Jak výrobci vybírají hydraulický olej a měřič průtoku

V oblastech průmyslové automatizace a mechanického převodu energie se hydraulické systémy díky své vysoké hustotě výkonu a přesným možnostem řízení staly základním zdrojem síly pro těžká zařízení, stavební stroje, letecký a kosmický průmysl a další obory. Hydraulický olej, „krev“ hydraulického systému, přímo určuje jeho provozní účinnost a životnost prostřednictvím svých vlastností a sledování toku. Průtokoměry, klíčové přístroje pro monitorování hydraulického oleje, úzce souvisí s odbornými znalostmi výrobce. Tento článek začne základním pochopením hydraulického oleje, podrobně rozebere klíčové parametry hydraulického oleje a vhodné typy průtokoměrů a systematicky přehledně shrne hlavní domácí a mezinárodní výrobce průtokoměrů a jejich doporučené produkty , poskytujíce komplexní referenční materiál pro odborníky z praxe.
1. Hydraulický olej jako „silná krev“ hydraulického systému
Hydraulický olej, nebo hydraulická kapalina, je médium, které přenáší výkon v hydraulických zařízeních. Běžné hydraulické oleje jsou založeny na minerálním oleji nebo vodě. Zařízení, která mohou používat hydraulický olej, zahrnují rypadla a bagry, hydraulické brzdy, posilovače řízení, automatické převodovky, komunální vozy, letadlové ovládací systémy, výtahy a průmyslová zařízení.
Hydraulický olej je specializované mazivo, které přenáší energii, mazá součásti, chladí zařízení a zabraňuje korozi uvnitř hydraulického systému. Musí nejen disponovat dobrou tekutostí pro efektivní přenos energie, ale také musí zachovávat stabilní výkon za náročných provozních podmínek, jako jsou vysoké teploty, vysoký tlak a vysoké zatížení, aby se předešlo poruchám systému způsobeným degradací oleje. Z hlediska funkční klasifikace zahrnuje hydraulický olej hlavně tři kategorie: minerální hydraulický olej, syntetický hydraulický olej a biologicky rozložitelný hydraulický olej: minerální hydraulický olej je široce používán v běžných průmyslových aplikacích díky nízkým nákladům a vysoké kompatibilitě; syntetický hydraulický olej je vhodný pro náročné obory, jako je letecký a kosmický průmysl nebo metalurgie, díky své odolnosti proti vysokým teplotám a dobré nehořlavosti; biologicky rozložitelný hydraulický olej je určen pro aplikace s vysokými požadavky na ochranu životního prostředí, jako jsou stavební a zemědělské stroje, a může efektivně snižovat znečištění životního prostředí. (1) Klíčové technické parametry hydraulického oleje Výkon hydraulického oleje je vyjádřen řadou klíčových parametrů, které jsou také důležitým základem pro výběr průtokoměru. Mezi ně patří viskozita, což je jeden z nejdůležitějších parametrů hydraulického oleje, která přímo ovlivňuje tekutost a účinnost přenosu energie. Obvykle se viskozita hydraulického oleje volí na základě provozní teploty systému. V chladnějším prostředí se používají nízkoviskózní oleje (např. ISO VG 32), aby se zabránilo potížím při startu za studena, zatímco ve vysokých teplotách jsou zapotřebí vysoceviskózní oleje (např. ISO VG 100), aby nedošlo k nadměrnému zředění a úniku. Dále je rozhodující index viskozity (VI). Hydraulické oleje s vysokým indexem viskozity (např. VI 140) vykazují minimální kolísání viskozity při změnách teploty, což jim umožňuje spolehlivý provoz v širokém rozsahu teplot.
