Strategie di analisi e ottimizzazione dei guasti per le pompe a pistone assiale a spostamento variabile Rexroth A4VSO nelle presse per estrusione in alluminio

Il ruolo critico delle pompe a pistone assiale nell'estrusione in alluminio

Nelle moderne linee di produzione di estrusione in alluminio, i sistemi idraulici fungono da fonte di energia principale, con le loro prestazioni che influiscono direttamente sulla qualità del prodotto e sull'efficienza di produzione. Le pompe di spostamento a pistone assiale della serie A4VSO Rexroth sono diventati i componenti di potenza preferiti per i sistemi idraulici nelle presse di estrusione in alluminio a causa delle loro capacità ad alta pressione e carico pesante, controllo preciso del flusso e affidabilità eccezionale. Questo articolo fornisce un'analisi approfondita di modalità di fallimento tipiche, cause alla radice e soluzioni per le pompe a pistone assiale A4VSO in applicazioni di estrusione in alluminio, offrendo approcci sistematici di risoluzione dei problemi e strategie di ottimizzazione del personale di manutenzione. Attraverso casi di studio del mondo reale e analisi dei dati, esploreremo anche come la manutenzione preventiva e gli aggiornamenti tecnici possano estendere la durata della pompa, ridurre i tempi di inattività delle attrezzature e, in definitiva, garantire un funzionamento efficiente e stabile delle linee di produzione di estrusione in alluminio.

Caratteristiche tecniche delle pompe del pistone assiale A4VSO e della loro applicazione in estrusione in alluminioPresse

ILRexroth A4VSO Pompa pistone assialeè una pompa versatile e multifunzionale di spostamento variabile noto per la sua efficienza energetica e le caratteristiche "a tre costante": potenza costante, pressione costante e flusso costante. Utilizzando un design di piastra di swash, questa pompa raggiunge la regolazione dello spostamento di cottura cambiando l'angolo di piastra di swash, rendendolo particolarmente adatto per i carichi altamente variabili e le frequenti fluttuazioni della pressione tipiche delle presse di estrusione in alluminio. Con una pressione nominale di 350 bar e una pressione massima di 400 bar e un intervallo di spostamento di 40-1000 cm³/giri, la pompa A4VSO può soddisfare diversi requisiti di potenza attraverso presse di estrusione di alluminio piccole, medie e grandi.

Nei processi di estrusione in alluminio, la pompa del pistone assiale A4VSO esegue principalmente le seguenti funzioni critiche:

• Drive del cilindro principale: offre un fluido idraulico ad alta pressione e ad alto flusso richiesto per il processo di estrusione, garantendo velocità di estrusione stabili
• Dramping del dado: mantiene una pressione costante per mantenere le stampi chiuse, prevenendo la separazione durante l'estrusione
• Movimento del contenitore: controlla il movimento in avanti e indietro del contenitore di estrusione per il caricamento delle billette ed estrusione
• Azioni ausiliarie: fornisce energia per meccanismi ausiliari come taglio e scarico

I processi di estrusione in alluminio impongono requisiti impegnativi sui sistemi idraulici: elevate pressioni di lavoro (in genere 250-350 bar), variazioni significative della domanda di flusso (dalla pre-estrusione a bassa velocità a fasi di estrusione ad alta velocità) e temperature ambientali elevate (a causa della sostanziale generazione di calore durante l'estrusione). Queste condizioni operative presentano numerose sfide per le pompe a pistoni assiali A4VSO durante il funzionamento prolungato, rendendole inclini a vari guasti che possono influire sull'efficienza di produzione e sulla qualità del prodotto se la manutenzione è inadeguata.

Modalità di fallimento comuni e analisi della causa principale

Pressione insufficiente o fluttuazioni di pressione anormali

In applicazioni di estrusione in alluminio,pressione insufficiente o fluttuazioni di pressione eccessiveNelle pompe a pistone assiale A4VSO sono tra i sintomi di fallimento più comuni, manifestandosi come mancato raggiungimento dei valori di pressione impostati o gravi oscillazioni di aghi sui calibri di pressione. Sulla base dell'esperienza di manutenzione pratica, questo fallimento può derivare dalle seguenti cause:

• Perdita di sistema: pressioni di estrusione in alluminio che funzionano continuamente ad alta pressione spesso sperimentano perdite interne o esterne a collegamenti e guarnizioni dei tubi idraulici. In particolare, le guarnizioni del cilindro principale e l'usura del blocco delle valvole interne possono impedire l'accumulo di pressione del sistema. L'ispezione di tutte le connessioni per le macchie di olio e affrontare i punti di perdita dovrebbe essere il primo passo.

