Hidrolik sistemlerde aşırı ısınma neden oluşur?

Hidrolik sistemlerde yağ sıcaklığının yükselmesi, birçok makinede karşılaşılan önemli bir problemdir. Aşırı yağ sıcaklığı; sistem performansının düşmesine, yağın özelliklerinin bozulmasına, komponentlerin aşınmasının hızlanmasına ve makinenin beklenmedik şekilde durmasına neden olabilir.

Hidrolik sistemlerde enerjinin tamamı mekanik işe dönüşmez. Pompa, valf, boru ve diğer komponentlerde oluşan basınç kayıpları enerjinin bir bölümünün ısıya dönüşmesine neden olur.

Sistemde üretilen ısı, soğutma kapasitesinden daha yüksek olduğunda yağ sıcaklığı yükselmeye başlar.

Bu nedenle hidrolik sistemin aşırı ısınmasını önlemek için yalnızca soğutucuyu büyütmek yeterli olmayabilir. Öncelikle ısının nerede ve neden oluştuğu belirlenmelidir.

1. Hidrolik sistemde normal yağ sıcaklığı kaç derece olmalıdır?

Hidrolik yağın uygun çalışma sıcaklığı, kullanılan yağın özelliklerine, pompa ve valflerin teknik sınırlarına, sistem tasarımına ve çalışma koşullarına bağlıdır.

Bu nedenle bütün hidrolik sistemler için geçerli tek bir ideal sıcaklık değeri bulunmaz.

Yağ üreticisinin viskozite ve sıcaklık bilgileri ile hidrolik komponent üreticilerinin izin verdiği çalışma sıcaklıkları birlikte değerlendirilmelidir.

Örneğin bazı sistemler orta sıcaklıklarda verimli şekilde çalışırken, farklı tasarımlarda daha düşük veya daha yüksek sıcaklıklara izin verilebilir.

Ancak yağ sıcaklığı sürekli yükseliyor, makinenin performansı düşüyor veya komponentlerde olağan dışı davranış görülüyorsa sistemin kontrol edilmesi gerekir.

Özellikle yüksek sıcaklıkta yağın viskozitesi azalabilir. Bu durum pompa ve valflerde iç kaçakların artmasına, yağlama koşullarının bozulmasına ve aşınmanın hızlanmasına neden olabilir.

2. Emniyet valfinden sürekli yağ geçmesi

Hidrolik sistemlerde aşırı ısınmanın yaygın nedenlerinden biri, pompanın sağladığı yağın önemli bir bölümünün sürekli emniyet valfi üzerinden tanka dönmesidir.

Emniyet valfi, sistem basıncını belirli bir sınırda tutmak için kullanılır.

Ancak sistemin çalışma basıncı, emniyet valfinin ayar basıncına yakın veya üzerinde olduğunda pompa debisinin bir kısmı ya da tamamı valften geçebilir.

Bu durumda pompanın ürettiği hidrolik güç, makinede faydalı işe dönüşmek yerine önemli ölçüde ısıya dönüşür.

Örneğin:

• Pompa debisi: 60 L/dk

• Emniyet valfi üzerindeki basınç farkı: 150 bar

Basınç kaybından kaynaklanan teorik hidrolik güç:

P = p × Q / 600

P = 150 × 60 / 600

P = 15 kW

Bu örnekte 15 kW seviyesinde hidrolik güç, valf üzerindeki basınç kaybıyla ısıya dönüşebilir.

Gerçek sistemde oluşan ısı miktarı, valften geçen debiye ve valf üzerindeki gerçek basınç farkına bağlıdır.

Bu problem nasıl kontrol edilir?

Öncelikle makinenin çalışma sırasında hangi basınçta olduğunu belirlemek gerekir.

Ardından:

• Pompa debisi ölçülmeli veya uygun yöntemle kontrol edilmeli.

• Emniyet valfinin ayarı incelenmeli.

• Valften sürekli yağ geçip geçmediği kontrol edilmeli.

• Pompa kontrol sistemi ve yük koşulları değerlendirilmelidir.

Emniyet valfi ayarını yalnızca yağ sıcaklığını düşürmek amacıyla değiştirmek doğru değildir. Ayar, sistemin tasarım basıncına ve komponentlerin izin verilen basınç sınırlarına uygun olmalıdır.

3. Hidrolik sistemde basınç kayıpları

Hidrolik sistemde yağın pompadan tüketiciye ve tekrar tanka ulaşması sırasında basınç kayıpları oluşur.

