Powietrze w układzie hydraulicznym może powodować hałas, nierówną pracę siłowników, wahania ciśnienia, pienienie oleju oraz przyspieszone zużycie pompy i pozostałych elementów instalacji. Najczęściej dostaje się ono do cieczy hydraulicznej przez nieszczelne przewody ssące, uszkodzone uszczelnienie pompy, zbyt niski poziom oleju albo nieprawidłowo wykonany przewód powrotny.

Problemu nie należy ignorować. Nawet niewielka ilość pęcherzyków powietrza może pogorszyć precyzję działania maszyny, zwiększyć temperaturę pracy i doprowadzić do kosztownej awarii.

Czym jest zapowietrzenie układu hydraulicznego?

Zapowietrzenie układu hydraulicznego oznacza obecność nadmiernej ilości powietrza lub innych gazów w cieczy roboczej. Powietrze może występować w oleju w kilku postaciach:

• jako gaz rozpuszczony w cieczy,
• w formie drobnych pęcherzyków zawieszonych w oleju,
• jako większe kieszenie powietrzne w przewodach i podzespołach,
• jako piana pojawiająca się na powierzchni cieczy w zbiorniku.

Szczególnie niebezpieczne jest powietrze rozproszone w postaci bardzo drobnych pęcherzyków. Taka mieszanina przepływa przez pompę, zawory, rozdzielacze i siłowniki, zaburzając prawidłowe przenoszenie energii.

Parker wskazuje, że niedokładne odpowietrzenie może prowadzić do niewłaściwego wzrostu ciśnienia, zmniejszonego przepływu oraz nieregularnej i głośnej pracy pompy.

Jakie są objawy powietrza w układzie hydraulicznym?

Zapowietrzona hydraulika zazwyczaj daje kilka charakterystycznych sygnałów. Do najczęstszych objawów należą:

Głośna praca pompy hydraulicznej

Pompa może wydawać nietypowe dźwięki: wycie, terkotanie, trzaski albo odgłos przypominający przesypywanie drobnych kamieni. Hałas często nasila się przy zwiększaniu obciążenia lub prędkości obrotowej.

Nierówna i skokowa praca siłowników

Siłownik hydrauliczny zamiast poruszać się płynnie może drgać, zatrzymywać się albo wykonywać gwałtowne ruchy. Przyczyną jest zwiększona ściśliwość mieszaniny oleju i powietrza.

Opóźniona reakcja elementów wykonawczych

Maszyna może reagować na polecenia z opóźnieniem. Dotyczy to między innymi siłowników, silników hydraulicznych oraz układów sterowanych zaworami proporcjonalnymi.

Wahania ciśnienia

Wskazówka manometru może pulsować, a ciśnienie robocze staje się niestabilne. Układ może mieć również trudności z osiągnięciem wymaganej wartości ciśnienia.

Pienienie lub mętny wygląd oleju

Widoczna piana w zbiorniku jest jednym z najbardziej oczywistych objawów napowietrzenia. Duża liczba mikropęcherzyków może również sprawić, że olej wygląda na mętny.

Mętny wygląd cieczy nie zawsze oznacza jednak obecność powietrza. Podobny efekt może powodować zanieczyszczenie wodą, dlatego stan oleju powinien zostać oceniony dokładniej.

Nadmierne nagrzewanie się układu

Napowietrzony olej gorzej odprowadza ciepło i może nie tworzyć wystarczająco trwałej warstwy smarnej. Pęcherzyki utrudniają również stabilny przepływ cieczy, zwiększając straty energetyczne.

Spadek wydajności maszyny

Zmniejszona prędkość ruchu siłowników, brak wymaganej siły oraz wydłużony czas cyklu mogą być skutkiem obecności powietrza w układzie.

CZYTAJ RÓWNIEŻ: Znaczenie lepkości i ściśliwości oleju hydraulicznego w nowoczesnych aplikacjach przemysłowych

Najczęstsze przyczyny przedostawania się powietrza do hydrauliki

Znalezienie miejsca, w którym powietrze dostaje się do instalacji, jest najważniejszym etapem naprawy. Samo odpowietrzenie nie rozwiąże problemu, jeżeli źródło nieszczelności nadal występuje.

1. Nieszczelne przewody ssące

Przewód pomiędzy zbiornikiem a pompą pracuje zazwyczaj przy ciśnieniu niższym od atmosferycznego. Z tego powodu nieszczelność nie zawsze powoduje widoczny wyciek oleju. Układ może zasysać powietrze do środka, mimo że z zewnątrz przewód wygląda na suchy.

Należy skontrolować przede wszystkim:

• połączenia gwintowane i kołnierzowe,
• opaski zaciskowe,
• uszczelki oraz pierścienie O-ring,
• elastyczne przewody pod kątem pęknięć i porowatości,
• miejsca łączenia przewodu ze zbiornikiem i pompą.