• Malfunzione della valvola di soccorso: impostazioni errate della valvola della valvola (troppo bassa) o la bobina della valvola può impedire l'aumento della pressione del sistema. Le valvole di soccorso devono essere riadattate o riparate. In particolare, le presse di estrusione in alluminio in genere impiegano il controllo della pressione a più stadi, richiedendo la verifica di tutte le impostazioni della valvola di pressione.

• Usura della pompa interna: il funzionamento prolungato ad alta pressione provoca usura in due coppie di attrito critico della pompa A4VSO: pistoni e blocchi cilindri e piastre di porta e blocchi cilindri. L'aumento delle autorizzazioni portano a una maggiore perdita interna e a una ridotta efficienza volumetrica, spesso accompagnata da fluttuazioni di pressione quando il flusso di uscita della pompa è inadeguato a velocità nominale.

• Contaminazione dei fluidi: gli ambienti polverosi di estrusione in alluminio possono compromettere la pulizia idraulica del fluido (superando gli standard di classe NAS). Le particelle solide accelerano l'usura sui componenti interni e possono intasare i passaggi di controllo, risultando in una lenta risposta di meccanismo variabile e regolamentazione della pressione instabile. La contaminazione del fluido è un fattore primario che riduce la durata della pompa del pistone assiale.

• Flusso di ingresso insufficiente: bassi livelli di olio, filtri di aspirazione ostruiti o viscosità del fluido eccessivo possono causare un priming inadeguato della pompa, portando a cavitazione, fluttuazioni della pressione e rumore anormale. Dati le temperature dell'olio tipicamente elevate nei sistemi idraulici di estrusione in alluminio, l'idoneità alla viscosità del fluido richiede particolare attenzione.

Flusso insufficiente e risposta dell'attuatore lento

Flusso inadeguatoè un altro tipico guasto della pompa a pistone assiale A4VSO nelle applicazioni di estrusione in alluminio, manifestando una velocità di estrusione ridotta e una minore efficienza di produzione. L'analisi dettagliata indica che questo fallimento in genere si riferisce a:

• Fallimento di meccanismo variabile: il meccanismo variabile della pompa A4VSO è costituito da pistoni di controllo, piastre di swash e componenti di feedback. I passaggi di controllo intasati, i pistoni variabili bloccati o le molle di feedback danneggiate possono impedire alla pompa di regolare il flusso di uscita in base alle richieste di sistema. I processi di estrusione in alluminio richiedono una rapida risposta della pompa ai cambiamenti della domanda di flusso, rendendo particolarmente dannosi i guasti del meccanismo variabile per la stabilità del processo.

• Velocità operativa non ottimale: le connessioni di pompaggio motorie improprie (EG, slittamento della cinghia) o le anomalie della frequenza di potenza (EG, le impostazioni VFD) possono ridurre la velocità della pompa, influenzando direttamente il flusso di uscita. Per le pressioni di estrusione con controllo di conversione della frequenza, verificare le impostazioni di frequenza minima dell'inverter (consigliate ≥25Hz).

• Temperatura eccessiva dell'olio: alte temperature ambiente nei negozi di estrusione combinati con una significativa generazione di calore del sistema idraulico può elevare temperature dell'olio oltre i limiti raccomandati (in genere <60 ° C) se i sistemi di raffreddamento sono inadeguati. Temperature elevate riducono la viscosità del fluido, aumentano le perdite interne e riducono l'efficienza volumetrica accelerando al contempo il degrado della tenuta, creando un ciclo vizioso.

• Installazione impropria della pompa: il disallineamento tra pompe A4VSO e motori aumenta i carichi radiali, causando un'usura prematura del cuscinetto e potenzialmente influenzando il movimento della piastra di swash, portando indirettamente a un'uscita di flusso instabile. Date vibrazioni sostanziali nelle presse di estrusione in alluminio, sono essenziali controlli regolari di allineamento della pompa-motori.

