Течове в хидравличните системи

Възникването на нежелани течове в хидравличните системи и не навременното им отстраняване, могат до доведат до значителни загуби свързани с повишено потребление на енергия, влошаване на производствените характеристики на оборудването, намаляване на надеждността, увеличаване на разходите за течност и т. н. В същото време, в много случаи наличието на течове и тяхното локализиране е трудно за установяване поради липсата на ясно разпознаваеми и видими признаци за това. Често в подобни ситуации течът се установява на етап, при които производителността на оборудването е силно засегната. Предотвратяването на нежелани течове, тяхното навременно установяване и отстраняване до голяма степен е свързано с добра организация на дейностите по наблюдение и ремонт на системата.

Принципно течовете в хидравличните системи могат да бъдат разделени на вътрешни и външни. Външните течове обикновено са лесно установими, тъй като в повечето случаи те са видими с просто око. За откриване на вътрешните течове обаче обикновено се съди по косвени признаци, свързани с влошаване на работата на системата и за тяхното установяване обикновено се налага използването на специализирана апаратура.

Причини за възникване на течове
Често за голяма част от хидравличните системи се предвижда наличието на вътрешни течове. Тези течове са предварително планирани и описани от производителя, като са посочени допустимите количества при нормално функциониране на системата. Най-често това са течове през малки неплътности в оборудването, които позволяват преминаване на течността от зона с по-високо налягане към зона с по-ниско налягане с цел смазване, почистване или охлаждане на определен компонент или зона. По този начин се осигурява плавна работа на движещите се части на хидравличните елементи като плунжери, бутала, валове, лагери и т. н. Предварителното определяне на местата и количеството на теча в хидравличните компоненти улеснява управлението на някои конструкции хидравлични помпи и клапани, предотвратява вибрирането на плунжера и буталото и т. н. Тъй като тези течове са предварително планирани, течността не напуска хидравличния кръг. По предварително предвидени канали тя се връща в резервоара. Съответно и видима индикация за наличието на теч няма.

При нормалното износване на вътрешните повърхности в процеса на експлоатация на оборудването често се наблюдава повишаване на количеството вътрешни течове. Това е една от честите причини за наличието на нежелани течове. Причини за нежелани вътрешни течове могат да бъдат и недоброто проектиране на системата, неправилен подбор на компонентите, недостатъчен контрол на качеството при производството на самите компоненти, лош ремонт и други.

Ниският вискозитет на течността също може да бъде причина за повишаване количеството на вътрешните течове. Повишаването на температурата е сред възможните причини за по-ниския вискозитет на течността.

Този вид течове често водят до понижаване на производствените характеристики на системата и влошават качествата на образуващия се върху повърхностите тънък филм течност. Това, от своя страна, допринася за преждевременно износване на повърхностите на оборудването и за влошаване на свойствата на течността.

По тази причина в процеса на управление на вътрешните течове е необходимо да се обърне сериозно внимание на вискозитета на течността.

Вътрешните течове се повишават и с нарастване на налягането, тъй като по-високото налягане предизвиква по голямо изтичане през отворите. Работа при налягане над препоръчителното допринася за възникването на опасност от прекомерно вътрешно изтичане, генериране на топлина и други вредни ефекти. Повредени вътрешни уплътнения при хидравличните помпи например могат да предизвикат сериозен теч, който да наруши изцяло работата им.

Потенциални вреди
Наличието на течове в хидравличната система, освен че води до повишаване на консумацията на хидравлична течност и влошаване ефективността на работа на оборудването, оказва и неблагоприятно въздействие върху околната среда. Според направени проучвания част от изтеклата от системата течност попада в подпочвените води, в реки, езера, както и в самата почва, което нанася значителни щети върху околната среда.

Наличието на течове създава и потенциална опасност от възникване на пожари. Този риск е особено висок, когато машината работи в среда с постоянно възможни източници на възпламеняване. Течностите на петролна основа са с най-висок риск от създаване на пожар. При източването на течността под високо налягане често се образува мъгла, която при допир с гореща повърхност лесно може да се възпламени.

Течовете могат да доведат и до преждевременна повреда на машинните елементи поради замърсяване на смазочните течности, с прах и други замърсители, навлезли през мястото на теча. Навлизането на замърсители в хидравличната система може да окаже и пряко въздействие върху качеството на произвежданата продукция. За управление на голяма част от хидравлични машини днес се използват електрохидравлични сервоклапани, които са изключително чувствителни към наличието на замърсители в хидравличната течност. Замърсяването ще доведе повреда или нестабилна работа на клапаните, което от своя страна може да повлияе върху качеството на крайния продукт и да доведе до увеличаване на брака.

Всеки един от проблемите, свързани с течове в хидравличната система, в крайна сметка може да доведе до повишаване на капиталовите разходи, свързани със закупуването на ново оборудване. Това може да се предотврати с предприемането на мерки за тяхното ограничаване, навременно откриване и отстраняване.

