Эффективная работа подвижной техники и стационарного гидравлического оборудования во многом зависит от поддержания оптимальных температурных условий для обеспечения стабильности работы гидравлического привода. По мнению экспертов, перегрев является второй наиболее распространенной проблемой в гидравлическом оборудовании.

Во время рабочего процесса рабочая жидкость не может быть естественным образом охлаждена, что требует использования теплообменников, функция которых заключается в том, чтобы точно поддерживать температуру рабочего тела в оптимальных пределах.

Причины повышения температуры рабочей жидкости.

Нагрев рабочей жидкости, как правило, указывает на недостаточную эффективность системы, поэтому происходит преобразование части входной мощности в тепло.

Во время работы системы между рабочей жидкостью и компонентами гидравлического привода возникают силы трения, приводящие к увеличению температуры жидкости. Повышение температуры снижает вязкость жидкости, что приводит к увеличению потерь.

Кроме того, когда рабочая жидкость нагревается до высокой температуры, ухудшаются условия смазки рабочих поверхностей, что может привести к серьезному износу деталей системы.

Температура рабочей жидкости выше 82 ° C может повредить уплотнения и привести к ухудшению качества масла. По этой причине рекомендуется избегать работы системы выше этой температуры. Однако также следует иметь в виду, что когда вязкость жидкости падает ниже оптимального значения для компонентов гидравлической системы, это показатель того, что температура слишком высокая. Это может происходить при условии температуры значительно ниже 82 ° C, в зависимости от вязкости жидкости.

Тепловая нагрузка

В гидравлических системах она равна общим потерям мощности из-за неэффективности. Общие потери могут быть представлены суммой мощности насоса, клапанов, труб, приводов. Если тепловая нагрузка от потери мощности больше, это может привести к перегреву системы. В зависимости от гидравлической системы установленная мощность охлаждения обычно составляет от 25 до 40% входной мощности.

Чтобы поддерживать стабильную температуру жидкости, мощность гидравлической системы в отношении охлаждения должна превышать ее тепловую нагрузку.

Для преодоления проблем повышения температуры в гидравлических системах обычно используются два метода. Один из них связан с уменьшением тепловой нагрузки, а другой с увеличением теплоотдачи.

Как правило, дополнительное тепло от гидравлической системы осуществляется через гидравлический резервуар. Увеличение объема поверхности теплопередачи может привести к задержке в процессе нагрева и не оказывает существенного влияния на тепловое состояние гидравлической системы.

Воздушные и водяные охладители

Воздушные или водяные теплообменники используются для охлаждения рабочей жидкости и поддержания ее температуры в гидравлических системах. Эти теплообменники поддерживают работу гидравлической системы, помогают увеличить срок службы рабочей жидкости и самой системы и снизить затраты на обслуживание и ремонт.

Одним из наиболее часто используемых являются воздушно-масляные охладители. Их основными компонентами являются теплообменник, вентилятор, защитный кожух и термостат. Охлажденная жидкость циркулирует через теплообменник, а охлаждение проходит через воздушный поток, создаваемый вентилятором. Для поддержания температуры в заданном диапазоне охладители обычно также оснащены термостатом.

Термостат также может выполнять функции управления теплообменником. Отличительной особенностью воздушно-масляных охладителей является теплообмен между внешней стенкой маслообменника и потоком воздуха. Поскольку эти охладители в основном используются для охлаждения гидравлических масел, они совместимы с широким спектром рабочих жидкостей, таких как эмульсии на водной основе, минеральные масла, водные гликоли.

Это одна из причин быть одним из наиболее широко используемых в гидравлических системах. Среди преимуществ воздухоохладителей – тот факт, что они могут быть оснащены для работы в агрессивных средах, а также для работы в тяжелых условиях эксплуатации.

Водяное охлаждение

В настоящее время существует два типа теплообменников для водяного охлаждения гидравлических систем – пластинчатых и трубчатых теплообменников. Конструкция трубчатых теплообменников включает цилиндрический корпус, в котором расположены пучки тонких трубок. Корпус обычно выполнен из стали, а внутренние трубки могут быть из стали, меди и других материалов. Охлажденная жидкость проходит через корпус снаружи внутренних трубок. Вода, используемая для охлаждения, проходит через внутренние трубки. Желательно, чтобы вода и масло проходили противотоком с целью достижения лучшего теплообмена.

Возможно, что конструкция теплообменника позволяет воде течь более одного раза, например, два или четыре раза. По мнению экспертов, ее повторный проход уменьшает количество требуемой воды, а также обеспечивает постепенное увеличение охлаждения.