a. Viskozita
Běžné viskozity hydraulických olejů jsou klasifikovány pomocí systému ISO VG (viskozitní třída), který je založen na kinematické viskozitě oleje při 40 °C (104 °F). Nejběžnější viskozitní třídy pro obecné průmyslové a mobilní hydraulické systémy jsou:
- ISO VG 32
- ISO VG 46
- ISO VG 68
Další viskozity se také používají, ale jsou méně běžné nebo vyhrazené pro specifické nízkoteplotní a vysokoteplotní aplikace. - ISO VG 15
- ISO VG 22
- ISO VG 100
-
b. Teplota vzplanutí a teplota hoření
Tyto ukazatele jsou klíčové pro bezpečnost hydraulických kapalin. Bod vzplanutí označuje nejnižší teplotu, při které se za stanovených podmínek při zahřívání vytvářejí hořlavé páry, zatímco bod hoření je nejnižší teplota, při níž tyto páry nadále hoří. Pro aplikace s vysokými teplotami nebo rizikem otevřeného ohně (např. metalurgické stroje) je třeba volit hydraulické kapaliny s vysokým bodem vzplanutí, aby se snížilo nebezpečí požáru. Stabilita proti oxidaci určuje životnost hydraulických kapalin. Kvalitní hydraulické kapaliny jsou méně náchylné k oxidaci a degradaci za dlouhodobých podmínek vysoké teploty a tlaku, čímž se snižuje tvorba nečistot, jako je špína a uhlíkové usazeniny, a prodlužují se intervaly výměny oleje. Dále je třeba dát pozor na parametry, jako jsou vlastnosti proti opotřebení, odolnost proti rezivění a schopnost rozdělování vody a oleje (demulsní schopnost), a to v závislosti na požadavcích systému. Například hydraulické systémy s vysokým tlakem vyžadují hydraulické kapaliny s vynikajícími vlastnostmi proti opotřebení, aby byly chráněny přesné komponenty, jako jsou čerpadla a ventily. V prostředích s vysokou vlhkostí by měla být zvláštní pozornost věnována demulsní schopnosti hydraulické kapaliny, aby se zabránilo pronikání vlhkosti a následnému emulgování oleje. 2. Průtokoměr hydraulického oleje: „klíčové zařízení“ pro přesné monitorování Monitorování průtoku hydraulického oleje je klíčovým krokem pro zajištění stabilního provozu hydraulického systému. Skutečností, že průtok hydraulického oleje sledujeme v reálném čase, umožňuje včasné zjištění problémů, jako je únik systému nebo porucha čerpadla a ventilů, a tím se předejde poškození zařízení nebo haváriím v důsledku abnormálního průtoku. Podle principu měření a konstrukčních vlastností se průtokoměry vhodné pro hydraulický olej dělí hlavně do následujících kategorií: (1) Objemový průtokoměr: „preferované řešení“ pro oleje s vysokou viskozitou Objemový průtokoměr vypočítává průtok měřením počtu napouštění a vypouštění hydraulického oleje do dutiny s pevným objemem. Má vysokou přesnost a silnou odolnost vůči změnám viskozity, což jej činí zvláště vhodným pro měření hydraulického oleje s vysokou viskozitou (viskozita 100 cSt). Mezi nimi je eliptický ozubený průtokoměr hlavním produktem pro měření hydraulického oleje – skládá se ze dvou zasunutých eliptických ozubených kol. Když hydraulický olej pohání otáčení ozubených kol, při každé otáčce je vypuštěn pevný objem oleje. Průtok lze získat spočítáním počtu otáček ozubených kol. Přesnost tohoto typu průtokoměru obvykle dosahuje třídy 0,5, některé vysoce kvalitní produkty dokonce třídy 0,2. Je méně ovlivněn změnami viskozity a teploty kapaliny a je široce používán v aplikacích, jako je měření množství oleje a detekce úniku v hydraulických systémech. (2) Turbinový průtokoměr: „efektivní volba“ pro oleje se střední a nízkou viskozitou Turbinový průtokoměr využívá hydraulický olej k pohonu turbíny, která se otáčí, a pomocí principu elektromagnetické indukce převádí rychlost turbíny na elektrický signál pro výpočet průtoku. Má výhody rychlé odezvy a širokého měřicího rozsahu a je vhodný pro dynamické monitorování průtoku olejů se střední a nízkou viskozitou (viskozita <50 cSt), například pro řízení reálného průtoku v hydraulických systémech, regulaci průtoku při změnách zatížení zařízení a další scénáře. Přesnost turbinových průtokoměrů je obvykle třídy 0,5–1,0. Některé produkty mohou dosáhnout přesnosti třídy 0,2 optimalizací konstrukce turbíny a technologie zpracování signálu. Je však třeba poznamenat, že turbinové průtokoměry mají vysoké požadavky na čistotu kapaliny. Pokud jsou v hydraulickém oleji nečistoty, může dojít k zablokování nebo opotřebení turbíny, což ovlivňuje přesnost měření a životnost zařízení. (3) Další typy průtokoměrů: „doplňková řešení“ pro speciální scénáře
Kromě objemových a turbínových průtokoměrů se v některých speciálních případech používají také ultrazvukové a elektromagnetické průtokoměry. Ultrazvukové průtokoměry určují průtok měřením rozdílu doby šíření ultrazvukových vln v hydraulickém oleji. Mají výhody bezkontaktního měření a žádné tlakové ztráty. Jsou vhodné pro měření velkoprůměrových a vysoce viskózních hydraulických olejů, ale jsou citlivé na přítomnost plynových bublin a nečistot v oleji. Jejich přesnost je relativně nižší (obvykle třída 1,0–2,0). Elektromagnetické průtokoměry využívají principu elektromagnetické indukce k měření průtoku elektricky vodivých kapalin. Pokud však vodivost hydraulického oleje není dostatečná, jejich funkce je omezená. Proto jsou vhodné pouze pro syntetické hydraulické oleje nebo oleje obsahující vodu s vysokou elektrickou vodivostí.