Признаци за наличието на течове
Индикатор за наличието на прекомерни вътрешни течове е видимо влошаване на производителността на машината. Загубата на мощност обикновено е съпроводена и с повишаване на работната температура на оборудването, което е сред първите видими признаци за наличието на теч. Често загубите на мощност в хидравличните системи се дължат на течове в използваните помпи и двигатели. Сред основните причини са наличието на прекомерни хлабини между елементите на помпите и двигателите, наличието на приплъзване (slippage) и други.

В хидравличните цилиндри увеличаването на течовете е индикация, че цилиндърът не може да понесе съответното натоварване. Повишаването на течовете обикновено е поради повредено уплътнение, заобикаляне на уплътнението от течността, повреда в конструкцията на цилиндъра и т. н. Работата на цилиндрите може да бъде нарушена и поради наличието на течове в хидравличните клапани. При наличието на прекомерни течове в регулиращите клапани се влошават техните регулиращи функции, като в някои случаи може да се стигне и до невъзможност за регулиране.

В плунжерните хидравлични клапани наличието на по-големи разстояния между плунжера и тялото на вентила намаляват стабилността в хидравличните вериги и водят до хидравлични загуби в резултат на връщането на част от течността към резервоара.

Откриване на течове в системата
За откриване на непланирани вътрешни течове в повечето случаи се разчита на специално предназначено за целта оборудване, с което да се установи мястото на теча, неговото количество и т. н. Често използван метод е монтирането на разходомери на различни места в системата, с което се цели откриването на прекомерно изтичане на течност от системата. За да се предотвратят прекомерни течове в хидравличните клапани и цилиндри, се препоръчва те периодично да бъдат подлагани на стендово изпитване, с което да се гарантира поддържане на течовете в границите на допустимите нива.

Обикновено производителите указват подходящия вискозитет на течността за съответното оборудване. Измерването на температурата и поддържането й в граници, в които тя да не оказва негативно влияние върху вискозитета на течността също би спомогнало за намаляване нивото на течове в системата.

За локализиране на течове могат да се използват безконтактни инфрачервени термометри. С тях от разстояние може да се измери работната температура на оборудването и лесно да се установи евентуалното й повишаване над нормалните нива. Например, необичайно повишаване на температурата на предпазен клапан би означавало, че клапанът е в байпасно състояние. Това състояние ще генерира топлина локално в компонента. В много случаи аномалията би останала незабелязана при следене на температурата на резервоара поради охладителите в системата или разсейване на топлината в самата система.

Ултразвукът е друг метод, който се счита за много ефективен за установяване на високо налягане и за наличие на течове с голяма скорост в клапани и цилиндри. Този метод дава възможност за локализиране на вътрешни течове, но подобно на разчитането на температурата, резултатите не са измерими количествено. Единственият метод за измерване на количество е измерването на потока или количеството загубена течност в определен период от време с помощта на разходомер или друго подобно оборудване.

Външни течове
Външните течове в повечето случаи са лесно разпознаваеми. Обикновено те могат да бъдат установени и локализирани и с просто око. Тези течове са неприятни, могат да причинят опасно замърсяване и да струват скъпо. Сред основните причини за възникването на външен теч са недобрата инсталация и лошата поддръжка на оборудването. Например възникването на теч в присъединителните връзки на системата може да е следствие от недобро присъединяване или поради удар или вибрации в линията. Повишаване на налягането или замърсяване може да повреди уплътненията, което също да доведе до външни течове от компонентите. Обикновено при наличие на външни течове се предприемат бързи мерки за тяхното отстраняване, тъй като в противен случаи може сериозно да се наруши работата на оборудването, на производствената линия или да се стигне до нежелано прекъсване на работния процес.

Мерки за предотвратяване на течове
Основните мерки за предотвратяване на течове в системата обикновено са свързани с правилен монтаж, управление на условията на работа и редовна поддръжка. Специалистите препоръчват при монтаж на отделните елементи на системата да се следват препоръките на производителите, с което да се осигури дълъг живот на външните уплътнения. Необходимо е при монтажа, там където се изисква от производителя, да се използват препоръчваните специални инструменти.

Поддържането на подходящи условия за работа на оборудването би гарантирало запазване на здравината на уплътненията. Излагането на уплътнението на вала или на буталния прът в цилиндъра на влага, прах, замърсявания или други абразивни частици значително би намалило експлоатационния им срок. Също така е добре товарът да се запазва в препоръчителните граници.

Поддръжката, включваща редовна смяна на филтрите и маслото, и използването на подходящо хидравлично масло, биха спомогнали за удължаване живота на уплътненията. Използването на неподходящо пък може да допринесе за по-бързото им износване. С правилна поддръжка се предотвратява отлагането на замърсявания и циркулирането на примеси, които могат да повредят динамичните уплътнения. Също така не се препоръчва монтаж на уплътненията сухи. Препоръчително е те да бъдат поставени в чисто хидравлично масло преди монтажа.