איך יצרנים בוחרים שמן הידראולי ומד זרימה

בתחומים של אוטומציה תעשייתית והעברת מנועים, מערכות הידראוליות, עם צפיפות ההספק הגבוהה שלהן ויכולות הבקרה המדויקות, הפכו למקור הכוח המרכזי במכונות כבדות, מיכון בנייה, תעופה וחלל ועוד. שמן הידראולי, ה"דם" של מערכת הידראולית, קובע ישירות את יעילות התפעול ואת משך החיים הפעילים של המערכת באמצעות ביצועיו ובקרת זרימתו. מדדי זרימה, כלים מרכזיים לניטור שמן הידראולי, קשורים בצורה הדוקה למומחיות הטכנית של היצרן. 글ja תתחיל בהבנה בסיסית של שמן הידראולי, תדון בפרמטרים המרכזיים של שמן הידראולי ובסוגי מדדי הזרימה המתאימים להם, ותערוך סקירה שיטתית של יצרנים מרכזיים בתחום מדדי זרימה, מקומיים ובינלאומיים, וכן את המוצרים המומלצים שלהם מוצרים , ותספק ערך מוסף מקיף לעוסקים בתחום.
1. שמן הידראולי כ"דם החזק" של המערכת ההידראולית
שמן הידראולי, או נוזל הידראולי, הוא החומר המעביר את הכוח במכונות הידראוליות. שמנים הידראוליים נפוצים מבוססים על שמן מינרלי או מים. ציוד שעשוי להשתמש בשמן הידראולי כולל חפרנים ובליטות, בלמים הידראוליים, מערכות היגוי בהילוך, הילוכים אוטומטיים, משאיות אשפה, מערכות בקרת טיסה במטוסים, מעלים וכלי רכב תעשייתיים.
שמן הידראולי הוא שמן ייחודי המשמש כמַשְׁחֶה, מעביר אנרגיה, משפשף רכיבים, מקרר ציוד ומונע קורוזיה בתוך מערכת הידראולית. הוא צריך לא רק ניוזל טוב כדי להבטיח העברת אנרגיה יעילה, אלא גם לשמור על ביצועים יציבים בתנאי עבודה קיצוניים כמו טמפרטורה גבוהה, לחץ גבוה ועומס כבד, כדי למנוע כשל המערכת всרезультат של התדרדרות השמן. מבחינת סיווג פונקציונלי, שמן הידראולי כולל בעיקר שלושה סוגים: שמן הידראולי מינרלי, שמן הידראולי סינתטי ושמן הידראולי מתכלך: שמן הידראולי מינרלי נמצא בשימוש נרחב בסצנות תעשייתיות רגילות בשל עלותו הנמוכה והתאמה טובה; שמן הידראולי סינתטי מתאים לתחומים מתקדמים כמו תעופת חלל ומתכות בגלל עמידותו בטמפרטורות גבוהות ותכונות דליקות טובות; שמן הידראולי מתכלך מיועד לסצנות כמו מכונות הנדסיות ומכונות חקלאיות עם דרישות סביבתיות גבוהות, שיכול לצמצם באופן משמעותי את הזיהום הסביבתי. (1) פרמטרים טכניים מרכזיים של שמן הידראולי הביצועים של שמן הידראולי משתקפים באמצעות סדרה של פרמטרים מרכזיים, שהם גם בסיס חשוב לבחירת מד זרימה. בין היתר, צמיגות היא אחת הפרמטרים המרכזיים ביותר של שמן הידראולי, והיא משפיעה ישירות על ניוזל השמן וכفاءת העברת האנרגיה. בדרך כלל, בוחרים בצמיגות של שמן הידראולי בהתאם לטמפרטורת העבודה של המערכת. בשימוש בסביבות טמפרטורה נמוכה משתמשים בשמנים בעלי צמיגות נמוכה (כגון ISO VG 32) כדי למנוע קשיים בהפעלה קרה, בעוד שבסביבות טמפרטורה גבוהה נדרשים שמנים בעלי צמיגות גבוהה (כגון ISO VG 100) כדי למנוע דילול מוגזם ודליפה. בנוסף, אינדקס הצמיגות (VI) הוא קריטי. לשמני הידראוליקה עם אינדקס צמיגות גבוה (למשל, VI 140) יש תנודות מינימליות בצמיגות עם שינויי טמפרטורה, מה מאפשר להם לפעול בטווח טמפרטורות רחב.