• Condizioni di ingresso scadenti: oltre filtri di aspirazione intasati, tubazioni di ingresso sottodimensionate, curve eccessive o progettazione impropria del serbatoio (ad es. Misconfigurazione dell'errore di deflettore) creano una resistenza di aspirazione eccessiva, causando problemi di cavitazione e uscita del flusso.

Rumore e vibrazione anormale

Rumore e vibrazione insolitiServire come segnali di avvertimento precoce per i guasti della pompa a pistone assiale A4VSO, giustificando l'attenzione immediata degli operatori di stampa di estrusione in alluminio:

• Cavitazione: il priming a pompa insufficiente crea bolle di vapore nel fluido idraulico che collassano in zone ad alta pressione, producendo suoni di cracking distinti. La cavitazione non solo genera rumore, ma danneggia gravemente le superfici interne della pompa. Controllare l'integrità della linea di aspirazione, i differenziali della pressione del filtro e le proprietà anti-foam fluide sono la chiave per affrontare il rumore della cavitazione.

• Attrito meccanico: usura del cuscinetto, meccanismi di piastra swash sciolte o assiemi di slipper pistone danneggiati producono suoni di attrito metallico. Il funzionamento ad alto carico continuo nelle pressioni di estrusione in alluminio accelera l'usura in queste parti in movimento. Il monitoraggio regolare dello spettro delle vibrazioni aiuta a rilevare in anticipo i guasti meccanici.

• Pulsazione a pressione: mentre le pompe A4VSO presentano intrinsecamente alcune pulsazioni a flusso, le pulsazioni eccessive (ad esempio, da scanalature in ostruite o angolate di porte angolate) trasmette attraverso le tubazioni, causando la risonanza del sistema e il ruggito a bassa frequenza. Il dimensionamento dell'accumulatore adeguato e i layout delle tubazioni ottimizzati mitigano efficacemente le pulsazioni di pressione.

• Contaminazione del fluido: particelle solide che entrano in coppia di attriti della pompa punteggiano superfici di precisione, creando rumore irregolare. La polvere di ossido di alluminio generata durante l'estrusione aggrava significativamente l'usura se si entra in sistemi idraulici. Il mantenimento della pulizia del fluido è cruciale per la riduzione del rumore.

Problemi di surriscaldamento e perdite

Pompa di surriscaldamento e perdita di fluidosono problemi correlati comuni nei sistemi idraulici della pressa di estrusione in alluminio:

• Eccessiva perdita interna: usura in coppie di attrito della pompa A4VSO (blocco cilindro a pistone, blocco del cilindro della piastra di porta) consente la perdita di olio ad alta pressione in camere a bassa pressione, convertendo l'energia idraulica in calore e causando un aumento di temperatura anormale. Questa perdita interna aumenta anche il flusso della linea di drenaggio esterna e se le linee di drenaggio sono sottodimensionate o la contropressione della linea di ritorno è eccessiva, si verificano ulteriori aumenti di temperatura.

• Efficienza meccanica ridotta: le condizioni di lubrificazione a secco o di confine (ad es. Lubrificazione del cuscinetto insufficiente o lubrificazione inadeguata della piastra di swash) generano un calore di attrito sostanziale. Il funzionamento continuo delle presse di estrusione in alluminio consente l'accumulo di calore, causando potenzialmente il surriscaldamento localizzato o addirittura convulsioni. Monitoraggio dei differenziali di temperatura del caso a ambiente della pompa (raccomandati ≤35 ° C) è una misura preventiva efficace.

• Fuggi di guarnizione: le alte temperature accelerano il degrado delle guarnizioni dell'albero, degli O-ring e di altri elementi di tenuta, causando perdite esterne. I punti di dispersione comuni nei sistemi idraulici di estrusione in alluminio comprendono guarnizioni dell'albero della pompa, guarnizioni del meccanismo variabile e collegamenti dei tubi. I materiali di tenuta resistenti ad alta temperatura e la regolare sostituzione delle guarnizioni invecchiate sono necessarie misure preventive.

• Raffreddamento inadeguato: le alte temperature ambiente nei negozi di estrusione richiedono dispositivi di raffreddamento di dimensioni adeguate e un flusso di acqua di raffreddamento sufficiente per evitare l'aumento complessivo della temperatura dell'olio. È consigliabile la verifica delle prestazioni del sistema di pulizia e raffreddamento regolare.

