Den RIGTIGE & den RENE olie er = med

Transkript

1 Brancheforeningen for Hydraulik & Pneumatik Den RIGTIGE & den RENE olie er = med driftsikkerhed & lang levetid Hydraulik og Olielaboratorium Århus

2 LITTERATURLISTE Hydraulik Ståbi Teknisk Forlag Skelbækgade København V Tlf Smutsavskiljning och Renlighet Institut for Tillæmped Hydraulik Ørnskølsvikk Sverige Tlf DS 2395: Smøreolierørsystemer Vejledende rensningsgrader og flushing DS 2396: Hydraulikolierørsystemer Vejledende rensningsgrader og flushing DS 2397: Hydraulikolierørsystemer Vejledende retningslinier for montage og flushing DS 2398: Prøveudtagning fra smøreolie- og hydraulikolierørsystemer Danske Standarder Kollegievej Charlottenlund Tlf LEVERANDØRER AF HYDRAULIK MEDLEMMER AF BHP AVN Hydraulik A/S Berendsen PMC A/S Robert Bosch A/S David Brown Hydraulics Danmark A/S Busak+Shamban A/S Danfoss A/S Danfoss Hydraulik A/S Dani-tech A/S Dansk Uni-Cardan A/S Denison Hydraulik Danmark A/S Granzow A/S Hem Maskinfabrik A/S Hiflex Denmark AS HN-Consult A/S Herudover er der læst teknisk litteratur fra de forskellige leverandører af hydrauliske komponenter. En del af dette materiale er særdeles lærerigt og kan kraftigt anbefales. Det vil være for omfattende at liste dem alle op. Det anbefales derfor at rette henvendelse direkte til leverandørerne angående netop Deres materiale. Hydra-Grene A/S Hydra Tech A/S Hydropower A/S Hyton Haderslev ApS Hydro Service ApS Hytor A/S Lind Jensens MF A/S PROSPEKT UDARBEJDET AF: BHP Brancheforeningen for Hydraulik & Pneumatik Teknologisk Institut Hydraulik og Olielaboratorium, Århus N. O. Hansen Firma Hydromann Leif Dircksen Firma Hydropower Henning Degnboel Lauridsen Teknologisk Institut Layout og produktion Grafisk Profil August 1999 J. Klitsø A/S Harald V. Lassen I/S Mannesmann Rexroth A/S Oil Control ApS Oiltech Parker-Hannifin Danmark A/S Fritz Schur Teknik AS SSH Stainless A/S Stenhøj Kompressor A/S

3 HYDRAULIK ER EN FLEXIBEL TEKNIK TIL OVERFØRSEL AF ENERGI OG MED MULIGHED FOR MANGE DRIFTSTIMER. DER ER MEGET GODE VÆGT /EFFEKT FORHOLD PÅ DE KOMPONENTER, DER UDFØRER ARBEJDET HYDRAULIKSYSTEMER KAN KONSTRUERES TIL TRINLØS VARIATION AF SÅVEL KRAFT SOM HASTIGHED. DRIFTSIKKERHED ER MEGET TÆT PÅ 100% En betingelse for at opnå disse fordele er: - at det overvejes, hvilke driftsikkerhedskrav der stilles til det hydrauliske system - at der vælges den rigtige olie - at der vælges et renhedsniveau, der svarer til komponenternes krav - at der vælges den rensning af systemet, der er nødvendig før opstart - at der vælges en rensning/filtrering af olien, der vil sikre at oliens forurening holdes under driftsikkerhedskravene 3

4 I PERIODEN BLEV DER GENNEMFØRT STORE UNDERSØGELSER AF DE FEJL DER FOREKOM I EN LANG RÆKKE HYDRAULISKE SYSTEMER I ENGLAND, TYSKLAND OG DANMARK Fra 1986 har Teknologisk Institut, Århus analyseret de fejl, der har været præsenteret i forbindelse med olieanalyser og fejlfindingsopgaver Årsag til fejl kan opgøres i tre grove grupper, således: 1. Ca. 20% er mekaniske årsager: Brækkede fjedre, almindelig slitage, forkert betjening, "pilfingre" osv. 2. Ca. 20% har årsag i hydraulikvæsken: Forkert olie, sammenblanding af ublandbare olier, vand i olien, for høj eller for lav olietemperatur osv. 3. Ca. 60% har årsag i en forurening, der er højere end komponenterne kan tåle, det kan være: For dårlig rensning ved opstart, for dårlig filtrering, manglende udskiftning af filtre osv. Pkt. 1 Er svær helt at undgå, men nogle kan fjernes ved fornuftig omgang med systemerne. Pkt. 2 Kan praktisk talt fjernes helt ved korrekt valg af olie og en god vedligeholdelse. Pkt. 3 Kan praktisk talt forhindres gennem god konstruktion, hvor der vælges en renhed, der er korrekt i forhold til komponent og drift sikkerhedskrav. På en del danske virksomheder sker opstart først efter at systemrenhed er sikret enten gennem flushning eller anden form for rengøring. Opstart sker med så lav belastning som praktisk muligt for at give olien mulighed for at transportere evt. rest- og tilkørselsforurening ind i filtrene. RESULTAT: PRAKTISK TALT IKKE FLERE UPLANLAGTE DRIFTSTOP, HVOR DER ER HYDRAULISKE FORSTYRRELSER. 4

