Układy hydrauliczne to przede wszystkim siła – mówią praktycy. Stąd też kluczową rolę odgrywa sprawność układu, a co za tym idzie, konieczność przeprowadzania odpowiednich czynności kontrolnych. Nie bez znaczenia pozostają również kwestie związane z optymalizowaniem układu hydrauliki.
Podkreśla się, że zalety kompensują wszystkie wady układów hydraulicznych. Stąd też są one nieodzownym elementem infrastruktury przemysłowej. Sterowanie hydrauliczne bardzo często używane jest również w lotnictwie, na statkach i okrętach, a także w motoryzacji, kolejnictwie, maszynach budowlanych i drogowych. Instalacje hydrauliczne są stosowane także w hutnictwie, wiertnictwie oraz gospodarce komunalnej.
Na skutki, jakie mogą wystąpić w efekcie awarii układów hydraulicznych, nikogo nie trzeba uczulać. Są one szczególnie daleko idące ze względu na wysokie ciśnienie panujące w instalacji. Stąd też instalacja hydrauliczna powinna być przede wszystkim szczelna. Ważne jest więc jej sprawdzenie przy maksymalnym ciśnieniu, które występuje podczas pracy. Nie bez znaczenia pozostaje sprawność zaworów odpowietrzających i odwadniających ciecz hydrauliczną. Należy zadbać, aby przewody nie były uszkodzone, pęknięte czy zgniecione. Wszystkie przewody sztywne powinny być trwale przymocowane do korpusu maszyny celem zapobiegania ich wibracji i luzowaniu połączeń. Warto zwrócić uwagę na odpowiednie promienie gięcia przewodów metalowych. Nie mogą być one mniejsze od dwukrotnej średnicy zewnętrznej przewodu.
Niezmiernie istotne jest pierwsze uruchomienie układu hydraulicznego, przy którym należy:
- napełnić układ, odpowiednią do warunków pracy i otoczenia, przefiltrowaną cieczą roboczą,
- uruchomić układ na obiegu niskociśnieniowym (bez uruchamiania odbiorników) na czas niezbędny do przepompowania co najmniej dziesięciokrotnej objętości zbiornika,
- sprawdzić stan wkładów filtrów i w razie konieczności je wymienić,
- uruchomić odbiorniki przy najmniejszym możliwym obciążeniu celem odpowietrzenia i napełnienia układu, po czym sprawdzić poziom cieczy roboczej w zbiorniku i w razie potrzeby uzupełnić.
Przestrzeganie czystości cieczy podczas eksploatacji układu hydraulicznego jest podstawowym czynnikiem zapewnienia jego trwałości i niezawodności. Elementy prawidłowo skonstruowanego układu hydraulicznego, standardowo napełnionego olejem mineralnym, pracują praktycznie w warunkach tarcia płynnego. Zatem największym zagrożeniem dla układów hydraulicznych są zanieczyszczenia cieczy, pochodzące zarówno z otoczenia, jak i będące produktami starzenia/zużycia cieczy roboczej.
Analiza cieczy hydraulicznej
Przeprowadzając cykliczne analizy cieczy hydraulicznej zyskuje się trwałość, niezawodność systemu, a także zmniejszenie kosztów związanych z jej wymianą. Podstawowym parametrem jest lepkość kinematyczna. Ciecz o lepkości mniejszej niż dopuszczalna powinna być możliwie szybko wymieniona. Drugim parametrem kontrolnym jest liczba kwasowa, a trzecim analiza mikroskopowa rodzaju cząstek w pobranej próbce oleju. W przypadku syntetycznych, biodegradowalnych cieczy roboczych oraz emulsji wodno-olejowych, podatnych na korozję biologiczną, sprawdza się także, oprócz lepkości, wartość PH i szereg innych parametrów biologicznych (grzyby i bakterie) i chemicznych. Wszystkie analizy przeprowadzane są po to, aby zapewnić optymalne warunki pracy układu hydrauliki.
Dostępne na rynku urządzenia przeznaczone do analizowania olejów hydraulicznych pozwalają na pobranie próbki cieczy oraz na jej przebadanie. Ważną cechą oferowanych urządzeń tego typu jest możliwość zarówno statycznego, jak i dynamicznego pobierania oraz analizowania. Zalet wynikających ze stosowania analizatorów cieczy hydraulicznych jest wiele. Przede wszystkim zyskuje się szybkie rozpoznanie wszelkich zanieczyszczeń w układach hydraulicznych. Cząsteczki są poddawane pomiarowi, tym samym przeprowadzana jest analiza składowych zanieczyszczeń, co pozwala na precyzyjne dobranie działań zapobiegawczych.