Tabella: modalità di guasto tipiche e cause delle pompe a pistone assiale A4VSO nelle pressioni di estrusione in alluminio

Metodi di diagnosi dei guasti e misure preventive

Procedure di diagnosi di guasti sistematici

Per i guasti della pompa a pistone assiale A4VSO nelle presse di estrusione in alluminio, ti consigliamoApprocci diagnostici sistematiciPer evitare danni secondari dallo smontaggio indiscriminato:

• Registrazione e analisi dei parametri: stabilire record di parametri di funzionamento della pompa, compresi i dati di base per la pressione di lavoro, la portata, la temperatura dell'olio e i livelli di rumore. Confronta questi parametri quando si verificano anomalie. Le pressioni di estrusione in alluminio in genere sono dotate di sistemi di controllo PLC che consentono il recupero storico dei dati per l'analisi.

• Ispezione sensoriale: localizzazione preliminare di guasti attraverso metodi uditivi (rumore anormale), visivo (perdite, condizioni fluide) e tattili (temperatura, vibrazione). Ad esempio, il surriscaldamento localizzato della pompa può indicare problemi di lubrificazione del cuscinetto o della piastra.

• Test funzionali: regolare la pressione del sistema e le valvole di flusso per osservare le caratteristiche di risposta della pompa. I meccanismi variabili della pompa A4VSO dovrebbero rispondere senza problemi alle variazioni di pressione e di flusso; Le risposte lente o graduali possono indicare blocchi di circuiti di controllo o pistoni variabili bloccati.

• Analisi dei fluidi: campionamento periodico per testare la viscosità del fluido idraulico, il contenuto di acqua, i livelli di contaminazione e l'usura delle particelle di metallo. I sistemi idraulici di estrusione in alluminio dovrebbero sottoporsi ad analisi dei fluidi ogni 3-6 mesi per il rilevamento precoce dei problemi. Il fluido latteo indica l'ingresso di acqua, mentre l'aumento delle particelle metalliche riflette l'usura interna accelerata.

• Analisi delle vibrazioni e dello spettro del rumore: utilizzare apparecchiature specializzate per raccogliere i segnali di vibrazione e rumore della pompa, determinando i tipi di guasto attraverso le caratteristiche spettrali. I guasti del cuscinetto si manifestano in genere come un aumento dei componenti ad alta frequenza, mentre la cavitazione produce picchi di rumore specifici.

• Test di isolamento segmentato: per sistemi complessi, isolare gradualmente i componenti (ad es. Disattiva alcuni attuatori) per osservare i cambiamenti dei sintomi del fallimento e l'ambito diagnostico ristretto. I sistemi idraulici di estrusione in alluminio comprendono in genere più sottosistemi in cui i test segmentati migliorano l'efficienza diagnostica.

Ispezione e manutenzione dei componenti critici

Percomponenti principaliDelle pompe a pistoni assiali A4VSO, gli utenti della stampa di estrusione in alluminio dovrebbero implementare piani di ispezione specializzati:

• Piastre di porta e blocchi cilindri: l'usura in queste coppie di attrito è la causa principale del degrado delle prestazioni della pompa. Ispezionare le superfici della piastra di porta per la combustione o il punteggio e misurare la piattaforma del blocco del cilindro (non deve superare 0,005 mm). L'usura minore può essere corretta attraverso la rettifica di precisione, mentre un danno grave richiede la sostituzione.

• Gruppi di pistone e pantofole: controllare le superfici del pistone per il punteggio o l'usura e le superfici di contatto con la pantofola per la piattaforma. Il gioco da pistone-a-bore in genere varia 0,015-0,025 mm; Il superamento di ciò richiede la sostituzione del pistone. Le condizioni ad alta pressione nelle presse di estrusione in alluminio accelerano l'usura del gruppo pistone.

• Meccanismi variabili: verificare la libertà del movimento del pistone di controllo, l'integrità della molla di feedback e la pulizia del passaggio di controllo. La velocità di risposta variabile della pompa A4VSO è fondamentale per i processi di estrusione in alluminio, che richiedono un funzionamento regolare e privo di ostruzioni.

