Как производители выбирают гидравлическое масло и расходомер

В областях промышленной автоматизации и механической передачи гидравлические системы благодаря высокой плотности мощности и точным возможностям управления стали основным источником энергии для тяжелой техники, строительного оборудования, аэрокосмической отрасли и других сфер. Гидравлическое масло — «кровь» гидравлической системы — напрямую определяет её эффективность работы и срок службы посредством своих характеристик и контроля потока. Расходомеры, являющиеся ключевыми приборами для контроля гидравлического масла, тесно связаны с уровнем технической экспертизы производителя. В данной статье мы начнём с базового понимания гидравлического масла, подробно рассмотрим ключевые параметры гидравлического масла и подходящие типы расходомеров, а также систематически проанализируем ведущих отечественных и международных производителей расходомеров и их рекомендации продукты , предоставляя комплексную справку для специалистов отрасли.
1. Гидравлическое масло как «мощная кровь» гидравлической системы
Гидравлическое масло или гидравлическая жидкость — это среда, передающая мощность в гидравлических машинах. Обычные гидравлические масла основаны на минеральном масле или воде. Оборудование, в котором может использоваться гидравлическое масло, включает экскаваторы и погрузчики с обратной лопатой, гидравлические тормоза, системы гидроусилителя руля, автоматические коробки передач, мусоровозы, системы управления полетом самолетов, лифты и промышленное оборудование.
Гидравлическое масло — это специализированная смазка, предназначенная для передачи энергии, смазывания компонентов, охлаждения оборудования и предотвращения коррозии в гидравлической системе. Оно должно не только обладать хорошей текучестью для эффективной передачи энергии, но и сохранять стабильные характеристики в тяжелых условиях эксплуатации, таких как высокая температура, высокое давление и большие нагрузки, чтобы избежать выхода системы из строя из-за ухудшения свойств масла. С точки зрения функциональной классификации, гидравлические масла в основном делятся на три категории: минеральные, синтетические и биоразлагаемые гидравлические масла. Минеральные гидравлические масла широко используются в обычных промышленных условиях благодаря низкой стоимости и высокой совместимости; синтетические гидравлические масла применяются в высокотехнологичных отраслях, таких как аэрокосмическая и металлургическая, благодаря устойчивости к высоким температурам и хорошей огнестойкости; биоразлагаемые гидравлические масла предназначены для использования в технике, где предъявляются высокие требования к экологичности, например, в строительной и сельскохозяйственной технике, и позволяют эффективно снижать загрязнение окружающей среды. (1) Основные технические параметры гидравлического масла Работоспособность гидравлического масла определяется рядом ключевых параметров, которые также являются важным основанием при выборе расходомера. Вязкость — один из наиболее важных параметров гидравлического масла, который напрямую влияет на текучесть и эффективность передачи энергии. Обычно вязкость гидравлического масла выбирается в зависимости от рабочей температуры системы. В условиях низких температур используются маловязкие масла (например, ISO VG 32), чтобы избежать трудностей при холодном пуске, тогда как в условиях высоких температур требуются масла с высокой вязкостью (например, ISO VG 100), чтобы предотвратить чрезмерное разжижение и утечки. Кроме того, важное значение имеет индекс вязкости (VI). Гидравлические масла с высоким индексом вязкости (например, VI 140) демонстрируют минимальные колебания вязкости при изменении температуры, что позволяет им работать в широком диапазоне температур.
