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所有普遍存在於液壓裝置的問題中,過熱問題是排名第2位的問題。相較於排名第1的洩漏問題,過熱的發生原因與補救措施對於維修人員來說依舊難與克服。

為何液壓系統會過熱?

液壓油的溫升(heat raise縮寫為HR)來自於系統效能下降,而效能下降導致輸入動力的漏失(power lost縮寫為PL),而PL會轉變成熱。

HR=PL總值=幫浦PL+閥門PL+管路PL+促動器PL

當輸入動力的總漏失值(PL)大於熱量散失值,液壓系統就會過熱。所以根據不同型態之液壓系統,可裝置介於25〜40%輸入動力的冷卻系統。

液壓油溫度

到底多熱才是過熱呢?當油溫高於180℉(82℃),將會破壞油封並且加速液壓油劣化。顯然地,避免操作溫度高於180℉(82℃),即不至於液壓油黏度因高溫而低於最佳黏度。時時注意操作溫度低於180℉(82℃)。(此溫度必須參考你系統使用何種黏度而調整,通常使用ISO VG 68之液壓油,操作溫度應低於180℉(82℃)。

維持穩定的液壓油溫度

為維持穩定的液壓油溫度,液壓系統的散熱能力必須遠超過熱能增加量。舉例而言,在某一系統中其持續動力為100kw,而其發揮效能達80%,因此就會有20kw動能轉為熱能,假設此系統裝置具25kw功率之冷卻設備,則當熱能負載超過25kw或冷卻效能低於25kw時,液壓油溫度就會升高。

再看這個存在於某一移動液壓設備中的過熱例子。一柴油動力之液壓系統,用於作動切割海底管線之切割機,此切割機裝設於海底,其連結之液壓油管纏繞達710英尺。操作系統操作情況為:在3000psi之液壓下,液壓油流量為每分鐘24加崙。

液壓動力裝置馬力為37kw,並配有氣冷式熱交換機,冷卻能力達10kw約為輸入動力之27%(10/37X100=27),皆在設計規範內。我們很明顯地看出過熱的原因在於超載之熱能。當我們將問題著眼於纏繞管路的長度上,可以算出壓力損失量。理論上,在3/4英吋口徑,710英尺長,流量每分鐘24加崙的進油管內應有800psi的壓力損失,而在1英吋口徑,同樣長度的回油管中有200psi的壓力損失。這壓力損失總值1000psi(800+200=1000)將轉為10.35kw的熱能。這意謂超負載的熱能為0.35kw(10.35-10),這值是熱交換機無法處理的負擔,因此造成液壓系統產生過熱問題。

克服熱能

有2種方法可以解決液壓油的過熱問題。降低熱能負載和增強散熱效能

液壓系統是經由儲油槽來散熱,因此必須檢查儲油槽油位,如果太低則須添補液壓油至正常油位。再者,檢查油槽四周之通氣孔是否被灰塵或黴菌堵塞。

檢查熱交換機之管路是否阻塞。熱交換機之冷卻能力取決於液壓油之流通速率與液壓油和冷卻水或冷卻氣體之溫度。仔細檢查並保養冷卻系統,使其保持良好之性能。

當系統設定之油量流速是已知的,則可使用紅外線測溫計檢查熱交換機的效能。首先,測量液壓油進油口與出油口之油溫,並經由下列公式換算熱交換機的功率

hydatwork-formula.gif  

                                              kW=熱交換機散熱功率。單位:kw千瓦

                                              L/min=熱交換機中液壓油之流速。單位:公升/分鐘

                                              △T℃=進油口油溫-出油口油溫。單位:℃

 

例如:測量之油溫差為4℃,熱交換機中液壓油流速為90L/min,經由計算得到散熱功率為10kw。相對於輸入動力100kw,熱交換機之散熱功率為輸入動力功率的10%。如果系統過熱,即表示不是熱交換機冷卻效能不足就是冷卻管路出問題。

相反的,當測量之油溫差為10℃,熱交換機中液壓油流速為90L/min,經由計算得到散熱功率為26kw。相對於輸入動力100kw,熱交換機之散熱功率為輸入動力功率的26%。如果系統過熱,即表示系統效能表現已經降到74%以下。

 

壓力下降就會產生熱

當壓力下降時就會產生熱。這表示系統中有某些元件作動是異常的。內部壓力洩漏將使油溫升高導致過熱現象,這可能是油壓缸中的高壓液壓油從活塞油封洩漏,也可能是洩壓閥的壓力調整發生錯誤,此時必須確認並更換造成熱能的元件。

