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O+P Fluidtechnik 4/2017

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O+P Fluidtechnik 4/2017

MESSTECHNIK 03 05 02 04

MESSTECHNIK 03 05 02 04 SPECIAL / HANNOVER MESSE Arbeitsdruck werkstückbedingt zu justieren. Daher kann es von großem Nutzen sein, wenn neben dem üblichen Datenstrom mit den Drucksensoren bi-direktional kommuniziert werden kann. In Schmieranlagen kann es sinnvoll sein, insbesondere den Druckverlauf an bestimmten Lagerstellen kontinuierlich zu melden. Bei signifikanten Abweichungen kann dann anhand der gemeldeten Daten vorbeugend gehandelt werden. INFORMATION FILTER Die kontinuierliche Einbindung der Filterüberwachung in das Condition Monitoring erschließt der vorbeugenden Instandhaltung ein interessantes Feld. Dies ergibt sich durch die Möglichkeit, aus der Entwicklung der verbleibenden Schmutzaufnahmekapazität im Filterelement Rückschlüsse auf den Zustand des Systems ziehen zu können. Zunächst aber muss der Begriff Schmutzaufnahmekapazität beleuchtet werden: hierunter versteht man die Menge (Masse) an Schmutzpartikeln, die ein Filterelement innerhalb eines Betriebsfensters in sich aufnehmen kann. Das Betriebsfenster wird durch den maximal zulässigen Druckverlust über das Element definiert. Diese Definition ist abhängig vom Anwendungsbereich und der Konstruktion des Elementes. Die Druckstufen werden auch unter dem Gesichtspunkt gewählt, im Filter möglichst geringe Energieverluste zu erzeugen. Werden die Betriebsfenster erheblich überschritten, kommt es überwiegend zur Zerstörung der Filterelemente und damit meistens zu Folgeschäden im System. Die Schmutzaufnahmekapazität bestimmt den wirtschaftlichen Nutzen eines Filterelementes. Es muss deshalb das Ziel eines jeden Betreibers sein, diese Kapazität möglichst voll auszuschöpfen. Im allgemeinen Sprachgebrauch hat sich für die Filterüberwachung der Begriff „Verschmutzungsanzeiger“ verfestigt. Diese Bezeichnung ist aber doppeldeutig. Die Einrichtung am Filter zeigt ja nicht die Verschmutzung des Öls an, sondern meldet einen steigenden Druckverlust über das Filterelement. Dieser ansteigende Druckverlust entsteht, weil die Schmutzaufnahmekapazität des Elementes zur Neige geht und immer weniger Fläche zur Anlagerung zur Verfügung steht. Deshalb folgt der Verlauf des steigenden Druckverlustes auch einer Exponentialkurve. Nun ist es leider physikalisch bedingt, dass der Druckverlust nicht nur durch die Durchströmung und eine abnehmende Aufnahmekapazität entsteht, sondern auch durch Viskositätsänderungen infolge von Temperaturschwankungen. So kommt es häufig beim Anfahren von Systemen zur Fehlermeldung „Filter voll“, obwohl das Filterelement erst kürzlich neu eingebaut wurde. Besonders bei Tankaufbau-Rücklauffiltern wird die Auswirkung der Viskosität oft unterschätzt. Anlagenbedingt kann es zu erheblichen Temperaturverlusten in den Rücklaufleitungen kommen und so erschöpfte Filterelemente suggerieren, was aber gar nicht der Fall ist. NUTZEN DER FILTERÜBERWACHUNG Es versteht sich wohl von selbst, dass die Zeit der rein optischen Filteranzeigen vor Ort vorüber ist und man die Überwachung des oder der Filter den neuesten Möglichkeiten entsprechend zu gestalten hat. Je nach Filterbauart wird der Druckverlust unterschiedlich erfasst. Bei Tankaufbau-Rücklauffiltern (auch wenn sie als Nebenstromfilter geschaltet sind) ist die Abströmseite gegen Atmosphärendruck offen. Der Druckverlust über das Element kann als Staudruck vor demselben gemessen werden. Bei Leitungsfiltern – gleichgültig, ob sie in der Rücklaufleitung, als Nebenstromfilter oder als Druckfilter eingesetzt werden – kann man den Druckverlust über das Element nur als Differenzdruck erfassen. Dabei wirkt die Tatsache, dass der für das Filterelement zulässige Druckverlust vor dem Hintergrund des tatsächlichen Betriebsdruckes sehr klein sein kann, besonders erschwerend. Aus technisch-/wirtschaftlichen Gründen greift man deshalb fast ausschließlich auf hydraulische Messkolben zur Signalerzeugung zurück. Der Kern der zeitgemäßen Filterüberwachung liegt nun im elektronisch-/datentechnischen Bereich. Bedingt durch den exponentiellen Verlauf des Druckverlustes würden, abgesehen von viskositätsbedingten Schwankungen, über lange Zeit keinerlei Veränderungen sichtbar. Trotzdem sollte der Kurvenverlauf über den gesamten Betriebszeitraum gespeichert werden. Zur Kontrolle könnte man jeweils nach einem bestimmten Zeitabschnitt automatisch Marker auf die Kurve setzen, unabhängig von den zwei „Endmarkierungen“, von denen die Maximal-Markierung obligatorisch filterspezifisch gesetzt werden muss. Die davor liegende „Vorwarnstufe“ könnte im Laufe der Betriebserfahrung individuell gesetzt bzw. prozessabhängig angepasst werden. Die Aufzeichnung des Verlaufs kann aber nur bei Beachtung der tatsächlichen Öltemperatur erfolgen. Wird diese ebenfalls kontinuierlich gespeichert, kann man den Schnittpunkt bestimmen, ab dem die Signale der Filterüberwachung als relevant freigeschaltet werden. Der Schnittpunkt liegt auf der Zeitachse spätestens dort, wo die gewünschte Betriebstemperatur dauerhaft erreicht ist. Allein mit der Korrelation von Druckverlustverlauf und Betriebstemperatur wird schon eine erhebliche Verbesserung in der wirtschaftlichen Nutzung der Filterelemente erreicht. Der besondere Nutzen der Filterüberwachung für das Condition Monitoring entsteht aber nun durch die Möglichkeit, die nach einem quasi „teach-in-Prozess“ über einen längeren Betriebszeitraum gespeicherten Druckverlust-Verlaufskurven gegeneinander abzugleichen. Wird zum Beispiel an den gesetzten Markern auf der 24 O+P Fluidtechnik 4/2017