Nieszczelny przewód ssący jest jedną z typowych przyczyn aeracji wskazywanych w dokumentacji producentów pomp hydraulicznych.

2. Nieszczelna pompa hydrauliczna

Powietrze może przedostawać się przez zużyte uszczelnienie wału pompy, uszkodzony korpus albo nieprawidłowo zamontowane elementy uszczelniające. Ryzyko wzrasta, gdy pompa pracuje z nadmiernym obciążeniem promieniowym wału lub przy niewłaściwym ustawieniu napędu.

Uszkodzenie uszczelnienia pompy nie zawsze wiąże się z wyciekiem oleju na zewnątrz. Po stronie ssawnej może ono działać jak miejsce zasysania powietrza.

3. Zbyt niski poziom cieczy hydraulicznej

Kiedy poziom oleju jest zbyt niski, króciec ssawny może okresowo znajdować się zbyt blisko powierzchni cieczy. Powstający wir zaczyna zasysać jednocześnie olej i powietrze.

Poziom należy sprawdzać przy ustawieniu maszyny określonym przez producenta. Siłowniki powinny znajdować się w pozycji przewidzianej w instrukcji, ponieważ ich wysunięcie lub wsunięcie zmienia ilość cieczy pozostającej w zbiorniku.

Nie należy także napełniać zbiornika ponad dopuszczalny poziom. Olej musi mieć miejsce na rozszerzalność cieplną i zmiany objętości wynikające z pracy odbiorników.

4. Nadmierna turbulencja w zbyt małym zbiorniku

Zbiornik hydrauliczny powinien umożliwiać wytracenie prędkości przepływu, odprowadzenie ciepła i oddzielenie powietrza od oleju. Jeżeli zbiornik jest za mały, ciecz z przewodu powrotnego może trafiać niemal natychmiast do króćca ssawnego.

Zbyt krótki czas przebywania oleju w zbiorniku powoduje, że pęcherzyki nie zdążą wydostać się na powierzchnię. Sytuację może pogarszać brak przegród, niewłaściwe rozmieszczenie króćców albo zbyt duża prędkość przepływu.

Producenci nowoczesnych zbiorników hydraulicznych zwracają szczególną uwagę na ograniczanie turbulencji oraz skuteczne oddzielanie powietrza od cieczy.

5. Przewody powrotne niezanurzone w oleju

Wylot przewodu powrotnego powinien znajdować się poniżej minimalnego poziomu cieczy. Olej spadający z wysokości bezpośrednio na powierzchnię intensywnie miesza się z powietrzem i powoduje pienienie.

Wylot należy również skierować z dala od króćca ssawnego. W razie potrzeby stosuje się dyfuzory, które zmniejszają prędkość przepływu, turbulencję, hałas i napowietrzanie oleju.

6. Nieprawidłowe odpowietrzenie po naprawie

Powietrze może pozostać w instalacji po:

• wymianie pompy lub siłownika,
• wymianie przewodów,
• opróżnieniu zbiornika,
• wymianie oleju,
• rozłączeniu fragmentu układu,
• uruchomieniu nowej instalacji.

Po wykonaniu takich prac układ należy odpowietrzyć zgodnie z instrukcją producenta maszyny lub podzespołu.

7. Niewłaściwy olej hydrauliczny

Ciecz robocza powinna mieć odpowiednią lepkość, właściwości przeciwpienne oraz zdolność szybkiego oddzielania powietrza. Olej o niewłaściwych parametrach może zatrzymywać mikropęcherzyki znacznie dłużej.

Dobra zdolność wydzielania powietrza ma szczególne znaczenie w układach z małymi zbiornikami i krótkim czasem obiegu cieczy. Producenci środków smarnych wskazują, że ogranicza ona ryzyko napowietrzenia, zużycia pomp i niestabilnej pracy systemu.

CZYTAJ RÓWNIEŻ: Badanie i ocena jakości cieczy hydraulicznych – metody laboratoryjne oraz kluczowe parametry eksploatacyjne

Dlaczego powietrze w cieczy hydraulicznej jest niebezpieczne?

Olej hydrauliczny odpowiada nie tylko za przenoszenie energii. Musi również smarować elementy, odprowadzać ciepło, chronić przed zużyciem i korozją oraz usuwać zanieczyszczenia do filtrów.

Obecność powietrza pogarsza realizację tych funkcji. Może prowadzić do:

• utraty precyzji sterowania,
• przerw w warstwie smarnej,
• przyspieszonego zużycia pomp i zaworów,
• lokalnego wzrostu temperatury,
• szybszego utleniania i starzenia oleju,
• powstawania osadów,
• spadku sprawności energetycznej,
• uszkodzeń uszczelnień,
• skrócenia trwałości całego układu.

