Come i produttori scelgono l'olio idraulico e il misuratore di flusso

Nei settori dell'automazione industriale e della trasmissione meccanica, i sistemi idraulici, grazie alla loro elevata densità di potenza e alle capacità di controllo preciso, sono diventati la fonte di potenza principale per macchinari pesanti, macchine edili, aerospaziale e altri settori. L'olio idraulico, il "sangue" di un sistema idraulico, determina direttamente l'efficienza operativa e la durata del sistema attraverso le sue prestazioni e il monitoraggio del flusso. I flussimetri, strumenti chiave per il monitoraggio dell'olio idraulico, sono strettamente legati all'esperienza tecnica del produttore. Questo articolo partirà da una conoscenza di base dell'olio idraulico, approfondirà i parametri chiave dell'olio idraulico e i tipi di flussimetri applicabili, e esaminerà in modo sistematico i principali produttori nazionali e internazionali di flussimetri e le loro raccomandazioni prodotti , fornendo un riferimento completo per i professionisti del settore.
1. L'olio idraulico come "sangue potente" del sistema idraulico
L'olio idraulico, o fluido idraulico, è il mezzo che trasmette la potenza nei macchinari idraulici. Gli oli idraulici più comuni sono a base di olio minerale o acqua. Le attrezzature che possono utilizzare olio idraulico includono escavatori e pale gommate, freni idraulici, sistemi di sterzo assistito, cambi automatici, camion per la raccolta dei rifiuti, sistemi di controllo di volo degli aeromobili, ascensori e macchinari industriali.
L'olio idraulico è un lubrificante specializzato che trasmette energia, lubrifica i componenti, raffredda l'apparecchiatura e previene la corrosione all'interno di un sistema idraulico. Deve non solo possedere una buona fluidità per garantire un efficiente trasferimento di energia, ma deve anche mantenere prestazioni stabili in condizioni operative gravose come alte temperature, alta pressione e carichi elevati, al fine di evitare malfunzionamenti del sistema dovuti al deterioramento dell'olio. Dal punto di vista della classificazione funzionale, l'olio idraulico comprende principalmente tre categorie: olio idraulico a base minerale, olio idraulico sintetico e olio idraulico biodegradabile: l'olio idraulico a base minerale è ampiamente utilizzato in applicazioni industriali comuni grazie al suo costo ridotto e alla forte compatibilità; l'olio idraulico sintetico è adatto a settori avanzati come aerospaziale e metallurgia, grazie alla sua resistenza alle alte temperature e alla buona proprietà ignifuga; l'olio idraulico biodegradabile è destinato ad applicazioni come macchinari edili e agricoli con elevate esigenze ambientali, consentendo di ridurre efficacemente l'inquinamento ambientale. (1) Parametri tecnici principali dell'olio idraulico Le prestazioni dell'olio idraulico sono definite da una serie di parametri chiave, che costituiscono anche una base importante per la selezione dei contatori di flusso. Tra questi, la viscosità è uno dei parametri più fondamentali dell'olio idraulico, poiché influisce direttamente sulla fluidità e sull'efficienza del trasferimento di energia. Generalmente, la viscosità dell'olio idraulico viene scelta in base alla temperatura di esercizio del sistema. Oli a bassa viscosità (ad esempio ISO VG 32) vengono utilizzati in ambienti a bassa temperatura per evitare difficoltà di avviamento a freddo, mentre oli ad alta viscosità (ad esempio ISO VG 100) sono richiesti in ambienti ad alta temperatura per prevenire un'eccessiva diluizione e perdite. Inoltre, l'indice di viscosità (VI) è un fattore cruciale. Gli oli idraulici con un alto indice di viscosità (ad esempio VI 140) presentano minime variazioni di viscosità al variare della temperatura, consentendo loro di operare in un ampio intervallo termico.
