Hur tillverkare väljer hydraulolja och strömningsmätare

Inom områdena industriell automatisering och mekanisk kraftöverföring har hydrauliska system, tack vare sin höga effekttäthet och exakta styrningsförmåga, blivit den centrala kraftkällan för tunga maskiner, byggmaskiner, flyg- och rymdteknik samt andra områden. Hydraulolja, det "levande blodet" i ett hydrauliskt system, avgör direkt systemets driftsprestanda och livslängd genom sin egen prestanda och flödesövervakning. Genomströmningsmätare, nyckelinstrument för övervakning av hydraulolja, är nära kopplade till tillverkarens tekniska expertis. Denna artikel inleds med en grundläggande förståelse av hydraulolja, fördjupar sig sedan i viktiga parametrar för hydraulolja och lämpliga typer av genomsströmningsmätare samt ger en systematisk översikt över stora inhemska och internationella tillverkare av genomsströmningsmätare och deras rekommenderade produkter , vilket ger en omfattande referens för yrkesverksamma inom branschen.
1. Hydraulolja som det "kraftfulla blodet" i det hydrauliska systemet
Hydraulolja, eller hydraulisk vätska, är det medium som överför kraft i hydrauliska maskiner. Vanliga hydrauloljor är baserade på mineralolja eller vatten. Utrustning som kan använda hydraulolja inkluderar grävmaskiner och baggar, hydrauliska bromsar, servostyrningar, automatväxlar, sopbilar, flygplans styrsystem, hissar och industriell utrustning.
Hydraulolja är en specialiserad smörjmedel som överför energi, smörjer komponenter, kyl utrustning och förhindrar korrosion i ett hydraulsystem. Den måste inte bara ha god genomströmningsegenskaper för att säkerställa effektiv energiöverföring, utan också bibehålla stabil prestanda under hårda arbetsförhållanden såsom hög temperatur, högt tryck och hög belastning, för att undvika systemfel orsakade av oljeförstämning. Ur funktionell klassificering består hydraulolja främst av tre kategorier: mineraloljebaserad hydraulolja, syntetisk hydraulolja och biologiskt nedbrytbar hydraulolja. Mineraloljebaserad hydraulolja används brett inom vanliga industriella tillämpningar på grund av sin låga kostnad och god kompatibilitet; syntetisk hydraulolja är lämplig för högpresterande områden såsom luft- och rymdfart samt metallurgi tack vare sin höga temperaturbeständighet och god brandhämmande egenskap; biologiskt nedbrytbar hydraulolja riktar sig mot tillämpningar inom exempelvis anläggningsmaskiner och jordbruksmaskiner med höga miljökrav, vilket effektivt kan minska miljöpåverkan. (1) Kärntekniska parametrar för hydraulolja Hydrauloljans prestanda återspeglas i en serie nyckelparametrar, vilka även utgör en viktig grund för val av flödesmätare. Därav är viskositet en av de mest centrala parametrarna för hydraulolja, vilken direkt påverkar oljans genomströmningsegenskaper och energiöverföringseffektivitet. Vanligtvis väljs viskositeten hos hydrauloljan utifrån systemets driftstemperatur. Lågviskös olja (till exempel ISO VG 32) används i kallmiljöer för att förhindra problem vid kallstart, medan högviskös olja (till exempel ISO VG 100) krävs i hetmiljöer för att förhindra överdriven förtunning och läckage. Vidare är viskositetsindex (VI) avgörande. Hydrauloljor med högt viskositetsindex (till exempel VI 140) uppvisar minimala viskositetsvariationer vid temperaturförändringar, vilket gör att de kan fungera över ett brett temperaturintervall.