Чтобы улучшить передачу тепла, внешняя трубка может быть снабжена направляющими пластинами, расстояние между которыми может изменяться. Меньшее расстояние между пластинами приводит к большей потере давления, но повышает эффективность теплопередачи. Другим решением, используемым для повышения эффективности теплообмена, является использование ребристых труб на стороне охлаждения.

Другим типом используемых теплообменников являются пластины. Они часто являются предпочтительным типом теплообменников из-за их компактности, что также определяет меньше занимаемого пространства, чем трубчатые теплообменники. Основным строительным блоком в этих теплообменниках являются тонкие металлические пластины, расположенные близко друг от друга. В большинстве случаев, чтобы увеличить поверхность теплообмена и добиться лучшего теплообмена между потоками, отдельные пластины профилируются.

В зависимости от того, как пластины соединены друг с другом, пластинчатые теплообменники можно условно разделить на две основные группы: съемные и неподвижные

Конструкция разборных пластинчатых теплообменников основана на наборе тонких пластин, размещенных между двумя пластинами. Как правило, передняя часть неподвижная, а задняя – подвижная. Две пластины зажимаются болтами. Используемые уплотнения также определяют направление потока внутри теплообменника. Благодаря хорошей герметизации пластин достигается надежная изоляция каналов в теплообменнике.

Среди преимуществ съемных пластинчатых теплообменников – их легкая разборка при необходимости очистки, а также возможность увеличения мощности теплообменника путем добавления дополнительных пластин.

Ограничение использования пластинчатых теплообменников такого типа обусловлено допустимой температурой подачи в зависимости от характеристик уплотнительных колец.

Комбинированные пластинчатые теплообменники

Конструкция комбинированных пластинчатых теплообменников, объединенных в компактную конструкцию, обеспечивает их оптимальную тепловую эффективность и надежность. Этот тип теплообменников называют неразборным, так как все плиты соединены вместе с помощью высокотемпературной пайки. Целью является достижение большей устойчивости к теплообмену при более высоких давлениях и температурах и достижение относительно низкой стоимости устройства.

Высокотемпературная сварка пластин устраняет необходимость в уплотнениях. Это позволяет работать при высоких давлениях и температурах без затрат на техническое обслуживание и утечку жидкости.

Основным недостатком сварных пластинчатых теплообменников является их сложная очистка из-за их неспособности к демонтажу.
Одним из широко используемых материалов для изготовления теплообменников с неразъемными плитами является алюминий, который устойчив к коррозии и характеризуется хорошими теплообменными свойствами.

Пластинчатые теплообменники также могут быть изготовлены из нержавеющей стали или титана. Рекомендуется использовать титановые пластинчатые теплообменники при работе теплообменника в агрессивных средах. Как правило, толщина одной пластины находится в диапазоне от 0,1 до 5 мм, а расстояние между пластинами составляет от 5 до 10 мм.

еплообменный аппарат, обеспечивающий отвод тепла из масла под действием охлаждающей жидкости или нагнетаемого воздуха — это маслоохладитель.

Теплообменный аппарат, обеспечивающий отвод тепла из масла под действием охлаждающей жидкости или нагнетаемого воздуха — это маслоохладитель. Нагрев масла в системе происходит в результате трения в движущихся элементах механических передач, подшипниках и других частях механизмов.

Классификация аппаратов

В зависимости от вида охлаждающей среды маслоохладители делят на:

• воздушные;
• водяные.

Устройство, обеспечивающее отвод тепла, состоит из корпуса, блока теплообмена (пучок труб или система пластин), насосов подачи масла и охлаждающей жидкости, и вентилятора (при воздушном охлаждении).

Принцип работы маслоохладителя

Основа процесса — теплообмен, или передача тепла от тела с более высокой температурой к телу (веществу) более холодному. Принцип действия маслоохладителя основан на теплопроводности (способности тел проводить тепло).

Большой теплопроводностью обладают металлы. Эта их особенность объясняет использование в теплообменных аппаратах металлических трубок и пластин. Некоторые отличия принципа работы следующих аппаратов объясняются их конструктивными особенностями.

Пластинчатый аппарат

Поверхность теплопередачи состоит их тонких гофрированных металлических пластин, определенным способом соединенных между собой методом пайки в вакуумной печи. Камеры-пластины стянуты между собой и уплотнены специальными прокладками. Поверхность пластин образует камеры для перемещения охлаждаемой и охлаждающей жидкости. Принцип турбулентного противотока позволяет интенсифицировать процесс теплоотдачи.

