油圧ポンプのテストは、システムのパフォーマンス損失を診断する最も信頼性の高い方法です
動力を失ったり、反応が遅くなったり、過剰な熱を発生したりする油圧システムは、ほとんどの場合、内部ポンプの摩耗または機械的故障が発生しています。これを確実に確認する唯一の方法は、体系的なポンプ テストを行うことです。 90 ～ 95% で動作するはずのポンプの体積効率が 85% を下回る場合は、再構築または交換が必要であることを示す明確な指標です。 ユニットの外観がどれほど新しいかに関係なく。症状からの推測は時間を無駄にし、不必要な部品交換につながります。
ビッカース油圧ポンプ 現在は Eaton Corporation のポートフォリオの一部となっており、数十年にわたり産業用および移動用油圧システムのベンチマークとなってきました。同社のピストン、ベーン、ギアポンプの設計は、現場で最も広くテストされ文書化されており、油圧ポンプの診断全般を理解するための理想的な参照点となっています。このガイドでは、テスト方法、主要な指標、ビッカース固有の考慮事項、結果を正確に解釈する方法について説明します。
油圧ポンプ試験のコアメトリクス
効果的なポンプテストでは、相互に依存する 3 つの性能パラメータを測定します。どれか 1 つを単独で評価すると、ポンプの健全性について不完全で誤解を招く可能性のある全体像が得られます。
体積効率
体積効率 (Ev) は、特定の速度における実際の排出流量と理論上の排出流量を比較します。次のように計算されます。
Ev = (実際の流量出力 ÷ 理論上の流量) × 100%
新しいビッカースベーンポンプは通常、次の温度で動作します。 92 ～ 96% の体積効率 定格圧力で。 Ev が 85% を下回ると、摩耗したベーン先端、サイド プレート、またはポート プレートを介した内部漏れが大きくなり、システムのパフォーマンス低下を引き起こす可能性があります。 80% を下回ると、ほとんどの産業用途においてポンプは事実上耐用年数の終わりに達します。
全体（トータル）効率
全体的な効率は、体積損失と機械的損失 (ポンプ内の摩擦) の両方を考慮します。それは体積効率と機械効率の積です。 健全な産業用ポンプは全体効率が 85 ～ 92% である必要があります。 。体積効率は良いものの機械効率が低いポンプでは、通常、ベアリングの摩耗、位置ずれ、またはシャフト シールの抵抗が発生し、入力トルク要件が増加します。
ケースドレン流量
ビッカース PVB および PVH シリーズを含むピストン ポンプおよび可変容量設計の場合、ケースのドレン流量は重要な診断指標です。 通常の場合のドレン流量は、通常、定格ポンプ出力の 1 ～ 3% です。 。ケースのドレン流量が定格出力の 10% を超えると、内部摩耗が即時の対応が必要なレベルに達しています。ケースの排水流量を測定するには、排水ラインに配管された専用の流量計が必要です。システムの動作だけからは推定できません。
標準的な油圧ポンプの試験手順
ポンプのテストは、システム内 (ポンプが取り付けられた状態) で実行することも、取り外した後に専用のテストベンチで実行することもできます。ベンチテストはより正確で再現性のあるデータを提供しますが、インシステムテストはより高速でポンプを取り外す必要がありません。どちらのアプローチも同じ測定原理に従います。
システム内の流量と圧力のテスト
- 流量計と圧力計を取り付ける ポンプ出口ライン内、ポンプの下流、方向制御バルブの上流。システムの最大動作圧力に対応した定格の T 継手を使用してください。
- システムを暖める 通常の動作温度まで — ほとんどの鉱物油油圧システムでは通常 120 ～ 140°F (49 ～ 60°C)。コールドテストでは、流体の粘度が増加するため、人為的に高い流量測定値が生成されます。 100°F 未満で取得された結果は、効率の計算には信頼できません。
- ベースライン (無負荷) フローを記録します システム動作温度における最小システム圧力で。これにより、ポンプの自由流動能力が確立されます。
- 制御された負荷圧力を適用します 下流の流量制御バルブまたは負荷バルブを使用して、定格使用圧力まで圧力を段階的に (たとえば、500 psi ずつ) 増加させます。各圧力ステップでの流れを記録します。
- 体積効率の計算 メーカーのデータシートからポンプの容量仕様を参照し、上記の式を使用して定格圧力での圧力を算出します。
- ケースのドレン流量を測定 ポンプがピストンまたは可変容量型の場合は別途ご相談ください。流量計をドレンラインに接続し、定格動作圧力での流量を記録します。
ベンチテストプロトコル
ベンチテストでは、駆動モーター、液体リザーバー、熱交換器、および校正された流量および圧力計器を備えた専用のテストスタンドでポンプを実行します。これにより、速度、温度、負荷を正確に制御できるようになり、システム内テストに存在する変数が排除されます。 ISO 4409 は、油圧ポンプとモーターの性能試験方法を管理する国際規格です。 また、測定精度の要件、試験液の特性、レポート形式を指定します。ビッカース/イートン工場の受け入れテストはこの規格に従うものであり、独立したテスト施設も同様である必要があります。