a. Вязкость
Общие вязкости гидравлических масел классифицируются по системе ISO VG (класс вязкости), которая основана на кинематической вязкости масла при 40 °C (104 °F). Наиболее распространённые классы вязкости для общепромышленных и мобильных гидравлических систем следующие:
- ISO VG 32
- ISO VG 46
- ISO VG 68
Дополнительные вязкости также используются, но они менее распространены или предназначены для специфических применений при низких и высоких температурах. - ISO VG 15
- ISO VG 22
- ISO VG 100
-
b. Температура вспышки и температура воспламенения
Это ключевые показатели безопасности гидравлических жидкостей. Температура вспышки — это минимальная температура, при которой при нагревании в заданных условиях образуются воспламеняющиеся пары, а температура воспламенения — это минимальная температура, при которой эти пары продолжают гореть. Для применения в условиях высоких температур или риска открытого пламени (например, в металлургическом оборудовании) следует выбирать гидравлические жидкости с высокой температурой вспышки, чтобы снизить пожароопасность. Стабильность к окислению определяет срок службы гидравлических жидкостей. Качественные гидравлические жидкости менее подвержены окислению и ухудшению свойств при длительной работе в условиях высоких температур и давления, что снижает образование загрязнений, таких как шлам и нагар, и продлевает интервалы замены масла. Кроме того, в зависимости от требований системы следует учитывать такие параметры, как антифрикционные свойства, защита от коррозии и способность к расслоению. Например, для гидравлических систем высокого давления требуются жидкости с отличными антифрикционными свойствами, чтобы защищать точные компоненты, такие как насосы и клапаны. В условиях повышенной влажности особое внимание следует уделять способности гидравлической жидкости к расслоению, чтобы предотвратить проникновение влаги и связанное с этим эмульгирование масла. 2. Расходомер гидравлического масла: «ключевое оборудование» для точного контроля Мониторинг расхода гидравлического масла является важным этапом обеспечения стабильной работы гидравлической системы. Путем непрерывного контроля расхода гидравлического масла можно своевременно выявлять такие проблемы, как утечки в системе или неисправности насосов и клапанов, избегая повреждения оборудования или производственных аварий, вызванных аномальным расходом. В зависимости от принципа измерения и конструктивных особенностей расходомеры, подходящие для гидравлического масла, в основном делятся на следующие категории: (1) Объемный расходомер: «предпочтительное решение» для масел с высокой вязкостью Объемный расходомер определяет расход, измеряя количество циклов заполнения и опорожнения гидравлическим маслом полости фиксированного объема. Он отличается высокой точностью и хорошей адаптацией к вязкости и особенно подходит для измерения гидравлических масел с высокой вязкостью (вязкость 100 сСт). Среди них овально-зубчатый расходомер является основным продуктом для измерения гидравлического масла — он состоит из двух сцепленных овальных шестерен. Когда гидравлическое масло приводит шестерни во вращение, за каждый оборот вытесняется фиксированный объем масла. Расход определяется по количеству оборотов шестерен. Точность такого расходомера обычно достигает класса 0,5, а некоторые высококачественные изделия могут достигать класса 0,2. Он слабо зависит от изменений вязкости и температуры жидкости и широко используется в таких задачах, как измерение количества масла и обнаружение утечек в гидравлических системах. (2) Турбинный расходомер: «эффективный выбор» для масел со средней и низкой вязкостью Турбинный расходомер использует поток гидравлического масла для вращения турбины и применяет принцип электромагнитной индукции для преобразования скорости вращения турбины в электрический сигнал, по которому рассчитывается расход. Он обладает преимуществами быстрого отклика и широкого диапазона измерений и подходит для динамического контроля расхода гидравлических масел со средней и низкой вязкостью (вязкость <50 сСт), например, для управления расходом в реальном времени в гидравлических системах, регулирования расхода при изменении нагрузки оборудования и других сценариев. Точность турбинных расходомеров обычно составляет класс 0,5–1,0. Некоторые модели могут достичь точности класса 0,2 за счет оптимизации конструкции турбины и технологии обработки сигнала. Однако следует учитывать, что турбинные расходомеры предъявляют высокие требования к чистоте жидкости. При наличии примесей в гидравлическом масле возможно заклинивание или износ турбины, что влияет на точность измерения и срок службы. (3) Другие типы расходомеров: «дополнительные решения» для специальных условий
Помимо объемных и турбинных расходомеров, в некоторых специальных случаях также используются ультразвуковые и электромагнитные расходомеры. Ультразвуковые расходомеры определяют расход, измеряя разницу во времени распространения ультразвуковых волн в гидравлическом масле. Они обладают преимуществами бесконтактного измерения и отсутствия потерь давления. Такие приборы подходят для измерения расхода гидравлических масел с большим диаметром трубопровода и высокой вязкостью, однако чувствительны к пузырькам воздуха и примесям в масле. Их точность относительно невысока (обычно класс точности 1,0–2,0). Электромагнитные расходомеры работают по принципу электромагнитной индукции и применяются для измерения расхода электропроводных жидкостей. Однако, если электропроводность гидравлического масла низкая, их использование невозможно. Поэтому они подходят только для синтетических гидравлических масел или масел на водной основе с высокой электропроводностью.
