油圧ユニットにはどのような作動油を使用すればよいですか?

作動油とは何か — そして適切な作動油を選択することがなぜ重要なのか

作動油は、油圧システム内の動力を伝達し、内部コンポーネントを潤滑し、熱を放散する鉱物または合成流体です。で 油圧パワーユニット それは受動的媒体ではありません。それは、力がどのくらい効率的に生成されるか、シールとポンプがどのくらい長持ちするか、負荷の下でシステム全体がどの程度確実に動作するかを決定する作動物質です。

「どの作動油を使用すべきか」に対する簡単な答えは、ポンプに必要な粘度グレード、用途の動作温度範囲、シールや金属との添加剤パッケージの適合性という 3 つの要素によって決まります。これらを正しく実行すれば、水力発電ユニットは何千時間もクリーンに動作します。これらを誤解すると、キャビテーション、シールの膨張、ポンプの早期故障に直面することになります。

作動油の主な種類とその含有量

ほとんどの作動油は 4 つのカテゴリのいずれかに分類されます。それぞれは、さまざまな動作条件に合わせて設計された特定の構成を備えています。

鉱物系作動油（HL、HM、HV）

原油から精製されたこれらは、標準的な水力発電ユニットで使用される最も一般的な流体です。 ISO グレードの HL (防錆剤および酸化防止剤)、HM (耐摩耗性添加剤の添加)、および HV (広い温度範囲での高粘度指数) は、産業用およびモバイル用途の大部分をカバーします。 HM46 と HM68 は、世界中で最も広く指定されているグレードの 1 つです。

合成作動油 (HFDU、PAO ベース)

ポリアルファオレフィン (PAO) およびエステルベースの合成流体は、より広い動作温度範囲を提供します。 −40℃〜120℃ 、鉱物油の実用範囲である約 -20°C ～ 90°C と比較して。これらは、極寒の環境で動作する水力発電ユニット (北欧気候の屋外機器) や、熱劣化が懸念される連続的なハイサイクル用途で使用されます。

耐火性作動油 (HFA、HFB、HFC、HFDU)

発火源近くの漏れが火災の危険を引き起こす鋳造工場、ダイカスト作業、地下採掘で使用されます。水-グリコール流体 (HFC) が一般的であり、通常は 水分含有量 35 ～ 50% 潤滑性が低下するため、それに応じてポンプ圧力定格を下げる必要があります。

生分解性作動油（HETG、HEPG、HEES）

植物油 (HETG) および合成エステル (HEES) 流体は、林業機械、海洋デッキ機器、水路近くの農業など、環境に敏感な分野で必要とされます。 HEES 流体は一般に HETG よりも優れた酸化安定性を備え、標準的なシール材との適合性が高くなります。

粘度グレードの説明 - 数値の意味

ISO VG (粘度グレード) 数値は、40°C での流体の動粘度をセンチストークス (cSt) で表します。油圧パワーユニットに使用される一般的なグレードは以下のとおりです。

VG 46 は、ほとんどの水力発電ユニットのデフォルトの選択肢です 周囲温度 20°C ～ 50°C で動作します。システムが一貫して低温で動作する場合は、VG 32 まで下げます。システムが高温になるか、より高い持続圧力 (250 bar 以上) で動作する場合は、VG 68 まで上げます。

油圧パワーユニットのオイル性能を決定する重要な特性

粘度グレードが出発点ですが、他のいくつかの特性は、油圧パワーユニットのポンプ、バルブブロック、アクチュエーター内でのオイルの挙動に直接影響します。

• 粘度指数 (VI): 温度による粘度の変化を測定します。 VI が高いほど、温度変動全体にわたってパフォーマンスがより安定していることを意味します。標準のミネラル HM オイルは VI 95 ～ 105 あたりに位置します。 HV オイルと合成油は VI 150 に達します。
• 耐摩耗性 (AW) 添加剤: ジアルキルジチオリン酸亜鉛 (ZDDP) が最も一般的です。ポンプの羽根、ギアの歯、ピストンのスリッパに犠牲膜を形成します。 100 bar 以上で動作するベーンポンプとギアポンプに不可欠です。
• 酸化安定性: 作動油は酸化により劣化し、スラッジや酸が形成されます。高品質の HM オイルの酸化寿命は、標準的なデューティ サイクルで 2,000 ～ 4,000 時間です。合成樹脂はこれを 8,000 時間に延長します。
• 抗乳化性: 油が水の汚れから分離する能力。抗乳化性が低いと乳化が起こり、油膜が破壊され、油圧ユニットのリザーバー内の腐食が促進されます。
• 空気放出と泡抵抗: 空気が混入するとキャビテーションが発生します。作動油は溶解空気を急速に放出する必要があります。ISO 9120 に基づく適切なテスト値は、50°C での空気放出時間 5 分未満です。

