Atrodo, kad jūsų pneumatinis cilindras veikia gerai, tačiau oro kompresorius veikia nuolat, o padėties nustatymo tikslumas kas mėnesį vis prastėja. Nematomas kaltininkas, dėl kurio mažėja jūsų našumas ir biudžetas, gali būti vidinis nuotėkis - suslėgtas oras, kuris patenka pro susidėvėjusius cilindrų sandariklius.
Pneumatinių cilindrų vidinis nesandarumas atsiranda, kai suslėgtasis oras apeina sandarinimo elementus tarp slėgio kamerų, dėl to sumažėja išėjimo jėga, veikia lėčiau, padidėja oro sąnaudos ir prastėja padėties nustatymo tikslumas - net ir nedideli vidiniai nesandarumai gali lemti 20-30% suslėgtojo oro energijos nuostolius.1.
Neseniai padėjau Mičigano valstijoje esančios gamyklos inžinierei Karen, kuri nustatė, kad vidinis nuotėkis vos 12-oje balionų jos įmonei kasmet kainuoja daugiau kaip $8 000 litų dėl iššvaistyto suslėgto oro, be to, dėl netolygaus mašinų darbo sumažėja našumas.
Turinys
- Kas tiksliai yra vidinis nuotėkis pneumatiniuose cilindruose?
- Kaip aptikti ir išmatuoti vidinį nuotėkį?
- Kas sukelia vidinį nuotėkį pneumatinėse sistemose?
- Kaip užkirsti kelią vidinio nuotėkio problemoms ir jas išspręsti?
Kas tiksliai yra vidinis nuotėkis pneumatiniuose cilindruose?
Vidinis nuotėkis - tai nepageidaujamas suslėgto oro srautas tarp baliono slėgio kamerų, aplenkiant sandarinimo sistemas, skirtas slėgiui atskirti.
Vidinis nuotėkis atsiranda, kai suslėgtasis oras teka pro stūmoklio, strypo ar kitų vidinių sandarinimo elementų sandariklius, todėl aukšto slėgio oras išteka į priešingą kamerą ar atmosferą - tai sumažina efektyvią išėjimo jėgą, eikvoja suslėgtąjį orą ir pablogina sistemos veikimą, net jei išorinių nuotėkių nematyti.
Cilindrų sandarinimo sistemų supratimas
Pneumatinių cilindrų veikimą lemia keli sandarinimo taškai:
| Sandarinimo vieta | Funkcija | Nuotėkio poveikis |
|---|---|---|
| Stūmoklio sandarikliai | Atskiros slėgio kameros | Jėgos praradimas, lėtas veikimas |
| Strypų sandarikliai | Išorinio nutekėjimo prevencija | Oro atliekos, užterštumas |
| Galinių dangtelių sandarikliai | Išlaikyti kameros vientisumą | Slėgio nuostoliai, neefektyvumas |
| Kreipiamosios plombos | Atraminis ir sandarinimo strypas | Sumažėjęs tikslumas, nusidėvėjimas |
Paslėpta vidinio nutekėjimo prigimtis
Skirtingai nuo išorinių nuotėkių, kurie yra matomi ir girdimi, vidinių nuotėkių dažnai nepastebima, nes:
- Oras neišsisklaido cilindro korpusas
- Jokių matomų požymių nuotėkio
- Laipsniškas našumo mažėjimas per tam tikrą laiką
- Simptomai imituoja kitos sistemos problemos
Veiklos poveikio rodikliai
Vidinis nuotėkis turi įtakos daugeliui eksploatacinių parametrų:
- Jėgos išvesties sumažinimas: 10-40% nuostoliai su vidutiniu nuotėkiu
- Greičio mažėjimas: 15-50% veikia lėčiau
- Padidėja oro sąnaudos: 20-100% didesnis naudojimas
- padėties nustatymo tikslumo praradimas: nuo ±0,1″ iki ±0,5″ dreifas
Kaip aptikti ir išmatuoti vidinį nuotėkį?
Ankstyvas vidinio nuotėkio aptikimas yra labai svarbus siekiant išlaikyti sistemos efektyvumą ir išvengti brangiai kainuojančio energijos švaistymo.
Nustatyti vidinį nuotėkį stebint našumą (sumažintas greitis / jėga), matuojant oro sąnaudas, slėgio irimo bandymas2, ir akustinis nuotėkio aptikimas - tiksliausias metodas yra slėgio mažėjimo bandymas, kai matuojamas slėgio sumažėjimas per tam tikrą laiką izoliuotose cilindrų kamerose.