3. Hlavní výrobci hydraulických průtokoměrů a doporučené domácí i zahraniční produkty
Výkon měřičů průtoku hydraulického oleje úzce souvisí s technickou zkušeností výrobce a výrobním procesem. Domácí i zahraniční trh viděl vznik řady společností specializujících se na měření průtoku, které se díky pokročilým technologiím a spolehlivým produktům staly referenčními subjekty v odvětví. (1) Domácí výrobci: zástupci vysokého poměru ceny a kvality a poskytovatelé individuálních služeb
a. Anhui Jujea Instrument Co., Ltd.
Jako přední podnik ve výrobě měřičů průtoku kapalin je Anhui Jujea Automation Technology Co., Ltd. je již mnoho let hluboce zapojena do oblasti měření průtoku hydraulických olejů. Jejím klíčovým produktem je rotační průtokoměr řady GT-LC, který je „zbraňou“ pro měření hydraulických olejů s vysokou viskozitou. Tato řada průtokoměrů je vyrobena z kvalitní nerezové oceli odolné vysokému tlaku i korozí. Dokáže pracovat v rozsahu teplot od -20 ℃ do 200 ℃ a perfektně tak vyhovuje náročným provozním podmínkám hydraulických systémů. Co se týče přesnosti, základní chyba průtokoměrů řady GT-LC činí ≤±0,5 %. Některé modely dosahují díky optimalizaci technologie výroby ozubených kol a technologie sběru signálu přesnosti až ±0,2 %, což výrazně převyšuje průměrnou úroveň v průmyslu. Kromě toho tato řada průtokoměrů podporuje více režimů výstupu (pulzní výstup, proudový výstup 4–20 mA) a může být bezproblémově propojena s řídicími systémy, jako jsou PLC, čímž umožňuje reálný přenos a dálkové monitorování tokových dat. V reakci na potřeby různých uživatelů nabízí také společnost Anhui JUJEA služby na míru, například návrh tlakově odolných skříní pro hydraulické systémy s vysokým tlakem nebo optimalizaci algoritmů kompenzace viskozity oleje pro nízkoteplotní prostředí, aby plně vyhověla individuálním aplikačním scénářům. b. Everud Fluid Technology (Šanghaj) Co., Ltd. (součást německé skupiny E.HOLDING)
Společnost Everud Fluid Technology (Šanghaj) Co., Ltd., plně vlastněná dceřiná společnost německé skupiny E.HOLDING v Číně, využívá klíčové výsledky výzkumu a vývoje a výrobní procesy společnosti VSE Flowmeter Technology Co., Ltd., která je dceřinou společností skupiny, a tak se stává průmyslovým standardem ve vysoce kvalitních hydraulických olejových průtokoměrech. Oválné převodové průtokoměry řady VS značky VSE s vysokou přesností měření a dlouhodobě stabilním výkonem se staly preferovanou volbou pro přesné sledování průtoku v mnoha hydraulických systémech.
Tato řada průtokoměrů je vybavena jedinečným mechanismem ozubeného převodu. Tento návrh pečlivě bere v potaz tokové charakteristiky kapaliny uvnitř měřicí komory a minimalizuje rušivé vlivy kapaliny během toku. To zajišťuje stabilní a přesné měření i za podmínek nízkého průtoku v hydraulickém systému, čímž efektivně předchází chybám měření, ke kterým běžně v těchto podmínkách dochází.