a. Viscosità
Le viscosità comuni degli oli idraulici sono classificate utilizzando il sistema ISO VG (grado di viscosità), basato sulla viscosità cinematica dell'olio a 40°C (104°F). I gradi di viscosità più comuni per sistemi idraulici industriali e mobili generici sono:
- ISO VG 32
- ISO VG 46
- ISO VG 68
Altre viscosità sono inoltre utilizzate, ma sono meno comuni o riservate ad applicazioni specifiche a basse e alte temperature. - ISO VG 15
- ISO VG 22
- ISO VG 100
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b. Punto di infiammabilità e punto di combustione
Questi sono indicatori chiave della sicurezza dei fluidi idraulici. Il punto di infiammabilità indica la temperatura minima alla quale si producono vapori infiammabili quando il fluido viene riscaldato in condizioni specificate, mentre il punto di combustione è la temperatura minima alla quale tali vapori continuano a bruciare. Per applicazioni che prevedono alte temperature o il rischio di fiamme libere (ad esempio macchinari metallurgici), è consigliabile scegliere fluidi idraulici con un elevato punto di infiammabilità per ridurre i rischi di incendio. La stabilità all'ossidazione determina la durata del fluido idraulico. I fluidi idraulici di alta qualità sono meno soggetti ad ossidazione e degrado in condizioni prolungate di alte temperature e pressioni elevate, riducendo la formazione di impurità come fanghi e depositi di carbonio ed estendendo gli intervalli di cambio dell'olio. Inoltre, parametri come le proprietà antiusura, la resistenza alla ruggine e la demulsibilità devono essere considerati in base ai requisiti del sistema. Ad esempio, i sistemi idraulici ad alta pressione richiedono fluidi idraulici con eccellenti proprietà antiusura per proteggere componenti di precisione come pompe e valvole. In ambienti umidi, è particolarmente importante prestare attenzione alla demulsibilità del fluido idraulico per evitare l’ingresso di umidità e il conseguente fallimento per emulsionamento dell’olio. 2. Contatore di flusso dell'olio idraulico: l'"equipaggiamento chiave" per il monitoraggio preciso Il monitoraggio del flusso dell'olio idraulico rappresenta un passaggio fondamentale per garantire il funzionamento stabile del sistema idraulico. Monitorando in tempo reale il flusso dell'olio idraulico, è possibile individuare tempestivamente problemi come perdite nel sistema o malfunzionamenti di pompe e valvole, evitando danni alle apparecchiature o incidenti produttivi causati da flussi anomali. In base al principio di misurazione e alle caratteristiche strutturali, i contatori di flusso adatti all'olio idraulico si suddividono principalmente nelle seguenti categorie: (1) Contatore volumetrico: la "soluzione preferita" per oli ad alta viscosità Il contatore volumetrico calcola la portata misurando quante volte l'olio idraulico riempie e scarica una cavità di volume fisso. Presenta caratteristiche di elevata precisione e forte adattabilità alla viscosità ed è particolarmente indicato per la misurazione di oli idraulici ad alta viscosità (viscosità 100 cSt). Tra questi, il contatore a ruote ovali è il prodotto principale per la misurazione dell'olio idraulico: è composto da due ruote ovali ingranate tra loro. Quando l'olio idraulico fa ruotare le ruote, ogni rotazione scarica un volume fisso di olio. La portata può essere determinata contando il numero di rotazioni delle ruote. La precisione di questo tipo di contatore raggiunge generalmente la classe 0,5, mentre alcuni prodotti di fascia alta possono arrivare fino alla classe 0,2. È poco influenzato dalle variazioni di viscosità e temperatura del fluido ed è ampiamente utilizzato in scenari come la misurazione della quantità di olio e il rilevamento di perdite nei sistemi idraulici. (2) Contatore a turbina: la "scelta efficiente" per oli a media e bassa viscosità Il contatore a turbina sfrutta l'olio idraulico per far ruotare una turbina e utilizza il principio dell'induzione elettromagnetica per convertire la velocità della turbina in un segnale elettrico dal quale calcolare la portata. Offre vantaggi come velocità di risposta rapida e ampia gamma di misurazione ed è adatto al monitoraggio dinamico del flusso di oli idraulici a media e bassa viscosità (viscosità <50 cSt), ad esempio per il controllo in tempo reale del flusso nei sistemi idraulici, oppure per la regolazione del flusso in caso di variazioni del carico dell'apparecchiatura. La precisione dei contatori a turbina è solitamente compresa tra la classe 0,5 e 1,0. Alcuni modelli possono raggiungere la precisione di classe 0,2 ottimizzando la struttura della turbina e la tecnologia di elaborazione del segnale. Tuttavia, va notato che i contatori a turbina hanno requisiti elevati riguardo alla pulizia del fluido. Se nell'olio idraulico sono presenti impurità, è facile che la turbina si blocchi o si usuri, compromettendo l'accuratezza della misurazione e la durata del dispositivo. (3) Altri tipi di contatori di flusso: "soluzioni supplementari" per scenari speciali
Oltre ai flussimetri volumetrici e a turbina, nei casi particolari si utilizzano anche flussimetri ad ultrasuoni e flussimetri elettromagnetici. I flussimetri ad ultrasuoni calcolano la portata misurando la differenza di tempo di propagazione delle onde ultrasoniche nell'olio idraulico. Presentano i vantaggi della misurazione senza contatto e dell'assenza di perdite di pressione. Sono adatti per misurare oli idraulici con grande diametro e alta viscosità, ma sono facilmente influenzati da bolle d'aria e impurità nell'olio. La loro precisione è relativamente bassa (generalmente livello 1,0-2,0). I flussimetri elettromagnetici utilizzano il principio dell'induzione elettromagnetica per misurare la portata di liquidi conduttivi. Tuttavia, se la conducibilità dell'olio idraulico è bassa, non funzionano correttamente. Per questo motivo, sono adatti solo per oli idraulici sintetici o per oli idraulici contenenti acqua con elevata conducibilità.
