Sebuah pompa hidrolik pada mesin konstruksi hanya memberikan layanan selama 480 jam sebelum teknisi menyadari suara khas seperti kerikil yang berasal dari sisi isap. Saat unit dibuka, area saluran masuk dan kartrid pompa menunjukkan lubang yang dalam dan permukaan yang kasar. Itu adalah kavitasi, bukan bagian yang cacat. Kavitasi adalah penyebab utama kegagalan pompa dini pada sistem hidrolik, dan hampir selalu dapat dihindari dengan memahami kondisi yang memicunya.
Kavitasi terjadi ketika tekanan fluida di saluran masuk pompa turun di bawah tekanan uap minyak, membentuk gelembung uap yang pecah dengan hebat saat didorong ke zona bertekanan tinggi di dalam pompa. Keruntuhan tersebut menghasilkan gelombang kejut lokal yang mengikis logam, menyebabkan getaran, dan akhirnya menyebabkan kerusakan pompa. Untuk mesin konstruksi operator, ini berarti waktu henti yang tidak direncanakan dan perbaikan yang mahal. Kartrid pompa pengganti saja bisa menghabiskan biaya ratusan dolar, dan waktu henti untuk ekskavator atau mesin press hidrolik bisa lebih mahal lagi.
Apa Itu Kavitasi dan Mengapa Menghancurkan Pompa
Kavitasi adalah proses fisik yang terjadi pada setiap pompa cairan. Setiap fluida hidrolik memiliki tekanan uap yang meningkat seiring suhu. Ketika tekanan pada sisi hisap pompa turun di bawah tekanan uap tersebut, cairan mulai mendidih pada suhu kamar, membentuk gelembung mikroskopis. Saat gelembung-gelembung tersebut bergerak ke wilayah bertekanan tinggi di pompa, gelembung-gelembung tersebut terkoyak oleh cairan di sekitarnya. Ledakan ini bertindak seperti palu mikroskopis terhadap permukaan logam, menghasilkan gelombang kejut dengan tekanan lokal yang bisa melebihi 1.000 bar.
Margin antara NPSH yang tersedia dan yang dibutuhkan inilah yang oleh para insinyur disebut sebagai margin NPSH. Menjaga margin tetap sehat adalah satu-satunya aturan desain yang paling penting untuk mencegah kavitasi.
Kerusakan dari proses ini mempunyai tampilan yang khas. Daerah yang terkena dampak, biasanya lubang hisap, tepi saluran masuk kartrid baling-baling, atau impeler, berlubang dan terasa kasar saat disentuh. Dalam kasus yang parah, logam hilang sama sekali. Kapasitas pompa menurun, kebisingan menjadi lebih keras, dan risiko pompa terhenti sepenuhnya.
Penyebab Utama Kavitasi pada Pompa
Memahami penyebabnya adalah langkah pertama menuju pencegahan. Ada dua kategori umum: penyebab sisi hisap dan penyebab sisi keluarnya cairan. Tabel di bawah ini merangkum yang paling umum.
| Kategori | Sebab | Efek pada pompa |
|---|---|---|
| Hisap | NPSHa lebih rendah dari NPSHr | Gelembung terbentuk di saluran masuk |
| Hisap | Filter atau saringan hisap tersumbat | Penurunan tekanan dan kelaparan aliran |
| Hisap | Hisap line too long, too small, or too many bends | Kehilangan tekanan yang berlebihan |
| Hisap | Suhu cairan tinggi | Tekanan uap meningkat, lebih mudah mengalami kavitasi |
| Hisap | Pompa dipasang terlalu tinggi di atas permukaan oli | Tekanan saluran masuk tidak mencukupi |
| Pembuangan | Saluran keluar tersumbat, katup tertutup, atau pengaturan tekanan tinggi | Pembuangan cavitation |
| Pembuangan | Pengoperasian melebihi kecepatan terukur | Tekanan internal turun di bawah tekanan uap |
| Sistem | Masuknya udara ke dalam saluran hisap | Kantong gas yang meniru kavitasi |
Kategori yang paling umum adalah kavitasi sisi hisap. Ini terjadi ketika pompa tidak dapat mengambil cukup cairan. Elemen filter adalah penyebab paling umum: ketika filter tersumbat, perbedaan tekanan di dalamnya meningkat, dan tekanan pada saluran masuk pompa turun di bawah tekanan uap. Bahkan filter dengan jumlah kontaminasi yang sedikit pun dapat menyebabkan hal ini.