5 Hovedkrav til Hydraulikvæsker Gode smøreegenskaber, rust og korrosionsbeskyttende egenskaber, højtryksegenskaber, lav kompressibilitet, lang levetid (iltningsbestandig), gode luftudskildningsegenskaber, gode vandudskildningsegenskaber, den rigtige viskositet og viskositetsindeks osv. Alt dette d æ kker en standardhydraulikolie Langt hovedparten af de væsker, der anvendes i hydrauliksystemer, er på mineralolie-basis og alle hydraulikkomponenter kan arbejde med en olie, der har én af følgende DIN eller ISO betegnelser: De to mest anvendte olier er: 1. HLP er DIN betegnelsen og HM er ISO betegnelsen. Denne olietype vil dække næsten alle industrikrav, bortset fra områder, hvor der er store temperaturændringer. 2. HV olie er betegnelsen både ved DIN og ved ISO. Det er en olie, der anvendes såfremt, der er store temperaturvariationer. Denne olie anvendes derfor ofte til maskiner, der skal anvendes i landbrug og entrepenørbrancher. Er der behov for at anvende andre typer af hydraulikvæsker, skal leverandør af hydraulikkomponenter kontaktes for at sikre, at komponenterne kan arbejde med væsken. Olietyper DIN ISO Beskrivelse Anvendelse H HH Uden additiver På anlæg uden særlige krav (anvendes sjældent) HL HL Mineralolier tilsat antikorrosions- og antiiltningsadditiver På anlæg med høje tekniske krav HLP HM Som HL, men tilsat antislidadditiver På højtryksanlæg HV HV Som HLP, men med forbedrede viskositets-/ Ved lave eller stærkt temperaturegenskaber, dvs. højt viskositetsindeks varierede temperaturer HLPD Som HLP, dog tilsat detergente og dispergente additiver, På anlæg med mulighed som gør olien selvrensende og øger evnen til at optage vand for vandindtrængning 5

6 Når der skal vælges olie, er det vigtigt først at læse datablade for de komponenter, der anvendes. De vil altid indeholde oplysning om min. og max. viskositet samt min. og max. temperatur. Hvis der vælges en ISO VG 32 olie, vil bedste driftstemperatur være C (se diagram herunder). Max. temperatur vil være 95 C (oliens levetid reduceres dramatisk og pakninger vil være i fare). Min. arbejdstemperatur vil være ca. 2-3 C. Der vil være startforbud, hvis temperatur er lavere end ca. -10 C Ang. olie: Det er altid en god ide at snakke med både leverandør af hydraulikkomponenter og olieleverandør, hvis man er det mindste i tvivl. Er der tale om brandsikre væsker eller olier baseret på planteolie, vand eller anden basis, skal der altid skabes sikkerhed for, at væsken er forligelig med komponenterne Som hovedregel er det pumpen der er mest følsom overfor for høj og for lav viskositet. Sådanne data kunne se sådan ud: Viskositetet [mm 2 /s] cst Min. = 6 cst. Kortvarig uden belastning Min. = 10 cst. Kontinuerlig drift (varm ) Bedst = 25 cst. Bedste viskositet Max. = 160 cst. Tykkeste olie ved max. belastning Max. = 1600 cst. Olie for tyktflydende (startforbud) ,5 4,0 3, ,7 ISO VG 100 ISO VG 68 ISO VG 46 ISO VG 32 ISO VG 22 ISO VG 15 ISO VG Referencetemperatur ISO Temperatur [ C] Bland aldrig olier uden at sikre, 1 centistoke (cst) svarer til viskositet på vand 32 cst = 32 gange højere viskositet end vand Til alle olier kan der rekvireres et "viskositet / temperatur" diagram. at de er blandbare! 6

