่องอัดไฮดรอลิกอาจมีราคาแพงกว่าด้วยซ้ำ
Cavitation คืออะไร และเหตุใดจึงทำลายปั๊ม
Cavitation เป็นกระบวนการทางกายภาพที่เกิดขึ้นในปั๊มของเหลวใดๆ น้ำมันไฮดรอลิกทุกชนิดมีความดันไอที่เพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิ เมื่อความดันที่ด้านดูดของปั๊มลดลงต่ำกว่าความดันไอ ของไหลจะเริ่มเดือดที่อุณหภูมิแวดล้อม ทำให้เกิดฟองขนาดเล็กมาก ขณะที่ฟองอากาศเหล่านั้นเดินทางเข้าสู่บริเวณแรงดันสูงของปั๊ม ฟองเหล่านั้นจะพังทลายลงโดยของเหลวที่อยู่รอบๆ การระเบิดเหล่านี้ทำหน้าที่เหมือนค้อนทุบด้วยกล้องจุลทรรศน์กับพื้นผิวโลหะ ทำให้เกิดคลื่นกระแทกด้วยแรงดันเฉพาะที่อาจเกิน 1,000 บาร์
ระยะขอบระหว่าง NPSH ที่มีอยู่และที่จำเป็นคือสิ่งที่วิศวกรเรียกว่า NPSH Margin การรักษาระยะขอบให้แข็งแรงนั้นเป็นกฎการออกแบบที่สำคัญที่สุดข้อเดียวในการป้องกันการเกิดโพรงอากาศ
ความเสียหายจากกระบวนการนี้มีรูปลักษณ์ที่โดดเด่น พื้นที่ที่ได้รับผลกระทบ โดยทั่วไปคือช่องดูด ขอบทางเข้าของตลับใบพัด หรือใบพัด จะเป็นหลุมและรู้สึกหยาบเมื่อสัมผัส ในกรณีที่รุนแรง โลหะจะขาดหายไปโดยสิ้นเชิง ความจุของปั๊มลดลง เสียงดังมากขึ้น และความเสี่ยงที่ปั๊มจะหยุดทำงานโดยสิ้นเชิงจะเพิ่มขึ้น
สาเหตุสำคัญของการเกิดโพรงอากาศในปั๊ม
การทำความเข้าใจสาเหตุเป็นก้าวแรกสู่การป้องกัน มีสองประเภททั่วไป: สาเหตุด้านดูดและสาเหตุด้านระบาย ตารางด้านล่างสรุปรายการที่พบบ่อยที่สุด
| หมวดหมู่ | สาเหตุ | ผลกระทบต่อปั๊ม |
|---|---|---|
| การดูด | NPSHa ต่ำกว่า NPSHr | ฟองสบู่เกิดขึ้นที่ทางเข้า |
| การดูด | ตัวกรองหรือตัวกรองการดูดอุดตัน | ความดันลดลงและความอดอยากไหล |
| การดูด | การดูด line too long, too small, or too many bends | การสูญเสียแรงดันมากเกินไป |
| การดูด | อุณหภูมิของเหลวสูง | ความดันไอเพิ่มขึ้น ทำให้เกิดโพรงได้ง่ายขึ้น |
| การดูด | ปั๊มติดตั้งสูงเกินระดับน้ำมัน | หัวไม่เพียงพอที่ทางเข้า |
| ปลดประจำการ | ทางออกอุดตัน วาล์วปิด หรือการตั้งค่าแรงดันสูง | ปลดประจำการ cavitation |
| ปลดประจำการ | การทำงานเกินความเร็วที่กำหนด | ความดันภายในลดลงต่ำกว่าความดันไอ |
| ระบบ | อากาศเข้าในท่อดูด | กระเป๋าแก๊สที่เลียนแบบการเกิดโพรงอากาศ |
หมวดหมู่ที่พบบ่อยที่สุดคือการเกิดโพรงอากาศด้านดูด มันเกิดขึ้นเมื่อปั๊มไม่สามารถดึงของเหลวได้เพียงพอ องค์ประกอบตัวกรองเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุด: เมื่อตัวกรองอุดตัน ความแตกต่างของแรงดันที่ขวางตัวกรองจะเพิ่มขึ้น และแรงดันที่ทางเข้าปั๊มจะลดลงต่ำกว่าแรงดันไอ แม้แต่ตัวกรองที่มีการปนเปื้อนเพียงเล็กน้อยก็สามารถทำให้เกิดปัญหานี้ได้
สาเหตุทั่วไปประการที่สองคือท่อดูดเอง หากเส้นแคบกว่าคำแนะนำของผู้ผลิตปั๊ม หรือมีข้อศอกและข้อต่อมากเกินไป ความเร็วของของไหลในท่อดูดจะเพิ่มขึ้นและแรงดันในพื้นที่จะลดลง สิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นเมื่อติดตั้งปั๊มเหนืออ่างเก็บน้ำมากเกินไป: การยกดูดเกินกว่าที่ของเหลวสามารถจ่ายได้อย่างปลอดภัย