Díky svým vynikajícím výkonovým parametrům jsou oválné průtokoměry řady VS široce využívány v aplikacích vyžadujících nejvyšší úroveň přesnosti a stability. V oblasti letecké a kosmonautiky lze jejich použití nalézt například při monitorování průtoku v hydraulických regulačních systémech kosmických lodí, čímž zajišťují přesnou funkci ve složitých podmínkách vesmírného prostředí nebo na velkých nadmořských výškách. Ve výrobě vysoce pokročilých zařízení, například v hydraulických systémech přesných obráběcích strojů a velkých průmyslových robotů, poskytují spolehlivá data o průtoku, která podporují stabilní provoz zařízení, a jsou tak vhodné pro širokou škálu náročných průmyslových aplikací.
C. Emerson Process Management (Emerson)
Jako globální lídr v oblasti průmyslové automatizace představila společnost Emerson Process Management Coriolisovy hmotnostní průtokoměry řady Micro Motion, které přinášejí inovativní řešení do odvětví měření průtoku hydraulického oleje.
Coriolisovy měřiče hmotnostního průtoku jsou založeny na unikátním principu měření Coriolisovy síly. Přímo měří hmotnostní průtok kapaliny detekcí silových účinků vznikajících prouděním kapaliny v potrubí speciálně navrženém pro tento účel. Tato metoda měření zásadně eliminuje závislost tradičních průtokoměrů na fyzikálních vlastnostech kapaliny. Změny viskozity hydraulického oleje, kolísání provozní teploty a úpravy tlaku systému nemají na měření vliv, čímž je zajištěna přesnost výsledků měření. Proto je tato metoda v odvětví uznávána jako „zlatý standard“ pro měření hmotnostního průtoku hydraulického oleje.
V praktických aplikacích tato řada průtokoměrů prokázala výjimečnou užitnou hodnotu. Během výrobního procesu stavebních strojů přesně řídí operace plnění hydraulického oleje, čímž zajišťuje konzistentní hladinu hydraulického oleje u každé dodané jednotky. To zaručuje stálou kvalitu a snižuje rozdíly výkonu způsobené kolísáním množství oleje. Během běžné údržby hydraulického systému poskytuje reálný monitoring ztráty oleje údržbářskému personálu přesná data o spotřebě oleje, což umožňuje vytváření vědecky podložených a rozumných plánů údržby a předchází poruchám zařízení způsobeným nedostatkem nebo nadměrnou spotřebou oleje.

4. Doporučení pro výběr výrobců průtokoměrů a trendy v odvětví
(I) Klíčová kritéria výběru z pohledu výrobce

Na základě praktických zkušeností výrobců průtokoměrů musí být výběr průtokoměrů hydraulického oleje proveden podle tří klíčových principů: „vhodnost pro provozní podmínky, soulad přesnosti a kontrola nákladů“. Za prvé je nutné vybrat vhodný typ průtokoměru na základě viskozity, teploty a tlaku hydraulického oleje. U vysoce viskózních hydraulických olejů se upřednostňuje oválný ozubený průtokoměr, zatímco u středních a nízkých viskozit lze použít turbínový průtokoměr. U aplikací s vysokou teplotou a vysokým tlakem je třeba zohlednit materiál průtokoměru a jeho těsnicí vlastnosti. Za druhé musí požadovaná přesnost odpovídat danému použití. Pro běžné průmyslové aplikace postačuje přesnost třídy 0,5, zatímco pro výrobu kvalitních zařízení, měření a kalibraci jsou vyžadovány výrobky s přesností třídy 0,2 nebo vyšší. Nakonec je třeba pečlivě zvážit investiční i provozní náklady, aby nedošlo k nadměrnému zaměření na vysokou přesnost, která by vedla ke zbytečnému plýtvání prostředky.
(II) Vývojové trendy průmyslu v oblasti měřičů průtoku hydraulického oleje
S rozvojem průmyslu 4.0 a chytré výroby se měřiče průtoku hydraulického oleje posouvají směrem k „inteligenci, integraci a ekologizaci“. Co se týče inteligence, výrobci vybavují měřiče chytrými senzory a bezdrátovou komunikační funkcí. Pokud jde o integraci, stává se trendem využití integrovaných modulů pro měření průtoku. Například integrovaný měřič společnosti VSE, navržený pro vícekanálové hydraulické systémy, umožňuje současně měřit průtok ve více olejových okruzích, čímž snižuje rozměry zařízení a náklady na instalaci. Pokud jde o ekologizaci, výrobci snižují spotřebu energie a zátěž životního prostředí díky optimalizaci konstrukce výrobků a výběru ekologických materiálů.