油圧パワーユニットのポンプタイプに作動油を適合させる方法

ポンプの設計が異なれば、作動油に対する要求も異なります。ポンプに間違った種類のオイルを使用すると、設計の予想をはるかに上回る摩耗率が発生する可能性があります。

ギアポンプ

ギアポンプは幅広い作動油に耐えます。 HM46 が標準推奨です。ベーンポンプやピストンポンプよりもわずかに高い汚染レベルに対応できますが、それでも ISO 4406 クラス 18/16/13 以上の清浄度が推奨されます。

ベーンポンプ

ベーンポンプはオイルの品質に最も敏感です。彼らが必要とするのは 優れた耐摩耗保護 これは、ベーンの先端がバネと遠心力によってカム リングに接触するためです。一部のベーンポンプメーカー (Vickers/Eaton など) は、単なる ISO 分類ではなく、独自の耐摩耗性テスト (Vickers 35VQ25 テスト) を満たす流体を指定しています。

アキシャルピストンポンプ

プレス、射出成形、移動式クレーンに使用される油圧ユニットの高圧アキシャル ピストン ポンプ (250 ～ 450 bar で動作) には、優れた潤滑性と清浄性が必要です。 ISO 4406 清浄度コードの目標 11/16/14 またはそれ以上です。 HV46 または HV68 は、モバイル アプリケーションの温度変化に対処するために一般的に指定されています。

汚染: ほとんどの作動油故障の本当の原因

主要な油圧部品メーカーの研究では、次のことが一貫して示されています。 油圧システムの故障の 70% 以上 これらはオイルの劣化だけではなく、流体の汚染によって引き起こされます。汚染には 3 つの形態があります。

• 粒子汚染: 金属摩耗粒子、鋳物砂、溶接スパッタ、ブリーザーやシリンダーロッドシールから取り込まれた汚れ。リターンラインおよびオフラインろ過によって制御され、10 ミクロン以上の絶対フィルターを対象としています。
• 水の汚染: 大きな熱サイクルまたは外部からの侵入による貯水池内の凝縮。水分含有量が 0.1% を超えると、オイルの耐荷重能力が低下し始め、生分解性流体中での細菌の増殖が促進されます。カールフィッシャー滴定でモニターします。
• 化学的汚染: 互換性のない油圧作動油を混合すると、たとえば、亜鉛ベースの AW オイルを含むシステムに亜鉛フリー (無灰) オイルを添加すると、数時間以内に添加剤の沈殿やフィルタの詰まりが発生する可能性があります。

既存の油圧パワーユニットのオイルの種類またはブランドを変更する場合は、必ずシステムを低粘度の鉱物油でフラッシュし、再充填する前に完全に排出してください。オイル交換間のリザーバー洗浄はオプションではありません。新鮮なオイルを汚染するスラッジはすぐに除去されます。

オイル交換間隔と状態監視

実際の状態に関係なく、固定時間スケジュールで作動油を交換すると、油が無駄になり、劣化した作動油が過剰に伸びたり、使用可能な油が廃棄される危険があります。状態ベースのオイル管理は、継続的な産業用途における水力発電ユニットにとってより良いアプローチです。

ベースラインとして、適切にメンテナンスされた水力発電ユニットの鉱物 HM オイルの一般的なオイル交換間隔は次のとおりです。

• 軽作業、制御された環境: 2,000～4,000時間
• 中程度の負荷、中程度の温度サイクル: 1,000～2,000時間
• 高負荷、高温または汚染への曝露: 500～1,000時間

計画的なオイルサンプリング中にテストする状態指標には、40℃での粘度（新しいオイルトリガーのレビューから±10%の偏差）、酸価（鉱物油のTANが2.0 mg KOH/gを超えると酸化を示す）、水分含有量（0.1%を超えると即時対応が必要）、およびISO 4406に基づく粒子数が含まれます。

実践的な選択ガイド: どの作動油を使用するか

油圧パワーユニットのメーカーのマニュアルにオイルの種類と粘度が指定されている場合は、そのマニュアルに正確に従ってください。この仕様には、ポンプのクリアランス、シールの材質、システム圧力が考慮されています。マニュアルが入手できない場合、または広範囲しか説明されていない場合は、次の決定パスを使用してください。

1. ポンプのタイプ (ギア、ベーン、ピストン) とその最大動作圧力を特定します。
2. タンクの通常の動作温度範囲を決定します。
3. 周囲温度が安定していて穏やかな場合 (15°C ～ 45°C): HM46 ギアおよびベーンポンプ用、高圧ピストンポンプ用 HM68。
4. 周囲温度の変動が大きい場合、またはユニットが移動可能な場合: HV46 より高い粘度指数のため。
5. 用途が水の近くまたは生態学的に敏感な地域の場合: 正しい粘度グレードの HEES 合成エステル生分解性流体を使用してください。
6. 火災の危険性がある場合: 承認された耐火性流体の種類についてポンプの製造元に問い合わせ、関連する圧力ディレーティングを適用してください。

両メーカーの添加剤の適合性を確認せずに、作動油のブランドやタイプを決して混合しないでください。異なるサプライヤーからの 2 つの HM46 オイルであっても、互換性のない添加剤が含まれる可能性があります。