อุณหภูมิของของเหลวเป็นสาเหตุที่ซ่อนอยู่ซึ่งผู้ปฏิบัติงานมักมองข้าม ความดันไอของน้ำมันไฮดรอลิกส่วนใหญ่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเหนือ 60°C หากระบบทำงานที่อุณหภูมิ 70°C โดยมีระดับน้ำมันต่ำหรือตัวกรองอุดตันบางส่วน การเกิดโพรงอากาศสามารถเริ่มต้นได้แม้ว่าการคำนวณ NPSH จะดูดีในขั้นตอนการออกแบบก็ตาม
การเกิดโพรงอากาศฝั่งจำหน่ายพบได้น้อยแต่ยังคงร้ายแรงอยู่ หากท่อทางออกถูกกีดขวาง หากวาล์วเปิดเพียงบางส่วน หรือหากค่าเซ็ตพอยต์ระบายแรงดันเพิ่มขึ้นเกินพิกัดความจุของปั๊ม แรงดันที่ส่วนประกอบปั๊มอาจลดลงต่ำกว่าแรงดันไอ ในปั๊มลูกสูบและ ปั๊มใบพัด สภาวะนี้ทำให้เกิดเสียงรบกวนและความเสียหายเหมือนกัน
การกักเก็บอากาศจากท่อดูดที่รั่วสามารถเลียนแบบอาการของการเกิดโพรงอากาศที่แท้จริงได้ เมื่อปั๊มดูดอากาศเข้าไป ถุงก๊าซจะยุบตัวโดยมีเสียงดังคล้ายกันและทำให้เกิดการกัดเซาะที่คล้ายกัน ความแตกต่างก็คือสาเหตุที่แท้จริงอยู่ที่อากาศ ไม่ใช่ความดันไอ การตรวจสอบและขันการเชื่อมต่อท่อดูดทั้งหมดให้แน่นเป็นขั้นตอนง่ายๆ เพื่อหลีกเลี่ยงการแจ้งเตือนที่ผิดพลาดมากมาย
วิธีตรวจจับ Cavitation ก่อนที่ปั๊มจะล้มเหลว
Cavitation ให้คำเตือนที่ชัดเจน สิ่งที่น่าเชื่อถือที่สุดคือเสียง: "ลูกหินในขวด" ที่มั่นคงหรือเสียงสั่นคล้ายกรวดซึ่งจะแย่ลงเมื่อมีภาระงานเพิ่มขึ้น การสั่นสะเทือนเป็นสัญญาณที่สอง ปั๊มที่ทำงานอย่างราบรื่นที่ 1,800 รอบต่อนาที แต่กลับหยาบที่ 2,200 รอบต่อนาที กำลังบอกคุณว่าทางเข้าถูกจำกัด
การเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพก็เป็นเรื่องปกติเช่นกัน การไหลจะค่อยๆ ลดลง และกระบอกไฮดรอลิกหรือมอเตอร์ที่อยู่ด้านท้ายน้ำจะเคลื่อนที่ช้ากว่าเมื่อตอนที่ระบบใหม่ การอ่านค่าแรงดันที่ทางออกของปั๊มมีความผันผวน และน้ำมันอาจมีฟองในอ่างเก็บน้ำ
เมื่อคุณเปิดปั๊มระหว่างช่วงซ่อมบำรุง ให้ตรวจสอบตลับปั๊ม ชุดใบพัดภายในมักเป็นส่วนแรกที่แสดงความเสียหาย ปลายใบพัดแบบหลุม การให้คะแนนบนเพลตพอร์ต และพื้นผิวขรุขระที่พอร์ตดูด ล้วนเป็นตัวบ่งชี้ว่ามีการเกิดโพรงอากาศเกิดขึ้น ข่าวดีก็คือว่าตลับหมึกเป็นส่วนประกอบที่เปลี่ยนได้ ในปั๊มแบบ T6/T7 สามารถเปลี่ยนคาร์ทริดจ์ได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนตัวเรือนปั๊ม ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการซ่อมแซม
โครงสร้างใบมีด Double-Lip ของคาร์ทริดจ์ T6/T7 T-series ใช้โครงสร้างใบมีดแบบ double-lip และริมฝีปากคู่จะสลับกันติดต่อกับสเตเตอร์เพื่อลดผลกระทบของใบพัดบนสเตเตอร์ T-series ปั๊มแกนออยล์... ดูผลิตภัณฑ์ → วิธีป้องกันการเกิดโพรงอากาศในระบบไฮดรอลิกจริง
การป้องกันสามารถทำได้สามระดับ: การออกแบบระบบ พฤติกรรมการปฏิบัติงาน และการบำรุงรักษา
เคล็ดลับการออกแบบระบบ
