Efterår Ren hydraulik. Et projekt om kran produktion på Højbjerg Maskinfabrik. Poul Erik Bramsen Aarhus Maskinmesterskole

Transkript

1 Efterår 2013 Ren hydraulik Et projekt om kran produktion på Højbjerg Maskinfabrik Poul Erik Bramsen Aarhus Maskinmesterskole

2 Poul Erik Bramsen Studie nummer: A10550 Ren hydraulik Et projekt om kran produktion på Højbjerg Maskinfabrik Bachelorprojekt efterår 2013 Uddannelsesinstitution: Aarhus Maskinmesterskole Virksomhed: Højbjerg Maskinfabrik Afleverings dato: 16. december 2013 Vejleder: Henrik Kerstens Antal normalsider: 27,7 Forside illustration: Figur 1. HMF kran (hmf.dk. u,d) Poul Erik Bramsen Side 2 af 64

3 Abstract This project is a bachelor project by a student from Arhus school of marine and technical engineering. The project is about Højbjerg Machine factory who manufacture hydraulic cranes in the size range 0.5 to 85 metric tons. The factory wish to manufacture their product range with a high hydraulic cleaning standard in accordance with ISO The purpose of the project is to examine the delivery system for hydraulic oil and the pump stations for filling and testing of the cranes. A filtrations solution for the hydraulic oil and pump stations for the factory is provided and explained. Production areas, production methods and single hydraulic components are reviewed and analyzed. A solution is designed for the factory which suggests a way that they can improve their crane production and components and obtain a cleaner hydraulic product. It is determined that a finished crane can be exposed during the operation and a proposal for a test process on crane in operation is described. Højbjerg Machine factory is a modern production facility that is in need of a quality boost when it comes to the processes surrounding hydraulic purity and a general attitude change to this aspect in the entire company. Side 3 af 64

4 Forord Baggrunden for denne rapport er et praktikforløb hos Højbjerg Maskinfabrik, som er en del af HMF Group A/S. Jeg har et personligt kendskab til virksomhedens udviklingschef, samt en interesse for analyse og optimering af igangværende processer. Virksomheden ønsker at højne deres kvalitetsimage på flere områder, et af områderne er den hydrauliske renhed på deres produkter. Samtidig har de fået stillet krav til hydraulikrenheden af deres produkt af en vindmølle producent, som ønsker en kran til en havvindmølle. Hermed siges der tak for hjælpen til de personer, som har stået til rådighed undervejs i projektet. Gudmund Brændgaard. Udviklingschef. HMF Jørn Møller Nielsen. Projektleder udviklingsafdeling. HMF Torben Wittendorf Andersen. Udviklingsingeniør. HMF Jørgen Pedersen. Repræsentant. HYDAC A/S Ask W. Gajhede. Repræsentant. CC JENSEN A/S Jannik Brix Poulsen. Repræsentant og Ingeniør. CC JENSEN A/S Tomas Skjærris. Repræsentant. GREENOIL ApS Medarbejdere på HMF Højbjerg Maskinfabrik vil i rapporten blive omtalt som HMF. Side 4 af 64

5 Indholdsfortegnelse 1 Indledning Virksomheden Produkter Hydraulikolie Årsagen til ønsket om ren hydraulik Renhedsklasse Kortlægning af hydraulikoliesystemet på HMF Olieforsyning Samlelinjer Prøvestande Målinger HMF partikeltæller Resultater Løsningsforslag til renere hydraulikolie på HMF Beskrivelse af produktionsområder Samlelinjer Prøvestande Hydraulik komponenter Løsningsforslag til HMF produkter med høj hydrauliskrenhed Produktionsområde Komponenter Slutkontrol HMF kraner i drift Konklusion Kilder Bilag Side 5 af 64