א. צמיגות
צמיגויות נפוצות של שמן הידראולי מסווגות באמצעות מערכת ISO VG (דרגת צמיגות), המבוססת על הצמיגות הקינמטית של השמן ב-40° צלזיוס (104° פרנהייט). דרגות הצמיגות הנפוצות ביותר למערכות הידראוליות תעשיתיות וניידות הן:
- ISO VG 32
- ISO VG 46
- ISO VG 68
משתמשים גם בצמיגויות נוספות, אך הן פחות נפוצות או שמורים ליישומים מיוחדים בטמפרטורות נמוכות וגבוהות. - ISO VG 15
- ISO VG 22
- ISO VG 100
-
ב. נקודת הבזק ונקודת בעירה
אלו הם אינדיקטורים מרכזיים לבטיחות נוזל הידראולי. נקודת הבזק מתייחסת לטמפרטורה הנמוכה ביותר שבה נוצרים אדים דליקים בעת חימום בתנאים מוגדרים, בעוד שנקודת האש היא הטמפרטורה הנמוכה ביותר שבה אדים אלה ממשיכים לבעור. עבור יישומים הכוללים טמפרטורות גבוהות או סיכון של להבות גלויות (כגון מכונות מתכות), יש לבחור נוזלים הידראוליים בעלי נקודות הבזק גבוהות כדי להפחית את סכנות האש. יציבות החמצון קובעת את חיי השירות של נוזלים הידראוליים. נוזלים הידראוליים באיכות גבוהה פחות רגישים לחמצון ולבלאי בתנאי טמפרטורה גבוהה ולחץ גבוה לטווח ארוך, מה שמפחית את היווצרות הזיהומים כגון בוצה ומשקעי פחמן ומאריך את מרווחי החלפת השמן. יתר על כן, יש לשקול גם פרמטרים כגון תכונות נגד שחיקה, עמידות לחלודה וניתנות להחלפה על סמך דרישות המערכת. לדוגמה, מערכות הידראוליות בלחץ גבוה דורשות נוזלים הידראוליים בעלי תכונות נגד שחיקה מצוינות כדי להגן על רכיבים מדויקים כגון משאבות ושסתומים. עבור סביבות לחות, ניתוק הנוזל ההידראולי צריך להיות בעל דאגה מיוחדת כדי למנוע חדירת לחות וכשל אמולסיפי של השמן כתוצאה מכך. 2. מד זרימת שמן הידראולי: "הציוד המרכזי" לניטור מדויק. ניטור זרימת שמן הידראולי הוא חוליה מרכזית להבטחת פעולה יציבה של המערכת ההידראולית. על ידי ניטור זרימת השמן ההידראולי בזמן אמת, ניתן לגלות בעיות כגון דליפה במערכת וכשל בשסתומי המשאבה בזמן, תוך הימנעות מנזק לציוד או תאונות ייצור הנגרמות מזרימה חריגה. על פי עקרון המדידה והמאפיינים המבניים, מדי הזרימה המתאימים לשמן הידראולי מחולקים בעיקר לקטגוריות הבאות: (1) מד זרימה נפחית: "הפתרון המועדף" לשמנים בעלי צמיגות גבוהה. מד זרימה נפחית מחשב את קצב הזרימה על ידי מדידת מספר הפעמים שהשמן ההידראולי מתמלא ונפלט בחלל בעל נפח קבוע. יש לו מאפיינים של דיוק גבוה ויכולת הסתגלות חזקה לצמיגות, והוא מתאים במיוחד למדידת שמן הידראולי בעל צמיגות גבוהה (צמיגות 100 cSt). ביניהם, מד הזרימה של גלגל שיניים סגלגל הוא המוצר המרכזי למדידת שמן הידראולי - הוא מורכב משני גלגלי שיניים סגלגלים המשולבים. כאשר השמן ההידראולי מניע