Jak producenci wybierają olej hydrauliczny i przepływomierz

W dziedzinach automatyzacji przemysłowej i przekładni mechanicznych, układy hydrauliczne dzięki dużej gęstości mocy i precyzyjnym możliwościom sterowania stały się podstawowym źródłem napędu dla maszyn ciężkich, sprzętu budowlanego, lotnictwa, astronautyki oraz innych dziedzin. Olej hydrauliczny, „krew” układu hydraulicznego, bezpośrednio decyduje o jego sprawności działania i długości życia użytkowego poprzez swoje właściwości oraz monitorowanie przepływu. Przepływomierze, kluczowe przyrządy do monitorowania oleju hydraulicznego, są ściśle powiązane z wiedzą techniczną producenta. Artykuł ten rozpocznie się od podstawowego omówienia oleju hydraulicznego, zagłębi się w kluczowe parametry oleju hydraulicznego i odpowiednie typy przepływomierzy oraz dokona systematycznego przeglądu głównych krajowych i międzynarodowych producentów przepływomierzy oraz ich rekomendowanych pRODUKTY , zapewniając kompleksowy przegląd dla specjalistów branżowych.
1. Olej hydrauliczny jako „potężna krew” układu hydraulicznego
Olej hydrauliczny, lub ciecz hydrauliczna, jest medium przekazującym siłę w maszynach hydraulicznych. Typowe oleje hydrauliczne są oparte na oleju mineralnym lub wodzie. Urządzenia, które mogą wykorzystywać olej hydrauliczny, to m.in. koparki i ładowarki tyłowe, hamulce hydrauliczne, układy wspomagania kierownicy, skrzynie biegów automatyczne, samochody śmieciarskie, systemy sterowania lotem w samolotach, windy oraz maszyny przemysłowe.
Olej hydrauliczny to specjalistyczny smar, który przekazuje energię, smaruje elementy, chłodzi urządzenia i zapobiega korozji w systemie hydraulicznym. Musi nie tylko charakteryzować się dobrą płynnością, aby zapewnić efektywną transmisję energii, ale także utrzymywać stabilne właściwości w trudnych warunkach pracy, takich jak wysoka temperatura, wysokie ciśnienie i duże obciążenia, by uniknąć awarii systemu spowodowanej degradacją oleju. Z punktu widzenia klasyfikacji funkcjonalnej, oleje hydrauliczne dzielą się głównie na trzy kategorie: oleje mineralne, syntetyczne oleje hydrauliczne oraz biodegradowalne oleje hydrauliczne: oleje mineralne są powszechnie stosowane w typowych zastosowaniach przemysłowych ze względu na niski koszt i dużą kompatybilność; syntetyczne oleje hydrauliczne nadają się do zaawansowanych dziedzin, takich jak lotnictwo, astronautyka i metalurgia, dzięki odporności na wysoką temperaturę i dobrym właściwościom wygaszającym płomień; biodegradowalne oleje hydrauliczne są przeznaczone dla urządzeń takich jak maszyny budowlane i rolnicze, gdzie wymagania dotyczące ochrony środowiska są wysokie, co pozwala skutecznie zmniejszyć zanieczyszczenie środowiska. (1) Kluczowe parametry techniczne oleju hydraulicznego Wydajność oleju hydraulicznego odzwierciedlona jest w szeregu kluczowych parametrów, które stanowią również istotne kryterium przy wyborze przepływomierza. Wśród nich najważniejszym parametrem jest lepkość, która bezpośrednio wpływa na płynność i efektywność przekazywania energii. Zwykle lepkość oleju hydraulicznego dobiera się na podstawie temperatury pracy systemu. W niskich temperaturach stosuje się oleje o niskiej lepkości (np. ISO VG 32), aby zapobiec trudnościom z uruchamianiem na zimno, natomiast w wysokich temperaturach wymagane są oleje o wysokiej lepkości (np. ISO VG 100), aby zapobiec nadmiernemu rozcieńczeniu i wyciekowi. Ponadto kluczowe znaczenie ma indeks lepkości (VI). Oleje hydrauliczne o wysokim indeksie lepkości (np. VI 140) charakteryzują się minimalnymi wahaniem lepkości przy zmianach temperatury, umożliwiając pracę w szerokim zakresie temperatur.