a. VisKositet
Vanliga hydrauloljens viskositeter klassificeras med ISO VG (viskositetsgrad)-systemet, som baseras på oljans kinematiska viskositet vid 40°C (104°F). De vanligaste viskositetsgraderna för allmänna industriella och mobila hydraulsystem är:
- ISO VG 32
- ISO VG 46
- ISO VG 68
Ytterligare viskositeter används också, men är mindre vanliga eller avsedda för specifika låg- och högtemperaturtillämpningar. - ISO VG 15
- ISO VG 22
- ISO VG 100
-
b. Flashpunkt och brandpunkt
Detta är viktiga indikatorer på hydraulvätskans säkerhet. Tändpunkten avser den lägsta temperatur vid vilken brännbara ångor bildas när vätskan upphettas under specificerade förhållanden, medan brandpunkten är den lägsta temperatur vid vilken dessa ångor fortsätter att brinna. För tillämpningar med höga temperaturer eller risk för öppen eld (till exempel metallurgisk utrustning) bör hydraulvätskor med hög tändpunkt väljas för att minska brandrisker. Oxidationsstabilitet avgör hydraulvätskans livslängd. Hydraulvätskor av hög kvalitet är mindre benägna att oxidera och försämras under långvariga förhållanden med hög temperatur och tryck, vilket minskar bildandet av föroreningar såsom tjära och kolavlagringar samt förlänger intervallen mellan oljebyte. Dessutom bör parametrar som slitagehävning, rostskydd och emulsionsbrytningsförmåga också beaktas beroende på systemkraven. Till exempel kräver hydraulsystem med högt tryck hydraulvätskor med utmärkt slitagehävning för att skydda precisionskomponenter såsom pumpar och ventiler. I fuktiga miljöer bör särskild vikt läggas vid hydraulvätskans emulsionsbrytningsförmåga för att förhindra fukttillträde och därmed orsakad emulgeringsskada i oljan. 2. Hydrauloljeflödesmätare: "kärnutrustningen" för exakt övervakning Övervakning av hydrauloljeflöde är en nyckellänk för att säkerställa stabila driftförhållanden i hydraulsystemet. Genom att övervaka hydrauloljeflödet i realtid kan problem såsom systemläckage och pump- eller ventilfel upptäckas i tid, vilket undviker skador på utrustning eller produktionsolyckor orsakade av ovanligt flöde. Beroende på mätprincip och strukturella egenskaper delas flödesmätare som är lämpliga för hydraulolja in i följande kategorier: (1) Volymetrisk flödesmätare: "förstahandsvalet" för högviskösa oljor Den volymetriska flödesmätaren beräknar flödet genom att mäta antalet gånger hydrauloljan fyller och töms ur ett kärl med fast volym. Den har egenskaper som hög noggrannhet och god anpassningsförmåga till viskositet, och är särskilt lämplig för mätning av högviskösa hydrauloljor (viskositet 100 cSt). Här är ovaltandsflödesmätaren den dominerande produkten för mätning av hydraulolja – den består av två sammankopplade ovala tandhjul. När hydrauloljan driver tandhjulen runt, töms en fast volym olja ut vid varje rotation. Flödet kan erhållas genom att räkna antalet rotationer. Denna typ av flödesmätare har normalt en noggrannhet på nivå 0,5, och vissa högpresterande produkter kan nå nivå 0,2. Den påverkas inte nämnvärt av ändringar i fluidens viskositet och temperatur och används omfattande i scenarier såsom mätning av oljemängd och detektering av läckage i hydraulsystem. (2) Turbinflödesmätare: "effektiv lösning" för medium och lågviskösa oljor Turbinflödesmätaren använder hydraulolja för att driva turbinen i rotation och använder elektromagnetisk induktion för att omvandla turbinhastigheten till ett elektriskt signal för att beräkna flödet. Den har fördelar som snabb responstid och brett mätområde och är lämplig för dynamisk flödesövervakning av medium och lågviskösa hydrauloljor (viskositet <50 cSt), till exempel realtidsflödeskontroll i hydraulsystem, flödesreglering vid belastningsförändringar hos utrustning och liknande scenarier. Noggrannheten hos turbinflödesmätare är normalt nivå 0,5–1,0. Vissa produkter kan uppnå nivå 0,2-noggrannhet genom att optimera turbinstrukturen och signalkonverteringstekniken. Det bör dock noteras att turbinflödesmätare ställer höga krav på fluidens renhet. Om det finns föroreningar i hydrauloljan kan det lätt leda till att turbinen kilar eller slits, vilket påverkar mätnoggrannheten och livslängden. (3) Andra typer av flödesmätare: "kompletterande lösningar" för särskilda scenarier
Förutom volymetriska och turbinflödesmätare används även ultraljudsflödesmätare och elektromagnetiska flödesmätare i vissa särskilda scenarier. Ultraljudsflödesmätare beräknar flöde genom att mäta tidskillnaden för utbredning av ultraljudsvågor i hydraulolja. De har fördelarna att mätningen är kontaktfri och att det inte uppstår tryckförlust. De är lämpliga för mätning av hydrauloljor med stor diameter och hög viskositet, men påverkas lätt av luftbubblor och föroreningar i oljan. Mätnoggrannheten är relativt låg (vanligtvis nivå 1,0–2,0). Elektromagnetiska flödesmätare använder principen för elektromagnetisk induktion för att mäta flödet av ledande vätskor. Om dock hydrauloljans ledningsförmåga är låg fungerar de inte korrekt. Därför är de endast lämpliga för syntetiska hydrauloljor eller vatteninnehållande hydrauloljor med hög ledningsförmåga.