Pęcherzyki poddawane gwałtownym zmianom ciśnienia mogą powodować bardzo wysokie temperatury lokalne i degradację cieczy. W skrajnych przypadkach olej ciemnieje, pojawia się zapach spalenizny i tworzą się szkodliwe produkty utleniania.

Aeracja a kawitacja – czym się różnią?

Aeracja i kawitacja mogą powodować podobne objawy, ale mają inne źródła.

Aeracja, czyli napowietrzenie, występuje wtedy, gdy powietrze dostaje się z zewnątrz albo zostaje intensywnie wymieszane z olejem. Typowymi przyczynami są nieszczelności po stronie ssawnej, niski poziom cieczy i niewłaściwie wykonany powrót do zbiornika.

Kawitacja powstaje, gdy lokalne ciśnienie cieczy spada poniżej wartości, przy której tworzą się pęcherzyki pary. Po przejściu do obszaru wyższego ciśnienia pęcherzyki gwałtownie się zapadają, powodując hałas, drgania i erozję powierzchni elementów.

Do przyczyn kawitacji należą między innymi:

• zatkany filtr lub kosz ssawny,
• zbyt mała średnica przewodu ssącego,
• nadmierna długość przewodu,
• za duża prędkość obrotowa pompy,
• zbyt wysoka lepkość zimnego oleju,
• niewłaściwe warunki na wlocie pompy.

W praktyce aeracja i kawitacja mogą występować jednocześnie. Dlatego diagnostyka nie powinna ograniczać się do samego sprawdzenia poziomu oleju.

CZYTAJ RÓWNIEŻ: Dobór oleju do układu hydraulicznego

Jak znaleźć miejsce zasysania powietrza?

Diagnostykę warto przeprowadzić w uporządkowany sposób.

Krok 1. Sprawdź poziom i stan oleju

Skontroluj poziom zgodnie z instrukcją maszyny. Zwróć uwagę na pianę, zmętnienie, zmianę koloru, zapach spalenizny i nietypowe osady.

Krok 2. Obserwuj pracę układu

Ustal, kiedy pojawiają się hałas, drgania lub ruch skokowy:

• bezpośrednio po uruchomieniu,
• dopiero po rozgrzaniu oleju,
• podczas dużego obciążenia,
• przy określonym położeniu siłownika,
• przy wysokiej prędkości pompy.

Takie informacje pomagają zawęzić obszar poszukiwania usterki.

Krok 3. Skontroluj całą stronę ssawną

Sprawdź przewód od zbiornika aż do króćca pompy. Szczególną uwagę zwróć na uszczelnienia, połączenia, zagięcia, spłaszczenia i stan elastycznych węży.

Krok 4. Sprawdź pompę

Należy ocenić uszczelnienie wału, stan korpusu, mocowanie i osiowanie napędu. W profesjonalnej diagnostyce można również wykonać pomiar podciśnienia na wejściu pompy.

Krok 5. Oceń konstrukcję zbiornika

Sprawdź, czy:

• króciec powrotny jest zanurzony,
• powrót znajduje się z dala od ssania,
• w zbiorniku znajdują się odpowiednie przegrody,
• pojemność zbiornika odpowiada przepływowi,
• odpowietrznik zbiornika jest drożny,
• w oleju nie powstaje silny wir.

Krok 6. Zweryfikuj zastosowaną ciecz

Olej powinien odpowiadać wymaganiom producenta dotyczącym klasy lepkości, typu cieczy i właściwości użytkowych. Nie należy samodzielnie dolewać dodatków przeciwpiennych. Niektóre środki mogą zmniejszyć pianę powierzchniową, ale jednocześnie pogorszyć oddzielanie drobnych pęcherzyków powietrza.

Jak odpowietrzyć układ hydrauliczny?

Sposób odpowietrzania zależy od konstrukcji maszyny. Zawsze należy stosować procedurę przewidzianą przez producenta.

Najczęściej postępowanie obejmuje:

1. Usunięcie nieszczelności i pozostałych przyczyn zasysania powietrza.
2. Uzupełnienie właściwej, czystej i przefiltrowanej cieczy.
3. Napełnienie pompy olejem, jeżeli wymaga tego jej konstrukcja.
4. Uruchomienie układu przy minimalnym obciążeniu i niskiej prędkości.
5. Powolne wykonanie kilku pełnych cykli pracy siłowników.
6. Kontrolowanie poziomu cieczy i uzupełnianie go w razie potrzeby.
7. Sprawdzenie, czy hałas, piana oraz skokowy ruch ustąpiły.
8. Ponowną kontrolę szczelności i temperatury po rozgrzaniu układu.