a. Lepkość
Typowe lepkości olejów hydraulicznych są klasyfikowane za pomocą systemu ISO VG (klasa lepkości), który opiera się na lepkości kinematycznej oleju w temperaturze 40°C (104°F). Najczęściej stosowane klasy lepkości dla ogólnych przemysłowych i mobilnych układów hydraulicznych to:
- ISO VG 32
- ISO VG 46
- ISO VG 68
Stosowane są również dodatkowe lepkości, jednak są one mniej powszechne lub przeznaczone do specyficznych zastosowań przy niskich i wysokich temperaturach. - ISO VG 15
- ISO VG 22
- ISO VG 100
-
b. Temperatura zapłonu i temperatura palenia
To kluczowe wskaźniki bezpieczeństwa cieczy hydraulicznej. Temperatura zapłonu to najniższa temperatura, w której podczas ogrzewania w określonych warunkach powstają palne pary, natomiast temperatura samozapłonu to najniższa temperatura, przy której te parę nadal się palą. W zastosowaniach związanych z wysokimi temperaturami lub ryzykiem otwartego ognia (np. w maszynach hutniczych) należy dobierać ciecze hydrauliczne o wysokiej temperaturze zapłonu, aby zmniejszyć zagrożenie pożarowe. Stabilność utleniania decyduje o okresie eksploatacji cieczy hydraulicznej. Ciecze hydrauliczne wysokiej jakości są mniej podatne na utlenianie i degradację w długotrwałych warunkach wysokiego ciśnienia i temperatury, co ogranicza powstawanie zanieczyszczeń takich jak szlamy czy osady węglowe oraz wydłuża odstępy między wymianami oleju. Ponadto należy również brać pod uwagę parametry takie jak właściwości przeciwzużyciowe, odporność na korozję i zdolność do rozwarstwiania się z wodą, w zależności od wymagań systemu. Na przykład, układy hydrauliczne pracujące pod wysokim ciśnieniem wymagają cieczy hydraulicznych o doskonałych właściwościach przeciwzużyciowych, aby chronić precyzyjne elementy, takie jak pompy i zawory. W przypadku wilgotnych środowisk szczególną uwagę należy zwrócić na zdolność cieczy hydraulicznej do rozwarstwiania się z wodą, aby zapobiec przedostawaniu się wilgoci i emulgowaniu się oleju. 2. Przepływomierz oleju hydraulicznego: „kluczowe urządzenie” do precyzyjnego monitorowania Monitorowanie przepływu oleju hydraulicznego to kluczowy element zapewniający stabilną pracę układu hydraulicznego. Dzięki ciągłemu pomiarowi przepływu oleju hydraulicznego możliwe jest szybkie wykrycie problemów takich jak wycieki w systemie czy uszkodzenia pomp i zaworów, co pozwala uniknąć uszkodzeń sprzętu lub awarii produkcyjnych spowodowanych niestandardowym przepływem. W zależności od zasady pomiaru i cech konstrukcyjnych, przepływomierze stosowane dla oleju hydraulicznego dzielą się głównie na następujące kategorie: (1) Przepływomierz objętościowy: „rozwiązanie preferowane” dla olejów o wysokiej lepkości Przepływomierz objętościowy oblicza przepływ poprzez pomiar liczby cykli napełniania i opróżniania komory o stałej objętości przez olej hydrauliczny. Charakteryzuje się wysoką dokładnością i dużą odpornością na zmiany lepkości, szczególnie nadaje się do pomiaru olejów hydraulicznych o wysokiej lepkości (lepkość 100 cSt). Spośród nich przepływomierze zębate owalone są głównym rozwiązaniem stosowanym do pomiaru oleju hydraulicznego – składają się z dwóch sprzężonych ze sobą kół zębatych o owalnym kształcie. Gdy olej hydrauliczny