Leer in een paar eenvoudige stappen de efficiëntie van hydraulische pompen berekenen

Eén manier om te bepalen of een hydraulische pomp aan vervanging toe is, is de efficiëntie ervan te berekenen.

Hydraulische pompen met een laag rendement zorgen er niet alleen voor dat de prestaties van het hele systeem afnemen, maar vormen ook potentiële veiligheids- en financiële risico's.

Soms, wanneer hydraulische apparatuur aanzienlijk vertraagt, is het niet nodig om de efficiëntie van de pomp te berekenen voordat deze wordt vervangen.

In andere gevallen kan het echter nuttig zijn om de werkelijke efficiëntie van de pomp te vergelijken met de theoretische efficiëntie.

1. Wat zijn de verschillende categorieën van hydraulische pompefficiëntie?

Hydraulische pompefficiëntie wordt onderverdeeld in drie hoofdtypen: volumetrische efficiëntie, mechanische (of hydraulische) efficiëntie en totale efficiëntie. Elk type biedt unieke inzichten in pompprestaties en systeemoptimalisatie.

(1) Volumetrisch rendement

Volumetrisch rendement is de meest gebruikte metriek voor het beoordelen van de prestaties van hydraulische pompen. Het kwantificeert de interne lekkage van de pomp door de werkelijke hydraulische vloeistofoutput te vergelijken met de theoretische output. Deze efficiëntie is cruciaal voor het evalueren van de integriteit van de afdichting en slijtage van de pomp.

Om het volumetrisch rendement te berekenen:

1. Bepaal de theoretische stroomsnelheid:
   Theoretisch debiet = Verplaatsing per omwenteling × Rijsnelheid
2. Meet het werkelijke debiet met een gekalibreerde debietmeter.
3. Bereken het volumetrisch rendement:
   Volumetrisch rendement (%) = (Werkelijk debiet / Theoretisch debiet) × 100

Een hoog volumetrisch rendement duidt op minimale interne lekkage en optimale pompprestaties.

(2) Mechanisch/Hydraulisch rendement

Mechanisch rendement, ook wel hydraulisch rendement genoemd, vergelijkt het werkelijke ingangskoppel dat nodig is om de pomp aan te drijven met het theoretische koppel dat nodig is om de gewenste uitgangsdruk en het gewenste debiet te genereren. Deze efficiëntie meetmethode houdt rekening met energieverliezen door mechanische wrijving in lagers, tandwielen en andere bewegende onderdelen, evenals vloeistofwrijving in de pomp.

Mechanisch rendement (%) = (Theoretisch koppel / Werkelijk koppel) × 100

Hoewel een mechanisch rendement van 100% theoretisch ideaal is, is het in de praktijk onhaalbaar vanwege inherente mechanische en vloeistofwrijvingsverliezen. Pompen van hoge kwaliteit halen doorgaans een mechanisch rendement tussen 85% en 95%, afhankelijk van het ontwerp en de bedrijfsomstandigheden.

(3) Algehele efficiëntie

Het totale rendement biedt een uitgebreide maatstaf voor de prestaties van de pomp door volumetrisch en mechanisch rendement te combineren. Het vertegenwoordigt de totale energieomzettingseffectiviteit van de hydraulische pomp.

Totaal rendement (%) = Volumetrisch rendement (%) × Mechanisch rendement (%)

Deze metriek is van onschatbare waarde voor het vergelijken van verschillende pompontwerpen of het evalueren van dezelfde pomp onder verschillende bedrijfsomstandigheden. Een hogere totale efficiëntie betekent een lager energieverbruik en minder warmteontwikkeling bij een bepaald debiet en een bepaalde druk.

Het begrijpen en optimaliseren van deze efficiëntiegegevens is cruciaal voor:

• Minimaliseren van stroomverbruik en operationele kosten
• Warmteontwikkeling in hydraulische systemen verminderen
• Verlenging van de levensduur van de pomp en systeemcomponenten
• Algehele betrouwbaarheid en prestaties van het systeem verbeteren

2. Wanneer moet een hydraulische pomp worden vervangen?

Het vervangen van hydraulische pompen is cruciaal wanneer de efficiëntie onder een aanvaardbaar niveau komt. Het verwaarlozen of niet herkennen van tekenen van een verslechterde pomp brengt niet alleen de veiligheid in gevaar, maar kan ook leiden tot aanzienlijke financiële verliezen als gevolg van systeemstoringen, stilstand en bijkomende schade aan andere componenten.

Om te bepalen of vervanging nodig is, moeten technici regelmatig de pompefficiëntie beoordelen en de belangrijkste prestatie-indicatoren in de gaten houden. De volumetrische efficiëntie (ηv) en totale efficiëntie (η) zijn bijzonder belangrijke meetwaarden, die als volgt worden berekend:

• ηv = (werkelijke stroomsnelheid / theoretische stroomsnelheid) × 100%
• η = (hydraulisch uitgangsvermogen / mechanisch ingangsvermogen) × 100%

Over het algemeen moet vervanging worden overwogen wanneer de totale efficiëntie onder 80-85% daalt, hoewel deze drempel kan variëren afhankelijk van de specifieke toepassing en systeemvereisten.

Naast kwantitatieve metingen van de efficiëntie zijn er een aantal kwalitatieve waarschuwingssignalen die wijzen op mogelijke storingen aan de hydraulische pomp:

(1) Abnormale geluidsniveaus: Overmatige cavitatie, lagerslijtage of schade aan interne onderdelen komt vaak tot uiting in ongewone geluiden, zoals kloppen, janken of knarsen.

(2) Interne lekkage: Opgespoord door debiettests of drukvervaltests, duidt interne lekkage op versleten afdichtingen, zuigers of klepplaten, waardoor het volumetrisch rendement afneemt.

(3) Externe lekkage: Zichtbaar vloeistofverlies rond asafdichtingen, huisverbindingen of fittingen duidt op verslechterde afdichtingen of pakkingen, wat kan leiden tot vervuiling en verdere schade aan het systeem.

(4) Verhoogde bedrijfstemperatuur: Temperaturen boven het normale bedrijfsbereik (meestal 60-80°C) kunnen duiden op verhoogde interne wrijving, vloeistofdegradatie of onvoldoende koeling, waardoor de pomp sneller slijt.

(5) Onregelmatige drukschommelingen: Onstabiele drukwaarden of frequente drukdalingen kunnen wijzen op versleten interne onderdelen of besturingsproblemen.

(6) Afgenomen debiet: Een merkbare afname van het debiet van het systeem, zelfs bij de juiste inlaatcondities, duidt op een verminderde pompcapaciteit.

(7) Toegenomen stroomverbruik: Een hoger energieverbruik voor hetzelfde vermogen kan duiden op een afnemende mechanische efficiëntie.

Regelmatige conditiebewaking, waaronder trillingsanalyse, olieanalyse en thermische beeldvorming, kan deze problemen vroegtijdig opsporen, zodat gepland onderhoud of vervanging mogelijk is voordat een catastrofale storing optreedt. Het implementeren van een voorspellende onderhoudsstrategie op basis van deze indicatoren kan de levensduur van pompen optimaliseren, onverwachte stilstand tot een minimum beperken en zorgen voor een veilige, efficiënte werking van hydraulische systemen.