Obniżają wydajność, zwiększają koszty oraz pociągają za sobą ryzyko skażenia środowiska. Głównymi czynnikami prowadzącymi do ich powstawania są projekt i sposób przeprowadzania konserwacji.
W systemach hydraulicznych występują dwa typy wycieków: wewnętrzny i zewnętrzny. Krople i kałuże na podłogach i sprzęcie są świadectwem wycieku zewnętrznego. W zależności od wykorzystywanego w nich medium mogą być niebezpieczne dla pracowników i środowiska.
Nawet jeśli medium nie zawiera substancji niebezpiecznych, w razie kontaktu pojawia się ryzyko poślizgnięcia i upadku, te zaś są przyczyną wypadków w miejscu pracy. Ponadto utrata medium w systemach zamkniętych ma negatywny wpływ na ich wydajność. Na przykład jeśli cykl pracy prasy hydraulicznej ma długość jednej minuty, ale wycieki wydłużają ten czas do dwóch minut, to wydajność takiej prasy spada o połowę. Mogą wystąpić również inne niekorzystne skutki związane z działaniem elementów systemu w nieoptymalnych warunkach pracy. Wyciek zewnętrzny może również doprowadzić do niższego ciśnienia pracy, co z kolei może powodować wibracje i nadmierne obciążenie elementów systemu.
Dla odmiany wyciek wewnętrzny jest niekiedy zaplanowanym zabiegiem projektowym, mającym na celu zapewnienie smarowania elementów zaworu, takich jak uszczelki, cewka czy tłok. Bez tego smarowania powstające w układzie tarcie może doprowadzić do przedwczesnego zużycia elementów. Ponadto taki zaplanowany wyciek utrzymuje ciśnienie systemu na bezpiecznym poziomie. Dzieje się tak w przypadku niektórych typów zaworów redukcyjnych, które mogą mieć otwór zaprojektowany w taki sposób, by kierować ciśnienie do zbiornika jako część procesu kontroli ciśnienia obiegu skróconego.
Jednak niezamierzony wyciek wewnętrzny może być równie problematyczny co wyciek zewnętrzny. Wyciek wewnętrzny przez zawór może prowadzić do niewydajnego działania systemu i wpływać na ciśnienie, temperaturę, prędkość przepływu i inne parametry. Ten rodzaj wycieku może doprowadzić do niewydajności sprzętu, co skutkuje niestabilnością systemu, który opiera się na obiegu hydraulicznym. Niezamierzone wahania w procesie prowadzą do niskiej jakości, co oznacza produkcję odpadu i utratę pieniędzy.
Panuje przekonanie, że jeśli maszyna działa, to działa z optymalną wydajnością. Wyciek wewnętrzny to ukryty winowajca, który podważa tę opinię.
Właściwy dobór zaworów
Aby zmniejszyć ryzyko powstawania wycieków, konieczne jest skalibrowanie i właściwy dobór zaworów hydraulicznych do danego procesu. Jedną z najczęstszych przyczyn wycieku jest instalacja zbyt dużych zaworów. Prędkość przepływu niezgodna z zaworem (który jest zbyt duży) doprowadzi do wycieków.
Istotne jest, aby zwrócić uwagę na potencjalną niezgodność i niedopasowanie medium w systemie z materiałami, z których wykonano zawór, szczególnie w miejscach mokrych. Ponadto dodatki do medium mogą czynić spustoszenie w elementach zaworu. Na przykład glikol, dodawany do systemów hydraulicznych na bazie wody w celu zapewnienia ogniotrwałości, szybko doprowadzi do degradacji uszczelek poliuretanowych lub poliestrowych, a to spowoduje wyciek przez uszczelkę. Producenci zaworów, uszczelek i podkładek publikują zazwyczaj tabele niekompatybilności dla materiałów, które są pomocą dla inżynierów przy doborze zaworów hydraulicznych.
Poprawny montaż
Gdy właściwy zawór zostanie już dobrany i zamontowany w działającym systemie, wycieki można zminimalizować, używając zaworu w granicach parametrów projektowych. Łatwiej to powiedzieć, niż zrobić, ale oczywiste jest, że zawór sterujący zaprojektowany do pracy w pewnym zakresie temperatury, ciśnienia i prędkości przepływu nie będzie działał wydajnie, pracując poza tymi zakresami. Sprawdzając wyciek z zaworu, należy pamiętać, że może on działać w warunkach niezgodnych z przeznaczeniem.
Również sam system może mieć cechy powodujące wycieki z zaworu. Jedną z nich jest zanieczyszczenie transportowanego medium. Zanieczyszczenia i cząsteczki w medium mogą spowodować wycieki z zaworów z kilku powodów. Po pierwsze cząsteczki, przemieszczając się z dużą prędkością przez obieg, mogą powodować przedwczesne zużycie materiałów. Po drugie cząsteczki zawieszone w płynie mogą znaleźć się w miejscu zamknięcia zaworu, tworząc szpary, z których może następować wyciek. Zanieczyszczenie to samonapędzający się mechanizm. Jeśli medium transportowe może wyciec z systemu, zanieczyszczenia mogą się do niego dostać tą samą drogą. Tłok cylindra jest jedną z głównych dróg dostawania się zanieczyszczeń do systemu, gdyż pracując, znajduje się w zanieczyszczonym środowisku. Pierścień zgarniający na tłoku cylindra może temu zapobiec. Zanieczyszczenia można też kontrolować przez filtrowanie medium transportującego i ciągłą kontrolę jego czystości.
Inną przyczyną wycieków jest niewspółosiowość trzpienia zaworu i trzpienia siłownika. Niewspółosiowość tych dwóch elementów powoduje nierówny nacisk na elementy zamykające w zaworze, co pozwala na pojawienie się wycieków w tym miejscu. Nierówny nacisk na trzpień zaworu może też negatywnie wpływać na uszczelnienie wokół niego. Należy również regularnie kontrolować siłownik zaworu, aby sprawdzić, czy działa poprawnie. Jeśli nie będzie on w stanie dostarczyć odpowiedniej siły na elementy zamykające zaworu, mogą wystąpić wycieki.
Podsumowanie
Przestrzeganie strategii zapobiegawczego utrzymania ruchu może zminimalizować większość wycieków. Programy te są zazwyczaj podyktowane akceptowalnym poziomem wycieków dla organizacji lub możliwą awarią zaworu. Badania branżowe wykazały, że konserwacja prognozowana jest bardziej efektywna kosztowo niż reaktywna, polegająca na prowadzeniu doraźnych działań naprawczych.
Wycieki zewnętrzne i wewnętrzne można zminimalizować, pod warunkiem że menedżer nie przyjmie założenia, że są one nieuniknione. Pierwszym krokiem w tym kierunku jest dobranie odpowiedniego do danego systemu zaworu. Po zamontowaniu w systemie zawór musi działać w stałych parametrach pracy i być regularnie serwisowany.
Skrupulatne przestrzeganie wszystkich tych założeń pozwoli na bezpieczne i wydajne działanie zaworów przy minimalnej ilości wycieków.
Autor: Mickey Heestand jest wiceprezesem i starszym inżynierem mechaniki w firmie Hunt Valve. Nadzoruje procedury spawania i testów nieniszczących, szkolenia i egzaminowanie spawaczy, a także raporty inżynieryjne kontraktów.
Tekst pochodzi z nr 2/2017 magazynu „Inżynieria i Utrzymanie Ruchu”. Jeśli Cię zainteresował, ZAREJESTRUJ SIĘ w naszym serwisie, a uzyskasz dostęp do darmowej prenumeraty w formie drukowanej i/lub elektronicznej.
