Tribotechnické listy

 

 

Monitorování stavu hydraulického oleje

Úkolem tohoto příkladu aplikace je ukázat, jak lze prodloužit životnost oleje v hydraulickém zařízení. U sledovaného zařízení byl na začátku stanoven servisní interval a životnost hydraulického oleje na 2 000 hodin. U maximálně vytíženého stroje by to znamenalo tříměsíční interval výměny oleje. Reálná životnost oleje průměrného stroje se odhaduje podstatně vyšší, ale vzhledem k chybějícím analýzám oleje a nutné ochraně systému byl servisní interval upraven podle scénáře „Worst-Case".

 

Tím, že byl použit snímač stavu oleje LubCos H2Oplus II, kombinovaný s novým filtračním systémem společnosti ARGO-HYTOS, mohl výrobce zařízení  zvýšit životnost oleje ve stroji o 125 %.

FUNKCE
Základní popis snímače
Snímač LubCos H2Oplus II, který byl použit v této aplikaci, může měřit a ukládat několik parametrů oleje a kompenzovat rušivé vlivy. Navíc snímač ukládá počáteční referenční parametry nového oleje a stále je porovnává s aktuálními měřenými parametry a zadanými mezními hodnotami. Naměřené hodnoty se ukládají v interní paměti snímače, dokumentují historii procesu a používají se společně s integrovanými modely a algoritmy  k výpočtu očekávané životnosti oleje (viz obr. 1).

 

Výměnu oleje musí uživatel nebo pracovník servisu zadat snímači přes připojené PLC (Programmable Logic Controller) zařízení, aby se snímač nastavil na výchozí parametry.

Parametry
Obr. 2 ukazuje příklad měření mobilní hydrauliky s životností oleje přes 9 000 hodin. Graf ukazuje výsledky měření relativní permitivity, přepočítané na referenční teplotu 40 °C, a limitní hodnoty pro dané zařízení po dobu životnosti oleje. Úroveň relativní permitivity stoupá velmi pomalu, což svědčí o pomalém procesu stárnutí oleje.

 


Obr. 3 ukazuje příklad měření teplotně kompenzované vodivosti u mobilní hydrauliky a příslušné mezní hodnoty během doby životnosti oleje. Hodnota vodivosti zůstává téměř konstantní, s lehce stoupající tendencí, která jednoznačně nevypovídá o stárnutí.

 

 

Snímač vyhodnocuje také relativní vlhkost oleje, aby bylo minimalizováno riziko vysokého obsahu vody.

 

 

Analýza dat
Parametry, jako je teplota oleje, kompenzovaná relativní permitivita (P40) a kompenzovaná vodivost (C40) jsou uloženy v interní paměti, která analyzuje procesy a porovnává je s mezními hodnotami a očekávanou životností. Každý jednotlivý výpočet je součástí prognózy zbývající doby životnosti oleje (RUL = remaining useful lifetime). Odhadovaná RUL, vycházející z tepelného zatížení, naměřených chemických parametrů a uživatelem přednastavených parametrů. Uživatel stroje může zkontrolovat údaj o zbývající životnosti oleje RUL stejně, jako v moderním automobilu údaje o počtu km do příští servisní kontroly. Dále lze odečítat jednotlivé parametry, jako je aktuální teplota nebo relativní vlhkost. Je-li překročena maximální přípustná teplota nebo relativní vlhkost, objeví se varování na obrazovce PLC a uloží se v interní paměti.

Důležitost parametrů
Pro zdůvodnění důležitosti měřených parametrů byly provedeny teoretické úvahy a praktické testy. Pro ověření výsledků měření permitivity byly tyto výsledky porovnány s hodnotami TAN (Total Acid Number) z laboratorních měření. Ty lze použít pro sledování procesu stárnutí.

 

 

Měření vodivosti závisí na výchozím stavu oleje. Vypovídá jednak o aditivech a jednak o chemických produktech stárnutí, obsažených v oleji. Tak může poskytnout také informaci o obsahu aditiv v oleji, viz obr. 6.

 

 

Neměřené parametry
Existují různé příčiny, které určují konec doby životnosti použitého oleje. Snímač LubCos H2Oplus II měří aditiva, produkty stárnutí, relativní vlhkost, smísení s jinými kapalinami a teplotní zatížení, ale neumí detekovat žádné znečištění částicemi nebo produkty oděru či opotřebení. Z tohoto důvodu nejsou laboratorní analýzy oleje zbytečné, intervaly mezi zkouškami lze ale díky online měřením a krátké době reakce podstatně prodloužit. Pro získání kompletního monitorovacího systému lze do hydraulického systému zapojit monitor částic, jako je snímač OPCom II. Toto rozšíření dovoluje téměř kompletní monitorování stavu a podstatně prodlužuje životnost oleje.

Měření
Aktuální měření probíhá asi 9 000 hodin. V této době se odebírají vzorky oleje a analyzují se v nezávislé laboratoři. Jak již bylo popsáno výše, vypočítávají snímače sami zbývající dobu životnosti oleje a jako vedlejší produkt generují parametr „Proces stárnutí" AP (Aging Progress). Tento parametr udává v procentech, kolik času z celkové životnosti oleje již bylo spotřebováno, vycházeje z měření P40, C40 a tepelného zatížení. Obr. 7 zobrazuje vypočítaný proces stárnutí v závislosti na provozních hodinách. Ve sledovaném období praskla jedna hydraulická hadice a zničil se jeden válec. Důsledkem obou událostí byla ztráta oleje, který musel být doplněn, což je v grafu zobrazeno. Výsledky z laboratoře ukazují, že by olej mohl v systému zůstat déle, protože chemické parametry i čistota oleje se nacházejí v normálních mezích.

 

 

Protože však výrobce odhadl dobu životnosti oleje na 9 000 hodin, byl olej po 9 000 hodinách kvůli zajištění výkonu zařízení vyměněn.

Shrnutí
Tento příklad ukazuje, že využitím snímače lze prodloužit životnost oleje a tím i intervaly kontroly hydraulického systému stroje o 125 %. Dále lze díky snímači podstatně snížit náklady na údržbu hydraulického zařízení. Vedle prodloužené životnosti oleje nabízí snímač i ochranu před předčasným  opotřebením oleje tím, že monitoruje více parametrů a nepřetržitě vypočítává zbývající dobu životnosti oleje.
Měření také ukazují, že životnost oleje by mohla být prodloužena ještě víc. Pro kompenzaci omezení snímače lze do systému zaintegrovat monitor částic kvůli sledování jeho znečištění. Další možností je náhrada snímače LubCos H2Oplus II snímačem LubCos Level, čímž se ušetří náklady za samostatný snímač výšky hladiny oleje.
Dalšími přednostmi snímače LubCos H2Oplus II jsou integrovaná měření teploty a měření relativní vlhkosti oleje. Integrace měření teploty nabízí ochranu před příliš vysokými teplotami a šetří náklady na samostatný snímač a náklady za jeho vestavbu a uvedení do provozu. Sledování relativní vlhkosti chrání olej před znečištěním vodou, které může vzniknout v důsledku prasklého obvodu vodního chlazení, kontaminací vodou z okolí nebo kondenzací vodní páry v nádrži.

 

 

Text: Jiří Vrhel, ARGO-HYTOS

www.argo-hytos.com

 

 

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
9 + 1 =
Odoslanie formulára

TriboTechnika 4/2019

TriboTechnika_4_2019 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd