Miten valmistajat valitsevat hydraulioilun ja virtausmittarin

Teollisen automaation ja mekaanisen voimansiirron aloilla hydraulijärjestelmät ovat korkean tehontiheyden ja tarkan ohjauksen ansiosta nousseet ydintehtävään raskaiden koneiden, rakennuskoneiden, ilmailun ja avaruustekniikan aloilla. Hydraulineula, hydraulijärjestelmän "veri", määrittää suoraan järjestelmän toimintatehokkuuden ja käyttöiän sen suorituskyvyn ja virtausmittauksen kautta. Virtausmittarit, hydraulineuvan seurannan keskeiset mittarit, liittyvät tiiviisti valmistajan tekniseen osaamiseen. Tässä artikkelissa perehdytään ensin hydraulineuvan perusteisiin, syvennytään keskeisiin hydraulineuvan parametreihin ja soveltuvien virtausmittareiden tyyppeihin sekä esitellään systemaattisesti merkittäviä kotimaisia ja kansainvälisiä virtausmittarien valmistajia ja niiden suosituksia tuotteet , tarjoamalla kattavan viitekehyksen alan ammattilaisille.
1. Hydraulineula hydraulijärjestelmän "voimakkaana verenä"
Hydraulinen öljy, eli hydraulinen neste, on väliaine, joka siirtää voimaa hydraulijärjestelmissä. Yleiset hydrauliset öljyt perustuvat mineraaliöljyyn tai veteen. Laitteet, jotka voivat käyttää hydraulista öljyä, sisältävät kaivinkoneet ja takakauhat, hydrauliset jarrut, voimapyörät, automaattivaihteistot, jäteautojen nosturit, lentokoneiden ohjausjärjestelmät, hissit ja teollisuuskoneet.
Hydraulinen öljy on erikoistunut voiteluaine, joka siirtää energiaa, voitelee osia, jäähdyttää laitteistoa ja estää korroosiota hydraulijärjestelmän sisällä. Sen on oltava ei ainoastaan riittävän virtauskykyistä tehokkaan energiansiirron varmistamiseksi, vaan sen on myös säilytettävä vakaa suorituskyky kovissa käyttöolosuhteissa, kuten korkeassa lämpötilassa, korkeassa paineessa ja suurissa kuormissa, jotta vältetään järjestelmän toimintahäiriöt öljyn pilaantumisen vuoksi. Toiminnallisen luokittelun näkökulmasta hydraulinen öljy sisältää kolme pääluokkaa: mineraaliöljypohjainen hydraulinen öljy, synteettinen hydraulinen öljy ja hajoava hydraulinen öljy: mineraaliöljypohjaista hydraulista öljyä käytetään laajalti tavallisissa teollisuussovelluksissa sen alhaisen hinnan ja hyvän yhteensopivuuden vuoksi; synteettistä hydraulista öljyä käytetään korkean tason sovelluksissa, kuten ilmailussa ja metallurgiassa, sen korkean lämpötilankestävyyden ja hyvän palonsammutusominaisuuksien vuoksi; hajoavaa hydraulista öljyä käytetään ympäristövaatimusten kannalta tiukkoja kohteita, kuten rakennuskoneita ja maatalouskoneita, koskien, jolloin voidaan tehokkaasti vähentää ympäristön saastumista. (1) Hydraulisen öljyn keskeiset tekniset parametrit Hydraulisen öljyn suorituskyky ilmenee sarjassa avainparametreja, jotka ovat myös tärkeä perusta virtausmittarin valinnalle. Näistä viskositeetti on yksi hydraulisen öljyn keskeisimmistä parametreista, ja se vaikuttaa suoraan öljyn virtauskykyyn ja energiansiirtotehokkuuteen. Tyypillisesti hydraulisen öljyn viskositeetti valitaan järjestelmän käyttölämpötilan perusteella. Matalaviskositeettisia öljyjä (kuten ISO VG 32) käytetään alhaisissa lämpötiloissa kylmäkäynnistyshankaluuden estämiseksi, kun taas korkeaviskositeettisia öljyjä (kuten ISO VG 100) tarvitaan korkeissa lämpötiloissa liiallisen laimentumisen ja vuotamisen estämiseksi. Lisäksi viskositeettikerroin (VI) on ratkaisevan tärkeä. Korkean viskositeettikertoimen (esim. VI 140) hydrauliset öljyt osoittavat vähäisiä viskositeettimuutoksia lämpötilan vaihdellessa, mikä mahdollistaa niiden käytön laajalla lämpötila-alueella.