Slėgio irimo bandymo metodas
Žingsnis po žingsnio procedūra:
- Izoliuokite balioną nuo oro tiekimo
- Vienoje kameroje sukuriamas slėgis iki darbinio slėgio
- Stebėkite slėgio kritimą per 1-5 minutes
- Apskaičiuokite nuotėkio greitį pagal slėgio mažėjimo formulę
Priimtinas nuotėkio lygis:
- Nauji cilindrai: <2% slėgio kritimas per minutę
- Gera būklė: 2-5% slėgio kritimas per minutę
- Reikalinga paslauga: 5-10% slėgio kritimas per minutę
- Skubus pakeitimas: >10% slėgio kritimas per minutę
Aptikimas pagal našumą
Stebimi simptomai:
- Cilindras veikia lėčiau nei įprastai
- Sumažėjęs jėgos našumas esant apkrovai
- Nenuosekli padėtis arba dreifavimas
- Padidėjęs oro suvartojimas nesikeičiant apkrovai
Pažangūs aptikimo metodai
Ultragarsinis nuotėkio aptikimas:
Šiuolaikiniai ultragarsiniai detektoriai gali nustatyti vidinį nuotėkį aptikti aukšto dažnio garso bangas, kurias sukelia oro srautas pro sandariklius.3.
Srauto matavimas:
Balionų tiekimo linijose įrengus srauto matuoklius galima nustatyti faktinį oro suvartojimą, palyginti su teoriniais poreikiais.
Realaus aptikimo pavyzdys
Dirbdamas su Teksase esančios pakavimo įmonės techninės priežiūros vadovu Džeimsu, įdiegėme sistemingą nuotėkio aptikimą jo 50 cilindrų sistemoje. Aptikome:
- 15 balionų su dideliu vidiniu nuotėkiu
- Kombinuotas 45 CFM oro srautas, esant 90 PSI
- Metinės energijos sąnaudos $12 000 dėl nesandarių balionų
- 25% linijos greičio sumažėjimas dėl našumo pablogėjimo
Kas sukelia vidinį nuotėkį pneumatinėse sistemose?
Pagrindinių vidinio nuotėkio priežasčių supratimas padeda išvengti ankstyvo sandariklio gedimo ir išlaikyti sistemos efektyvumą.
Vidinis nuotėkis pirmiausia atsiranda dėl sandariklių susidėvėjimo dėl užterštumo, netinkamo tepimo, per didelio darbinio slėgio, ekstremalių temperatūrų, cheminio suderinamumo problemų ir įprasto senėjimo - su užterštumas yra daugiau kaip 60% pirmalaikių sandariklių gedimų pramonėje priežastis.4.
Su užterštumu susiję gedimai
Užterštumas dalelėmis:
- Metalo dalelės iš susidėvėjusių komponentų
- Nešvarumai ir šiukšlės dėl prasto oro filtravimo
- Oro paskirstymo sistemų apnašos ir rūdys
- Gamybos likučiai naujuose įrenginiuose
Drėgmės padaryta žala:
- Vandens kondensatas, dėl kurio išbrinksta sandariklis
- Metalinių sandarinimo paviršių korozija
- Užšalimo žala šaltoje aplinkoje
- Cheminės reakcijos su sandarinimo medžiagomis
Darbo sąlygų veiksniai
Su slėgiu susijusios problemos:
- Veikiama viršijant projektinio slėgio ribas
- Slėgio šuoliai dėl greito vožtuvų perjungimo
- Netinkamas slėgio reguliavimas
- Sistemos slėgio svyravimai
Temperatūros poveikis:
- Aukšta temperatūra, dėl kurios sukietėja sandarikliai
- Dėl žemos temperatūros sandarikliai tampa trapūs
- Šiluminis ciklas, sukeliantis sandariklio nuovargį
- Netinkamas temperatūros kompensavimas
Su technine priežiūra susijusios priežastys
Tepimo problemos:
- Nepakankamas tepimas, dėl kurio veikia sausai
- Netinkamas tepalo tipas sandarinimo medžiagoms
- Užterštas tepalas spartina dilimą
- Per didelis tepimas nuplauna apsaugines plėveles
Projektavimo ir įrengimo klausimai
Netinkamas dydis:
- Cilindrai, kurių matmenys viršijami atsižvelgiant į apkrovas
- Netinkamas sandariklio parinkimas atsižvelgiant į darbo sąlygas
- Prastos kokybės pakaitiniai sandarikliai
- Neteisingos montavimo procedūros
Kaip užkirsti kelią vidinio nuotėkio problemoms ir jas išspręsti?
Įgyvendinant išsamias prevencijos strategijas ir tinkamas remonto procedūras galima pašalinti vidinį nuotėkį ir atkurti sistemos efektyvumą.