6 1 Indledning HMF er en moderne virksomhed, som designer og producerer hydrauliske kraner til montering på lastbiler og i vindmøller. De leverer i dag kraner til hele verden. Der er dog en meget væsentlig faktor, når der produceres hydrauliske maskiner, som HMF ikke har kontrol over eller nogen form for styring af, nemlig renheden tre forskellige steder i produktionen: hydraulikolien, som anvendes til produkterne, produktionsområderne og de hydraulikkomponenter, der anvendes. Produktionen af de vindmøllekraner, som i dag produceres af HMF er outsourcet til en fabrik i Tjekkiet, hvor HMF har opstillet et flushinganlæg til slutkontrol af de producerede kraner. Årsagen til kravene om renhed fra vindmølleproducenterne er, at en vindmøllekran indkobles på vindmøllens hydrauliske system, hvor der ønskes et højt renhedsniveau for at undgå nedbrud på møllens pitch regulering og andre hydraulikkomponenter. Problemformulering 1. Hvordan kan HMF opnå renhed af den hydraulikolie, der anvendes på virksomheden? 2. Hvordan kan HMF opnå en høj hydraulikrenhed på deres kraner? 3. Hvad sker der med en HMF krans hydraulikrenhed, når den forlader virksomheden og kan der foretages forbedringer? Afgrænsning Der foretages ingen beregninger på de økonomiske omkostninger for implementering af høj hydraulikrenhed på HMF, dog vil der løbende komme økonomiske betragtninger. Spørgsmål et og to behandles udelukkende ud fra partikelforurening. Tredje og sidste spørgsmål betragtes kun fra skrivebordet og ud fra samtaler med sparringspartnere på HMF og repræsentanter fra filter virksomheder, da der ikke har været tid og mulighed for at følge en kran, efter den har forladt HMF. Side 6 af 64

7 Metode Hydrauliksystemet på HMF kortlægges og analyseres gennem iagttagelser. Renheden af hydraulikolie i produktionen måles via elektronisk partikelmålingsudstyr. Hydraulik produktionsområder analyseres via iagttagelser. Hydraulikkomponenter til kranerne analyseres via olie- og væskeprøver, som undersøges på et laboratorium. På baggrund af egen og indhentet viden fra HMFs samarbejdspartner HYDAC, relevante virksomheder og internet baserede artikler, vil et løsningsforslag blive udarbejdet, omhandlende metoder HMF kan anvende for at opnå renhed af såvel hydraulikolien og deres produkter. Gennem viden indhentet i løbet af behandlingen af spørgsmål et og to, udarbejdes forslag til videre bearbejdelse og forbedringer på en HMF kran i drift. Side 7 af 64

8 2 Virksomheden HMF er en virksomhed, som for over 65 år siden var et lille cykelværksted. I dag i 2013 er det en international virksomhed, som udvikler og producerer kraner til mere end 50 lande i hele verden. Hovedsædet for HMF er i Højbjerg, hvor administration og udvikling foregår, samt en del af produktionen. Den verdensomspændende krise har medført, at HMF har valgt at outsource en del af produktionen til underleverandør i Danmark og udlandet. Virksomhed har andre afdelinger rundt omkring i landet, hvor der foretages salg, opbygninger og monteringer af kraner og lastvogne. Salg og levering af kraner foregår hos HMF afdelinger, eller igennem samarbejdsparterne i Danmark og rundt omkring i verden. 3 Produkter Kranernes størrelse varierer fra små kraner, med løftekapacitet på et halv ton meter. Til store lastbil monterede kraner, med en løftekapacitet på 85 ton meter. Igennem hele udviklingen og produktion er kranerne opdelt i følgende kategorier: - Små kraner - Mellem kraner - Store kraner I de forskellige hovedgrupper er der også forskel i størrelse og løftekapacitet. Kranens hydrauliske funktioner kan generelt deles op i følgende: - Svingfunktion - Vipfunktion - Knækfunktion - Udlægger system Der findes forskellige typer af kraner afhængig af anvendelsesområde og udstyrstilvalg i form af længere arm system, kaldet fly-jip, wirespil, mandskabskurv og evt. tilslutningsmuligheder for hydrauliske redskaber. Samtidig er der mulighed for yderligere kundetilpasning, hvis det ønskes. Side 8 af 64

9 4 Hydraulikolie Generelt er oliens smøreegenskaber vigtige, dog er det ikke hovedformålet. Den vigtigste egenskab for olien er at den er letflydende, så energitabet i pumpe, cylindre, rør og slanger, holdes på et minimum. Hydraulikolien, der anvendes på HMF, og som anbefales til deres produkter, er af typen Q8 Handel med en viskositetsgrad på 32 ifølge ISO Olien kan ifølge Q8 anvendes til et bredt udsnit af hydraulisk udstyr, da det er en mineralolie, der har klassificeringen HV. Dette indebærer, at olien har et højt viskositetsindeks, og oliens egenskaber ved temperatur svingninger er forbedret. Samtidig indeholder olien additiver mod iltning, skumdannelse, korrosion og rust. Olien leveres filtreret med en renhedsklasse ifølge ISO 4406 på 16/13. (Q8.dk. u,d) Renhedsklasser og ISO 4406 beskrives senere i afsnit 4.2 Renhedsklasse Oliens viskositet i et hydrauliksystem er af afgørende betydning for filtrering i en driftssituation, da viskositeten stiger ved temperaturfald, hvilket kan afstedkomme problemer med filterudstyret, når hydraulik anvendes udenfor de temperaturområder, som den er konstrueret til. Figur 2. Temperaturens ændring af oliens viskositet. (Q8.dk. u,d) Grafen illustrer hydraulikoliens viskositetsændring under temperatur skift. Side 9 af 64