a. Viskositeetti
Yleiset hydraulioilien viskositeetit luokitellaan ISO VG (viskositeettiluokka) -järjestelmän mukaan, joka perustuu öljyn kinemaattiseen viskositeettiin 40 °C:ssa (104 °F). Yleisimmät viskositeettiluokat yleisissä teollisuus- ja mobiilihydraulijärjestelmissä ovat:
- ISO VG 32
- ISO VG 46
- ISO VG 68
Lisäksi käytetään muita viskositeetteja, mutta ne ovat harvinaisempia tai tarkoitettuja erityisesti alhaisille ja korkeille lämpötiloille. - ISO VG 15
- ISO VG 22
- ISO VG 100
-
b. Syttyvyyspiste ja palamispiste
Nämä ovat tärkeitä osoittimia hydraulinenesteen turvallisuudelle. Syttymislämpötila viittaa alhaisimpaan lämpötilaan, jossa syttyviä höyryjä tuotetaan määritetyissä olosuhteissa lämmitettäessä, kun taas palamislämpötila on alhaisin lämpötila, jossa nämä höyryt jatkavat palamistaan. Sovelluksissa, joissa esiintyy korkeita lämpötiloja tai avotulen vaaraa (kuten metallurgisessa koneistossa), tulisi valita hydraulinenestejä, joilla on korkea syttymislämpötila, jotta palovaarat vähenevät. Hapettumisvakaus määrittää hydraulinenesteen käyttöiän. Laadukkaat hydraulinenesteet eivät hapetu ja huonone helposti pitkäkestoisissa korkean lämpötilan ja paineen olosuhteissa, mikä vähentää lietteen ja hiilijäämien kaltaisten epäpuhtauksien muodostumista ja pidentää öljyn vaihtovälejä. Lisäksi järjestelmän vaatimusten mukaan tulisi ottaa huomioon myös parametrit kuten kulumisenesto-ominaisuudet, ruosteensuojaukset ja emulsioitumisvastus. Esimerkiksi korkeapaineisissa hydraulijärjestelmissä tarvitaan hydraulinenestettä, jolla on erinomaiset kulumisenestoominaisuudet suojatakseen tarkkoja komponentteja, kuten pumppuja ja venttiileitä. Kosteissa ympäristöissä hydraulinenesteen kyky erottaa vesi (emulsioitumisvastus) tulisi ottaa erityisesti huomioon estääkseen kosteuden tunkeutumista ja sen aiheuttamaa öljyn emulgoitumishäiriötä. 2. Hydraulinen öljyn virtausmittari: tarkkanäköisen valvonnan "ydinlaitteisto" Hydraulinen öljyn virtauksen seuranta on keskeinen tekijä hydraulijärjestelmän vakaiden toiminnon varmistamisessa. Reaaliaikaisella hydraulinen öljyn virtauksen seurannalla voidaan havaita ajallisesti ongelmia, kuten järjestelmän vuotoja ja pumppu- tai venttiilivikoja, välttäen näin laitevaurioita tai tuotantoon liittyviä onnettomuuksia, jotka aiheutuvat poikkeavasta virrasta. Mittausperiaatteen ja rakenteellisten ominaisuuksien mukaan hydraulinen öljyyn soveltuvat virtausmittarit jaetaan pääasiassa seuraaviin luokkiin: (1) Tilavuusvirtausmittari: "ensisijainen ratkaisu" korkean viskositeetin öljyille Tilavuusvirtausmittari laskee virtaaman mittaamalla kuinka monta kertaa hydraulinen öljy täyttää ja tyhjentää tietyssä tilavuudessa olevan kammion. Sillä on korkea tarkkuus ja vahva viskositeettiin sopeutumiskyky, ja se soveltuu erityisesti korkean viskositeetin hydraulinen öljyn (viskositeetti 100 cSt) mittaamiseen. Näistä soolojen pyörävirtausmittari on yleisin tuote hydraulinen öljyn mittaukseen – se koostuu kahdesta hampunsa kiinnittyvästä