在当前的商业环境中,制造设备持续承受极限运行压力,需要保持不间断运转以确保持续运行。
设备所有者越来越意识到总持有成本上涨,这导致他们更加需要维护成本低、可靠性高、精度高、循环时间短、能耗低的机器。
在与德国领先的液压机制造商Schoen + Sandt Machinery联合开展的一项研究中,高粘度指数(VI)液压油的能源效率更高,从而使千瓦时(kWh)消耗减少高达10%。
液压设备专家不仅致力于设计和制造一流的液压切割设备及控制系统,更通过降低能耗、提升加工精度增加产出、延长设备使用寿命提升设备可靠性等创新方案,助力客户实现持续性成本优化。
粘度对效率和能耗影响重大
在当今的液压切割机市场中,能源效率与技术创新几乎同等重要。液压油作为传递动力的介质,是液压系统的核心要素。使用单级液压油会导致传热效率低下、动力传输损耗、控制响应迟滞以及系统氧化压力等问题。
温度降低时,液压油粘稠度升高,加剧摩擦损耗;温度升高时,油液变稀,粘度降低引发流动泄漏与磨损隐患。无论何种工况,设备性能都将受损。此类粘度随温度大幅波动的油品被称为单级液压油。
高温是粘度稳定的天敌。温度升高会导致油液变稀,导致金属件之间的摩擦增大。油品粘度降低,会加速设备磨损,从而导致高昂的维修成本与停机损失。
经过专门配制后在宽温度范围内保持最佳粘度水平的液压油被称为多级油。多级油通过保持液压机械效率和容积效率的平衡来保护机器。
流动平衡之道
液压系统面临两难抉择:当流体粘度过高时,会导致液压机械效率损失;当流体粘度过低时,会造成容积效率损耗。一方面,如果油液非常稀薄且易于流动,液压系统的机械效率会更高。
然而,如果油液太稀薄,会使容积效率降低,因为泵内部泄漏会消耗大量能量,而且导致油液润滑不良。
另一方面,油液粘度过高会导致油液难以流动,使系统中流动阻力和搅动损失增加。理想的油液选择需要权衡折中。
使命与设备
油液测试选用了切割压力1250千牛(kN)的6005BA型液压机。这类配备可伸缩横梁的液压切割设备是用于中小批量板材/卷材加工的多功能冲压设备。
在试验中,我们测量了千瓦功率、泵压力(巴)、油和环境温度等参数,以评估粘度对设备性能的影响。
本案例研究中的原始设备制造商(OEM)将两种多级液压油与一种单级基准油进行了对比。作为典型油液,基准油采用常见的ISO 46粘度等级,未作耐温配方处理。
第一种测试油,即油液A,与基准油相同,只是其配方能够在宽温度范围内保持稳定的粘度。第二种测试油,即油液B,为ISO 32粘度等级的低粘度多级液压油,也能在宽温度范围内保持稳定的粘度。
配方决胜的秘诀
相较于传统单级基准油,多级油液A未表现出任何显著优势。这是因为机械损失对液压系统整体效率的影响远高于体积效率的提升产生的影响。
选择正确的油液有助于提高设备可靠性和生产率,同时降低设备停机时间和总持有成本。因此,油液的粘度对系统效率具有决定性影响。
相较于传统单级基准油,多级油液B的效率提升了10%。在高温高压工况下,当液压系统暴露于热量和压力下时,粘度优化的油液(例如油液 B)由于粘度更高且泄漏损耗更少,可以传输更多的泵体能量。常温状态下能够保持良好的流动性,降低泵体运行阻力。
可靠性和资源效率双赢
经过实验室验证、原始设备制造商自己的设备测试以及终端用户的现场应用,采用宽温域粘度稳定的ISO 32液压油可准确预测设备性能与节能效果。
相较于单级基准油,其效率提高了4-11%,同时还具有其他积极影响,例如油温降低、设备保护强化和换油周期延长。
其优势不胜枚举。当前正是提升设备可靠性、延长使用寿命、降低总持有成本、延长换油周期、引领能效风潮的战略机遇期。