3. Principali produttori di flussimetri per olio idraulico e prodotti consigliati nazionali e internazionali
Le prestazioni dei flussimetri per olio idraulico sono strettamente legate all'accumulo tecnico del produttore e al processo produttivo. A livello nazionale e internazionale sono emerse diverse aziende specializzate nella misurazione della portata, che si sono affermate come punti di riferimento nel settore grazie alla loro tecnologia avanzata e ai prodotti affidabili. (1) Produttori nazionali: rappresentanti dell'elevato rapporto qualità-prezzo e di servizi personalizzati
a. Anhui Jujea Instrument Co., Ltd.
Come azienda leader nei flussimetri per liquidi, Anhui Jujea Automation Technology Co., Ltd. è attiva da molti anni nel settore della misurazione del flusso di olio idraulico. Il suo prodotto principale, il flussimetro a ingranaggi ovali della serie GT-LC, è uno "strumento" per la misurazione dell'olio idraulico ad alta viscosità. Questa serie di flussimetri è realizzata in acciaio inossidabile di alta qualità, resistente ad alta pressione e corrosione. Può adattarsi a temperature operative fino a -20℃-200℃, risultando perfettamente adatto alle condizioni operative gravose dei sistemi idraulici. Per quanto riguarda la precisione, l'errore fondamentale del flussimetro della serie GT-LC è ≤±0,5%. Alcuni modelli possono migliorare la precisione fino a ±0,2% ottimizzando la tecnologia di lavorazione degli ingranaggi e la tecnologia di acquisizione del segnale, superando ampiamente la media industriale. Inoltre, questa serie di flussimetri supporta diverse modalità di uscita (uscita impulsata, uscita corrente 4-20mA) e può essere collegata senza interruzioni a sistemi di controllo come PLC, consentendo la trasmissione in tempo reale e il monitoraggio remoto dei dati di flusso. In risposta alle esigenze di diversi utenti, Anhui JUJEA offre anche servizi personalizzati, come la progettazione di alloggiamenti resistenti all'alta pressione per sistemi idraulici ad alta pressione e l'ottimizzazione di algoritmi di compensazione della viscosità dell'olio per ambienti a bassa temperatura, soddisfacendo pienamente scenari applicativi personalizzati. b. Everud Fluid Technology (Shanghai) Co., Ltd. (parte del gruppo tedesco E.HOLDING)
Everud Fluid Technology (Shanghai) Co., Ltd., una controllata al 100% del gruppo tedesco E.HOLDING in Cina, si avvale dei principali risultati della ricerca e sviluppo e dei processi produttivi di VSE Flowmeter Technology Co., Ltd., società appartenente al gruppo, affermandosi come punto di riferimento nel settore dei flussimetri oleodinamici di alta gamma. I flussimetri a ruote ovali della serie VS del marchio VSE, grazie alla loro elevata precisione di misurazione e a un'efficace stabilità nel tempo, sono diventati la scelta preferita per il monitoraggio preciso della portata in numerosi sistemi idraulici.
Questa serie di flussimetri è caratterizzata da un meccanismo di ingranaggio unico. Questa progettazione tiene attentamente in considerazione le caratteristiche di flusso del fluido all'interno della camera di misura, riducendo al minimo le turbolenze durante il passaggio del fluido. Ciò garantisce una misurazione stabile e precisa anche in condizioni di bassa portata nei sistemi oleodinamici, evitando efficacemente le deviazioni di misurazione comunemente riscontrate in tali condizioni.