soikiohalkiosta. Kun hydraulinen öljy saa hammaspyörät pyörimään, kiinteä määrä öljyä purkautuu joka kierroksella. Virtaama voidaan saada laskemalla hammaspyörien kierrosten lukumäärä. Tämän tyyppisten virtausmittareiden tarkkuus saavuttaa tavallisesti luokan 0,5, ja jotkin huippuluokan tuotteet voivat saavuttaa jopa luokan 0,2. Niitä ei juuri vaikuta nesteiden viskositeetin ja lämpötilan muutokset, ja niitä käytetään laajalti esimerkiksi öljymäärän mittauksessa ja vuototarkkailussa hydraulijärjestelmissä. (2) Turbiinivirtausmittari: "tehokas vaihtoehto" keskisuuren ja matalan viskositeetin öljyille Turbiinivirtausmittari käyttää hydraulista öljyä pyörittämään turbiinia ja hyödyntää sähkömagneettista induktiota muuntaakseen turbiinin pyörimisnopeuden sähkösignaaliksi virtauksen laskemiseksi. Se tarjoaa nopean reagointinopeuden ja laajan mittausalueen ja soveltuu keskisuuren ja matalan viskositeetin hydraulinen öljyn (viskositeetti <50 cSt) dynaamiseen virtaustarkkailuun, kuten hydraulijärjestelmien reaaliaikaiseen virtausohjaukseen sekä virtauksen säätöön, kun laitteen kuorma muuttuu. Turbiinivirtausmittareiden tarkkuus on yleensä luokkaa 0,5–1,0. Jotkin tuotteet voivat saavuttaa luokan 0,2 -tarkkuuden parantamalla turbiinirakennetta ja signaalinkäsittelytekniikkaa. On kuitenkin huomattava, että turbiinivirtausmittarit asettavat korkeat vaatimukset nesteiden puhtaudelle. Jos hydraulisessa öljyssä on epäpuhtauksia, turbiini voi helposti jumittua tai kulua, mikä vaikuttaa mittauksen tarkkuuteen ja käyttöikään. (3) Muut virtausmittarit: "lisäratkaisuja" erityistilanteisiin
Volyymisten ja turbiinivirtausmittareiden lisäksi eräissä erityistilanteissa käytetään myös ultraäänivirtausmittareita ja magneettivirtausmittareita. Ultraäänivirtausmittarit laskevat virtauman mittaamalla ultraäänen etenemisaikojen eroa hydraulineulassa. Niillä on etuna kosketukseton mittaus ja painehäviön puute. Ne soveltuvat suurten halkaisijoiden ja korkean viskositeetin hydraulineulojen mittaamiseen, mutta ovat herkkiä öljyn sisältämille ilmakuplille ja epäpuhtauksille. Tarkkuus on suhteellisen alhainen (yleensä taso 1,0–2,0). Magneettivirtausmittarit hyödyntävät sähkömagneettista induktioperiaatetta johtavien nesteiden virtauksen mittaamiseen. Jos kuitenkin hydraulineulon johtavuus on alhainen, ne eivät toimi kunnolla. Siksi niitä voidaan käyttää vain synteettisiin hydraulineuloihin tai vesipitoisiin hydraulineuloihin, joilla on korkea johtavuus.
3. Suositut kotimaiset ja ulkomaiset hydraulineulovirtausmittarien valmistajat sekä suositellut tuotteet
Hydrauliolevirtausmittareiden suorituskyky liittyy tiiviisti valmistajan tekniseen osaamiseen ja tuotantoprosessiin. Useita virtauksen mittaukseen erikoistuneita yrityksiä on noussut esiin sekä kotimaassa että ulkomailla, ja ne ovat nousseet alan vertailukohteiksi edistyneen teknologiansa ja luotettavien tuotteidensa ansiosta. (1) Kotimaiset valmistajat: edullisuuden ja räätälöityjen palveluiden edustajia
a. Anhui Jujea Instrument Co., Ltd.