את גלגל השיניים לסיבוב, נפח קבוע של שמן נפלט עבור כל סיבוב. ניתן לקבל את קצב הזרימה על ידי ספירת מספר סיבובי גלגל השיניים. דיוק מד הזרימה מסוג זה יכול בדרך כלל להגיע לרמה 0.5, וחלק מהמוצרים היוקרתיים יכולים להגיע אף לרמה 0.2. הוא פחות מושפע מצמיגות הנוזל ושינויי טמפרטורה והוא נמצא בשימוש נרחב בתרחישים כגון מדידת כמות שמן וגילוי דליפות במערכות הידראוליות. (2) מד זרימה בטורבינה: "בחירה יעילה" עבור שמנים בעלי צמיגות בינונית ונמוכה מד הזרימה בטורבינה משתמש בשמן הידראולי כדי להניע את הטורבינה לסיבוב, ומשתמש בעיקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית כדי להמיר את מהירות הטורבינה לאות חשמלי לחישוב קצב הזרימה. יש לו יתרונות של מהירות תגובה מהירה וטווח מדידה רחב, והוא מתאים לניטור זרימה דינמי של שמן הידראולי בעל צמיגות בינונית ונמוכה (צמיגות <50 cSt), כגון בקרת זרימה בזמן אמת של מערכות הידראוליות, ויסות זרימה כאשר עומס הציוד משתנה ותרחישים אחרים. דיוק מדי הזרימה בטורבינה הוא בדרך כלל רמה 0.5-1.0. חלק מהמוצרים יכולים להשיג דיוק של רמה 0.2 על ידי אופטימיזציה של מבנה הטורבינה וטכנולוגיית עיבוד האותות. עם זאת, יש לציין שלמדדי זרימה בטורבינה יש דרישות גבוהות לניקיון הנוזל. אם יש זיהומים בשמן ההידראולי, קל לגרום לטורבינה להיתקע או להתבלות, דבר המשפיע על דיוק המדידה ועל חיי השירות. (3) סוגים אחרים של מדי זרימה: "פתרונות משלימים" לתרחישים מיוחדים
בנוסף למדדי זרימה נפחיים ומדידות טורבינה, נעשה שימוש גם במדדי זרימה אולטרא-סוניים ובמדדי זרימה אלקטרומגנטיים בכמה תרחישים מיוחדים. מדדי זרימה אולטרא-סוניים מחשבים את הזרימה על ידי מדידת הבדל בזמן התפשטות של גלי אולטרה-סאונד בשמן הידראולי. יתרונותיהם הם מדידה ללא מגע ולא מגרמים לאובדן לחץ. הם מתאימים למדידת שמן הידראולי בעל צינורית גדולה ולزות גבוהה, אך הם רגישים במיוחד לשפע של בועות וא impurities בשמן. הדיוק שלהם יחסית נמוך (בדרך כלל רמת 1.0–2.0). מדדי זרימה אלקטרומגנטיים משתמשים בעיקרון ההשראה האלקטרומגנטית כדי למדוד את זרימת נוזלים מוליכים. עם זאת, אם מוליכותו של השמן ההידראולי נמוכה, הם לא יעבדו כראוי. לכן, הם מתאימים רק לשמני הידראוליקה סינתטיים או לשמנים המодержים מים עם מוליכות גבוהה.
3. יצרנים מרכזיים של מדי זרימה של שמן הידראולי ומוצרים מומלצים בארץ ובעולם
ביצועי מדדי זרימה של שמן הידראולי קשורים בקשר הדוק לאוגר הטכנולוגי של היצרן ותהליך הייצור. עלתה מספר חברות המתמחות במדידת זרימה, בארץ ובחו"ל, שהפכו לסמלי תקן בתעשייה בזכות הטכנולוגיה המתקדמת שלהן ולמוצרים אמינים.