3. Ведущие производители расходомеров для гидравлического масла и рекомендуемые продукты в Китае и за рубежом
Производительность гидравлических расходомеров для масла тесно связана с техническим опытом производителя и технологическим процессом. На отечественном и международном рынках появилось ряд компаний, специализирующихся на измерении расхода, которые благодаря передовым технологиям и надёжной продукции стали ориентиром в отрасли. (1) Отечественные производители: представители высокой соотношения цены и качества, а также индивидуальных решений
a. Аньхой Jujea Инструментальная компания, ООО
Как ведущее предприятие в области жидкостных расходомеров, Аньхой Jujea Компания Automation Technology Co., Ltd. уже много лет активно работает в области измерения потока гидравлического масла. Основным продуктом компании является овальный расходомер серии GT-LC — «оружие» для измерения гидравлического масла высокой вязкости. Данные расходомеры изготовлены из высококачественной нержавеющей стали, устойчивы к высокому давлению и коррозии. Они способны работать при температуре от -20 °С до 200 °С и идеально подходят для тяжелых условий эксплуатации гидравлических систем. Что касается точности, основная погрешность расходомеров серии GT-LC составляет ≤±0,5%. Некоторые модели могут достигать точности ±0,2% за счёт оптимизации технологии обработки шестерён и технологии сбора сигналов, что значительно превосходит средние показатели отрасли. Кроме того, данная серия расходомеров поддерживает несколько режимов выходного сигнала (импульсный выход, токовый выход 4-20 мА) и может быть легко интегрирована с системами управления, такими как ПЛК, обеспечивая передачу данных о расходе в реальном времени и удалённый мониторинг. В ответ на потребности различных пользователей компания Anhui JUJEA также предоставляет услуги по индивидуальному заказу, например, разрабатывает корпуса, устойчивые к высокому давлению, для гидравлических систем высокого давления, а также оптимизирует алгоритмы компенсации вязкости масла для низкотемпературных условий, полностью удовлетворяя персонализированные сценарии применения. b. Everud Fluid Technology (Shanghai) Co., Ltd. (входит в немецкую группу компаний E.HOLDING)
Компания Everud Fluid Technology (Shanghai) Co., Ltd., wholly-owned subsidiary группы немецкой компании E.HOLDING в Китае, использует ключевые достижения в области НИОКР и производственные процессы компании VSE Flowmeter Technology Co., Ltd., дочерней компании группы, чтобы занять лидирующие позиции в сегменте высокоточных гидравлических расходомеров. Расходомеры овального типа серии VS под торговой маркой VSE, отличающиеся высокой точностью измерений и долгосрочной стабильностью работы, стали предпочтительным выбором для точного контроля потока в многочисленных гидравлических системах.
Данная серия расходомеров оснащена уникальным механизмом зацепления шестерен. Эта конструкция тщательно учитывает характеристики потока жидкости внутри измерительной камеры, минимизируя возмущения потока. Это обеспечивает стабильность и точность измерений даже при низком расходе в гидравлических системах, эффективно предотвращая отклонения измерений, с которыми часто сталкиваются в подобных условиях.