Bu kayıplar özellikle:

• Dar boru ve hortumlar

• Uzun tesisat hatları

• Gereğinden küçük valfler

• Çok sayıda bağlantı ve dirsek

• Yanlış filtre seçimi

• Yüksek debili akış

gibi faktörlerden kaynaklanabilir.

Basınç kayıpları arttıkça sistemin aynı işi yapabilmesi için daha fazla hidrolik güç gerekebilir.

Örneğin 100 L/dk debi geçen bir hatta 20 bar basınç kaybı oluşuyorsa:

P = 20 × 100 / 600

P ≈ 3,33 kW

Bu kayıp, ilgili hat veya komponent üzerinde ısı oluşmasına neden olabilir.

Basınç kayıpları nasıl azaltılır?

Tesisat tasarımında uygun boru ve hortum çapları seçilmelidir.

Valflerin nominal debileri, gerçek çalışma debisi ve basınç düşümü değerleriyle birlikte değerlendirilmelidir.

Filtreler doğru kapasitede seçilmeli ve tıkanma durumunda oluşabilecek basınç kayıpları kontrol edilmelidir.

4. Hidrolik pompa iç kaçakları ve verim kaybı

Hidrolik pompalarda çalışma sırasında belirli miktarda iç kaçak oluşabilir. Bu kaçaklar, pompanın tasarımına ve çalışma koşullarına bağlıdır.

Ancak pompa aşındığında, yağ sıcaklığı yükseldiğinde veya çalışma basıncı arttığında iç kaçaklar belirgin şekilde artabilir.

Bu durumda pompa aynı devirde daha düşük debi üretirken, kayıp enerji yağın ısınmasına katkıda bulunabilir.

Pompa aşınması şu belirtilerle kendini gösterebilir:

• Makine hareketlerinin yavaşlaması

• Yük altında performans kaybı

• Yağ sıcaklığının yükselmesi

• Pompa gürültüsünün artması

• Basınç ve debi değerlerinin kararsız olması

Bu belirtiler tek başına pompa arızasını kesin olarak göstermez. Sistemin ölçümlerle değerlendirilmesi gerekir.

Pompa kontrolünde üretici tarafından önerilen test yöntemleri ve çalışma sınırları kullanılmalıdır.

5. Hidrolik yağ viskozitesinin yanlış olması

Hidrolik yağın viskozitesi, sistemin çalışma sıcaklığına ve kullanılan komponentlerin özelliklerine uygun olmalıdır.

Viskozitenin çok düşük olması:

• İç kaçakların artmasına

• Yağlama filminin kopmasına

• Pompa ve valflerde aşınmanın hızlanmasına

neden olabilir.

Viskozitenin çok yüksek olması ise özellikle soğuk çalıştırma sırasında:

• Emiş hattında vakum oluşmasına

• Pompanın yağ emişinde zorlanmasına

• Kavitasyon riskinin yükselmesine

• Mekanik kayıpların artmasına

neden olabilir.

Bu nedenle yağ seçiminde yalnızca ISO VG sınıfına bakmak yeterli değildir. Yağın viskozite-sıcaklık davranışı ve hidrolik komponent üreticilerinin tavsiyeleri dikkate alınmalıdır.

6. Hidrolik sistem soğutucusu yetersiz olabilir

Hidrolik sistemlerde oluşan ısının bir bölümü yağ soğutucusu aracılığıyla ortamdan uzaklaştırılır.

Soğutucunun kapasitesi yetersizse veya soğutucuya yeterli hava ya da su akışı sağlanamıyorsa yağ sıcaklığı yükselmeye devam edebilir.

Soğutma sisteminde aşağıdaki faktörler kontrol edilmelidir:

• Soğutucu kapasitesi

• Ortam sıcaklığı

• Soğutucu üzerinden geçen hava veya su debisi

• Soğutucu yüzeyinin temizliği

• Fanın veya su devresinin çalışması

• Yağ devresindeki akış koşulları

Özellikle mobil makinelerde radyatör ve yağ soğutucu yüzeylerinde biriken toz, çamur ve diğer kirleticiler soğutma performansını azaltabilir.

Soğutucunun doğru boyutlandırılması için sistemde oluşan toplam ısı kaybının ve çalışma çevriminin değerlendirilmesi gerekir.

7. Hidrolik sistemde filtre tıkanması ve aşırı ısınma

Hidrolik filtreler, yağ içerisindeki kirleticilerin kontrol edilmesini sağlayarak komponentlerin korunmasına yardımcı olur.