napędza obrót kół, przy każdym obrocie wyprowadzana jest stała objętość oleju. Przepływ można określić poprzez zliczanie liczby obrotów kół. Dokładność tego typu przepływomierzy zwykle wynosi klasę 0,5, a niektóre zaawansowane modele mogą osiągać nawet klasę 0,2. Są mało wrażliwe na zmiany lepkości i temperatury cieczy i są szeroko stosowane w aplikacjach takich jak pomiar ilości oleju czy wykrywanie wycieków w układach hydraulicznych. (2) Przepływomierz turbinowy: „efektywny wybór” dla olejów o średniej i niskiej lepkości Przepływomierz turbinowy wykorzystuje strumień oleju hydraulicznego napędzającego turbinę, a następnie zasadę indukcji elektromagnetycznej do przekształcenia prędkości obrotowej turbiny na sygnał elektryczny, na podstawie którego obliczany jest przepływ. Ma zalety takie jak szybka reakcja i szeroki zakres pomiarowy, nadaje się do dynamicznego monitorowania przepływu olejów o średniej i niskiej lepkości (lepkość <50 cSt), np. do kontroli rzeczywistego przepływu w układach hydraulicznych, regulacji przepływu podczas zmian obciążenia sprzętu itp. Dokładność przepływomierzy turbinowych wynosi zazwyczaj klasę 0,5–1,0. Niektóre modele mogą osiągnąć dokładność klasy 0,2 dzięki optymalizacji konstrukcji turbiny i technologii przetwarzania sygnału. Należy jednak pamiętać, że przepływomierze turbinowe stawiają wysokie wymagania dotyczące czystości cieczy. Jeśli w oleju hydraulicznym znajdują się zanieczyszczenia, łatwo może dojść do zacinania się lub zużycia turbiny, co wpływa na dokładność pomiaru i skraca żywotność urządzenia. (3) Inne typy przepływomierzy: „rozwiązania uzupełniające” dla specjalnych scenariuszy
Oprócz przepływomierzy objętościowych i turbinowych, w niektórych specjalnych zastosowaniach stosuje się również przepływomierze ultradźwiękowe oraz przepływomierze elektromagnetyczne. Przepływomierze ultradźwiękowe wyliczają przepływ na podstawie różnicy czasu propagacji fal ultradźwiękowych w oleju hydraulicznym. Mają one zalety pomiaru bezkontaktowego oraz brak strat ciśnienia. Są odpowiednie do pomiaru dużych średnic i wysokolepkościowych olejów hydraulicznych, jednak są wrażliwe na obecność pęcherzyków powietrza i zanieczyszczeń w oleju. Ich dokładność jest względnie niska (zwykle poziom 1,0–2,0). Przepływomierze elektromagnetyczne działają na zasadzie indukcji elektromagnetycznej i służą do pomiaru przepływu cieczy przewodzących. Jeśli jednak przewodność elektryczna oleju hydraulicznego jest niska, nie będą działać poprawnie. Dlatego nadają się wyłącznie do syntetycznych olejów hydraulicznych lub olejów zawierających wodę o wysokiej przewodności.
3. Czołowi producenci przepływomierzy oleju hydraulicznego oraz zalecane produkty krajowe i zagraniczne
Wydajność przepływomierzy oleju hydraulicznego jest ściśle związana z doświadczeniem technicznym producenta oraz procesem produkcyjnym. Na rynku krajowym i zagranicznym pojawiło się wiele firm specjalizujących się w pomiarze przepływu, które dzięki zaawansowanym technologiom i niezawodnym produktom stały się punktami odniesienia w branży. (1) Producenci krajowi: reprezentanci wysokiej relacji jakości do ceny i usług dostosowanych do potrzeb klienta
a. Anhui Jujea Instrument Co., Ltd.