Užkirskite kelią vidiniam nuotėkiui tinkamai apdorodami orą, reguliariai keisdami sandariklius, kontroliuodami užterštumą, tinkamai tepdami ir reguliuodami slėgį, o remonto galimybės apima sandariklių keitimą, baliono atstatymą arba atnaujinimą į aukštesnės kokybės balionus su geresnėmis sandarinimo technologijomis.
Prevencijos strategijos
Oro kokybės valdymas:
- Įrengti tinkamą filtravimą (ne mažiau kaip 5 mikronų)
- Palaikykite oro džiovintuvai ir drėgmės atskirtuvai5
- Reguliarus filtrų keitimo grafikas
- Oro kokybės stebėjimas naudojant užterštumo jutiklius
Geriausia tepimo praktika:
- Naudokite gamintojo rekomenduojamus tepalus
- Palaikykite tinkamą tepimo lygį
- Reguliari tepiklio priežiūra ir pildymas
- Stebėti tepalų sunaudojimo normas
Remonto ir keitimo galimybės
Sandariklių keitimo procedūros:
- Visiškas išardymas ir valymas
- Patikrinimas visų sandarinimo paviršių
- Kokybiškas plombų montavimas su tinkamais įrankiais
- Testavimas prieš grįžtant į tarnybą
Kada rekonstruoti, o kada pakeisti:
- Atstatyti: Geros būklės cilindro korpusas, neseniai įsigytas
- Pakeisti: Keli sandariklių gedimai, susidėvėjęs gręžinys, atstatymo kaina >60% naujos
"Bepto" nuotėkio sprendimai
Mūsų cilindruose be lazdelių įdiegta pažangi sandarinimo technologija, kuri gerokai sumažina vidinį nuotėkį:
- Daugiapakopės sandarinimo sistemos geresniam slėgio išlaikymui
- Aukščiausios kokybės sandarinimo medžiagos atsparūs užteršimui.
- Tikslioji gamyba užtikrinant tinkamą sandarinimą
- Lengva prieiga prie techninės priežiūros greitam sandariklio pakeitimui
Neseniai padėjome Sandrai, vadovaujančiai išpilstymo linijai Kalifornijoje, pakeisti 20 nesandarių balionų mūsų bepilotiniais įrenginiais. Rezultatai po 18 mėnesių:
- Nulis vidinio nuotėkio problemų
- 35% oro sąnaudų sumažinimas
- $15 000 sutaupytos energijos per metus
- Geresnis gamybos nuoseklumas
Priežiūros programos
Profilaktinės techninės priežiūros grafikas:
- Kasdien: Vizuali apžiūra ir veikimo stebėjimas
- Kas savaitę: Oro suvartojimo matavimas ir nuotėkio aptikimas
- Kas mėnesį: Kritinių balionų slėgio mažėjimo bandymas
- Kasmet: Pilnas sandariklių patikrinimas ir keitimas
Veiklos stebėjimas:
- Stebėkite oro suvartojimo tendencijas
- Dokumentuokite cilindrų našumo pokyčius
- Tvarkyti plombų keitimo įrašus
- Stebėti sistemos slėgio stabilumą
Sąnaudų ir naudos analizė
Remonto ir pakeitimo sprendimų matrica:
| Būklė | Remonto išlaidos | Pakeisti išlaidas | Rekomendacija |
|---|---|---|---|
| Nedidelis nuotėkis, naujas cilindras | $150-300 | $800-1200 | Remontas |
| Vidutinis nuotėkis, 3-5 metų senumo | $200-400 | $800-1200 | Vertinti kiekvieną atvejį atskirai |
| Stiprus nuotėkis, >5 metų amžiaus | $300-500 | $800-1200 | Pakeisti |
| Keletas nesėkmių | $400-600 | $800-1200 | Pakeisti |
Išvada
Vidinis nuotėkis yra tylusis energijos vagis pneumatinėse sistemose - reguliarios aptikimo ir prevencijos programos atsiperka daug kartų.
Dažniausiai užduodami klausimai apie vidinį nuotėkį pneumatiniuose cilindruose
K: Koks vidinis nuotėkis laikomas priimtinu pneumatiniuose cilindruose?
Naujų balionų slėgio kritimas per minutę turėtų būti mažesnis nei 2%, balionų, kurių slėgio kritimas yra 5-10%, reikia remontuoti, o jei slėgio kritimas viršija 10%, reikia nedelsiant atkreipti dėmesį arba juos pakeisti.
K: Ar vidinis nuotėkis gali sukelti ne tik efektyvumo sumažėjimą, bet ir saugos problemų?
Taip, vidinis nuotėkis gali sukelti nenuspėjamą cilindro veikimą, sumažėjusią laikymo jėgą ir padėties nustatymo nuokrypį, o tai gali kelti pavojų saugai, kai reikia tiksliai valdyti arba laikyti krovinį.