Filtre tıkandığında, filtre üzerinden geçen yağda basınç kaybı artabilir.

Bu durum özellikle yüksek debili hatlarda sistemin enerji kayıplarını artırabilir.

Filtre tıkanması aynı zamanda yağ akışının azalmasına ve bazı sistemlerde komponentlerin yeterli yağla beslenememesine neden olabilir.

Filtre seçimi ve bakımında:

• Filtrenin debi kapasitesi

• Filtrasyon hassasiyeti

• Filtrenin basınç kaybı

• Filtre kirlilik göstergesi

• Filtre elemanının değiştirilme koşulları

dikkate alınmalıdır.

Filtre değişim aralığı yalnızca takvim süresine göre belirlenmemelidir. Makinenin çalışma şartları, yağ temizliği ve üretici tavsiyeleri birlikte değerlendirilmelidir.

8. Hidrolik sistemde aşırı ısınma nasıl tespit edilir?

Hidrolik sistemin aşırı ısındığı düşünülüyorsa önce yağ sıcaklığının doğru ölçülmesi gerekir.

Ölçüm yapılırken sıcaklığın hangi noktada alındığı belirtilmelidir. Tanktaki yağ sıcaklığı ile pompa çıkışındaki sıcaklık aynı olmayabilir.

Sistematik bir kontrol için aşağıdaki adımlar uygulanabilir:

1. Yağ sıcaklığını ölçün.
Sistemin çalışma sıcaklığını ve sıcaklığın zaman içerisinde nasıl değiştiğini belirleyin.

2. Çalışma basınçlarını kontrol edin.
Makinenin farklı hareketlerinde pompa basıncı, yük basıncı ve varsa emniyet valfi üzerinden geçen akış değerlendirilmelidir.

3. Debi değerlerini inceleyin.
Pompanın ve önemli tüketicilerin debileri sistemin ihtiyacına uygun mu kontrol edin.

4. Komponentleri inceleyin.
Pompa, valfler, filtreler, soğutucu ve tesisat üzerinde olağan dışı basınç kaybı veya çalışma belirtisi olup olmadığını değerlendirin.

5. Çalışma çevrimini analiz edin.
Makinenin hangi hareket sırasında ve hangi yük altında ısındığını belirleyin.

Bu kontroller sonucunda aşırı ısınmanın kaynağı daha doğru şekilde belirlenebilir.

9. Hidrolik sistemin aşırı ısınmasını önlemek için neler yapılabilir?

Hidrolik sistemin aşırı ısınmasını önlemek için öncelikle enerji kayıplarını azaltmak gerekir.

Uygulanabilecek iyileştirmeler şunlardır:

• Pompa ve valflerin doğru seçilmesi

• Gereksiz basınç kayıplarının azaltılması

• Emniyet valfinin doğru çalışma koşullarında ayarlanması

• Uygun yağ viskozitesinin belirlenmesi

• Filtrasyon sisteminin doğru tasarlanması

• Soğutucu kapasitesinin çalışma çevrimine uygun olması

• Değişken debili pompa veya uygun kontrol yöntemlerinin değerlendirilmesi

Özellikle sistemin gereksiz debi ve basınç üretmesini önlemek, uygun koşullarda enerji tüketiminin ve yağ sıcaklığının azaltılmasına yardımcı olabilir.

Ancak her sistemde aynı çözüm uygulanamaz. Makinenin hidrolik devresi, çalışma şartları ve komponentleri birlikte değerlendirilmelidir.

Sonuç: Hidrolik sistem neden ısınır ve nasıl çözülür?

Hidrolik sistemin aşırı ısınması; basınç kayıpları, emniyet valfinden sürekli yağ geçmesi, pompa verim kaybı, yanlış yağ seçimi, yetersiz soğutma ve filtre problemleri gibi farklı nedenlerden kaynaklanabilir.

Problemin çözümünde yalnızca yağ soğutucusunu büyütmek veya yağ değiştirmek yerine, sistemde oluşan enerji kayıplarının kaynağı belirlenmelidir.

Hidro Akademi, hidrolik sistem analizi, komponent seçimi, sistem tasarımı, teknik danışmanlık ve hidrolik eğitim konularında firmalara mühendislik desteği sunmaktadır.

Makinenizin hidrolik sistemi aşırı ısınıyor veya çalışma sırasında performans kaybı yaşıyorsa, sistemin çalışma şartlarının ve hidrolik devresinin teknik olarak değerlendirilmesi için Hidro Akademi ile iletişime geçebilirsiniz.