Przydatne rozwiązanie stanowią mikroskopy pomiarowe. Bazują one na standardowym oświetleniu lub kamerze CCD ze złączem USB. Nabyć można również zestawy do analizy cieczy. Jako zalety rozwiązań tego typu wymienia się przede wszystkim możliwość wzrokowego określania rodzaju i wielkości zanieczyszczeń. Przydać się mogą również zestawy do poboru próbek.
Modernizacje układów hydraulicznych
Wymieniając wyeksploatowane po latach instalacje i urządzenia hydrauliki na nowsze, zyskuje się przede wszystkim zminimalizowanie kosztów użytkowania przy jednoczesnej podniesionej wydajności systemu. Podczas modernizacji pomp bardzo często zmieniana jest ich wydajność, kierunek obrotów, a także wzajemne położenie portów przyłączeniowych. Pamiętać należy, że przy zmianach tego typu konieczne jest również zmodyfikowanie pozostałych elementów układu. Praktycy apelują, aby wystrzegać się kilku elementarnych błędów podczas czynności tego typu. Przede wszystkim podkreśla się, że zwiększenie wydajności pompy bądź ciśnienia w układzie, poprzedzone powinno być analizą mocy silnika napędowego pod kątem wystarczającego zapasu. W przypadku jego braku obroty pompy mogą być niestabilne. Oprócz tego silnik elektryczny będzie wyłączany przez zabezpieczenia termiczne, a silnik spalinowy może gasnąć. Skutkiem może być nawet zniszczenie pompy. Błędem jest również podwyższenie wydajności pompy bez zwiększenia pojemności zbiornika. Podkreśla się, że częstym błędem popełnianym podczas modernizacji pompy jest jej niewłaściwe zamontowanie. Pamiętać należy bowiem, aby podczas montażu odpowiednio rozmieścić przewody zarówno zasilające, jak i powrotne. Szczególnie istotna jest właściwa konstrukcja przewodu ssawnego. Ważne jest także należyte połączenie pompy z jednostką napędową.
Temperatura cieczy
Temperatura cieczy jest podstawowym parametrem pracy układu hydraulicznego, ze względu na jej bardzo silny wpływ na lepkość. Stąd też większość elementów hydraulicznych ma zdefiniowany zakres dopuszczalnych temperatur cieczy roboczej. Zatem, aby właściwie skonstruowany układ hydrauliczny, przy pracy w dozwolonym zakresie temperatur otoczenia, mógł zapewnić stabilną temperaturę cieczy w zbiorniku ok. 50°C, konieczne jest stosowanie grzałek do podgrzewania cieczy w niskiej temperaturze otoczenia, jak również chłodnic przy wysokiej. Zmiana jakiegokolwiek elementu układu, zmiana cyklu pracy może spowodować zmianę warunków równowagi cieplnej, zarówno w stronę zbyt gorącej, jak i zbyt zimnej cieczy roboczej. W obu przypadkach prowadzi to do zmniejszenia trwałości elementów i szybszego zużycia cieczy roboczej. Przy każdej zmianie w układzie konieczna jest analiza warunków cieplnych.
Właściwa temperatura cieczy zapewnia odpowiednią jej lepkość oraz szybkość wydzielania powietrza w zbiorniku. Oprócz tego zyskuje się wydłużenie czasu pracy układu hydraulicznego, przedłużenie trwałości oleju oraz poprawę użyteczności przez dłuższy czas jego pracy i krótszy czas przestoju. Nie bez znaczenia pozostaje zmniejszenie kosztów eksploatacji i napraw, a także zwiększenie sprawności układu w systemie pracy ciągłej. Jeżeli odprowadzanie ciepła nie jest skuteczne, zmniejsza się efektywność właściwości smarnych, może dojść do wycieków, a także uszkodzeń i kawitacji.