密閉中心管路中造成熱能最常見的原因為:洩壓閥的壓力設定值過於接近或低於可置變式置換幫浦的補償壓力值,雖然這麼做可避免系統壓力趨近於補償器的壓力設定值,但置換幫浦壓力卻沒有因此而降低至零,反而使幫浦不斷提供液壓油流動,使其流過洩壓閥導致產生熱能。為防止這問題發生,洩壓閥的壓力設定值應高於幫浦的補償壓力值250psi。參見下圖:

 

HydatWork-Fig1.jpg  

                                         密閉中心管路顯示出洩壓閥的壓力設定值(RV)比

                                                     置換式幫浦(PV)的補償壓力值(PC)高250psi。

 

持續操作油溫過高的液壓系統,就像是在操作冷媒溫度過高的內然機,一定會對機械造成傷害。因此當液壓系統開始有過熱現象時,應立即停機,檢查確認原因後修復它。

 

資料來源:譯自機械潤滑雜誌期刊-Solving Hydraulic System Overheating Problems 一文。

作者:Brendan Casey,具有16年機械維修經驗,專精於移動式工業液壓設備。

 

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  • 保護機油不過熱不衰竭,力之美 - 天補與寧靜大師
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    8.降低汽缸與活塞之間間隙更氣密,汽缸內表面鍍上薄膜永不磨損,非常光亮如鏡,完全積碳
    9.汽缸與活塞磨擦近零,可增加扭力15~20%和增加馬力15~20%
    10.汽缸與活塞間隙氣密,不吃機油免搪缸
    11.汽缸薄膜好處,萬一水箱無水或溫度高,也不會縮缸
    12.引擎聲降低15dBA以上,將耳朵靠近引擎蓋,才能感受到非常細小聲音
    13.引擎聲降低對駕駛者、乘客者不易疲勞,增加駕駛樂趣也增加行車安全
    14.引擎內不積油泥、不積碳
    15.機油不衰退、不酸化、裂解,增強潤滑性、清潔性、延長10,000~20,000公里免更換機油
    16.機油證明不衰退及潤滑,新機油左手母指與食指轉圈約30秒,左擦乾手是澀的,右舊機油手是滑的
    17.柴油車黑煙問題,15分鐘後完全改善
    18.油門非常輕,拉轉速非常快,引擎非常順
    19.怠速抖動、引擎抖動、共嗚共振聲,一一改善
    20.爆震、敲缸,如引擎聲啦啦,15分鐘完全消除
    21.怠速正常750~800rpm降低在500~600rpm之間引擎相當平穩,不會抖動
    22.怠速轉速降低約200~250rpm代表非常省油,高速公路降低約300~350rpm代表更省油
    23.一般行駛速度60公里,滑行60~70公尺,有添加滑行1200公尺
    24.怠速油壓力由1.2kg/㎝2提昇 2. 0kg/㎝2
    25.完全修補汽缸壁刮痕、注孔等問題
    26.引擎內有油泥、黑垢,可邊開邊清,油門重、油燈亮、引擎聲大請更換濾芯,補足機油量,不換機油
    27.引擎內所有機件、油封、汽缸、活塞,完全受到保護,延長壽命
    28.免清油泥、免清燃燒室積碳
    29.降低引擎溫度,歐洲車冷氣較不冷,冷氣變冷是一大福音
    30.引擎使用中怠速靜、起步靜、加速靜
    31.引擎自動控溫功能,避免過熱汽缸床受損
    32.冬天冷車好發動,點火順暢,火星塞非常乾淨代表不積碳
    33.吃機油分兩部份,冷車冒藍白煙代表汽門導管油封受損,直接更換導管油封;熱車或行駛冒藍白煙代表汽缸壁與活塞間隙大,直接用天補補缸劑可完全修護好
    34.有加天補引擎腳不易受損
    35.加入後,可完全清除黑煙而不阻塞DPF黑煙處理器
    36.保護機油不過熱不衰竭,稱熱衰竭

    【天補與寧靜大師使用方法】
    ◆更換新機油和更換濾芯,發動引擎踩油門轉速2500rpm時間約30秒,即可行駛
    ◆行駛中會清油泥三種現象1.油門變重2.油燈亮3.引擎聲變大(切記),持續變重或油燈亮代表油底殼濾網髒清洗或更換
    ◆第一瓶加入行駛2500公里後,不需換機油,第二瓶直接加入,行駛中注意機油芯是否有阻塞
    ◆吃掉半瓶補一瓶,吃掉一瓶補二瓶,以此列推,一次一瓶倒入
    ◆省油條件,必需清除油泥、積碳後,方可達到效果呈現
    ◆修補完成不可再補缸,避免太緊,油燈亮機油必需洩下

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