7 Det, der har størst betydning for driftsikkerhed og levetid for hydrauliske systemer, er hvor ren olien er. De partikler, der forurener og er mest skadelige er så små, at det ikke er muligt at se dem med normalt syn og de kan heller ikke føles i olien. Der skal tages en olieprøve fra systemet, mens det arbejder, fordi prøven skal være repræsentativ. Prøven skal tages, så der ikke kommer snavs fra andre steder end olien, og den skal tages i særligt rensede flasker. Der findes to må der at m å le oliens forurening på : 1. Der kan gennemføres en partikeltælling. (skema for partikeltælling) 2. Der kan laves en filtrering på et meget fint filter, hvor 0,1 l. olie filtreres. Dette filter vurderes i et mikroskop med en forstørrelse på enten 50 gange eller 100 gange og sammenlignes herefter med forureningsbilleder, der viser, hvordan et filter vil se ud ved forskellig forurening efter enten ISO eller NAS standard. Spån 200x Spån og hår 100x 7

8 SÅDAN LÆSES OG OMSÆTTES ET PARTIKELTÆLLERESULTAT Tabel for ISO 4406 Tællemetode: HIAC/ROYCO laser diode efter ISO 4402, 4406 og Partikelstørrelse i my >2 >5 >10 >15 >30 >50 >100 Antal partikler pr. 100 ml Aflæsning for ISO 4406 og 11218: Eksempel: 100 ml. olie presses gennem en automatisk partikeltæller. Antallet af partikler, der blev opmålt, >2 my, >5 my og >15 my, er plottet på kodeskemaet til højre og kodetallene kan aflæses i højre kolonne > 2 my giver klassificering > 5 my giver klassificering >15 my giver klassificering 14. Renhedskoden er således 19 / 17 / 14 TABEL for NAS 1638 Aflæsning for NAS 1638: 100 ml olie presses gennem partikeltæller (se resultat øverst på siden). Antal af partikler der bliver talt opgives i 5 grupper: 5-15 my, my, my, my, >100 my. I dette tilfælde er der talt ca partikler i område 5-15 my. NAS 1638 klasse 8 dækker fra til , og antal er lige på grænsen til klasse 9. De øvrige optællinger er også lige på grænsen til klasse 9. Resultat vil være at renhed er NAS 1638 klasse 8, men med en bemærkning om at den er på grænsen til klasse 9. 1 ml = 0,001 liter 1 my = 1/1000 mm ISO = International Standard Organisation NAS = National Airspace Standard Antal partikler , ,5 1,3 6,4 3,2 1, ,5 1,3 6,4 3,2 1, Partikelstørrelse i my Forure- Partikelstørrelse i my nings klasse >100 Renhedskodetal

9 TYPISKE FOTOMIKROSKOPIBILLEDER, DER VISER FORSKELLIG FORURENING VED FILTRERING AF 100 ML Forstørrelsesgrad 100 gange 0,1 mm = 100 my ISO-kode 15/13/10 NAS-kode 4-5 ISO-kode 19/17/15 NAS-kode 8-9 ISO-kode 16/14/12 NAS-kode 5-6 ISO-kode 21/19/15 NAS-kode ISO-kode 17/15/13 NAS-kode 6-7 ISO-kode 23/21/17 NAS-kode Forstørrelsesgrad 50 gange ISO-kode 18/16/14 NAS-kode 7-8 Knappenål 1 mm Hår 60 my 9

10 VALG AF RENHED I HYDRAULIK SYSTEMER Kilde: AHEM s "Guidelines to Contamination Control in Hydraulic Fluid Power Systems" OLIERENSNINGSMETODE KONTAKT FORHANDLER?! Oversat af: Kenneth Tiedman/Henning D. Lauridsen Der er en klar sammenhæng mellem driftsikkerhed og mængden af forureninger i et hydraulisk system. For at få en planlagt driftsikkerhed og rimelige driftsomkostninger for systemet, stilles der krav om, at systemet arbejder med en passende lav forurening. Det kan være svært at vælge rigtig renhedskrav i et system, og det kan være svært at vælge den rigtige metode til at holde en passende lav renhed. Dette er et hjælpemiddel til at fastlægge korrekt renhedskrav til et hydraulisk system. Systemets forskellige parametre skal omsættes til et vægtningstal. De sammenlagte vægtningstal giver en indikation på den renhed, der skal være i systemet, udtrykt med en ISO kode eller en NAS kode. SYSTEM VÆGTNINGSTAL Trykniveau Konstant Moderate Store hurtige (bar) tryk trykvariationer trykvariationer > Total driftstid (timer) Vægtningstal > Forureningsfølsomhed Lav Langsomtløbende vingemotorer 1 (lavtrykssystemer) Under middel Tandhjulspumper og motorer, 2 grove håndstyrede ventiler Middel Vingepumper og motorer, 3 alm. retningsventiler Over middel Radial/Aksial stempelpumper 4 og motorer, proportional ventiler, trykreduktions og mængderegulerende ventiler Meget følsom Servo- og proportionalventiler 5 med krav om stor præsition og hurtig respons Komponentpris Vægtningstal Lav Basisplade monterede ventiler, 0 enkle pumper og motorer Middel Store og/eller rørmonterede ventiler 1 Høj Store cylindre, servoventiler 2 stempelpumper og motorer Meget høj Store stempelpumper og motorer, 3 specialkomponenter langsomtløbende højmoment motorer Driftsomkostninger Lave Produktionen kan fortsætte efter et 1 kort afbrud og drifttab er begrænset Middel Enkle mobilhydrauliske systemer 2 Høje Maskine i kontinuerlig drift 4 Meget høje Store procesanlæg, off shore anlæg 6 Sikkerhedskrav Lave Udrustning som ved driftstop ikke 0 vil give skader på mennesker eller andre maskiner Middel Udrustning som ved driftstop kan 4 forårsage skade på maskindele Høje Udrustning som ved driftstop kan 8 forårsage skade på mennesker og/eller miljø Systemets anvendelsesmiljø Ren Laboratorie og lignende 0 Middel Maskinfabrik, plastindustri 2 og lignende Under middel Mobil hydraulik, off shore, skov og 3 landbrug Meget Støberier, grusgravning og store 5 forurening anlægsarbejder Vægtningstal lægges sammen og forslag til nødvendig renhed findes i efterstående: VÆGTNINGSTAL RENHEDSKRAV ISO 4406 NAS /19/ /18/ /17/ /16/ /15/ /14/11 5 > 34 15/13/10 14/12/