Nie wolno luzować przypadkowych przewodów wysokociśnieniowych podczas pracy maszyny. Ciecz wydostająca się pod wysokim ciśnieniem może przeniknąć przez skórę i spowodować ciężkie obrażenia. Przed rozpoczęciem prac należy zatrzymać maszynę, zabezpieczyć ją przed uruchomieniem i rozładować energię zgromadzoną w instalacji.

Jeżeli olej nadal intensywnie się pieni, jest przegrzany, ciemny albo ma zapach spalenizny, konieczne może być jego przefiltrowanie lub wymiana. Wcześniej trzeba jednak usunąć pierwotną przyczynę problemu.

Jak zapobiegać zapowietrzaniu hydrauliki?

Najskuteczniejszym rozwiązaniem jest regularna kontrola instalacji i prawidłowe zaprojektowanie obiegu cieczy.

W ramach profilaktyki należy:

• utrzymywać właściwy poziom oleju,
• regularnie kontrolować przewody ssące,
• wymieniać zużyte uszczelnienia,
• stosować prawidłowo dobraną ciecz hydrauliczną,
• utrzymywać drożność odpowietrznika zbiornika,
• umieszczać wylot przewodu powrotnego poniżej poziomu oleju,
• oddzielać strefę powrotu od strefy ssania,
• ograniczać turbulencję za pomocą przegród lub dyfuzorów,
• odpowietrzać instalację po każdej większej naprawie,
• kontrolować filtry i spadki ciśnienia po stronie ssawnej.

CZYTAJ RÓWNIEŻ: Pomiar i wyznaczanie klasy czystości olejów hydraulicznych

Najczęściej zadawane pytania

Czy powietrze może uszkodzić pompę hydrauliczną?

Tak. Długotrwała praca z napowietrzonym olejem może pogorszyć smarowanie, zwiększyć temperaturę, powodować hałas i przyspieszyć zużycie powierzchni roboczych pompy.

Dlaczego olej hydrauliczny się pieni?

Najczęstsze przyczyny to przewód powrotny znajdujący się nad poziomem cieczy, nieszczelność po stronie ssawnej, za niski poziom oleju, zbyt mały zbiornik lub niewłaściwe właściwości przeciwpienne cieczy.

Czy dolanie oleju usunie problem?

Tylko wtedy, gdy przyczyną był zbyt niski poziom cieczy i do instalacji nie dostaje się powietrze inną drogą. Jeżeli występuje nieszczelność, samo uzupełnienie oleju nie wystarczy.

Czy wymiana oleju odpowietrzy układ?

Nie zawsze. Nowy olej może poprawić pracę instalacji, jeżeli stara ciecz utraciła właściwości, ale nie usunie nieszczelnego przewodu, zużytego uszczelnienia ani błędnie wykonanego powrotu.

Jak długo trwa odpowietrzanie układu hydraulicznego?

Czas zależy od wielkości instalacji, liczby siłowników, przebiegu przewodów i konstrukcji podzespołów. Odpowietrzanie należy prowadzić do momentu uzyskania płynnej, cichej i stabilnej pracy, zgodnie z instrukcją producenta.

Podsumowanie

Powietrze w układzie hydraulicznym nie jest wyłącznie uciążliwością powodującą hałas. Może obniżyć wydajność maszyny, zaburzyć jej sterowanie i doprowadzić do uszkodzenia pompy, zaworów oraz siłowników.

Najczęściej problem wynika z nieszczelnych przewodów ssących, zużytego uszczelnienia pompy, zbyt niskiego poziomu cieczy, nadmiernej turbulencji w zbiorniku albo niezanurzonego przewodu powrotnego.

Skuteczna naprawa powinna obejmować zarówno odpowietrzenie instalacji, jak i usunięcie źródła zasysania powietrza. Jeżeli układ nadal hałasuje, pieni olej lub pracuje nierówno, powinien zostać sprawdzony przez doświadczony serwis hydrauliki siłowej.

Potrzebujesz pomocy w doborze oleju hydraulicznego?

Jeśli szukasz sprawdzonych rozwiązań w zakresie olejów hydraulicznych, cieczy roboczych oraz prawidłowej eksploatacji układów hydraulicznych, odwiedź stronę www.gorner.pl. Znajdziesz tam więcej informacji oraz ofertę dopasowaną do potrzeb Twojej instalacji, maszyny lub zakładu przemysłowego.

Skontaktuj się z nami

Telefon: (+48) 81 820 07 88
E-mail: biuro@gorner.pl

Nasi specjaliści pomogą dobrać odpowiedni olej hydrauliczny, ocenić wymagania instalacji oraz wskazać rozwiązania ograniczające ryzyko pienienia, napowietrzania i przedwczesnego zużycia elementów układu.