Grazie alle sue eccezionali prestazioni, i flussimetri a ingranaggi ovali della serie VS sono ampiamente utilizzati in applicazioni che richiedono i più elevati livelli di precisione e stabilità. Nel settore aerospaziale, possono essere impiegati per monitorare il flusso nei sistemi idraulici di controllo delle navette spaziali, garantendo un funzionamento preciso in ambienti spaziali complessi o in condizioni di alta quota. Nella produzione di apparecchiature di fascia alta, come nei sistemi idraulici di macchine utensili di precisione e robot industriali di grandi dimensioni, possono inoltre fornire dati di flusso affidabili per supportare un funzionamento stabile delle attrezzature, risultando adatti a una varietà di applicazioni industriali impegnative.
C. Emerson Process Management (Emerson)
Essendo un leader globale nell'automazione industriale, Emerson Process Management ha introdotto la serie Micro Motion di flussimetri massici Coriolis, portando soluzioni innovative nel settore della misurazione del flusso di olio idraulico.
I misuratori di portata a massa Coriolis si basano su un principio di misura unico della forza di Coriolis. Misurano direttamente la portata massica del fluido rilevando gli effetti di forza generati dal flusso del fluido all'interno di un tubo progettato appositamente. Questo metodo di misura elimina fondamentalmente la dipendenza dei tradizionali misuratori di portata dalle proprietà fisiche del fluido. Le variazioni della viscosità dell'olio idraulico, le fluttuazioni della temperatura operativa e le regolazioni della pressione del sistema non hanno alcun effetto, garantendo risultati di misurazione accurati. Per questo motivo, è riconosciuto nell'industria come lo "standard aureo" per la misurazione della portata massica dell'olio idraulico.
Nelle applicazioni pratiche, questa serie di flussimetri ha dimostrato un'elevata praticità. Durante il processo di produzione delle macchine per costruzioni, controlla con precisione le operazioni di riempimento dell'olio idraulico, garantendo livelli costanti di olio idraulico per ogni macchina spedita. Ciò assicura una qualità uniforme e riduce le variazioni di prestazioni causate da differenze nella quantità d'olio. Durante la manutenzione ordinaria del sistema idraulico, il monitoraggio in tempo reale della perdita d'olio fornisce al personale di manutenzione dati precisi sul consumo d'olio, consentendo l'elaborazione di piani di manutenzione scientifici e razionali e prevenendo guasti dell'apparecchiatura dovuti a consumi d'olio insufficienti o eccessivi.

4. Raccomandazioni per la selezione del produttore di flussimetri e tendenze del settore
(I) Principi chiave di selezione dal punto di vista del produttore

Sulla base dell'esperienza pratica dei produttori di flussimetri, la selezione dei flussimetri per olio idraulico deve attenersi ai tre principi fondamentali di "adeguatezza alle condizioni operative, corrispondenza della precisione e controllo dei costi". In primo luogo, il tipo di flussimetro deve essere scelto in base alla viscosità, alla temperatura e alla pressione dell'olio idraulico. Per oli idraulici ad alta viscosità, si preferisce un flussimetro a ruote ovali, mentre per oli idraulici a media e bassa viscosità può essere utilizzato un flussimetro a turbina. Per applicazioni ad alta temperatura e alta pressione, è necessario considerare il materiale del flussimetro e le prestazioni di tenuta. In secondo luogo, i requisiti di precisione devono corrispondere allo scenario applicativo. Per applicazioni industriali generiche, è sufficiente un livello di accuratezza Classe 0,5, mentre per la produzione di apparecchiature di fascia alta, metrologia e calibrazione, sono richiesti prodotti con accuratezza Classe 0,2 o superiore. Infine, è necessario valutare attentamente i costi dell'equipaggiamento e di esercizio, evitando una ricerca eccessiva di alta precisione che comporti uno spreco di risorse.
(II) Tendenze di sviluppo del settore nei flussimetri per olio idraulico
Con l'avanzamento dell'Industria 4.0 e della produzione intelligente, i flussimetri per olio idraulico si stanno orientando verso "intelligenza, integrazione e sostenibilità ambientale". Per quanto riguarda l'intelligenza, i produttori stanno dotando i flussimetri di sensori intelligenti e capacità di comunicazione wireless. Per quanto riguarda l'integrazione, i moduli integrati per la misurazione della portata stanno diventando una tendenza. Ad esempio, il flussimetro integrato di VSE, progettato per sistemi idraulici multicanale, può misurare contemporaneamente la portata in più circuiti oleodinamici, riducendo le dimensioni dell'apparecchiatura e i costi di installazione. Per quanto riguarda la sostenibilità ambientale, i produttori stanno riducendo il consumo energetico e l'inquinamento ambientale dei flussimetri ottimizzando la struttura del prodotto e selezionando materiali ecologici.