3. Ledande tillverkare av hydrauloljeflödesmätare och rekommenderade produkter inom och utomlands
Prestandan hos flödesmätare för hydraulolja är nära relaterad till tillverkarens tekniska erfarenhet och produktionsprocess. Ett antal företag som specialiserar sig på flödesmätning har framträtt både nationellt och internationellt. De har blivit branschens riktmärken tack vare sin avancerade teknik och pålitliga produkter. (1) Inhemsktillverkare: representanter för hög kostnadsnytta och anpassade tjänster
a. Anhui Jujea Instrument Co., Ltd.
Som ledande företag inom vätskeflödesmätare, Anhui Jujea Automation Technology Co., Ltd. har under många år varit djupt involverad inom området för mätning av hydraulisk oljeströmning. Företagets kärnprodukt, GT-LC-seriens ovala kugghjulsflödesmätare, är ett "vapen" för mätning av hydraulolja med hög viskositet. Denna serie flödesmätare är tillverkad av högkvalitativ rostfritt stål, vilket gör den motståndskraftig mot högt tryck och korrosion. Den kan anpassas till arbetsmiljöer med temperaturer upp till -20℃–200℃ och passar perfekt för de hårda driftsförhållandena i hydraulsystem. När det gäller noggrannhet är grundfelet för GT-LC-seriens flödesmätare ≤±0,5 %. Vissa modeller kan förbättra noggrannheten till ±0,2 % genom att optimera kugghjulstillverkningstekniken och signaleringsinsamlningstekniken, vilket ligger långt över branschens genomsnitt. Dessutom stöder denna serie flödesmätare flera utgångslägen (pulsutgång, 4–20 mA strömutgång) och kan sömlöst integreras med styrsystem såsom PLC för att möjliggöra realtidsöverföring och fjärrövervakning av flödesdata. För att möta behoven hos olika användare erbjuder även Anhui JUJEA anpassade tjänster, såsom konstruktion av tryckbeständiga kåpor för högtryckshydrauliska system samt optimering av oljeviskositetskompensationsalgoritmer för lågtemperaturmiljöer, för att fullt ut tillgodose personifierade användningsfall. b. Everud Fluid Technology (Shanghai) Co., Ltd. (Del av det tyska E.HOLDING Group)
Everud Fluid Technology (Shanghai) Co., Ltd., ett helt ägande dotterbolag till det tyska E.HOLDING Group i Kina, utnyttjar kärnresultaten från forskning och utveckling samt tillverkningsprocesser från VSE Flowmeter Technology Co., Ltd., ett annat dotterbolag inom koncernen, för att etablera sig som en branschstandard inom högpresterande hydrauliska oljeflödesmätare. VSE-märkets VS-serie med ovaltandsflödesmätare, med sin överlägsna mätnoggrannhet och långsiktigt stabila prestanda, har blivit det föredragna valet för noggrann flödesövervakning i många hydraulsystem.
Denna serie flödesmätare är utrustad med en unik tandhjulsinmeshningsmekanism. Denna design tar hänsyn till vätskans flödesegenskaper inom mätkammaren och minimerar störningar i vätskeflödet under mätningen. Detta säkerställer stabil och noggrann mätning även vid låga flöden i hydraulsystem, vilket effektivt undviker de mätfel som ofta uppstår i sådana förhållanden.