RUBRIZIERUNGSEBENE 02 Programmierbare bi-direktionale Sensoren für Füllstand und Temperatur 03 Programmierbare bi-direktionale Sensoren für Druck 04 Programmierbare bi-direktionale Sensoren für die Filterüberwachung 05 Programmierbare bi-direktionale Sensoren für Feuchte in Öl Kurve eine Verschiebung der Zwischenzeiten erkennbar, könnte dies auf ein temporäres Verschleißereignis oder einen Temperatureinbruch schließen lassen. Zeigt sich aber ein eindeutiger Trend in der Verkürzung, sollte man dringend auch nach den Verlaufskurven der Öltemperatur und eventuell auch der Körperschallmessung der Lagerstellen schauen. Eine sofortige Ölanalyse ist ebenfalls angezeigt. Auch in der Filterüberwachung ist die bi- direktionale Kommunikation mit dem Sensor und den daraus entstehenden Parametrierungsmöglichkeiten vorteilhaft. INFORMATION FEUCHTE Es gibt eine Reihe von Anwendungen in denen das Eindringen von Feuchte bzw. Wasser in das Öl nur schwer zu verhindern ist. Man kann dem in einigen Fällen durch eine besondere Additivierung des Öls begegnen, letztlich bleibt aber die Feuchte eine unerwünschte Verunreinigung des Öls mit mannigfaltigen Folgen für Verschleiß und Nutzungsdauer. Neben die schon seit Jahrzehnten mit großem Erfolg bei freiem Wasser eingesetzte Trennschichtmessung gibt es mittlerweile mehr und mehr Sensoren, welche die Feuchte schon vor Erreichen der Sättigungsgrenze melden. Auch diese Information dient dem Condition Monitoring, weil sie als eine Beurteilungsgröße zur Nutzungsdauer des Öls herangezogen werden kann. Diese wird nicht nur durch den chemischen Einfluss der Feuchte auf das Öl beeinflusst, sondern auch durch eine unter Umständen verminderte Tragfähigkeit und damit der Gefahr erhöhter Mischreibung oder anderer Verschleißformen wie Kavitation und/oder Korrosion. ZUSAMMENFASSUNG Wie die vorstehenden Beispiele zeigen, ist ein systematisches Condition Monitoring geradezu die Voraussetzung für die autonome Verknüpfung von Produktionseinrichtungen im Rahmen von Industrie 4.0. Neben einer geeigneten Sensorik zur Erfassung der relevanten Informationen wird es darauf ankommen, die generierten Daten sinnvoll zu verknüpfen und vor Allem zu interpretieren. Dazu wird in vielen Bereichen ein tieferes Verständnis vom Zusammenwirken der einzelnen Konstruktionselemente wie Öl, Pumpen, Ventile, Leitungen, Filter etc. erworben werden müssen. Vorbeugende Instandhaltung kann ja bei nachhaltigem Wirtschaften nicht heißen, Öl oder Bauteile prophylaktisch zyklisch zu wechseln, sondern „on condition“ – also dann, wenn Lebensdauer-Ende und Produktionszyklus möglichst optimal zueinander stehen. Vorbeugende Instandhaltung ist aber nicht nur eine Angelegenheit großindustrieller Anlagen. Smarte Sensoren bieten auch den Betreibern kleinerer Produktionseinheiten die Möglichkeit, durch vorausschauendes Handeln im Wettbewerb besser zu bestehen. Die bereits verfügbaren Sensoren gestatten schon heute in Hydraulik und Schmiertechnik die zukunftsfähige Gestaltung und Ausrüstung vieler Produktionsanlagen. Es liegt bei den Erstausrüstern und Betreibern, diese Möglichkeiten zu nutzen und die tatsächlich „nützlichen“ Informationen zu verwerten. Letztlich liegt auch in der Zukunft der Schlüssel des Erfolgs für alle nur in der gewinnbringenden Produktion von Gütern und nicht in der Generierung einer Datenflut. NEU! STAUFF PT-RF Gute Nachrichten für lhre Hydraulik Kontaktlose RFlD- Druckmesstechnik von STAUFF Druckaufnehmer der Baureihe PT-RF nutzen neueste RFlD-Technologie, um kontaktlos mit dem handlichen Lesegerät zu interagieren – ohne Batterie oder aufwändige Verkabelung. Sie liefern unmittelbare Messergebnisse mit einem Höchstmaß an Zuverlässigkeit und Sicherheit für Mensch, Maschine und Umwelt. Dieses wartungsfreie System kann einfach in bestehende Anlagen integriert werden. Es vereinfacht nicht nur Service- und Instandhaltungsabläufe bis hin zur Dokumentation der Messergebnisse, sondern hilft auch, die Effizienz und Leistungsfähigkeit zu steigern. Erfahren Sie mehr unter www.stauff.com/de/pt-rf oder auf der Hannover Messe Halle 21 / Stand F27 vom 24. – 28. April 2017 in Hannover www.buehler-technologies.com

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