Številni pretvorniki v sistemih za pogon tekočin so žrtve kratkotrajnih tlačnih preobremenitev - običajno imenovanih tlačne konice. Če so ti skoki dovolj močni, lahko pride do trajnega pozitivnega premikanja ničle na izhodu pretvornika.Po preučevanju teh skokov smo razvili laboratorijsko metodo za določanje velikosti dejanskega skoka tlaka, ki je povzročil določeno okvaro na polju. Metoda kaže, da se v sistemu lahko pojavijo tlačne konice, ki so večkrat večje od nazivnega tlaka v sistemu.
Obvladovanje transducer-uničujočih pritiskovnih sunkov
Dynisco
03.06.2018
Mnogi pretvorniki v hidravličnih sistemih postanejo žrtev kratkotrajnih preobremenitev tlaka - pogosto imenovanih pritiski sunki. Če so ti sunki dovolj močni, se lahko pojavi trajni, pozitivni premik ničelne vrednosti na izhodu pretvornika.
Po preiskovanju teh sunkov smo razvili laboratorijsko metodo za določanje velikosti dejanskega pritiska sunka, ki je povzročil določeno poljsko napako. Metoda kaže, da lahko v sistemu pride do pritiskovnih sunkov mnogo večjih od nominalnega sistemskem tlaka.
Z uporabo tega postopka smo na primer ugotovili, da sta dva pretvornika, vrnjena s strani enega od naših uporabnikov za analizo okvare, izpostavljena pritiskom sunkov v višini 19.500 in 21.500 psi. Uporabniku je bilo težko sprejeti naše ugotovitve, kar ni presenetljivo. Sistem je vseboval ustrezne razbremenitvene ventile, blažen hidravlični cilinder in delovni tlak samo 1350 psi. Ko smo uporabniku povedali, da so se pojavili pritiski sunkov v vrednosti 14,4-krat in 15,9-krat večjih od sistemskem tlaka, so naše ugotovitve zazvenele nelogično.
Da bi rešili ta problem, smo odšli v tovarno uporabnika s digitalnim shranjevalnim osciloskopom in zapisovalnikom na disk za testiranje hidravličnih sistemov livarskih strojev, ki so doživljali okvare pretvornikov. Zapisovalnik je imel samodejno sprožanje, kar je omogočalo merjenje z ločljivostjo 0,5 μsec/točka. Rezultati testov so pokazali pritisne sunke v območju od 5500 do več kot 20.000 psi. Med testnim obdobjem je bil vzdrževan delovni tlak med 1250 in 1350 psi.
Izvedli smo podobne teste na brizgalnih strojih na Univerzi v Lowellu v Lowellu, Massachusetts. Odvisno od tega, kam smo posegli v hidravlični sistem stroja, smo ugotovili pritiske sunkov, ki so bili štirik rat do več kot 20-krat višji od stabilnega tlaka. Širina pulza je bila približno 0,25 msec - enako kot opazovano na livarskih strojih.
Ugotovitve testov
Rezultati teh testov in nadaljnjih testov, izvedenih šest mesecev kasneje na istem mestu, so nas pripeljali do več zaključkov:
• V hidravličnih sistemih se pojavljajo pritiski sunkov. Najhujši so povzročeni z hitrimi spremembami v pretoku sistema, ki jih lahko povzročajo komponente, kot so črpalke, batni, cilindri, ventili in krmilne naprave.
• Ujet zrak v hidravlični tekočini poveča velikost pritisknih sunkov. Odstranjevanje zraka iz sistema lahko zmanjša vrhove tlaka do 60%.
• V sistemu s nominalnim delovnim tlakom samo 1300 psi se lahko ustvari pritiski sunki, ki presegajo 20.000 psi. • Tipično trajanje pulza pritisknega sunka je približno 0,25 msec. Večina varnostnih ventilov, sestavnih delov za razbremenitev tlaka in izpušnih vtičev ne more odzvati na tako kratkotrajne prehode.
• Velikost sunka, ki se prenaša na pretvornik, je odvisna od njegovega položaja v sistemu.
• Pritiskne dušilke učinkovito zmanjšajo velikost sunka, ki ga mora prenesti pretvornik. Dušilke zaustavijo ali absorbirajo sunke in pulzacije, ki poškodujejo tlakovce.
Priporočila
Naslednja priporočila so namenjena kot vodnik pri izbiri, namestitvi in zaščiti pretvornikov v sistemih, ki doživljajo hude pritisne sunke.
• Uporabite pretvornik z najvišjim praktičnim razponom tlaka, ko zamenjate pretvornik, ki je že poškodovan zaradi pritiskovnih sunkov. Na primer, zamenjajte poškodovan pretvornik z nazivnim tlakom 2500 psi z modelom 3000 ali 5000 psi.
• Iz hidravličnega sistema odstranite zrak pred zagonom.
• Uporabite najkrajšo možno dolžino cevovoda med pretvornikom in mestom merjenja tlaka. Pri merjenju vstopnega tlaka cilindra namestite pretvornik čim bliže vhodnemu priključku cilindra.
• Izogibajte se namestitvi pretvornika na koncu dolgih, ravni cevovodov.
• Najbolj škodljivi sunki se ustvarjajo zaradi hitrih sprememb v pretoku sistema. Povišanje tlaka lahko postane izjemno visoko, če hitro delujoči elektromagnetni ventili ustavijo pretok. Če je mogoče, zmanjšajte hitrost zapiranja ventilov, da zmanjšate ali celo odpravite udarni sunek. To velja za vse hitro delujoče regulacijske ventile.
• Namestite ustrezno dimenzionirano pritiskno dušilko pri ali blizu pretvornika, da ga zaščitite pred pritiskovnimi sunki.