Jako wiodące przedsiębiorstwo w dziedzinie mierników przepływu cieczy, Anhui Jujea Automation Technology Co., Ltd. od wielu lat intensywnie działa na polu pomiaru przepływu oleju hydraulicznego. Głównym produktem firmy jest przepływomierz zębatkowy serii GT-LC, który stanowi "narzędzie" do pomiaru wysokowiskozynowych olejów hydraulicznych. Seria ta wykonana jest ze stali nierdzewnej wysokiej jakości, odporna na wysokie ciśnienie i korozję. Może funkcjonować w zakresie temperatur roboczych od -20℃ do 200℃, doskonale dopasowując się do trudnych warunków pracy systemów hydraulicznych. Pod względem dokładności podstawowy błąd przepływomierzy serii GT-LC wynosi ≤±0,5%. Niektóre modele mogą osiągnąć dokładność na poziomie ±0,2% dzięki optymalizacji technologii obróbki kół zębatych oraz technologii pozyskiwania sygnałów, co znacznie przewyższa średnią branżową. Dodatkowo, seria ta oferuje wiele trybów wyjścia (wyjście impulsowe, wyjście prądowe 4-20mA), umożliwiając bezproblemowe podłączenie do systemów sterowania takich jak PLC, co pozwala na transmisję danych przepływu w czasie rzeczywistym oraz zdalne monitorowanie. W odpowiedzi na potrzeby różnych użytkowników, firma Anhui JUJEA oferuje również usługi niestandardowe, takie jak projektowanie obudów odpornych na wysokie ciśnienie dla systemów hydraulicznych pracujących pod wysokim ciśnieniem czy optymalizacja algorytmów kompensacji lepkości oleju w niskich temperaturach, aby w pełni spełnić indywidualne scenariusze zastosowań. b. Everud Fluid Technology (Shanghai) Co., Ltd. (część niemieckiej grupy E.HOLDING)
Everud Fluid Technology (Shanghai) Co., Ltd., wholly-owned subsidiary niemieckiej grupy E.HOLDING w Chinach, wykorzystuje kluczowe osiągnięcia w zakresie badań i rozwoju oraz procesy produkcyjne firmy VSE Flowmeter Technology Co., Ltd., należącej do tej grupy, stając się punktem odniesienia w branży w segmencie wysokoprecyzyjnych przepływomierzy oleju hydraulicznego. Przepływomierze serii VS marki VSE z kołami eliptycznymi, dzięki wysokiej dokładności pomiaru i długotrwałej stabilności działania, stały się preferowanym rozwiązaniem do precyzyjnego monitorowania przepływu w licznych systemach hydraulicznych.
Ta seria przepływomierzy charakteryzuje się unikalnym mechanizmem zazębienia kół. Projekt ten uwzględnia dokładnie cechy przepływu cieczy w komorze pomiarowej, minimalizując zakłócenia strumienia podczas przepływu. Zapewnia to stabilny i dokładny pomiar nawet przy niskich przepływach w systemach hydraulicznych, skutecznie unikając odchyleń pomiarowych, które często występują w takich warunkach.
Dzięki swoim wyróżniającym się parametrom, przepływomierze serii VS z kołami eliptycznymi są powszechnie stosowane w zastosowaniach wymagających najwyższego poziomu dokładności i stabilności. W branży lotniczej mogą być wykorzystywane do monitorowania przepływu w hydraulicznych systemach sterowania statków kosmicznych, zapewniając precyzyjne działanie w złożonych warunkach przestrzeni kosmicznej lub na dużych wysokościach. W zaawansowanej produkcji urządzeń, na przykład w systemach hydraulicznych precyzyjnych obrabiarek czy dużych przemysłowych robotów, mogą również dostarczać wiarygodne dane dotyczące przepływu, wspierając stabilną pracę sprzętu, co czyni je odpowiednimi dla różnorodnych wymagających zastosowań przemysłowych.
C. Emerson Process Management (Emerson)
Jako światowy lider w dziedzinie automatyzacji przemysłowej, firma Emerson Process Management wprowadziła serię przepływomierzy masowych Coriolisa Micro Motion, oferując innowacyjne rozwiązania dla branży pomiaru przepływu oleju hydraulicznego.
