أسباب التجويف في المضخات: الأعراض والأسباب الجذرية واستراتيجيات الوقاية

أعطت المضخة الهيدروليكية الموجودة في آلة البناء 480 ساعة فقط من الخدمة قبل أن يلاحظ الفني الضوضاء المميزة الشبيهة بالحصى الصادرة من جانب الشفط. عندما تم فتح الوحدة، أظهرت منطقة المدخل وخرطوشة المضخة حفرًا عميقة وأسطحًا خشنة. كان ذلك تجويفًا، وليس جزءًا معيبًا. يعد التجويف السبب الرئيسي لفشل المضخة المبكر في الأنظمة الهيدروليكية، ويمكن تجنبه دائمًا تقريبًا من خلال فهم الظروف التي تؤدي إلى حدوثه.

يحدث التجويف عندما ينخفض ​​ضغط السائل عند مدخل المضخة إلى ما دون ضغط بخار الزيت، مما يشكل فقاعات بخار تنهار بعنف عند دفعها إلى منطقة الضغط العالي داخل المضخة. ويولد الانهيار موجات صدمية موضعية تؤدي إلى تآكل المعدن وتسبب الاهتزاز وتؤدي في النهاية إلى تدمير المضخة. ل آلات البناء المشغلين، وهذا يعني التوقف غير المخطط له والإصلاحات المكلفة. يمكن أن تكلف خرطوشة المضخة البديلة وحدها مئات الدولارات، وقد يكون وقت التوقف عن العمل للحفار أو المكبس الهيدروليكي أكثر تكلفة.

ما هو التجويف ولماذا يدمر المضخات

التجويف هو عملية فيزيائية تحدث في أي مضخة سائلة. يحتوي كل سائل هيدروليكي على ضغط بخار يرتفع مع ارتفاع درجة الحرارة. عندما ينخفض ​​الضغط على جانب الشفط للمضخة إلى أقل من ضغط البخار، يبدأ السائل في الغليان عند درجة الحرارة المحيطة، مكونًا فقاعات مجهرية. وعندما تنتقل تلك الفقاعات إلى منطقة الضغط العالي في المضخة، فإنها تنهار بفعل السائل المحيط بها. تعمل هذه الانفجارات الداخلية مثل المطارق المجهرية على الأسطح المعدنية، وتولد موجات صدمية ذات ضغوط محلية يمكن أن تتجاوز 1000 بار.

الهامش بين NPSH المتاح والمطلوب هو ما يسميه المهندسون هامش NPSH. إن الحفاظ على صحة هذا الهامش هو قاعدة التصميم الأكثر أهمية لمنع التجويف.

الضرر الناتج عن هذه العملية له مظهر مميز. المناطق المصابة، عادةً منفذ الشفط، أو حافة مدخل خرطوشة الريشة، أو المكره، تكون منقرة وملمسها خشنًا عند اللمس. في الحالات الشديدة، يختفي المعدن تمامًا. تنخفض قدرة المضخة، ويصبح الضجيج أعلى، ويتزايد خطر نوبة المضخة الكاملة.

الأسباب الرئيسية للتجويف في المضخات

فهم الأسباب هو الخطوة الأولى نحو الوقاية. هناك فئتان عامتان: أسباب جانب الشفط وأسباب جانب التفريغ. ويلخص الجدول أدناه الأكثر شيوعا.

الفئة الأكثر شيوعًا هي التجويف من جانب الشفط. يحدث ذلك عندما لا تتمكن المضخة من سحب كمية كافية من السوائل. عنصر الفلتر هو السبب الأكثر شيوعًا: عندما ينسد الفلتر، يرتفع فرق الضغط عبره، وينخفض ​​الضغط عند مدخل المضخة إلى ما دون ضغط البخار. حتى الفلتر الذي يحتوي على كمية متواضعة من التلوث يمكن أن يسبب ذلك.

السبب الشائع الثاني هو خط الشفط نفسه. إذا كان الخط أضيق من توصية صانع المضخة، أو إذا كان هناك عدد كبير جدًا من الأكواع والتركيبات، فإن سرعة السائل في خط الشفط ترتفع وينخفض ​​الضغط المحلي. ويحدث الشيء نفسه عندما يتم تركيب المضخة أعلى بكثير من الخزان: يتجاوز رفع الشفط ما يمكن أن يزوده السائل بأمان.

