После изучения этих пиков мы разработали лабораторный метод для определения величины фактического пика давления, вызвавшего смещение и отказ датчика. Данные испытания действительно подтвердили возможность многократного повышения давления в системе по сравнению с номинальным давлением. Благодаря данному методу, после проверки в лаборатории по анализу неисправностей, мы обнаружили, например, что два датчика, возвращенные одним из наших пользователей, подвергались воздействию пикового давления в 19 500 и 21 500 psi.
После изучения этих пиков мы разработали лабораторный метод для определения величины фактического пика давления, вызвавшего смещение и отказ датчика. Данные испытания действительно подтвердили возможность многократного повышения давления в системе по сравнению с номинальным давлением. Благодаря данному методу, после проверки в лаборатории по анализу неисправностей, мы обнаружили, например, что два датчика, возвращенные одним из наших пользователей, подвергались воздействию пикового давления в 19 500 и 21 500 psi.
Однако пользователь счел наши выводы малоприемлемыми. Система тестирования содержала подходящие предохранительные клапаны, подпружиненный гидравлический поршень и имела рабочее давление всего 1350 psi. Когда мы сообщили пользователю, что произошло повышение давления в системе в 14,4 и 15,9 раз (пик давления), он нам, конечно, не поверил.
Для решения данной проблемы мы задействовали цифровой запоминающий осциллограф и дисковый регистратор и подключили их к системе заказчика. Благодаря этому шагу мы смогли записать все измеренные значения и доказать, что система не работает стабильно. Регистратор имел функцию автозапуска, что позволяло проводить измерения с разрешением 0,5 мксек/точка. Результаты испытаний выявили пики давления от 5500 psi до более чем 20 000 psi. Хотя было установлено рабочее давление от 1250 до 1350 psi.
Мы провели подобные тесты на инжекторных машинах в Университете Лоуэлла, г. Лоуэлл, Массачусетс. В зависимости от того, где мы подключились к гидравлической системе машины, где мы обнаружили пики давления в 4–20 раз больше, чем в установившемся режиме. Ширина импульса составляла примерно 0,25 мс, что идентично ширине, наблюдаемой на машинах у заказчика.
Выводы из тестов
Результаты данных тестов и других испытаний, проведенных спустя шесть месяцев в том же месте, привели нас к нескольким выводам:
• Пики давления возникают в гидравлических системах. Наиболее серьезные из них генерируются быстрыми изменениями потока в системе, которые могут быть вызваны такими компонентами, как насосы, поршни, прессы, клапаны и элементы управления.
• Попавший в гидравлическую жидкость воздух увеличил размер пиков давления. Очистка системы от воздуха может уменьшить пики на 60 %.
• Пики давления 20 000 psi могут возникать в системе с номинальным рабочим давлением всего 1300 psi. • Типичная продолжительность импульса давления составляет около 0,25 мс. Большинство предохранительных клапанов, компонентов для снижения давления и выпускных заглушек не могут реагировать на такой короткий переходный период.
• Размер импульса, передаваемого в преобразователь, зависит от его расположения в системе.
• Демпферы давления эффективно уменьшают размер импульса, который должен выдерживать датчик. Демпферы останавливают или поглощают удары и импульсы, повреждающие манометры.
Рекомендации
Для выбора, установки и защиты преобразователей в системах, подверженных значительными переходным давлениям, применяются следующие рекомендации.
• Использовать преобразователь с наиболее высоким практическим диапазоном давления при замене преобразователя, ранее поврежденного скачками давления. Например, поврежденный преобразователь на 2500 фунт/кв.дюйм следует заменять на модель на 3000 или 5000 фунт/кв.дюйм.
• Перед пуском гидравлической гидравлической системы необходимо стравить из нее жидкость.
• Использовать абсолютно минимальную длину трубы между преобразователем и точкой измерения давления. При измерении давления на входе в напорную систему преобразователь устанавливается как можно ближе к впускному отверстию напорной системы.
• Не допускать установки преобразователя в конце прямых участков трубопровода большой протяженности.
• Скачки давления, наносящие наибольшие повреждения, формируются при резком изменении расхода в системе. Рост давления может быть чрезвычайно высоким, если на быстродействующих электромагнитных клапанах прекращается поток. По возможности клапан следует закрывать медленно для сокращения или даже полного устранения ударного импульса. Это относится ко всем быстродействующим средствам регулирования расхода.
• На преобразователе или рядом с ним необходимо установить гаситель пульсаций давления для защиты от скачков давления