Przepływomierze masowe Coriolisa oparte są na unikalnej zasadzie pomiaru siły Coriolisa. Bezpośrednio mierzą przepływ masy cieczy poprzez wykrywanie efektów siłowych generowanych przez przepływ płynu w specjalnie zaprojektowanym przewodzie. Ta metoda pomiaru eliminuje fundamentalnie zależność tradycyjnych przepływomierzy od właściwości fizycznych cieczy. Zmiany lepkości oleju hydraulicznego, wahania temperatury roboczej oraz regulacje ciśnienia w systemie nie wpływają na wynik, zapewniając dokładne pomiary. Dlatego w branży uznawane są za „standard złoty” w pomiarze przepływu masy oleju hydraulicznego.
W praktycznych zastosowaniach ta seria przepływomierzy wykazała wyjątkową przydatność. W procesie produkcji maszyn budowlanych precyzyjnie kontroluje operacje napełniania olejem hydraulicznym, zapewniając stały poziom oleju hydraulicznego w każdym dostarczanym urządzeniu. To gwarantuje spójną jakość i zmniejsza różnice w wydajności spowodowane odchyleniami ilości oleju. Podczas rutynowej konserwacji systemu hydraulicznego, ciągłe monitorowanie ubytku oleju dostarcza personelowi technicznemu dokładnych danych zużycia oleju, umożliwiając opracowanie naukowo uzasadnionych i racjonalnych planów konserwacji oraz zapobieganie awariom sprzętu spowodowanym niedoborem lub nadmiarem oleju.

4. Rekomendacje dotyczące wyboru producenta przepływomierzy oraz trendy branżowe
(I) Kluczowe zasady wyboru z punktu widzenia producenta

W oparciu o praktyczne doświadczenie producentów przepływomierzy, wybór przepływomierzy oleju hydraulicznego musi opierać się na trzech kluczowych zasadach: „przystosowanie do warunków pracy, odpowiedni poziom dokładności i kontrola kosztów”. Po pierwsze, należy dobrać odpowiedni typ przepływomierza w zależności od lepkości, temperatury i ciśnienia oleju hydraulicznego. W przypadku olejów o wysokiej lepkości preferowane są przepływomierze kółkowe, natomiast dla olejów o średniej i niskiej lepkości można stosować przepływomierze turbinowe. W zastosowaniach wymagających wysokich temperatur i ciśnień należy uwzględnić materiał przepływomierza oraz jego właściwości uszczelniające. Po drugie, wymagana dokładność musi odpowiadać konkretnemu zastosowaniu. Dla typowych zastosowań przemysłowych wystarczająca jest dokładność klasy 0,5, natomiast w przypadku zaawansowanego sprzętu produkcyjnego, metrologii i kalibracji wymagane są urządzenia o dokładności klasy 0,2 lub wyższej. Na końcu należy dokładnie przeanalizować koszty zakupu i eksploatacji, aby uniknąć nadmiernego dążenia do wysokiej dokładności, co może prowadzić do niepotrzebnych wydatków.
(II) Trendy rozwoju branży w zakresie przepływomierzy oleju hydraulicznego
Wraz z postępem przemysłu 4.0 i inteligentnej produkcji, przepływomierze oleju hydraulicznego zmierzają w kierunku „inteligencji, integracji i ekologizacji”. W aspekcie inteligencji producenci wyposażywają przepływomierze w inteligentne czujniki oraz funkcje bezprzewodowej komunikacji. W zakresie integracji trendem stają się zintegrowane moduły pomiaru przepływu. Na przykład zintegrowany przepływomierz firmy VSE, zaprojektowany dla wielokanałowych systemów hydraulicznych, może jednocześnie mierzyć przepływ w wielu obwodach olejowych, co zmniejsza wymiary urządzenia i koszty instalacji. Pod względem ekologizacji producenci ograniczają zużycie energii przez przepływomierze oraz negatywny wpływ na środowisko poprzez optymalizację struktury produktu i wybór materiałów przyjaznych środowisku.