مقدمه
پمپ، قلب تپنده سیستم‌های هیدرولیک است و کوچک‌ترین مشکل در عملکرد آن می‌تواند کل فرآیند را متوقف کرده و خساراتی جدی وارد کند. بیش از ۶۰٪ خرابی‌های سیستم هیدرولیک به دلیل نقص یا عملکرد نادرست پمپ اتفاق می‌افتد. این مقاله به بررسی دلایل اصلی خرابی پمپ‌های هیدرولیک و راهکارهای مهندسی برای جلوگیری از آن‌ها می‌پردازد. تمرکز ما بر شناسایی نشانه‌ها، تحلیل فنی و ارائه چک‌لیست‌های کاربردی برای تکنسین‌ها و مهندسین نگهداری است.
1- آلودگی سیال؛ عامل شماره یک تخریب پمپ
شرح فنی:
آلودگی روغن، شامل ذرات جامد، گرد و غبار، فلزات سایشی، آب و هوا، یکی از مهم‌ترین عوامل تخریب اجزای داخلی پمپ است. این ذرات به فاصله بین سطوح داخلی وارد شده و باعث:
- خراش‌های میکروسکوپی بر روی لایه‌ی آب‌بندی هیدرودینامیکی
- تداخل در عملکرد پیستون‌ها، پره‌ها یا چرخ‌دنده‌های داخلی
- قفل شدن سوپاپ‌ها و شیرهای تعبیه‌شده در ساختار پمپ
دلایل رایج آلودگی روغن:
- تعویض نشدن فیلتر برگشت پس از 500–1000 ساعت کارکرد
- استفاده از روغن فاقد گواهی استاندارد ISO 4406 یا بدون آنالیز پاکی
- باز بودن درب مخزن یا سیستم در محیط‌های صنعتی گردوغبارگیر
راهکارهای مهندسی:
- استفاده از فیلتر فشار بالا با شاخص β ≥ 200)یعنی حذف 99.5٪ ذرات ≥10 میکرون(
- نصب فیلتر مکش با قابلیت بای‌پس و مانیتورینگ افت فشار (ΔP Sensor)
- نمونه‌گیری و تحلیل دوره‌ای روغن از نظر:
- ISO 4406 Code مثلاً 19/17/14 یا بهتر
- میزان رطوبت (باید < 0.05%)
- عدد اسیدی کل (TAN < 1.0 mg KOH/g)
2- پدیده کاویتاسیون (Cavitation)؛ دشمن خاموش پمپ‌ها
تعریف مهندسی:
کاویتاسیون هنگامی رخ می‌دهد که فشار مطلق ورودی به پمپ (Suction Pressure) از فشار بخار سیال کمتر شود. در این حالت، حباب‌های بخار در بخش کم‌فشار تشکیل شده و با رسیدن به نواحی پرفشار منفجر می‌شوند. این انفجارها:
- سوراخ‌هایی ریز (Pitting) در سطح داخلی محفظه پمپ ایجاد می‌کند
- سبب ایجاد ارتعاش و نویز در ساختار پمپ می‌شود
- باعث از بین رفتن لایه‌ی روانکاری سیال و در نهایت، توقف کامل پمپ می‌شود
دلایل فنی:
- سطح پایین روغن در مخزن )کمتر از سطح NPSH مجاز(
- مسیر مکش با خم زیاد یا قطر کم) > 2 m/s سرعت بالای جریان (
- گرفتگی فیلتر مکش یا شیلنگ قدیمی و ترک‌خورده
راهکارها:
- بررسی دقیق NPSHr (نیاز پمپ) و مقایسه با NPSHa )واقعی سیستم(
- افزایش قطر لوله مکش تا حداقل DN32 یا بیشتر (بسته به دبی)
- حذف زانویی‌های 90 درجه نزدیک به ورودی پمپ
- افزودن سیستم بای‌پس اضطراری و شیر یک‌طرفه در مکش
3- روانکاری ناکافی و روغن نامناسب
اهمیت مهندسی:
روغن در سیستم هیدرولیک، همانند خون در بدن، باید خواص زیر را داشته باشد:
- پایداری حرارتی در دمای بالا )Flash Point بالا(
- شاخص ویسکوزیته بالا (VI ≥ 100)
- مقاومت در برابر اکسیداسیون و برش مکانیکی
اشتباه رایج:
استفاده از روغن موتور یا روغن صنعتی بازیافتی، به‌جای روغن HLP با گواهی ISO VG.
اثرات مستقیم:
- چسبندگی سطوح در دمای پایین (Stiction)
- افزایش دمای کاری سیستم و تبخیر افزودنی‌ها
- افزایش رسوب روی پیستون‌ها یا پورت‌های داخلی
راهکار فنی:
- استفاده از روغن‌های استاندارد ISO VG 46 یا 68 بسته به دمای محیط
- بررسی شاخص VI روی دیتاشیت محصول روغن )حداقل ( VI=100
- آنالیز گرانروی در دمای 40 و 100 درجه برای ارزیابی رفتار حرارتی روغن
4- خطا در نصب و تراز مکانیکی پمپ
شرح:
هرگونه انحراف از هم‌راستایی بین شفت پمپ و موتور منجر به لنگی، خستگی شفت، و شکست در بلبرینگ‌ها می‌شود.
مشکلات رایج:
- کوپلینگ خشک یا نامناسب
- لقی بیش از حد شعاعی یا محوری در اتصال
- تکیه‌گاه بدون لرزه‌گیر و سفت بودن بیش‌ازحد پیچ‌های پایه
راهکار:
- استفاده از کوپلینگ‌های انعطاف‌پذیر از نوع Spider یا Jaw Coupling
- تراز کردن با ساعت اندیکاتور تا خطای شعاعی 0.05 mm >
- نصب پمپ بر روی پایه‌های لرزش‌گیر صنعتی یا بلوک جذب‌کننده تنش
چک‌لیست عیب‌یابی سریع پمپ هیدرولیک
- گوش‌دادن به صدای پمپ: صدای غیرعادی یا ارتعاشی = احتمال کاویتاسیون یا ایراد تراز
- دمای پمپ: IR ترمومتر ← دمای بیش از 80°C نشانه اصطکاک یا ویسکوزیته پایین است
- آنالیز روغن: بررسی شاخص‌های:
- عدد اسیدی (TAN)
- آب
- ذرات فلزی و سیلیکاتی
- تست فشار ورودی و خروجی: افت فشار غیرعادی ← کاویتاسیون یا نشتی داخلی
- بازرسی مسیر مکش: لوله، فیلتر و سطح روغن را چک کنید
مثال صنعتی واقعی
در کارخانه ریخته‌گری آلومینیوم، پمپ دنده‌ای سیستم انتقال فلز پس از یک ماه دچار افت شدید دبی شد. آنالیز روغن نشان داد که ویسکوزیته از 68 cSt به 29 cSt کاهش یافته و مقدار TAN از 0.6 به 1.9 رسیده بود. دلیل:
افزایش دمای کاری محیط و استفاده از روغن نامناسب. با تعویض روغن به ISO VG 100 و نصب فیلتر آلومینیومی با ΔP سنسور، مشکل به‌طور کامل رفع شد.