Hydraulika w outsourcingu
Na co można liczyć, zlecając serwis układów hydraulicznych firmie zewnętrznej? Skorzystać można chociażby z obsługi technicznej i eksploatacyjnej układów hydraulicznych oraz modernizacji przestarzałych systemów poprzez dostosowanie ich do aktualnego poziomu techniki. Decydując się na skorzystanie z usług firmy zewnętrznej, warto sprawdzić, czy dostawca usługi dysponuje wysokiej klasy aparaturą diagnostyczną, która umożliwi dynamiczne pomiary i rejestrowanie takich parametrów cieczy hydraulicznej, jak ciśnienie, przepływ czy klasa czystości. Warto upewnić się, czy firma będzie w stanie zamontować i uruchomić nowy system hydrauliki siłowej.
Firmy świadczące usługi w zakresie serwisu układów hydraulicznych oferują usługę zastępowania aparatów hydraulicznych nowymi urządzeniami. Skorzystać możemy również z oferty szkoleń z zakresu technicznej oraz praktycznej obsługi aparatów i układów hydraulicznych. Interesującą usługę stanowi przeprowadzenie przez firmę zewnętrzną badań i przeglądów urządzeń oraz instalacji hydraulicznych pod kątem zarówno ich zużycia, jak i przydatności do dalszej eksploatacji. W ramach tej usługi sprawdzane są również rurociągi hydrauliczne i smarne.
Dobrze wyposażona firma powinna mieć urządzenia do różnego formowania zakończeń rurociągów hydraulicznych i smarnych. Zastosowanie w tym celu znajdują metody na pierścień zaciskający, kielichowanie rur, spęczanie rur oraz ich spawanie. Przede wszystkim chodzi o urządzenia przeznaczone do:
- zakuwania węży hydraulicznych,
- prawidłowego gięcia rur,
- filtracji oleju,
- płukania instalacji rurowych i wykonywania prób ciśnieniowych,
- pomiaru klasy czystości oleju wg norm NAS, ISO, SAE,
- pomiaru ciśnienia, przepływu, temperatury z możliwością wizualizacji on-line i zapisu na PC.
Outsourcing hydrauliki może również obejmować badania i przeglądy akumulatorów hydraulicznych pod kątem ich zużycia i przydatności do dalszej eksploatacji oraz odebrania ich przez Urząd Dozoru Technicznego. Ważne są także rewizje wewnętrzne i zewnętrzne zbiorników ciśnieniowych w oparciu o badania magnetyczno-proszkowe, ciśnieniowe oraz pomiar grubości ścianki.
Jak dobrze zaprojektować układ hydrauliczny
Instalacja hydrauliki siłowej jest inwestycją długoterminową. Stąd też istotną rolę odgrywa zaprojektowanie systemu ściśle dostosowanego do wymagań obiektów przy zachowaniu możliwości łatwego rozbudowania aplikacji. Prawidłowy proces projektowania systemu hydrauliki siłowej powinien uwzględniać kilka kluczowych etapów.
W pierwszej kolejności powstaje projekt wstępny. W tej fazie ustalana jest wielkość rur na podstawie specyfikacji, dostarczanej przez przyszłego użytkownika instalacji. Średnica rur najczęściej dobierana jest w zależności od prędkości przepływu cieczy oraz wyników obliczeń. W następnej kolejności powstaje projekt techniczny. Uwzględnia się w nim klasę rur określającą grubość ścianki, która jest odpowiednia dla ciśnienia. Istotną rolę odgrywają w tym zakresie normy oraz przepisy prawa. Nie bez znaczenia pozostaje plan rozprowadzenia rurociągu. Chodzi przede wszystkim o drogi prowadzenia rur z cieczą z uwzględnieniem lokalizacji maszyn oraz ich punktów przyłączeniowych. Na etapie tworzenia instalacji hydraulicznej powstaje również projekt prefabrykacji. Powstają więc rysunki warsztatowe, części i sekcji rurowych. Ostatni etap projektowania przewiduje projekt montażowy i instrukcje.
Warto przypomnieć o kilku kwestiach związanych z bezpieczeństwem podczas prowadzenia prac przy instalacjach hydraulicznych. Temperatura olejów stosowanych w systemach hydraulicznych nie przekracza 50°C. Pamiętać należy, że olej jest cieczą palną jak wszystkie węglowodory i w przypadku pojawienia się mgły olejowej, w efekcie nawet niewielkich przecieków z przewodu wysokiego ciśnienia, może dojść do pożaru. Ryzyko wzrasta w przypadku przebiegu instalacji hydraulicznych w sąsiedztwie grzejnych urządzeń przemysłowych.
Autor: Damian Żabicki