10 Bio olie Biologisk hydraulikolie er en mulighed hos HMF, hvis en kunde ønsker dette. I tilfælde af olieudslip eller havari vil olien ikke medføre forurening af området, men oliens nedbrydelighed afhænger dog af de tilsatte additiver. Begrundelsen for at anvende en biologisk nedbrydelig olie kan også være, at virksomheden har en høj grøn profil. Bio olien, som HMF anvender, er også fra Q8, Holbein NWG som ifølge Q8 dækker over viskositetsgraderne ISO VG 32,46 og 68. Olien er 91 % biologisk nedbrydelig. (Q8.dk. u,d) Bio olietank og -udstyr omtales ikke i dette projekt, da der sideløbende med dette, kører et projekt om udstyret til bio olie på HMF. Figur 3. Biologisk hydraulikolie. (finkedanmark.dk. u,d) Side 10 af 64

11 4.1 Årsagen til ønsket om ren hydraulik Ren hydraulikolie er i dag en nødvendighed. Repræsentanter fra HYDAC, CC JENSEN og GREENOIL udtaler, at % af de fejl, der forekommer på hydrauliske systemer, stammer fra forurenet hydraulikolie. Dette stemmer også overens med Håndbogen for maskinmester. (Jørgensen P og Aage West S. 2013) Årsagerne til at renheden af hydraulik stiger, er på grund af både ønsket om bedre drift og længere levetid af de hydrauliske komponenter. Moderne hydrauliksystemer arbejder med højt tryk i komponenterne, dette skyldes optimering af disse i form af størrelse og vægt. En optimering af en hydraulikcylinder kan indebære en reduktion af stempeldiameter for at gøre cylinderen vægtmæssig lettere. Dette indebærer, at trykket i hydraulikcylinderen skal være større for at opnå samme kraft i cylinderen. Samtidig reduceres oliemængden på grund af den mindre cylindervolumen, og alt dette medfører større krav til tolerancer og pakninger i hydraulikcylinderen. Disse faktorer ender til sidst med større krav til hydraulikolie i forhold til renheden. Arbejdstryk på HMF kran er op til bar. Fejl i et moderne hydrauliksystem Urenheder i hydraulikolie kan forårsage direkte tilstopning af porte og dyser i ventilblokke, som anvendes til styring af det hydrauliske system. Længere levetid Levetiden på et hydraulisk system stiger i takt med renheden af hydraulikolien, da de små partikler, som findes i hydraulikolien, og som beskrives senere i denne rapport, forårsager en indre sandblæsning af komponenter, som i sidste ende medfører større tolerancer og interne lækager, som i værste tilfælde kan ende med et nedbrud på det hydrauliske system. Betydning af nedbrudte hydrauliske systemer Nedbrud på hydrauliksystemer kan have store økonomiske konsekvenser i form af nedbrudte maskiner og udstyr på en produktionsvirksomhed. Nedbrud kan afstedkomme produktionsstop i adskillige timer og måske dyre nødreparationer. Side 11 af 64

12 4.2 Renhedsklasse En hydraulikolies renhedsklasser kan fastslås efter forskellige normer, hvor der ifølge koder kan aflæses indhold af partikler i forskellige størrelser. Der findes fire forskellige normer at beskrive en olie renhed på, alle er baseret på partikeltælling af 100 ml olie og beskrives herunder. NAS /1964 Denne angivelses norm anvendes mest i USA. Der klassificeres ud fra seks grupper af partikelstørrelser, den første gruppe 2-5 µm og op til den sidste gruppe, som er partikler >100 µm. Det maksimale antal af partikler inden for hver gruppe, kan henvises til en NAS klasse, i alt 16 klasser, løbende fra 00 op til 14. SAE AS4059 Denne angivelses norm bygger på NAS normen, ligeledes med seks grupper af partikelstørrelser, som inddeles i klasser ud fra antallet af partikler i hver størrelse. Der findes i alt 14 SAE klasser til klassificeringen af hydraulikolie. ISO 4406 I den først udgave af denne norm klassificeres der ud fra partikler størrelserne >5 µm og >l5 µm. Sener kommer partikler >2 µm med ind i koden, så der klassificeres >2 µm >5 µm >15 µm. Antallet af partikler i de forskellig størrelse opgives i koder, i stedet for at skrive antallet af partikler i hver størrelse. En kode dækker over et antal partikler, eksempelvis kode nr. 10 som dækker over partikelantallet fra 500 til 1000 af den givende størrelse. Der er i alt 28 ISO klasser, som dækker over antallet af partikler fra 0 til , hvor antallet af partikler fordobles ved ændring af en kode. Eksempel på klassificering af renheden på en hydraulikolie. ISO 21/19/13 Side 12 af 64