11 ANBEFALEDE RENHEDSGRADER OG FILTERNIVEAUER ER DU I TVIVL OM VALG AF OLIE VALG AF RENHEDSKRAV I SYSTEMET SPØRG FORHANDLER?! Det efterfølgende skema er kun retningsgivende, men rammer efter vor erfaring rigtigt. De krav, der er stillet, kan opfyldes ved en god opstart og valg af rigtig filtrering. De renhedskrav, der opgives, er hvad man kalder alarmgrænser, d.v.s. at en større forurening vil give driftsforstyrrelser. Valg af renhedsgrad Når renhedsgrad for et hydrauliksystem skal vælges, vil det være den/de komponenter, der har det fineste krav, der vil bestemme renhedskrav til hele systemet. Erfaringsgrundlag Efter vore erfaringer svinger forureningen så meget i systemer, at man for at overholde komponentkravene skal vælge en rensning, som kan balancere forureningsgraden noget lavere. Hvis fineste komponentkrav er ISO kl. 20/18/15 (NAS 1638 kl 9), bør man f.eks. vælge rensesystemer, der kan balancere forureningen i væsken på ca. ISO kl 18/16/13 (NAS 1638 kl 7). Dette skal naturligvis vægtes med krav til driftsikkerhed, driftstop- omkostninger, levetid o.s.v. TYPISKE KOMPONENTKRAV TILLADELIG FORURENING ISO NAS ISO NAS Tryk Typiske systemer Filtrering ß x 75 14/12/9 3 14/12/ bar Siltfølsomme systemer med meget høje drift- 1-3 µm sikkerhedskrav. Laboratorier - rumfart - fly - kontrolsystemer - robotter 17/15/ /14/ bar Servosystemer, stor nøjagtighed, høje tryk, 3-5 µm lang levetid. Visse fly - værktøjsmaskiner - plastmaskiner - hydrostatiske systemer 18/16/ /15/ bar Proportionalsystemer - flowregulering. Hurtige 5-10 µm regulerbare pumper. Hydrostatiske systemer. Generelt produktionsmaskiner. Lang levetid 20/18/ /16/ bar Alm. retningsventiler - regulerbare pumper µm Anvendelse som ovenstående, men mindre driftsikkerhed og levetid. 20/18/ /17/ bar Komponenter, som ovenfor, anvendt i systemer, µm hvor driftsikkerhed og levetid ikke er afgørende parametre. 20/18/ /17/ bar Mellemtrykssystemer, hvor levetid er høj, og hvor µm en del driftstop kan accepteres. Visse komponenter, som er konstrueret til en høj forurening. 21/19/ /18/ bar Mellemtrykssystemer, hvor komponenter er specielt µm konstrueret til en høj forurening. 22/20/ /19/ bar Lavtrykssystemer, f.eks. fjernstyrede spil med µm adskilt hydraulik til fjernstyring 23/21/ /20/ bar Lavtrykssystemer med direkte manuelt µm betjente ventiler Betaværdi = ß = tilførte partikler passerede partikler Eks.: ß 5 = 100 = > 5my/100 ml > 5my/100 ml

12 Brancheforeningen for Hydraulik & Pneumatik Telf Hydraulik og Olielaboratorium Århus Telf /