Tack vare sin utmärkta prestanda används VS-seriens ovaltandsflödesmätare brett inom tillämpningar som kräver högsta nivåer av noggrannhet och stabilitet. Inom rymdindustrin kan den användas för att övervaka flöde i rymdfarkosters hydrauliska styrningssystem och därmed säkerställa exakt funktion i komplexa rymdmiljöer eller vid höga altituder. Inom tillverkning av högteknisk utrustning, till exempel i hydraulsystemen hos precisionsverktygsmaskiner och stora industrirobotar, kan den också leverera tillförlitlig flödesdata för att stödja stabil utrustningsdrift, vilket gör den lämplig för en mängd krävande industriella tillämpningar.
C. Emerson Process Management (Emerson)
Som global ledare inom industriell automatisering har Emerson Process Management introducerat Micro Motion-serien av Coriolis massflödesmätare, vilket ger innovativa lösningar till branschen för mätning av flöde av hydraulolja.
Coriolis-massflödesmätare bygger på ett unikt mätprincip för Corioliskraft. De mäter direkt vätskans massflöde genom att registrera de kraftverkningar som genereras av vätskeflödet i en särskilt konstruerad rörledning. Denna mätmetod eliminerar grundläggande behovet av traditionella flödesmätare att förlita sig på vätskans fysikaliska egenskaper. Ändringar i hydrauloljans viskositet, temperaturvariationer vid drift och systemtryckjusteringar påverkar inte mätningen, vilket säkerställer noggranna mätresultat. Därför anses den i branschen vara "guldstandarden" för mätning av hydrauloljas massflöde.
I praktiska tillämpningar har denna serie flödesmätare visat exceptionell användbarhet. Under tillverkningsprocessen av byggnadsutrustning kontrollerar den exakt påfyllnaden av hydraulolja, vilket säkerställer konsekventa nivåer av hydraulolja för varje levererad utrustning. Detta garanterar enhetlig kvalitet och minskar prestandavariationer orsakade av variationer i oljemängd. Vid rutinmässig underhåll av hydraulsystem ger realtidsövervakning av oljeförlust underhållspersonalen noggranna uppgifter om oljeförbrukning, vilket möjliggör utvecklingen av vetenskapligt grundade och rationella underhållsplaner samt förhindrar maskinbrott orsakade av otillräcklig eller överdriven oljeförbrukning.

4. Rekommendationer för val av flödesmätartillverkare och branschtrender
(I) Viktiga urvalsprinciper från tillverkarens perspektiv

Utifrån flödesmätartillverkarnas praktiska erfarenhet måste valet av hydrauloljeflödesmätare följa de tre nyckelprinciperna "lämplighet för driftsförhållanden, matchande noggrannhet och kostnadsstyrning". För det första måste en lämplig typ av flödesmätare väljas utifrån hydrauloljans viskositet, temperatur och tryck. För hydraulolja med hög viskositet är en ovaltandsflödesmätare att föredra, medan en turbinflödesmätare kan användas för medium- och lågviskös hydraulolja. För högtemperatur- och högtrycksanvändning bör flödesmätarens material och tätningsprestanda beaktas. För det andra måste noggrannhetskraven anpassas till applikationsscenariot. För allmän industriell användning räcker en noggrannhetsklass 0,5, medan produkter med noggrannhetsklass 0,2 eller högre krävs inom högpresterande utrustningstillverkning, mätteknik och kalibrering. Slutligen måste utrustnings- och driftskostnader noggrant övervägas för att undvika överdriven eftersträvan efter hög noggrannhet som leder till slöseri med kostnader.
(II) Utvecklingstrender inom industrin för hydrauliska oljeflödesmätare
Med den pågående utvecklingen av Industri 4.0 och smart tillverkning går hydrauliska oljeflödesmätare mot "intelligens, integration och grön omställning". När det gäller intelligens utrustar tillverkare flödesmätarna med smarta sensorer och trådlös kommunikation. När det gäller integration blir integrerade flödesmätningsmoduler en trend. Till exempel kan VSE:s integrerade flödesmätare, designad för flerkanaliga hydraulsystem, mäta flöde i flera oljekretsar samtidigt, vilket minskar utrustningens storlek och installationskostnader. När det gäller grön omställning minskar tillverkare flödesmätarnas energiförbrukning och miljöpåverkan genom att optimera produktstrukturen och välja miljövänliga material.