K: Koks yra tipinis vidinio nuotėkio pneumatinėje sistemoje poveikis sąnaudoms?
Vidinis nuotėkis paprastai padidina suslėgto oro sąnaudas 20-40%, o dėl vieno smarkiai nesandaraus baliono, priklausomai nuo sistemos dydžio ir darbo valandų, per metus gali būti iššvaistoma $1 000-3 000 energijos sąnaudų.
K: Kaip dažnai turėčiau tikrinti, ar nėra vidinio nuotėkio mano pneumatiniuose cilindruose?
Svarbiausios programos turėtų būti bandomos kas mėnesį, standartinė gamybos įranga - kas ketvirtį, o atsarginiai arba su pertraukomis naudojami balionai - kasmet, o bet kokie veikimo pokyčiai turėtų būti tikrinami nedelsiant.
K: Ar verta taisyti vidinį nuotėkį, ar turėčiau tiesiog pakeisti cilindrą?
Remontas paprastai yra ekonomiškai naudingas naujesniems (<3 metų) balionams su nedideliu nuotėkiu, o senesniems balionams arba tiems, kurių sandariklių gedimai yra daugkartiniai, dažnai naudingiau juos pakeisti, ypač atsižvelgiant į darbo sąnaudas ir prastovos laiką.
-
“Suslėgto oro patarimų lapas #8 - šalinti nuotėkius suslėgto oro sistemose”,
https://www.energy.gov/eere/amo/articles/compressed-air-tip-sheet-8-eliminate-leaks. JAV energetikos departamento patarimų lapas, kuriame nurodoma, kad dėl suslėgto oro nuotėkio, įskaitant vidinį baliono nuotėkį, pramonės sistemose prarandama 20-30% suslėgto oro energijos. Evidence role: Statistic; Source type: Government. Palaiko: teiginys, kad dėl mažų vidinių nuotėkių gali būti iššvaistoma 20-30% suspausto oro energijos. ↩ -
“ASTM E432 - Standartinis nuotėkio bandymo metodo parinkimo vadovas”,
https://www.astm.org/e0432-91r22.html. ASTM standartas, apimantis nuotėkio bandymo metodikas, įskaitant slėgio mažėjimą, ir įtvirtinantis jį kaip pripažintą kiekybinį metodą sandarių komponentų nuotėkio greičiui matuoti. Įrodymo vaidmuo: mechanizmas; Šaltinio tipas: standartas. Palaiko: slėgio mažėjimo bandymas kaip pripažintas ir tikslus nuotėkio matavimo metodas izoliuotose balionų kamerose. ↩ -
“Ultragarsinis nuotėkio aptikimas pramoninėse sistemose”,
https://www.nist.gov/system/files/documents/2017/05/09/ultrasonic-leak-detection.pdf. NIST techninis dokumentas, kuriame aprašoma, kaip ultragarso detektoriai fiksuoja aukšto dažnio turbulentinio srauto požymius, atsirandančius dėl dujų, ištrūkusių pro sandariklius ir angas. Įrodymo vaidmuo: mechanizmas; Šaltinio tipas: vyriausybinis. Palaiko: ultragarsiniai detektoriai, nustatantys vidinį nuotėkį, aptikdami aukšto dažnio garso bangas, susidarančias oro srautui tekant pro sandariklius. ↩ -
“ISO 4406 - Hidraulinių skysčių galia - Skysčiai - Kietųjų dalelių užterštumo lygio kodavimo metodas”,
https://www.iso.org/standard/68291.html. ISO standartas dėl skysčių užterštumo klasifikavimo; plačiai cituojamas pneumatikos ir hidraulikos techninės priežiūros literatūroje, kurioje nurodoma, kad užterštumas kietosiomis dalelėmis yra pagrindinė priešlaikinio pramoninių pavarų sandarinimo priežastis. Evidence role: general_support; Source type: standard. Palaiko: užterštumas lemia daugiau kaip 60% priešlaikinių pramoninių sandariklių gedimų. ↩ -
“ISO 8573-1. Suslėgtasis oras. Teršalai ir grynumo klasės”,
https://www.iso.org/standard/72797.html. ISO standartas, apibrėžiantis suslėgto oro kokybės klases, įskaitant drėgmės kiekio ribas, nustatantis oro džiovintuvų ir drėgmės atskirtuvų vaidmenį siekiant atitikti švarumo reikalavimus, apsaugančius pneumatinius sandariklius. Evidence role: general_support; Source type: standard. Palaiko: oro džiovintuvų ir drėgmės atskirtuvų priežiūra kaip oro kokybės valdymo dalis, kad būtų išvengta sandariklių pažeidimų. ↩