Кожухотрубный маслоохладитель

Данная схема предусматривает прокачивание охлаждающей воды внутри тонких стальных, медных или латунных труб, находящихся в корпусе, с перемещением охлаждаемого масла по корпусу.

Воздушный маслоохладитель

Поверхность трубок, расположенных пучком или спиралью, может быть как оребренной, так и гладкой. Принудительная подача воздуха, направленная на трубы, осуществляется вентилятором. Для обеспечения стабильного давления в системе, температура масла, являющегося рабочей средой гидросистем и трансформаторов, должна поддерживаться постоянной.

Системы охлаждения рабочей жидкости.

Если  ваше оборудование размещается в теплом помещении и его работа будет достаточно интенсивной, то обязательным условием надежной работоспособности Вашего оборудования является охлаждение рабочей жидкости.

Мы предлагаем на выбор три варианта системы охлаждения:

1) Охлаждение рабочей жидкости с использованием проточной воды в водяном теплообменнике.

Масляные теплообменники с водяным охлаждением блягодаря своей конструкции позволяют обеспечитьнаилучшее соотношение теплоотдачи при низком перепаде давления. Для всех типов теплообменников приведены таблицы и графики зависимости потерь от потока жидкости. Диаграммы указывают количество энергии, которое каждый теплообменник может отводить.В таблицах так же приведены габаритные и присоединительные размеры для всех типов теплообменников и их основные техническиеданные. Так же даны реккомендации по использованию теплообменников в различных условиях эксплуатации. MS 84 P Данный тип теплообменников находит широкое применение благодаря следующим особенностям: • Совместимость со всеми возможными системами водооборота и водоподготовки, возможность контроля водооборота. • 4-контурный водооборот, позволяющий увеличить теплосъем без увеличения потока охлаждающей воды или оптимизировать максимальную теплоотдачу при минимальном потреблении охлаждающей воды. • Особенная конфигурация соединения труб теплообменника обеспечивает хорошую теплоотдачу. Поверхность теплоотдачи составляет от 0,2 до 3,6 m2. Для того, чтобы избежать коррозионных повреждений теплообменников и отложения солей в каналах, реккомендуем предварительно подготавливать воду либо использовать систему водооборота

2) Если требуется охладить рабочую жидкость гидропривода, но нет возможности водоотведения, необходимо устанавливать воздушный теплообменник

Воздушно-масляные теплообменники предназначены для охлаждения гидравлического масла, циркулирующего в гидросистеме. Обычно их устанавливают на сливной гидролинии. Воздушно-масляные теплообменники серии MG AIR 2015K состоят из радиатора, внутри которого циркулирует охлаждаемое гидравлическое масло, вентилятора – создающего воздушный поток через радиатор, защитного кожуха и термостата для поддержания температуры в установленном диапазоне. Охлаждение гидравлического масла осуществляется теплообменом с циркулирующим потоком воздуха и излучением теплоты от внешних стенок

Система автоматического контроля температуры рабочей жидкости.

Температура масла контролируется при помощи электронного устройства с щупом, расположенным внутри гидробака. Циркуляционный гидронасос непрерывно осуществляет циркуляцию масла через пластинчатый теплообменник (охлаждающая жидкость проходит через теплообменник только тогда, когда температура масла выше 35°C).

Специальный датчик посылает сигнал, пропорциональный измеренной температуре рабочей жидкости. Система управления распознает его и посылает команду на электромагнитный клапан. Рабочее давление охлаждающей жидкости: 3 бар.

Контролируется следующая температура:

- минимально допустимая температура масла (10°C);

- оптимальная температура масла (35°C / 50°C);

- максимальная температура масла (50°C).

Чтобы избежать проблем, связанных с кавитацией и с тем, чтобы не повредить гидронасосы с последующим дорогостоящим ремонтом, необходимо, чтобы гидронасосы запускались, только если температура масла не ниже 10(+ 2,5)°C. Другими словами, насосы не запускаются, если температура масла ниже 10°C. Поэтому, для холодного климата и не нагреваемой окружающей среды предусмотрена опция - нагревательные элементы для масла и для шкафа управления. Оптимальная температура масла (35°C ÷ 50°C) t = 35°C.При превышении этой температуры автоматически запускается циркуляция воды в теплообменнике. Максимальная температура масла (> 50°C) t = 50°C.При превышении этой температуры автоматически останавливаются двигатели гидронасосов. Продолжает работать двигатель циркуляционного насоса, для более быстрого охлаждения масла.