• Gruppi di cuscinetti: i cuscinetti della pompa a pistone assiale sopportano sostanziali carichi radiali e assiali, rendendoli componenti a rischio di usura. Controllare il cuscinetto e il rumore di rotazione, sostituendo prontamente i cuscinetti usurati. Gli ambienti vibratori nelle presse di estrusione in alluminio riducono la vita.

• Talli e guarnizioni dell'albero: ispezionare le guarnizioni dell'albero principale per l'invecchiamento o le perdite e le guarnizioni statiche (ad es. O-ring di copertura finale) per l'integrità. Per le applicazioni ad alta temperatura, si raccomandano fluoropolimero o altri materiali di tenuta resistenti ad alta temperatura.

Strategie di manutenzione preventiva

Basato sulle caratteristiche operative della stampa di estrusione in alluminio, scientificoPiani di manutenzione preventivaPuò estendere significativamente la durata della servizio della pompa A4VSO:

• Gestione dei fluidi:

• Utilizzare fluidi idraulici anti-astina di viscosità consigliati (in genere ISO VG46 o VG68)
• Mantenere la pulizia del fluido per NAS Classe 7 o meglio
• Test periodicamente le proprietà del fluido, sostituendo prontamente il fluido invecchiato
• Filtrare il nuovo fluido prima dell'introduzione del sistema per evitare la contaminazione

• Sostituzione del filtro:

• Sostituire immediatamente i filtri di aspirazione quando il differenziale di pressione supera 0,3 bar
• Sostituire i filtri di pressione e restituire in base al differenziale di tempo o pressione
• Prendi in considerazione l'aggiunta di sistemi di filtrazione offline per migliorare la pulizia del fluido

• Ispezioni periodiche:

• Controlli giornalieri per rumore, vibrazione, temperatura e perdite della pompa
• Verifica mensile dell'allineamento dell'accoppiamento e delle condizioni di fissaggio
• Test trimestrali dell'efficienza volumetrica della pompa e risposta alla pressione del sistema
• Ispezioni annuali di smontaggio che misurano l'usura dei componenti critici

• Protocolli operativi:

• Evita il funzionamento prolungato al di sopra della pressione nominale
• Verificare livelli di serbatoio adeguati prima dell'avvio; preriscaldare il fluido in condizioni di freddo
• Interrompere le pompe nuove o revisionate (consigliate: funzionamento senza carico 24 ore su 24 con graduale aumento della pressione)
• Ridurre al minimo le parti di avviamento/arresto frequenti per ridurre i carichi di shock

• Controllo della temperatura:

• Garantire il corretto funzionamento del sistema di raffreddamento, mantenendo la temperatura dell'olio a 30-60 ° C
• Aumenta la frequenza di ispezione durante le stagioni ad alta temperatura
• Prendi in considerazione l'installazione degli allarmi della temperatura dell'olio

Tabella: intervalli di manutenzione preventiva consigliati per pompe a pistone assiale A4VSO

Aggiornamenti tecnici e raccomandazioni di ottimizzazione

Miglioramenti del sistema di controllo

Per affrontare le limitazioni nei sistemi idraulici di estrusione di alluminio convenzionali, considera questiAggiornamenti del sistema di controlloPer pompe a pistone assiale A4VSO:

• Controller elettroidraulici avanzati: il controller elettroidraulico DS2R di Rexroth sostituisce i vecchi modelli DS1 con tecnologia delle valvole proporzionali, offrendo una maggiore affidabilità e una manutenzione più semplice. Montati direttamente su unità di pistone assiale, questi controller gestiscono con precisione le variazioni di coppia e velocità durante l'estrusione di alluminio.

• Implementazione del controllo a circuito chiuso: l'aggiunta di sensori ad alta precisione e regolatori PID ai circuiti di pressione e controllo del flusso della pompa A4VSO consente il processo a circuito chiuso del processo di estrusione, migliorando significativamente la stabilità della velocità di estrusione e l'accuratezza dimensionale del prodotto.

• Retrofit di azionamento a frequenza variabile: la conversione di motori a velocità fissa in controllo VFD consente la regolazione automatica della velocità della pompa per fase di estrusione, consentendo il funzionamento ad alta efficienza energetica. Si noti che le velocità non devono essere eccessivamente basse (consigliate ≥25Hz) per mantenere la corretta lubrificazione.