Kun huippuyritys nesteiden virtausmittareissa, Anhui Jujea Automation Technology Co., Ltd. on ollut pitkään mukana hydraulisen öljyn virtaamamittauksen alalla. Yrityksen keskeinen tuote, GT-LC-sarjan soikionpyörävirtausmittari, on "ase" korkean viskositeetin hydraulioilun mittaamisessa. Tämä virtausmittarisarja valmistetaan korkealaatuisesta ruostumattomasta teräksestä, joka kestää korkeaa painetta ja korroosiota. Se sopeutuu työskentelylämpötilaan -20℃–200℃ asti ja sopii täydellisesti hydraulijärjestelmien vaativiin käyttöolosuhteisiin. Tarkkuuden osalta GT-LC-sarjan virtausmittarin perusvirhe on ≤±0,5 %. Joidenkin mallien tarkkuus voidaan parantaa ±0,2 %:iin hammaspyöräkäsittelyteknologiaa ja signaalin keräämisteknologiaa optimoimalla, mikä ylittää selvästi alan keskiarvon. Lisäksi tämä virtausmittarisarja tukee useita lähtötiloja (taajuuslähtö, 4–20 mA:n virtalähtö) ja voidaan liittää saumattomasti ohjausjärjestelmiin, kuten PLC:hen, mahdollistaen reaaliaikaisen tiedonsiirron ja etävalvonnan virtausdatasta. Erilaisten asiakkaiden tarpeisiin vastaamiseksi Anhui JUJEA tarjoaa myös räätälöityjä palveluita, kuten korkean paineen kestävien koteloiden suunnittelua korkeapaineisiin hydraulijärjestelmiin sekä öljyn viskositeettikorjausalgoritmien optimointia alhaisissa lämpötiloissa toimiviin ympäristöihin, jotta voidaan täysin täyttää erilaiset yksilölliset käyttöskenaariot. b. Everud Fluid Technology (Shanghai) Co., Ltd. (osa saksalaista E.HOLDING Groupia)
Everud Fluid Technology (Shanghai) Co., Ltd., saksalaisen E.HOLDING Groupin täysin omistama tytäryhtiö Kiinassa, hyödyntää konsernin alaisen VSE Flowmeter Technology Co., Ltd.:n keskeisiä R&D-saavutuksia ja valmistusprosesseja rakentaakseen aseman korkean tason hydraulisten öljynvirtausmittareiden alalla. VSE-tuotemerkkiin kuuluvat VS-sarjan soikiohammaspyörävirtausmittarit, joilla on erinomainen mittaus­tarkkuus ja pitkäkestoinen stabiili suorituskyky, ovat tulleet suosituimmaksi vaihtoehdoksi tarkan virtauksen seurannassa lukuisissa hydraulijärjestelmissä.
Tämän sarjan virtausmittarit sisältävät ainutlaatuisen hammaspyörämekanismin. Tässä suunnittelussa on huomioitu huolellisesti nesteen virtausominaisuudet mittauskammiossa vähentäen nesteviesteitä virtauksen aikana. Tämä takaa vakauden ja tarkan mittauksen myös matalan virtauksen olosuhteissa hydraulijärjestelmissä, estäen tehokkaasti yleisiä mittauspoikkeamia, jotka usein ilmenevät näissä olosuhteissa.
Erinomaisen suorituskykynsä ansiosta VS-sarjan soikean hammaspyörän virtausmittarit ovat laajalti käytössä sovelluksissa, joissa vaaditaan korkeinta tarkkuutta ja vakautta. Avaruustekniikassa niitä voidaan käyttää avaruusalusten hydraulisten ohjausjärjestelmien virtauksen seurantaan varmistaakseen tarkan toiminnan monimutkaisissa avaruusympäristöissä tai korkealla olevissa olosuhteissa. Huippuluokan laitteiden valmistuksessa, kuten tarkkuustyökoneiden ja suurten teollisten robottien hydraulijärjestelmissä, ne voivat myös tarjota luotettavaa virtausdataa tukeakseen laitteiden vakaa toimintaa, mikä tekee niistä sopivia erittäin vaativiin teollisiin sovelluksiin.
C. Emerson Process Management (Emerson)
Kansainvälisenä teollisen automaation johtajana Emerson Process Management on esitellyt Micro Motion -sarjan Coriolis-massavirtausmittarit tuoden innovatiivisia ratkaisuja hydrauliolevirtausten mittaamiseen.