א. אנחואי ג'וג'אה חברת מכשירים בעמ
בתור יצרנית מובילה בתחום מדדי זרימה נוזלית, אנחואי ג'וג'אה חברת טכנולוגיית אוטומציה בעמ., עוסקת כבר שנים רבות בתחום מדידת זרימת שמן הידראולי. המוצר המרכזי שלה, מדד הזרימה של סדרת GT-LC עם גלגלי שן אליפטיים, הוא "כלי" למדידת שמן הידראולי בעל צמיגות גבוהה. סדרת מדי הזרימה הזו עשויה מפלדת אל חלודה איכותית, עמידה בפני לחץ גבוה וקורוזיה. היא יכולה להתאים את עצמה לטמפרטורת עבודה של עד -20℃-200℃, ומתאימה באופן מושלם לתנאי עבודה קיצוניים של המערכת ההידראולית. מבחינת דיוק, השגיאה הבסיסית של מד הזרימה מסדרת GT-LC היא ≤±0.5%. חלק מהדגמים יכולים לשפר את הדיוק עד ±0.2% על ידי אופטימיזציה של טכנולוגיית עיבוד הגלילים וטכנולוגיית איסוף האותות, הרחק מעל הממוצע בתעשייה. בנוסף, סדרת מדי הזרימה הללו תומכת גם במספר מצבי פלט (פלט פולס, פלט זרם 4-20mA), ויודעת להתחבר בצורה חלקה למערכות בקרה כמו PLC, כדי לאפשר העברה בזמן אמת וצפייה מרחוק של נתוני זרימה. בתגובה לצרכים של משתמשים שונים, Anhui JUJEA מספקת גם שירותים מותאמים אישית, כגון עיצוב גופים עמידים בפני לחץ גבוה למערכות הידראוליות בעלות לחץ גבוה, ואופטימיזציה של אלגוריתמי תיקון צמיגות שמן לסביבות בטמפרטורות נמוכות, כדי לעמוד במלואו בדרישות של תרחישי יישום אישיים. ב. Everud Fluid Technology (Shanghai) Co., Ltd. (חלק מקבוצת E.HOLDING הגרמנית)
חברת Everud Fluid Technology (Shanghai) Co., Ltd., שהיא תת-קבוצה בבעלות מלאה של הקבוצה הגרמנית E.HOLDING בסין, מתבססת על ההישגים המרכזיים בתחום הפיתוח והייצור של חברת VSE Flowmeter Technology Co., Ltd., שהינה חברה בת בקבוצת E.HOLDING, ומכוננה מומחיות תעשייתית בתחום מדדי זרימה היידראוליים מתקדמים. מדדי הזרימה מסדרת VS של המותג VSE, בעלי דיוק גבוה ויציבות ארוכת טווח בביצועים, הפכו לבחירה המועדפת לניטור זרימה מדויק במערכות היידראוליות רבות.
סדרה זו של מדדי זרימה מצטיינת במנגנון שן-שיניים ייחודי. עיצוב זה מקפיד לקחת בחשבון את מאפייני הזרימה של הנוזל בתוך תא המדידה, ובכך מפחית הפרעות בנוזל במהלך הזרימה. הדבר מבטיח מדידה יציבה ומדויקת גם בתנאי זרימה נמוכה במערכות היידראוליות, ומונע באופן יעיל סטיות במדידה שנפוצות בתנאים אלו.
בזכות הביצועים המרשימים שלה, מדדי זרימה של סדרת VS עם גלגלי שיניים אליפטיים משמשים בצורה נרחבת ביישומים הדורשים רמות דיוק ויציבות גבוהות ביותר. בתחום התעופה והחלל, ניתן להשתמש בהן לניטור זרימה במערכות הידראוליות של חלליות, ומבטיחים פעילות מדויקת בסביבות חלל מורכבות או בתנאי גובה. בייצור ציוד מתקדם, כמו במערכות ההידראוליקה של מכונות כלי עבודה מדויקות ורובוטים תעשייתיים גדולים, היא יכולה גם לספק נתוני זרימה אמינים כדי לתמוך בפעולת הציוד היציבה, מה שעושה אותה מתאימה למגוון יישומים תעשייתיים דרמטיים.
C. אמפסון מנהל תהליכים (Emerson)
בתור מוביל עולמי באוטומציה תעשייתית, אמפסון מנהל תהליכים הציגה את סדרת מדדי זרימה מסה קוריוליס Micro Motion, ומביאה פתרונות חדשניים לתעשיית מדידת זרימת שמן הידראולי.
