体系的なアプローチから始める
油圧トラブルシューティングで最も高くつく間違いは、問題を診断する前に部品を交換してしまうことです。本能に従ってポンプを交換するには時間と費用がかかります。測定された圧力損失の原因がポンプであることを確認した後でポンプを交換すると、問題は永久に解決されます。体系的なトラブルシューティングは、ツールではなく情報から始まります。
コンポーネントに触れる前に、システムの油圧回路図を確認してください。紙上で流路をトレースするには数分かかり、単一のフィッティングが緩む前に故障箇所が判明することがよくあります。マニホールド内に埋め込まれたバルブ、リモート アクチュエータに給電するパイロット ライン、機械上で見落としがちなバイパス回路が、回路図上ですぐに確認できます。回路図が入手できない場合は、回路図を入手することが最優先である必要があります。回路図なしで複雑な回路のトラブルシューティングを行うと、診断時間が増大し、誤診のリスクが増大します。
2 番目の準備ステップは、ベースラインを確立することです。システムが正常に動作しているときのシステム圧力、流体温度、アクチュエータのサイクル時間、およびポンプの騒音レベルを記録します。これらの参考値により、今後のトラブルシューティングが推測から比較に変わります。先月は 180 バールで、今日は 140 バールである圧力は、パフォーマンスがどの程度低下しているかを正確に示し、原因を大幅に絞り込みます。ベースラインがなければ、問題が発生するたびにゼロから診断することになります。
理解した回路図とベースライン データを用意して、流体源から外側に向かってシステムを論理的に処理します。最初にリザーバーと流体の状態、次にポンプ、バルブ、アクチュエーターの順に作業します。このシーケンスはエネルギー フローの方向に従い、実際の障害が上流にあるときに下流コンポーネントを交換するというよくある罠を回避します。
症状 1 — 圧力または電力の損失
システム圧力の徐々にまたは突然の低下は、最も頻繁に起こる油圧に関する苦情の 1 つです。これは、アクチュエータの動きの鈍さ、負荷を保持できないこと、または部分負荷でリリーフバルブが継続的に通気することとして現れます。流路内の主要コンポーネントが原因である可能性があります。
リリーフバルブから始めます。リリーフバルブの不適切な設定、摩耗、または汚染は、システム圧力低下の最も一般的な原因であり、除外するのが最も簡単です。ポンプ出口に校正済みの圧力計を接続し、システムに負荷がかかっている間の読み取り値を観察します。ゲージの読み取り値がリリーフバルブの設定値より低い場合は、リリーフバルブが定格クラッキング圧力を下回る圧力で流体を通過させている可能性があります。続行する前に、リリーフバルブを取り外し、検査し、洗浄または交換してください。
リリーフバルブが保守可能であることが確認された場合、次に疑わしいのはポンプの出力です。ポンプの内部摩耗により、回転要素とハウジングの間の隙間が増加し、流体が加圧されて排出されるのではなく内部で再循環されます。磨耗したポンプは無負荷状態でも圧力を高めますが、アクチュエータの要求が増加すると圧力を維持できなくなります。ポンプの下流に流量計を設置し、測定された出力を動作速度でのポンプの定格流量と比較します。動作圧力での定格出力の 10 ～ 15% を超える流量不足は、重大な内部摩耗を示します。
また、外部の漏れ経路、つまりホースの取り付け金具がわずかに後退しているか、バルブ本体のシールが故障しているか、または負荷がかかっている状態で流体が流れているシリンダのエンドキャップのシールがないかどうかも確認してください。タンクへの意図しない戻り経路があると、アクチュエータ回路に利用できる圧力が低下します。
症状 2 — 過熱
作動油が 60 ～ 70°C (140 ～ 160°F) を超えて継続的に動作すると、作動油の酸化が加速し、シールの劣化が加速し、粘度が低下し、内部漏れが増加してさらに多くの熱が発生するという下向きのスパイラルが発生します。進行性のシステム損傷を防ぐには、熱源を迅速に特定することが重要です。
液面低下 これは最も単純な原因であり、最初に確認する必要があります。リザーバーの充填量が不足すると、回路への戻りと再流入の間の流体の滞留時間が短縮され、適切な熱放散が妨げられます。さらなる診断に進む前に、リザーバーを補充し、全動作サイクルにわたって温度を監視してください。
汚染または劣化した液体 粘度が上昇し、潤滑性が低下するため、ポンプの動作がより激しくなり、単位仕事当たりの発熱量が増加します。液体サンプルを採取して実験室分析に送るか、ポータブル粘度コンパレータを使用して液体を新しいサンプルと比較してチェックします。著しく黒ずんでいる、焦げた臭いがしている、または目に見える曇りが見られる液体は、診断を進める前に交換する必要があります。汚れた液体は、他の修正に関係なく熱を発生し続けます。