Coriolis-massavirtamittarit perustuvat ainutlaatuiseen Coriolisin voiman mittausperiaatteeseen. Ne mittaavat suoraan nesteen massavirtauksen tunnistamalla virtaavan nesteen aiheuttamat voimavaikutukset erityisesti suunnitellussa putkessa. Tämä mittausmenetelmä poistaa perinteisten virtausmittareiden riippuvuuden nesteen fysikaalisista ominaisuuksista perustavalla tavalla. Hydrauliöljyn viskositeetin muutokset, käyttölämpötilan vaihtelut ja järjestelmän paineen säätäminen eivät vaikuta mittaukseen, mikä takaa tarkan mittaustuloksen. Siksi sitä pidetään teollisuudessa hydrauliöljyn massavirtauksen mittaustavan "kultaisena standardina".
Käytännön sovelluksissa tämä virtausmittariseria on osoittanut erinomaista käyttökelpoisuutta. Rakennuskoneiden valmistusprosessissa se säätää tarkasti hydraulineöljyn täyttötoimenpiteitä, varmistaen jokaiselle toimitetulle laitteelle samanlaiset hydraulineöljytasot. Tämä takaa yhdenmukaisen laadun ja vähentää suorituskykyvaihteluita, jotka johtuvat öljymäärän vaihtelusta. Ajoittaisessa hydraulijärjestelmän huollossa reaaliaikainen öljyhäviön seuranta tarjoaa huoltohenkilöstölle tarkat öljynkulutustiedot, mikä mahdollistaa tieteellisten ja järkevien huoltosuunnitelmien laatimisen sekä estää laitevikoja, jotka aiheutuvat liian vähäisestä tai liiallisesta öljynkulutuksesta.

4. Suositukset virtausmittarivalmistajien valintaan ja alan trendit
(I) Avaintekijät valmistajan näkökulmasta

Virtausmittarien valmistajien käytännön kokemusten perusteella hydrauliolevirtausmittareiden valinnan on noudatettava kolmea keskeistä periaatetta: "käyttöolosuhteisiin sopivuus, tarkkuuden yhdenmukaisuus ja kustannusten hallinta". Ensinnäkin virtausmittarin tyyppi on valittava hydraulioleviskositeetin, lämpötilan ja paineen perusteella. Korkeaviskoottiselle hydraulioleelle suositellaan munakkomaisia virtausmittareita, kun taas keski- ja matalaviskoottisille hydraulioleille voidaan käyttää turbiinivirtausmittaria. Korkealämpötila- ja korkeapainekäyttöön on otettava huomioon virtausmittarin materiaali ja tiivistysominaisuudet. Toiseksi tarkkuusvaatimukset on sovitettava käyttöön. Yleisiin teollisiin sovelluksiin riittää luokan 0,5 tarkkuus, kun taas korkealuokkaisessa laitteiden valmistuksessa, mittauksessa ja kalibroinnissa vaaditaan luokan 0,2 tai korkeampaa tarkkuutta. Lopuksi on harkittava huolellisesti sekä laite- että käyttökustannuksia, jotta ei liiallinen tarkkuuden tavoittelu johtaisi kustannusten tuhlaamiseen.
(II) Hydrauliöljyn virtausmittareiden alan kehityssuunnat
Teollisuuden 4.0:n ja älykkään valmistuksen edetessä hydrauliöljyn virtausmittarit siirtyvät kohti "älykkyyttä, integraatiota ja ympäristöystävällisyyttä". Älykkyyden osalta valmistajat varustavat virtausmittareita älykkäillä antureilla ja langattomilla tiedonsiirtomahdollisuuksilla. Integraation osalta yhdistetyt virtausten mittausmoduulit ovat tulossa suunta. Esimerkiksi VSE:n integroitu virtausmittari, joka on suunniteltu monikanavaisten hydraulijärjestelmien käyttöön, pystyy mittaamaan useiden öljyvirtojen virtausta samanaikaisesti, mikä vähentää laitteiston kokoa ja asennuskustannuksia. Ympäristöystävällisyyden osalta valmistajat vähentävät virtausmittareiden energiankulutusta ja ympäristösaastetta optimoimalla tuotteen rakennetta ja valitsemalla ympäristöystävällisiä materiaaleja.