تعد درجة حرارة السوائل سببًا خفيًا غالبًا ما يتجاهله المشغلون. يزداد ضغط البخار لمعظم الزيوت الهيدروليكية بشكل ملحوظ فوق 60 درجة مئوية. إذا تم تشغيل النظام عند درجة حرارة 70 درجة مئوية مع انخفاض مستوى الزيت أو مرشح مسدود جزئيًا، فيمكن أن يبدأ التجويف حتى عندما تبدو حسابات NPSH جيدة في مرحلة التصميم.

يعد التجويف من جانب التفريغ أقل شيوعًا ولكنه لا يزال خطيرًا. إذا كان خط المخرج مسدودًا، أو إذا كان الصمام مفتوحًا جزئيًا فقط، أو إذا تم رفع نقطة ضبط تخفيف الضغط إلى ما هو أبعد من القدرة المقدرة للمضخة، فقد ينخفض ​​الضغط عند عناصر الضخ إلى ما دون ضغط البخار. في مضخات المكبس و مضخات ريشة على حد سواء، تنتج هذه الحالة نفس الضجيج والضرر.

يمكن أيضًا أن يحاكي سحب الهواء من خط الشفط المتسرب أعراض التجويف الحقيقي. عندما تبتلع المضخة الهواء، تنهار جيوب الغاز مع ضوضاء مماثلة وتسبب تآكلًا مشابهًا. الفرق هو أن السبب الجذري هو الهواء، وليس ضغط البخار. يعد فحص جميع توصيلات خطوط الشفط وإحكام ربطها خطوة بسيطة تتجنب العديد من الإنذارات الكاذبة.

كيفية اكتشاف التجويف قبل فشل المضخة

التجويف يعطي تحذيرات واضحة. والأكثر موثوقية هو الصوت: صوت ثابت مثل "الرخام في جرة" أو حشرجة الموت الشبيهة بالحصى والتي تصبح أسوأ عندما يزيد عبء العمل. الاهتزاز هو العلامة الثانية. المضخة التي تعمل بسلاسة عند 1800 دورة في الدقيقة ولكنها تصبح خشنة عند 2200 دورة في الدقيقة تخبرك بأن المدخل مقيد.

تغييرات الأداء شائعة أيضًا. ينخفض ​​التدفق تدريجيًا، وتتحرك الأسطوانة أو المحرك الهيدروليكي الموجود على الجانب السفلي بشكل أبطأ مما كان عليه عندما كان النظام جديدًا. تتقلب قراءات الضغط عند مخرج المضخة، وقد يتراكم الزيت في الخزان.

عند فتح المضخة أثناء فترة الخدمة، قم بفحص خرطوشة المضخة. غالبًا ما تكون مجموعة الريشة الداخلية هي الجزء الأول الذي يظهر الضرر. تعتبر أطراف الريشة المنقورة، والتسجيل على لوحة المنفذ، والأسطح الخشنة في منفذ الشفط كلها مؤشرات على حدوث التجويف. والخبر السار هو أن الخرطوشة مكون قابل للاستبدال. في مضخة نمط T6/T7، يمكن تبديل الخرطوشة دون استبدال غلاف المضخة، مما يقلل من تكلفة الإصلاح.

هيكل الشفرة المزدوجة لخرطوشة T6/T7 تعتمد سلسلة T هيكل شفرة مزدوجة الشفة، وتتصل الشفاه المزدوجة بالجزء الثابت بالتناوب لتقليل تأثير الشفرات على الجزء الثابت. مضخة الزيت الأساسية من سلسلة T... عرض المنتج →

كيفية منع التجويف في الأنظمة الهيدروليكية الحقيقية

ويمكن تناول الوقاية على ثلاثة مستويات: تصميم النظام، وعادات التشغيل، والصيانة.

