Решение проблемы перегрева масла

Решение проблем перегрева гидравлической системы

Недавно мне пришлось решать проблему перегрева в применении к мобильной гидравлике. Гидравлическая система включает в себя насосную станцию, которая используется для питания пилы для резки труб. Пила предназначена для подводного использования и подключена к гидравлической насосной станции на поверхности с помощью 710-футового рукава. Технические характеристики пилы 24 gpm на 3000 psi.

Почему гидравлическая система перегревается?

Нагрев гидравлической жидкости вызван потерями энергии. Тепловая мощность гидравлической системы, равна суммарной потери мощности (PL) через потери и может быть выражена как:

PLобщ. = PLнасоса + PLклапанов + PLтруб + PLисп.мех.

Если общие потери мощности превышают количество рассеиваемого тепла, то гидравлическая система, в конечном счете, перегревается.

Температура гидравлической жидкости – когда горячо - это "слишком горячо"?

Гидравлические жидкости при температурах выше 80 ° C (180 ° F) повреждают бoльшую часть структуры уплотнений и ускоряют снижение характеристик уплотнительных материалов. Несмотря на то, что работу любой гидравлической системы при температурах выше 80°C следует избегать, даже при более низких температурах вязкость жидкости может быть ниже рекомендованного значения для данного типа гидравлической аппаратуры. Это может произойти гораздо ниже 82 ° C, в зависимости от класса вязкости жидкости и значения оптимальной вязкости.

Поддержание стабильной температуры гидравлической жидкости

Для обеспечения стабильной температуры жидкости, способность гидравлической системы рассеивать тепло должна превышать внутренние потери энергии. Например, для системы с непрерывной потребляемой мощностью 100 кВт и КПД 80% необходимо иметь способность гидравлической системы рассеивать тепло не менее 20 кВт. Важно отметить, что увеличение тепловой мощности (или сокращение в гидравлической системе способности рассеивать тепло) будет изменять равновесие между тепловой мощностью и рассеиванием.

Возвращаясь к вышеуказанному примеру, насосная станция имела постоянную мощность 37 кВт и была снабжена теплообменником воздушного типа. Теплообменник способен рассеивать 10 кВт тепла в условиях окружающей среды или 27% от имеющейся входной мощности

(10/37 х 100 = 27). Этого достаточно с точки зрения конструкции. Характеристики охлаждения всех компонентов гидросхемы были в установленных пределах.

Потери давления – это всегда тепло

В этот момент стало ясно, что проблема перегрева было вызвано чрезмерной тепловой мощностью. Я обратил внимание на длины рукавов и рассчитал потери давления в них. Теоретически потери давления на 710 футах напорного рукава при 24 gpm составляет 800 psi. Падение давления на той же длине сливного рукава составляет 200 psi. Теоретически тепловую мощность получили путем сложения потерь - 1000 psi (800 + 200 = 1000), что соответствует тепловым потерям равным 10,35кВт.

Это означает, что тепловая мощность потерь в рукавах на 0,35 кВт больше, чем способность теплообменника рассеивать тепло в гидравлической системе. Это в сочетании с потерями в насосе, моторе и гидроаппаратах вызывает перегрев гидравлической системы.

Победить тепло.

Есть два пути решения проблемы перегрева в гидравлических системах:

  •  уменьшение тепловой мощности, или
  •  увеличение рассеивания тепла.

Снижение тепловой мощности всегда является предпочтительным вариантом, поскольку это связано с повышением КПД гидравлической системы. В приведенном выше примере, только тепловая мощность в рукавах была почти 30% от имеющейся входной мощности, цифры, которые обычно считаются недопустимыми. Снижение этой тепловой мощности будет осуществляться за счет снижения потери давления, заменив рукава в напорной и сливной линиях на рукава с бoльшими диаметрами.

Стоимость выполнения этой замены в данном случае превышает стоимость дополнительного теплообменника.

Работа гидропривода с перегретым маслом похожа на работу двигателя автомобиля с перегретым тосолом. Поломка гарантирована. Поэтому, когда гидравлическая система начинает перегреваться, нужно остановить привод, выявить причину и устранить ее.