מדדי זרימה מסתיתים של קוריוליס מבוססים על עיקרון מדידה ייחודי של כוח קוריוליס. הם מודדים ישירות את מסת הזרימה של הנוזל על ידי זיהוי אפקטים כוחות שנוצרים כתוצאה מהזרמת נוזל בתוך צינור שתוכנן במיוחד. שיטת מדידה זו מבטלת באופן בסיסי את התלות במדדי זרימה מסורתיים בתכונות הפיזיקליות של הנוזל. שינויים בצמיגות שמן הידראולי, תנודות בטמפרטורת עבודה ותנודות בלחץ המערכת אינם משפיעים, ומבטיחים תוצאות מדידה מדויקות. לכן, היא מוכרת בתעשייה כ"תקן זהב" למדידת מסת זרימה של שמן הידראולי.
בשימושים מעשיים, סדרת מדדי הזרימה הזו הוכיחה יישום מעשי יוצא דופן. בתהליך ייצור מכונות בנייה, היא מבצעת בקרה מדויקת של פעולות מילוי שמן הידראולי, ומבטיחה רמות שמן הידראולי עקביות בכל ציוד שנשלח. בכך מובטחת איכות אחידה ומופחתות שונות בביצועים הנגרמות משוני בכמות השמן. במהלך תחזוקה שגרתית של מערכת ההידראוליקה, ניטור בזמן אמת של איבוד שמן מספק לתחזוקנים נתונים מדויקים על צריכת שמן, ומאפשר פיתוח תוכניות תחזוקה מדעיות והגיוניות, וכן מונע כשלים בציוד הנגרמים מחוסר או עודף בשימוש בשמן.

4. המלצות לבחירת יצרני מד זרם וטרנדים בתעשייה
(I) עקרונות בחירה מרכזיים מנקודת מבט של יצרן

בהתבסס על הניסיון המעשי של יצרני מדדי זרימה, בבחירת מדדי זרימה לשמן הידראולי יש להקפיד על שלושה עקרונות מרכזיים: "תאימות לתנאי הפעלה, התאמת דיוק ושליטה עלות". ראשית, יש לבחור את סוג מד הזורם המתאים בהתאם לצמיגות השמן ההידראולי, לטמפרטורה וללחץ. עבור שמן הידראולי בצמיגות גבוהה, מומלץ להשתמש במד זרימה בעל גלגלי אובלים, בעוד שבשמן הידראולי בצמיגות בינונית ונמוכה ניתן להשתמש במד זרימה טורביני. ביישומים בטמפרטורות ובלחצים גבוהים, יש לקחת בחשבון את חומרו ואת ביצועי החיזוק של מד הזורם. שנית, יש להתאים את דרישות הדיוק לתרחיש היישום. ליישומים תעשייתיים כלליים, רמת דיוק של כיתה 0.5 מספיקה, אך לייצור ציוד מתקדם, מטרולוגיה ואשכולות, נדרשים מוצרים עם דיוק של כיתה 0.2 או גבוה יותר. לבסוף, יש לבדוק בקפידה את עלות הציוד והעלויות התפעוליות, כדי להימנע מרדיפה אחר דיוק גבוה מדי שתביא לבזבוז עלויות.
(II) מגמות התפתחות התעשייה במדדי זרימה של שמן הידראולי
עם התקדמותה של תעשיה 4.0 והייצור החכם, מדדי זרימה של שמן הידראולי נעים לקראת "אינטיליגנציה, אינטגרציה וריעננות". במונחים של אינטיליגנציה, יצרנים מצפים את מדדי הזרימה בסensoרים חכמים וביכולות תקשורת אלחוטית. במונחים של אינטגרציה, מודולי מדידת זרימה משולבים הופכים לטרנד. למשל, מד הזרימה המשולב של VSE, שתוכנן למערכות הידראוליות רב-ערוציות, יכול למדוד בו זמנית את הזרימה במספר מעגלי שמן, ובכך מקטין את גודל הציוד ואת עלויות ההתקנה. במונחים של ריעננות, יצרנים מקטינים את צריכה האנרגיה והזיהום הסביבתי של מדדי הזרימה באמצעות אופטימיזציה של מבנה המוצר ובאמצעות בחירה בחומרים ידידותיים לסביבה.