冷却回路の詰まりまたは汚れ これは、以前は通常の温度で動作していたシステムの過熱の主な原因です。オイルクーラーに外部の汚れ (空冷ユニットの空気流を妨げる塵、破片、またはスケール) および内部の詰まり (水冷ユニットのスケールまたは生物増殖) がないか点検します。冷却器が 50% の効率で動作していても、全負荷時に流体温度が許容限界を大幅に超える可能性があります。
リリーフバルブの連続作動 重要な熱源です。システム圧力要求がバルブ設定に近いため、または負荷がリリーフに対して保持されているために、リリーフバルブが繰り返し開くと、有益な仕事は実行されずに油圧パワーが直接熱に変換されます。リリーフ設定が通常の作動圧力を上回る適切なマージンを提供しているかどうか、またアプリケーションでリリーフ回路の負荷を軽減するためにアキュムレータまたはカウンターバランスバルブが必要かどうかを確認してください。
症状3 異音・振動が発生する
油圧システムは、経験豊富な技術者がすぐに認識できる特徴的な動作音を発生します。ベースラインからの逸脱、つまり鳴き声、ノック音、ガラガラ音、または不規則な脈動などは、ほとんどの場合、音の性質によって特定できる特定の障害を示しています。
あ 甲高い泣き声 ポンプからの放出はキャビテーションの典型的な特徴です。キャビテーションは、ポンプ入口の流体圧力が流体の蒸気圧を下回ると発生し、蒸気泡が形成され、高圧ゾーンに入ると激しく崩壊します。爆縮エネルギーはうめき声や金切り声として聞こえ、ポンプ内部の急速な浸食を引き起こします。吸引ラインを直ちに確認してください。吸引ストレーナの詰まり、入口の遮断バルブが部分的に閉じていること、吸引ラインがポンプの流量に対して小さすぎること、または流体の粘度が現在の温度に対して高すぎることを確認してください。入口圧力を大気圧より下げる制限があると、キャビテーションが発生する条件が発生します。
あ ノック音やカタカタ音 シャフト速度に応じて変化するポンプからの変化は、通常、空気の取り込み、つまりキャビテーションではなくエアレーションを示します。取り込まれた空気はポンプを通過する際に突然圧縮および膨張し、キャビテーションの定常的な鳴き声とは異なる不規則なノック音を発生させます。すべての吸引ラインのフィッティングとシャフト シールに空気の侵入がないか確認してください。ポンプの吸込側のシャフトシールが損傷または摩耗していると、負の入口圧力で空気が吸い込まれる可能性があります。ポンプの動作中に、疑わしい継手に少量の液体を塗布します。音が変化した場合は、空気の侵入点が見つかりました。
振動と圧力脈動 ラインの動きや継手の疲労を引き起こす原因は、多くの場合、ポンプの固有圧力周波数と支持されていない配管の機械的固有周波数との間の共振によって引き起こされます。適切な間隔でクランプを追加し、ポンプポートにフレキシブルホースセクションを取り付けることで、ポンプと流体の状態を変えることなく、ポンプを硬い配管から切り離し、共振による振動を排除します。
症状 4 — 外部および内部の漏れ
油圧漏れはメンテナンス上の問題であると同時に、安全上の問題でもあります。ホースのピンホール漏れから高圧流体が注入されると、皮膚を貫通して重傷を負う可能性があります。機械の下に液体が溜まると、滑りや火災の危険が生じます。明らかな深刻さに関係なく、漏れがあった場合は、直ちに対処する必要があります。
外部漏れ 表示されており、通常は簡単に見つけることができます。一般的な原因としては、振動によって緩んだホース継手、O リングが切れたり永久に変形したりした O リング フェース シール接続、耐用年数を過ぎて摩耗したシリンダ ロッド シール、過剰なケース圧力やシャフトの振れにより故障したポンプ シャフト シールなどが挙げられます。ホース継手の場合は、交換する前に仕様に従って再トルクしてください。継手での明らかな漏れの多くは、単に締め付けが不十分で、時間の経過とともに振動してわずかに緩んだ接続です。
内部漏れ — バルブのスプールを横切って、磨耗したシリンダーシールを通って、またはポンプの内部クリアランスを横切ってバイパスする流体 — は、目に見える流体の損失がないため、検出が困難です。その証拠は、負荷の下でドリフトするアクチュエータ、位置を保持しないシリンダー、またはゆっくりと圧力が上昇するシステムなど、パフォーマンスの低下です。のために ベーンモーター そして ピストンモーター 内部漏れは、特定の圧力および流量入力における出力トルクまたは速度の低下として現れます。ケースのドレン流量を測定して内部漏れを定量化します。モーターまたはポンプからのケースのドレン流量がメーカーの最大仕様を大幅に超えている場合は、内部クリアランスが許容範囲を超えて摩耗しており、コンポーネントの再調整または交換が必要です。