- คำนวณ NPSHa ภายใต้สภาวะกรณีที่เลวร้ายที่สุด: อุณหภูมิน้ำมันสูง ตัวกรองที่ปนเปื้อน และระดับน้ำมันต่ำสุดในอ่างเก็บน้ำ รักษาระยะขอบไว้สูงกว่าค่า NPSHr ที่ต้องการของปั๊มอย่างน้อย 15-20%
- รักษาสายดูดให้สั้นและตรงที่สุด ความเร็วของของไหลในท่อดูดไม่ควรเกิน 1.2 ม./วินาที สำหรับปั๊มไฮดรอลิก ใช้ท่อที่ใหญ่กว่าหากจำเป็น
- ลดข้อต่อ ข้อศอก และวาล์วด้านดูดให้เหลือน้อยที่สุด ข้อต่อพิเศษทุกชิ้นจะเพิ่มแรงดันตกคร่อม
- ใช้ตัวกรองแบบ Return-line แทนตัวกรองแบบดูดเมื่อเป็นไปได้ หากไม่สามารถหลีกเลี่ยงตัวกรองการดูดได้ ให้เลือกตัวกรองที่มีแรงดันต่างต่ำและมีทางเบี่ยงกว้าง
- ในอ่างเก็บน้ำ ให้รักษาระดับของเหลวที่ครอบคลุมทางเข้าปั๊ม ใช้แผ่นกั้นเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำมันหมุนวนและดึงอากาศเข้าไปในปั๊ม
- เลือกปั๊มที่มี NPSHr ที่เหมาะกับ NPSH ที่มีอยู่ ปั๊มใบพัดในซีรีส์ V ได้รับการออกแบบให้มีคาร์ทริดจ์ขนาดกะทัดรัดและการทำงานที่เงียบ ซึ่งทำให้เหมาะกับระบบที่ไวต่อการดูดมากขึ้น
V Series ปั๊มเดี่ยวเสียงรบกวนต่ำ ปั๊มใบพัดภายในเสียงรบกวนต่ำซีรีส์ V ตรงตามอุตสาหกรรมเครื่องมือกล ปั๊มเหล่านี้มีแรงดันสูง ด้วยความจุขนาดใหญ่ ขนาดกะทัดรัด ระดับเสียงต่ำ และให้บริการได้ยาวนาน... ดูผลิตภัณฑ์ → นิสัยการดำเนินงาน
- เดินปั๊มภายในช่วงความเร็วของผู้ผลิต ปั๊มใบพัดส่วนใหญ่ได้รับการจัดอันดับที่ 1,200 ถึง 2,500 รอบต่อนาที การดันปั๊มไปที่ 3,000 รอบต่อนาทีอย่างต่อเนื่องจะทำให้เกิดโพรงอากาศ แม้ว่าท่อดูดจะดูดีก็ตาม
- รักษาอุณหภูมิของของเหลวให้อยู่ในช่วง 40-60°C ใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเมื่อเครื่องทำงานอย่างต่อเนื่อง
- อย่าตั้งวาล์วระบายให้สูงกว่าแรงดันสูงสุดของผู้ผลิตปั๊ม ค่าที่ตั้งไว้ของแรงดันควรตรงกับการออกแบบระบบ ไม่ใช่ขีดจำกัดทางทฤษฎีของปั๊ม
- สำหรับการใช้งานแรงดันสูงที่มีโหลดแปรผัน ปั๊มลูกสูบ เช่น ซีรีส์ A10VSO มีการออกแบบที่แข็งแกร่งและพิกัดความเผื่อแรงดันสูงที่ดี
A10VSO 31 Series ปั๊มลูกสูบ รายละเอียดสินค้า: ดูผลิตภัณฑ์ → เคล็ดลับการบำรุงรักษา
- เปลี่ยนตัวกรองการดูดตามกำหนดเวลา ไม่ใช่เมื่อตัวบ่งชี้สะดุด ตัวกรองที่อุดตัน 80% ยังคงสามารถสร้างแรงดันเพียงพอในท่อส่งคืน แต่แรงดันตกฝั่งดูดอาจสูงพอที่จะทำให้ทางเข้าปั๊มเสียแล้ว
- ตรวจสอบตลับปั๊มระหว่างการเข้ารับบริการทุกครั้ง หากปลายใบพัดแสดงการสึกหรอหรือเป็นรู นั่นเป็นสัญญาณเริ่มต้น
- ตรวจสอบอุณหภูมิน้ำมันและการปนเปื้อน อุณหภูมิสูงและสิ่งสกปรกเป็นส่วนผสมที่อันตรายถึงชีวิต
บรรทัดล่าง
การเกิดโพรงอากาศเป็นอาการของระบบไฮดรอลิกที่ได้รับการออกแบบไม่ดี ทำงานไม่ถูกต้อง หรือบำรุงรักษาไม่ดี ตัวปั๊มเองมักจะตกเป็นเหยื่อ ไม่ใช่สาเหตุ แก้ไขสภาพทางเข้า รักษาน้ำมันให้เย็นและสะอาด และเลือกปั๊มที่มีข้อกำหนด NPSH ตรงกับระบบจริง นั่นคือเส้นทางที่ง่ายที่สุดในการขจัดความเสียหายจากการเกิดโพรงอากาศและดูแลรักษาอุปกรณ์ไฮดรอลิกให้ใช้งานได้