Благодаря выдающимся эксплуатационным характеристикам, овальные расходомеры серии VS широко используются в приложениях, требующих высочайшего уровня точности и стабильности. В аэрокосмической отрасли они могут применяться для контроля потока в гидравлических системах управления космических аппаратов, обеспечивая точную работу в сложных космических условиях или на большой высоте. В производстве высокотехнологичного оборудования, например в гидравлических системах станков с ЧПУ и крупных промышленных роботов, они также обеспечивают надёжные данные о расходе, поддерживая стабильную работу оборудования, что делает их подходящими для самых требовательных промышленных применений.
C. Emerson Process Management (Emerson)
Как мировой лидер в области промышленной автоматизации, компания Emerson Process Management представила серию кориолисовых массовых расходомеров Micro Motion, предложив инновационные решения для измерения расхода гидравлического масла.
Кориолисовые расходомеры массы основаны на уникальном принципе измерения силы Кориолиса. Они напрямую измеряют массовый расход жидкости, фиксируя силовые эффекты, возникающие при движении жидкости внутри специально сконструированной трубы. Данный метод измерения полностью устраняет зависимость от физических свойств жидкости, характерную для традиционных расходомеров. Изменения вязкости гидравлического масла, колебания рабочей температуры и корректировки давления в системе не влияют на результаты измерений, обеспечивая высокую точность. Поэтому данный тип расходомеров признается в отрасли «золотым стандартом» для измерения массового расхода гидравлического масла.
На практике эта серия расходомеров показала исключительную практичность. В процессе производства строительной техники она обеспечивает точный контроль операций заправки гидравлического масла, гарантируя стабильный уровень гидравлического масла для каждого поставляемого оборудования. Это обеспечивает постоянство качества и снижает колебания производительности, вызванные различиями в количестве масла. При плановом техническом обслуживании гидравлической системы непрерывный контроль потерь масла предоставляет персоналу точные данные о его расходе, что позволяет разрабатывать научно обоснованные и рациональные планы технического обслуживания и предотвращать выход оборудования из строя из-за недостатка или избытка масла.

4. Рекомендации по выбору производителей расходомеров и тенденции отрасли
(I) Основные принципы выбора с точки зрения производителя

Исходя из практического опыта производителей расходомеров, при выборе расходомеров для гидравлического масла необходимо соблюдать три ключевых принципа: «соответствие рабочим условиям, соответствие точности и контроль затрат». Во-первых, необходимо выбрать подходящий тип расходомера с учетом вязкости, температуры и давления гидравлического масла. Для высоковязких гидравлических масел предпочтительнее использовать овальные зубчатые расходомеры, а для средних и низких вязкостей — турбинные расходомеры. В случае применения при высоких температурах и давлениях следует учитывать материал расходомера и его герметизирующие свойства. Во-вторых, требования к точности должны соответствовать конкретному применению. Для общепромышленного использования достаточно класса точности 0,5, тогда как для производства высокотехнологичного оборудования, метрологии и калибровки требуются изделия с классом точности 0,2 и выше. Наконец, необходимо тщательно учитывать капитальные и эксплуатационные затраты, чтобы избежать чрезмерного стремления к высокой точности, что может привести к неоправданным расходам.
(II) Тенденции развития отрасли гидравлических расходомеров масла
С развитием концепции Industry 4.0 и интеллектуального производства гидравлические расходомеры масла движутся в сторону «интеллектуальности, интеграции и экологичности». Что касается интеллектуальности, производители оснащают расходомеры умными датчиками и возможностями беспроводной связи. В плане интеграции тенденцией становится создание комплексных модулей измерения расхода. Например, интегрированный расходомер компании VSE, разработанный для многоканальных гидравлических систем, может одновременно измерять расход в нескольких масляных контурах, что уменьшает габариты оборудования и снижает затраты на установку. Что касается экологичности, производители снижают энергопотребление расходомеров и их вредное воздействие на окружающую среду за счёт оптимизации конструкции изделий и выбора экологически чистых материалов.