方向制御弁の内部漏れを検出するには、アクチュエータを回路から隔離し、アクチュエータの動きを監視しながら弁本体を加圧します。静圧条件下での動作は、バルブ スプールがシール ランド全体に流体を通過させていることを確認します。
症状 5 — アクチュエータの動きが遅い、または不安定である
シリンダの伸縮が遅すぎる場合、またはモータが一貫性のない速度で動作する場合、故障はポンプ、制御バルブ、またはアクチュエータ自体に起因する可能性があります。構造化された分離プロセスにより、回路のどのセクションが原因であるかが特定されます。
まず、ポンプと方向制御弁の間に取り付けられた流量計を使用して、ポンプの流量出力が仕様の範囲内であることを確認します。ポンプの流れが正しい場合、問題は下流にあります。ポンプ流量が仕様を下回っている場合は、上記の圧力損失セクションで説明したポンプ診断手順に戻ります。
ポンプ流量を確認したら、方向制御弁を確認します。汚れ、シールの膨張、または完全に通電されていないソレノイドが原因でバルブ スプールが部分的に固着していると、完全に開くように指示された場合でも、アクチュエータへの流れが絞り込まれます。ソレノイドの消費電流をメーカーの仕様と照らし合わせて確認してください。ソレノイドの消費電流が定格電流を下回っている場合は、配線に欠陥がある可能性があります。定格電流を超えるとコイルが損傷する可能性があります。電気的チェックに合格した場合は、バルブ スプールを取り外して汚れや傷がないか検査します。
圧力補償されたかどうかにかかわらず、元の設定からドリフトした流量制御バルブは、アクチュエータの速度が遅くなったり、変動したりする原因になります。オリフィスの設定がシステムの仕様と一致していることを確認し、流量制御回路内の逆止弁が正しく取り付けられており、制御された方向へのバイパスを許可していないことを確認してください。
すべての上流コンポーネントがチェックアウトした場合、アクチュエータ自体に内部シール バイパスが発生している可能性があります。シリンダーの場合は、完全に後退させてから、負荷を接続していない状態でロッドエンドポートの戻り流量を監視しながら、キャップエンドに圧力を加えます。測定可能な戻り流量は、ピストンシールがバイパスしていることを示します。のために ベーンモーター そして ピストンモーター 、既知の入力流量でシャフト速度を測定し、理論上の変位計算と比較します。理論値を下回る速度は、内部の体積損失を示します。
ポンプ固有のトラブルシューティング
ポンプは油圧トラブルシューティングの問い合わせで最も一般的な対象であり、ポンプ技術が異なれば、故障の兆候も異なります。それぞれのタイプで何を調べるべきかを理解すると、診断時間が大幅に短縮されます。
ベーンポンプのトラブルシューティング: ベーンポンプ 流体の清浄度と最小入口粘度に敏感です。最も頻繁に発生するベーン ポンプの故障モードはベーン先端の摩耗で、ベーン先端とカム リングの間のクリアランスが増加し、体積効率が低下します。これは、突然の故障ではなく、時間の経過とともに徐々に圧力と流量の低下として現れます。適切に動作していたベーン ポンプが突然出力を失った場合は、ベーンが破損していないか、固着していないかを確認してください。1 つのベーンがスロットに詰まっていると、ローター全体の圧力バランスが崩れ、即座に劇的な圧力損失が発生する可能性があります。ベーン ポンプには、ベーンとカム リングの接触を維持するのに十分な遠心力を生成するための最低速度も必要です。最低速度未満で動作すると、ベーンのフラッターが発生し、チップの摩耗が促進されます。
ピストンポンプのトラブルシューティング: ピストンポンプ は、きれいな液体とケースのドレン圧力への細心の注意を必要とする高性能ユニットです。ケースドレンラインの詰まりまたはサイズ不足によって生じる過剰なケースドレン圧力により、液体がシャフトシールを通過し、シールの破損が発生します。ケースのドレンラインが液面より上のリザーバーに戻り、背圧が発生していないことを常に確認してください。圧力とともに増加するピストン ポンプの騒音は、ピストン上のスリッパー パッドが摩耗し、高圧になると流体力学的フィルムが失われることを示しています。ピストン ポンプ ケースのドレン サンプル内の乳白色または濁った液体は水の汚染を示しており、ベアリングとピストン ボアの磨耗が大幅に加速するため、直ちに液体を交換し、水の浸入箇所を特定するためにシステムを調査する必要があります。