• Sistemi di monitoraggio delle condizioni: l'installazione del monitoraggio multi-parametro online (vibrazione, temperatura, pressione) consente il monitoraggio della salute della pompa in tempo reale e la previsione dei guasti, in particolare preziosa per la produzione continua di estrusione in alluminio.

Ottimizzazione della configurazione del sistema

Ottimizzare le applicazioni di pompa A4VSO da aprospettiva completa del sistema idraulico:

• Configurazione dell'accumulatore: Impostazioni di pressione di accumulatore adeguate e pressione precicarge assorbono le pulsazioni di pressione e compensano le richieste di flusso istantanee. Durante i rapidi movimenti della pressa di estrusione in alluminio, gli accumulatori possono integrare il flusso, riducendo il carico della pompa.

• Ottimizzazione del circuito idraulico:

• Accorciare le tubazioni della pompa a valvola per ridurre al minimo le cadute di pressione
• Aumentare i diametri della linea di aspirazione per ridurre la resistenza al flusso
• Installa linee di drenaggio dedicate per evitare una contropressione eccessiva

• Miglioramento del sistema di raffreddamento:

• Refrigeratori di dimensioni in base alla generazione di calore del sistema
• Prendi in considerazione l'aggiunta di sistemi di raffreddamento a circolazione
• Per ambienti ad alta temperatura, combinare il raffreddamento dell'aria e dell'acqua

• Design di ridondanza: Per le linee di produzione critiche, considerare le configurazioni della pompa parallela (primaria/backup) per migliorare l'affidabilità. La modularità della pompa A4VSO facilita tali accordi.

Miglioramenti del materiale e del processo di produzione

Per le condizioni uniche dell'estrusione in alluminio, considera questeMiglioramenti del materiale e del processo:

• Tecnologie di trattamento superficiale: applicare trattamenti superficiali avanzati (ad es. Spruzzatura al plasma, indurimento laser) alle coppie di attrito critiche (piastre di porta, pistoni) per migliorare la resistenza all'usura e alla cavitazione.

• Materiali ad alta temperatura: utilizzare leghe speciali o ceramiche (EG, pistoni in ceramica di zirconia) in aree ad alta temperatura per resistere agli ambienti di pressa di estrusione in alluminio.

• Aggiornamenti tecnologici di sigillatura: implementare sigilli compositi PTFE per migliorare le prestazioni ad alta temperatura e usura, estendendo la durata della tenuta.

• Miglioramenti del processo di fusione: ottimizzare la fusione del corpo della pompa per ridurre al minimo i difetti (ad es. Porosità, inclusioni), migliorare l'integrità strutturale. I guasti alla cracking della testa della pompa spesso provengono dai difetti di produzione.

Conclusioni e prospettive future

Le pompe di spostamento variabile a pistone assiale di Rexroth A4VSO offrono prestazioni eccezionali nelle presse di estrusione in alluminio, ma le condizioni ad alta pressione e carico pesante presentano numerose sfide di fallimento. L'analisi sistematica di fallimenti tipici, inclusi la pressione insufficiente, il flusso anormale, il rumore/vibrazione e il surriscaldamento/perdite - calpestate con procedure diagnostiche scientifiche e strategie di manutenzione, può migliorare significativamente l'affidabilità della pompa e la durata del servizio.

La manutenzione preventiva è fondamentale per garantire stabilità della pompa A4VSO a lungo termine, che comprende la gestione dei fluidi, ispezioni periodiche, sostituzione del filtro e controllo della temperatura. Nel frattempo, le innovazioni tecnologiche - aggiornamenti del sistema di controllo, ottimizzazione dei circuiti idraulici e miglioramenti del materiale - migliorano le prestazioni della pompa nelle applicazioni di estrusione in alluminio.

Guardando al futuro, con l'avanzare delle tecnologie di produzione intelligenti, le pompe a pistoni assiali A4VSO diventeranno sempre più intelligenti, integrando più sensori e capacità di autodiagnostica per la manutenzione predittiva. L'industria dell'estrusione in alluminio dovrebbe abbracciare attivamente questi progressi, ottimizzando le configurazioni del sistema idraulico e le strategie di manutenzione per ottenere una maggiore efficienza, un minor consumo di energia e una durata più lunga delle apparecchiature.