نصائح لتصميم النظام

• احسب NPSHa في أسوأ الظروف: ارتفاع درجة حرارة الزيت، ومرشح ملوث، وأدنى مستوى للزيت في الخزان. احتفظ بهامش لا يقل عن 15-20% أعلى من NPSHr المطلوب للمضخة.
• حافظ على خط الشفط قصيرًا ومستقيمًا قدر الإمكان. يجب ألا تتجاوز سرعة السائل في خط الشفط 1.2 م/ث بالنسبة للمضخة الهيدروليكية. استخدم أنبوبًا أكبر إذا لزم الأمر.
• قلل التركيبات والأكواع والصمامات الموجودة على جانب الشفط. كل تركيب إضافي يضيف انخفاضًا في الضغط.
• استخدم مرشح خط العودة بدلاً من مرشح الشفط عندما يكون ذلك ممكنًا. إذا كان من الضروري استخدام مرشح الشفط، فاختر مرشحًا ذو ضغط تفاضلي منخفض وتجاوز واسع.
• في الخزان، حافظ على مستوى السائل الذي يغطي مدخل المضخة. استخدم حاجزًا لمنع الزيت من الدوران وسحب الهواء إلى المضخة.
• اختر مضخة تحتوي على NPSHr التي تناسب NPSH المتوفر. تم تصميم مضخة الريشة من السلسلة V بخرطوشة مدمجة وتشغيل هادئ، مما يجعلها مناسبة بشكل أفضل للأنظمة الحساسة للشفط.

مضخة مفردة منخفضة الضوضاء من سلسلة V تتوافق المضخة الداخلية منخفضة الضوضاء من السلسلة V مع صناعة الأدوات الآلية. تتميز هذه المضخات بارتفاع الضغط. مع سعة كبيرة وحجم صغير ومستوى ضوضاء منخفض وخدمة أطول... عرض المنتج →

عادات التشغيل

• قم بتشغيل المضخة ضمن نطاق سرعة الشركة المصنعة. يتم تصنيف معظم مضخات الريشة من 1200 إلى 2500 دورة في الدقيقة. إن دفع المضخة إلى 3000 دورة في الدقيقة بشكل مستمر يؤدي إلى التجويف حتى لو كان خط الشفط يبدو جيدًا.
• الحفاظ على درجة حرارة السائل في نطاق 40-60 درجة مئوية. استخدم المبادل الحراري عندما تعمل الآلة بشكل مستمر.
• لا تقم بضبط صمام التنفيس فوق الحد الأقصى للضغط الذي حددته الشركة المصنعة للمضخة. يجب أن تتوافق نقطة ضبط الضغط مع تصميم النظام، وليس الحد النظري للمضخة.
• بالنسبة لتطبيقات الضغط العالي ذات الحمل المتغير، توفر مضخة المكبس مثل سلسلة A10VSO تصميمًا صلبًا وتحملًا جيدًا للضغط العالي.

مضخة المكبس من سلسلة A10VSO 31 وصف المنتج: عرض المنتج →

نصائح الصيانة

• استبدل مرشحات الشفط في الموعد المحدد، وليس عند تعثر المؤشر. يمكن للمرشح المسدود بنسبة 80% أن ينتج ضغطًا كافيًا في خط الإرجاع، ولكن قد يكون انخفاض ضغط جانب الشفط مرتفعًا بما يكفي لإزعاج مدخل المضخة.
• افحص خرطوشة المضخة أثناء كل خدمة مجدولة. إذا أظهرت أطراف الريشة تآكلًا أو نقرًا، فهذه إشارة مبكرة.
• مراقبة درجة حرارة الزيت والتلوث. ارتفاع درجة الحرارة والأوساخ مزيج قاتل.

الخط السفلي

التجويف هو أحد أعراض النظام الهيدروليكي الذي تم تصميمه بشكل سيء، أو تشغيله بشكل غير صحيح، أو سوء صيانته. غالبًا ما تكون المضخة نفسها هي الضحية وليست السبب. قم بإصلاح ظروف المدخل، والحفاظ على الزيت باردًا ونظيفًا، واختيار المضخة التي تتوافق متطلبات NPSH مع النظام الفعلي. هذا هو أبسط طريق للتخلص من أضرار التجويف والحفاظ على المعدات الهيدروليكية في الخدمة.