少なくとも記録すべき主要なベンチ テスト パラメータ:
- 入力シャフト速度 (RPM) — タコメーターまたはエンコーダーで測定
- 入口圧力 (吸引) — キャビテーションを防ぐために、流体の蒸気圧よりも高く保つ必要があります
- 複数の負荷点での出口圧力
- 各圧力ステップでの出力流量
- 入力トルクまたは消費電力
- 入口および出口の流体温度
- ケースドレン流量（適用ポンプ型式の場合）
- 定格速度および定格圧力における騒音レベル (dB(A))
ビッカース油圧ポンプ シリーズ: 主要な仕様とテストの参考資料
Vickers (Eaton Vickers) は、それぞれが異なる内部形状、性能特性、テスト上の考慮事項を備えたいくつかの異なるポンプ ファミリを製造しています。正しいテストパラメータを適用し、正しい仕様に照らして結果を解釈するには、どのシリーズを使用しているかを理解することが不可欠です。
| ポンプシリーズ | タイプ | 最大圧力 | 変位範囲 | 主要なテストパラメータ |
|---|---|---|---|---|
| V/VQシリーズ | 固定ベーン | 2,500 psi (172 バール) | 2.5 ～ 23 cc/rev | 2,000 psi での体積効率 |
| PVBシリーズ | 可変ピストン | 3,000 psi (207 バール) | 5 ～ 45 cc/回転 | ケースドレン流量の最小/最大変位応答 |
| PVHシリーズ | 可変ピストン | 5,000 psi (345 バール) | 57 ～ 141 cc/rev | ケースドレン流量、補償器の応答、全体の効率 |
| MFE・MFBシリーズ | 固定ピストン | 4,000 psi (276 バール) | 18 ～ 90 cc/回転 | 全圧力範囲にわたる体積効率 |
| Gシリーズ（ギア） | 固定ギア | 3,500 psi (241 バール) | 2 ～ 50 cc/回転 | 定格圧力での流量、騒音レベル |
ビッカース可変容量ポンプのテスト: 追加チェック
可変容量モデル (PVB、PVH) には、流量と効率の測定以外にも追加の機能テストが必要です。設定圧力を維持するために変位を減らす圧力補償器が正しく応答し、設定値を安定して保持することを検証する必要があります。 正しく機能する PVH シリーズ ポンプの補償器のデッドバンドは、設定値から ±75 psi (5 bar) を超えてはなりません 。補償器の応答が鈍い、または振動している場合は、スプール シールの摩耗、スプリングの疲労、または制御通路の汚れを示します。
テスト結果の解釈: 実際の数値の意味
生のテスト データは、定義された許容基準に照らして解釈された場合にのみ実用的になります。以下の参照範囲は、適切に維持されている油圧ポンプの集団に広く適用され、Vickers/Eaton のサービス文書ガイダンスと一致しています。
| テストパラメータ | 許容範囲 | マージナル/モニター | 必要なアクション |
|---|---|---|---|
| 体積効率 | 90%以上 | 85 ～ 89% | 85% 未満 — 再構築または交換 |
| 全体的な効率 | ≥ 87% | 82～86% | 82% 未満 — ベアリングとシャフトを検査します |
| ケースドレン流量（ピストンポンプ） | 定格出力の1～3% | 定格出力の4～9% | ≥ 10% — 即時検査が必要 |
| 定格回転数での騒音レベル | < 72dB(A) | 72～78dB(A) | > 78 dB(A) — キャビテーションまたはベアリングの損傷の可能性があります |
| 出口圧力リップル | 平均圧力の 3% 未満 | 3～7% | > 7% — 内部の磨耗または空気の吸入 |
油圧ポンプのテスト中に見つかる一般的な故障モード
テストでは、ポンプの良し悪しが確認されるだけでなく、特定の故障メカニズムも指摘されます。これらのパターンを認識すると、診断時間が短縮され、修復の決定に役立ちます。
キャビテーション
キャビテーション occurs when fluid pressure at the pump inlet drops below the fluid's vapor pressure, causing vapor bubbles to form and then collapse violently as pressure recovers. Testing signatures include elevated noise (a characteristic grinding or rattling sound), erratic flow readings, and rapid performance degradation. 5 インチ Hg (絶対値 17 kPa) を超える入口真空は、ほとんどのビッカース ポンプ設計における主なキャビテーション リスクしきい値です。 根本的な原因には、サクションストレーナの詰まり、サクションラインのサイズが小さすぎる、または過剰な空気が溶解した流体が含まれます。