Penyebab umum kedua adalah saluran hisap itu sendiri. Jika saluran lebih sempit dari rekomendasi pembuat pompa, atau jika terdapat terlalu banyak siku dan alat kelengkapan, kecepatan fluida dalam saluran hisap meningkat dan tekanan lokal turun. Hal yang sama terjadi ketika pompa dipasang jauh di atas reservoir: gaya hisap melebihi apa yang dapat disuplai dengan aman oleh cairan.
Temperatur fluida adalah penyebab tersembunyi yang sering diabaikan oleh operator. Tekanan uap sebagian besar oli hidrolik meningkat secara signifikan di atas 60°C. Jika sistem berjalan pada suhu 70°C dengan level oli rendah atau filter tersumbat sebagian, kavitasi dapat terjadi bahkan ketika perhitungan NPSH tampak baik-baik saja pada tahap desain.
Kavitasi sisi pelepasan jarang terjadi namun tetap serius. Jika saluran keluar tersumbat, jika katup hanya terbuka sebagian, atau jika tekanan pelepas setpoint dinaikkan melebihi kapasitas nominal pompa, tekanan pada elemen pemompaan dapat turun di bawah tekanan uap. Di pompa piston dan pompa baling-baling sama saja, kondisi ini menghasilkan kebisingan dan kerusakan yang sama.
Masuknya udara dari saluran hisap yang bocor juga dapat meniru gejala kavitasi yang sebenarnya. Saat pompa menyerap udara, kantong gas akan runtuh dengan suara serupa dan menyebabkan erosi serupa. Perbedaannya adalah akar penyebabnya adalah udara, bukan tekanan uap. Memeriksa dan mengencangkan semua sambungan saluran hisap adalah langkah sederhana yang menghindari banyak alarm palsu.
Cara Mendeteksi Kavitasi Sebelum Pompa Rusak
Kavitasi memberikan peringatan yang jelas. Yang paling dapat diandalkan adalah suara: suara "kelereng dalam toples" atau mainan seperti kerikil yang stabil dan menjadi lebih buruk ketika beban kerja meningkat. Getaran adalah tanda kedua. Pompa yang bekerja dengan lancar pada 1.800 rpm tetapi menjadi kasar pada 2.200 rpm menunjukkan bahwa saluran masuk sedang dibatasi.
Perubahan performa juga sering terjadi. Aliran turun secara bertahap, dan silinder atau motor hidrolik di sisi hilir bergerak lebih lambat dibandingkan saat sistem masih baru. Pembacaan tekanan di outlet pompa berfluktuasi, dan oli mungkin berbusa di reservoir.
Saat Anda membuka pompa selama interval servis, periksa kartrid pompa. Set baling-baling internal seringkali merupakan bagian pertama yang menunjukkan kerusakan. Ujung baling-baling yang berlubang, goresan pada pelat port, dan permukaan kasar pada port hisap merupakan indikator terjadinya kavitasi. Kabar baiknya adalah kartrid merupakan komponen yang dapat diganti. Pada pompa model T6/T7, kartrid dapat ditukar tanpa mengganti rumah pompa, sehingga mengurangi biaya perbaikan.
Struktur Bilah Bibir Ganda Kartrid T6/T7 Seri T mengadopsi struktur bilah bibir ganda, dan bibir ganda tersebut secara bergantian menghubungi stator untuk mengurangi dampak bilah pada stator. Minyak inti pompa seri T... Lihat Produk → Cara Mencegah Kavitasi pada Sistem Hidraulik Nyata
Pencegahan dapat dilakukan pada tiga tingkatan: desain sistem, kebiasaan pengoperasian, dan pemeliharaan.