どちらのタイプのポンプでも、分解前の最も効果的な診断アクションは次のとおりです。 ケースドレン流量測定 。通常の場合のドレン流量は、通常、定格ポンプ容量の 1 ～ 5% です。ケースのドレン流量が定格出力の 10% を超えている場合は、外部症状が深刻であるかどうかに関係なく、ポンプが使用可能範囲を超えて摩耗していることを示す信頼性の高い指標です。
すべての技術者が使用すべき診断ツール
効果的な油圧トラブルシューティングには、目視検査以上のものが必要です。以下の機器は、わずかに劣化したコンポーネントと本当に故障したコンポーネントを区別するために必要な定量的なデータを提供します。
あ 校正済み油圧計 適切な範囲 (産業用システムでは通常 0 ～ 400 bar) と圧力スパイクからゲージを保護するスナバー フィッティングを備えた診断機器は、最も基本的な診断機器です。定義されたテストポイントでの圧力測定値をシステム仕様と比較して、特定の回路セクションの障害を数分で特定します。すべての油圧システムには、ポンプ出口、各主要バルブ ブロックの上流および下流、および各アクチュエータ ポートにテスト ポイント フィッティングを取り付ける必要があります。
あ ポータブル油圧流量計 — クイック接続テストフィッティングを使用してインラインで設置 — 圧力計だけでは得られない流量測定が可能です。流量データはポンプ出力を確認し、バルブとアクチュエータ間の内部漏れを特定し、流量制御設定がシステム仕様と一致していることを検証します。タービンタイプのインラインメーターは正確かつコンパクトで、ほとんどの産業用トラブルシューティングタスクに適しています。
あn 赤外線温度計または赤外線カメラ 物理的に接触せずに熱源を特定するのに非常に役立ちます。システムの稼働中にコンポーネントの表面をスキャンすると、どのバルブがタンクに熱を放出しているか (継続的なバイパスを示します)、配管のどの部分が熱くなっているか (流量制限を示しています)、クーラーが対称的に機能しているかどうかが明らかになります。アキュムレータは、サイクリング中にシェルをスキャンすることで、充電前の完全性をチェックできます。適切に充電されたアキュムレータには、ガスセクションとオイルセクションの間に明確な温度境界が表示されます。
あ ポータブルパーティクルカウンターまたは汚染テストキット ISO 4406 形式で定量的な清浄度レベルの測定値を提供します。この測定値により、流体の清浄度がシステム内で最も敏感なコンポーネントに要求される仕様の範囲内であるかどうかが明確にわかります。コンポーネントの故障に起因する油圧の問題の多くは、実際には汚染によって引き起こされる摩耗であり、新しい部品を取り付ける前に流体が仕様の範囲内になければ再発します。
繰り返しの故障を避けるための予防保守
最も効果的な油圧トラブルシューティングは、そもそも故障の発生を防ぐものです。体系化された予防保守プログラムにより、計画外のダウンタイムが削減され、コンポーネントの耐用年数が延長され、将来のトラブルシューティングをより迅速かつ正確にするためのベースライン データが提供されます。
流体分析 油圧予防保守の基礎です。 500 ～ 1,000 稼働時間ごとに実験室分析用の流体サンプルを送信すると、粘度ドリフト、酸化生成物、水分含有量、摩耗金属濃度に関するデータが得られます。液体中の鉄または銅の濃度が上昇すると、特定のコンポーネントが内部で摩耗していることを示します。多くの場合、摩耗によって検出可能なパフォーマンスの症状が現れる数週間または数か月前に発生します。摩耗金属データに基づいて動作することで、生産中の緊急修理ではなく、計画的なダウンタイム中に計画的にコンポーネントを交換できます。
フィルターサービス間隔 固定のカレンダー間隔ではなく、差圧インジケーターに基づく必要があります。汚染された環境で 300 時間後にバイパスインジケーター圧力に達したフィルターは、標準の 500 時間間隔ではなく、300 時間で交換する必要があります。すべての吸引フィルター、圧力フィルター、戻りフィルターに差圧インジケーターを取り付け、日常の機器点検のたびに検査してください。フィルターをバイパスすると、ろ過されていない流体がシステム内を循環し、下流のすべてのコンポーネントの摩耗が同時に加速します。
定期的なシステム検査 液面と状態のチェック、ポンプの騒音の変化の有無の確認、初期段階のウィープがないかすべてのホースと継手の接続を確認、リリーフバルブの設定がずれていないことの確認、傾向の比較のために圧力と温度の測定値を記録することが含まれます。予定されたサービス間隔ごとに 15 分間の検査を行い、結果を書面で記録することにより、油圧メンテナンスが事後対応的な規律から予測的なものに変わり、最もコストのかかる生産中断の原因となる予期せぬ故障が事実上排除されます。