内部摩耗（ベーンおよびポートプレートの浸食）
ビッカースベーンポンプでは、ベーンの先端とカムリングの表面が時間の経過とともに摩耗します。テストにより、圧力の増加に伴って容積効率が徐々に低下することが明らかになりました。中間圧力を超えると急激に低下する平坦な効率曲線は、ベーン先端の摩耗の特徴です。ピストンポンプのポートプレートの摩耗も同様のパターンを示します。両方の状態は、分解し、メーカー公差に対するクリアランスを直接測定することによって確認されます。
汚染による損害
粒子汚染の原因は次のとおりです。 油圧コンポーネントの故障の 70% 以上 業界調査によると。肉眼では見えない 5 ～ 15 ミクロンの範囲の粒子による摩耗は、ポンプ全体のクリアランスの成長を加速します。テストでは、これがケースのドレン流量の増加と組み合わされた一般的な効率の損失として示されています。汚染が疑われる場合は、オイル分析 (ISO 4406 に準拠した粒子計数) をポンプのテストに必ず伴う必要があります。ほとんどのポンプ シリーズのビッカース仕様には、 ISO 4406 清浄度 16/14/11 以上 信頼性の高い耐用年数を実現します。
シャフトシールとベアリングの故障
シャフトシールの故障は、多くの場合、シャフト出口点での外部漏れとケースのドレン流量の上昇によってテスト中に特定されます。ベアリングが故障すると、入力トルクが増加し（機械効率が低下）、キャビテーションの高音ノイズとは異なる独特の低周波ランブルが発生することがよくあります。 ビッカース ピストン ポンプのベアリングの故障は、ポンプと駆動モーターの間の位置ずれが原因であることがよくあります。0.003 インチ TIR (合計インジケータ振れ) を超える位置合わせ誤差は、ベアリングの寿命を大幅に短縮します。
テスト間のビッカース油圧ポンプのメンテナンスのベスト プラクティス
テストにより問題が特定されます。予防保守によりその頻度が減ります。以下の実践は、イートン ビッカースのサービス ガイドラインと確立された油圧システムのメンテナンス基準に基づいています。
- 流体の清浄度をポンプの指定された ISO 清浄度クラス以上に維持してください。 高圧で動作する PVH シリーズ ポンプの場合、これは ISO 16/14/11 以上を意味します。要求の厳しい用途では、シフトの合間にキドニーループろ過を使用してください。
- 油圧作動油をスケジュール通りに交換するだけでなく、状況に応じて交換してください。 定期的なオイル分析を使用して、粘度、酸化、粒子数を監視します。視覚的にはきれいに見える液体でも、5 ～ 25 ミクロンの範囲で重度に汚染されている可能性があり、ポンプに最も大きな損傷を与えます。
- 液体を交換するたびにサクションストレーナを点検し、清掃してください。 ストレーナの部分的な詰まりは、キャビテーションによるポンプ故障の最も一般的な原因の 1 つであり、予防するのが最も簡単な原因の 1 つです。
- ポンプを取り外して再度取り付けるときは、必ずシャフトの位置が合っているかどうかを確認してください。 ダイヤルインジケータを使用して、TIRが仕様内であることを確認します。フレキシブルカップリングは軽度の位置ずれを補正しますが、正しい取り付けの代わりとなるものではありません。
- ビッカースピストンポンプを空から始動しないでください。 最初の始動前、またはポンプハウジングから水を排出する整備後は、ケースのドレンポートを通してケースにきれいな作動油を事前に充填してください。ピストンポンプを短時間でも空運転すると、ベアリングとバルブプレートが直ちに損傷します。
- 各テストを個別に評価するのではなく、時間の経過とともにテスト結果の傾向を示します。 容積効率が 91% のポンプは正常ですが、6 か月前が 95%、現在が 91% であった場合、下降傾向にあるため、対策のしきい値を超える前に調査する必要があります。
ビッカース油圧ポンプの再構築と交換の時期
テスト結果が許容しきい値を下回った場合、再構築か交換かの決定が示されます。ビッカース ポンプの場合、経済性の観点から、より大型でより高価なユニットの再構築と、より小型の固定容量モデルへの交換が一般的に有利です。
- 通常、再構築はコスト効率が高くなります ビッカース PVH および PVB シリーズ可変容量型ポンプの場合、工場で認定された再構築の費用は新品単価の 30 ～ 60% で、正しく実行された場合、ポンプは工場出荷時の性能仕様に復元されます。
- 置き換える方がより実用的です より小排気量の V および VQ シリーズ ベーン ポンプの場合、新品の単価が比較的低く、再構築の人件費が交換コストに近いかそれを上回ります。
- 再構築または交換の決定に関係なく、 テスト中に特定された根本原因に常に対処する ポンプを再取り付けする前に。流体が汚染されている、ストレーナが詰まっている、またはドライブが位置がずれているシステムに再構築されたポンプまたは新しいポンプが取り付けられた場合、交換したユニットと同じタイムラインで故障が発生します。