Kiat desain sistem
- Hitung NPSHa dalam kondisi terburuk: suhu oli tinggi, filter terkontaminasi, dan level oli terendah di reservoir. Jaga margin setidaknya 15-20% di atas NPSHr yang dibutuhkan pompa.
- Jaga agar saluran hisap sependek dan selurus mungkin. Kecepatan fluida di saluran hisap tidak boleh melebihi 1,2 m/s untuk pompa hidrolik. Gunakan pipa yang lebih besar jika diperlukan.
- Minimalkan fitting, siku, dan katup pada sisi hisap. Setiap pemasangan tambahan menambah penurunan tekanan.
- Gunakan filter saluran balik daripada filter hisap jika memungkinkan. Jika filter hisap tidak dapat dihindari, pilih filter dengan tekanan diferensial rendah dan bypass yang banyak.
- Di dalam reservoir, pertahankan ketinggian cairan yang menutupi saluran masuk pompa. Gunakan penyekat untuk mencegah oli berputar dan menarik udara ke dalam pompa.
- Pilih pompa dengan NPSHr yang sesuai dengan NPSH yang tersedia. Pompa baling-baling dalam seri V dirancang dengan kartrid kompak dan pengoperasian senyap, sehingga lebih cocok untuk sistem yang peka terhadap hisapan.
Pompa Tunggal Kebisingan Rendah Seri V Pompa intra-baling-baling seri V dengan kebisingan rendah memenuhi industri peralatan mesin. Pompa ini mempunyai tekanan yang tinggi. Dengan kapasitas besar, ukuran kompak, tingkat kebisingan rendah, dan ... Lihat Produk → Kebiasaan pengoperasian
- Jalankan pompa dalam rentang kecepatan pabrikan. Kebanyakan pompa baling-baling memiliki kecepatan 1.200 hingga 2.500 rpm. Mendorong pompa hingga 3.000 rpm secara terus-menerus akan menimbulkan kavitasi meskipun saluran hisap terlihat baik-baik saja.
- Jaga suhu cairan pada kisaran 40-60°C. Gunakan penukar panas ketika mesin bekerja terus menerus.
- Jangan menyetel katup pelepas di atas tekanan maksimum pabrikan pompa. Setpoint tekanan harus sesuai dengan desain sistem, bukan batas teoritis pompa.
- Untuk aplikasi tekanan tinggi dengan beban variabel, pompa piston seperti seri A10VSO menawarkan desain yang kaku dan toleransi tekanan tinggi yang baik.
Pompa Piston Seri A10VSO 31 Deskripsi Produk: Lihat Produk → Kiat perawatan
- Ganti filter hisap sesuai jadwal, bukan saat indikator mati. Filter yang tersumbat 80% masih dapat menghasilkan tekanan yang cukup di saluran balik, namun penurunan tekanan sisi isapnya mungkin sudah cukup tinggi untuk mengganggu saluran masuk pompa.
- Periksa kartrid pompa setiap kali servis terjadwal. Jika ujung baling-baling menunjukkan keausan atau lubang, itu merupakan sinyal awal.
- Pantau suhu dan kontaminasi oli. Suhu tinggi dan kotoran adalah kombinasi yang mematikan.
Intinya
Kavitasi adalah gejala sistem hidrolik yang dirancang dengan buruk, tidak dioperasikan dengan benar, atau tidak dirawat dengan baik. Seringkali pompa itu sendiri yang menjadi korban, bukan penyebabnya. Perbaiki kondisi saluran masuk, jaga oli tetap dingin dan bersih, dan pilih pompa yang persyaratan NPSH-nya sesuai dengan sistem sebenarnya. Itu adalah cara paling sederhana untuk menghilangkan kerusakan kavitasi dan menjaga peralatan hidrolik tetap berfungsi.