13 ISO 4406:1999 Revideringen af ISO normen i 1999 indebærer en ændring af størrelsen på de klassificerede partikler til >4 µm >6 µm >14 µm. Det er ifølge denne norm, HMF har fået stillet krav til deres produkter fra en vindmølle producent. Samtidig ønsker virksomheden på sigt at kunne producere kraner med dette renhedsniveau. Derfor er det denne norm som anvendes under målinger og i det videre forløb af rapporten. Kravet og virksomhedens ønske til renheden af produkter. ISO 17/14/11 Partikel indhold ifølge ISO koden. - Partikler >4 µm Partikler >6 µm Partikler >14 µm F Figur 4. ISO (oilsolutions.com. u,d) Herover illustreres ISO koder og partikel antal i de tre størrelser der klassificeres efter. Side 13 af 64

14 Renhedsklassen stemmer overens med anbefalinger, dog med en lille afvigelse på 4 µm partikler. Anbefalet renhedsklasse af hydraulikolie i systemer med proportionalventiler og tryk over 200 bar. ISO 16/14/11. (HYDAC håndbogen) og (Terkelsen. 2001, s.15.9 Tabel 3). Samtidig forholder HMF sig under det renhedsniveau, der bliver stillet fra deres leverandør af komponenter. - Hydraulikventiler fra SAUER DANFOSS. ISO 23/19/16 - Hydraulikpumper fra BOSCH Rexroth. ISO 20/18/15 Figur 6. Ventil krav. (Sauer Danfoss.com. u,d) Figur 5. Pumper krav. (Bosch Rexroth.com. u,d) Side 14 af 64

15 5 Kortlægning af hydraulikoliesystemet på HMF Formålet med kortlægning af hydraulikoliesystemet er at få et indblik i den interne olieforsyning og det filterudstyr, som findes i de forskellige montage- og testområder, samt tilstanden af materiellet. 5.1 Olieforsyning Olieforsyningen på HMF består af en olietank i gården, hvor der sidder en pumpe, som aktiveres ved aftapningsstederne, og forsyner direkte ud til de forskellige områder på virksomheden. Tankens udluftning består af et fem tre kvart tommer rør i hver ende, den ene har et udluftningslåg, hvor luft kan strømme frit ind og ud af tanken, den anden ende står åben, så vand og snavs har fri passage. Der findes ingen bundaftapning i bunden for evt. vandaftapning, og med tankens placering kan temperatursvingninger, som medfører kondensdannelser, ikke undgås. Figur 7. HMF hydraulikolie tank. (Eget billede) Side 15 af 64

16 Hovedforsyningslinjen har forgreninger ud til de forskellige områder på virksomheden, og kan opdeles i følgende: - Området med prøvestand 1-4 og vippeborde. - Området med prøvestand til store kraner. - Området med hæve/sænkeborde. - Aftapningssteder for mobile pumpestande. - Området for prototype, dette område behandles ikke yderligere i denne rapport. HMF olieforsyning Forsyningspumpe Pumpestationer Prøvestand 1-4 Tank Gården x4 Vippe borde x4 Pumper Prøve Stand 1-4 Tank Aftapningssted til mobile pumpestationer Aftapningsstedet til mobile pumpestationer Aftapningsstedet til mobile pumpestationer Prøvestand stor kran Prototypen Tank x4 Hæve/sænke borde Figur 8. Skitse over HMF hydraulikolieforsyning. (Egen skitse) Herover ses en skitse over den interne hydraulikolieforsyning på HMF. Side 16 af 64

17 5.2 Samlelinjer Produktionen af en kran foregår i mange delprocesser, og de processer, som er interessante for denne rapport, er i forbindelse med påfyldning af olie i de hydrauliske komponenter. Ved disse samlelinjer vil der opstå en forurening af den hydraulikolie, som anvendes, når cylinderfunktioner afprøves, og returolien kommer tilbage til tanken. Forurening består af snavs og partikler, der tilføres under montage eller findes i hydraulikcylinder, -slanger og -rør. Hvor andet ikke nævnes, er de filterindsatser, som nævnes i kortlægningen, absolut filtre med en betaværdi klassificeret ud fra multipass test ISO Dette beskrives senere i afsnit 7 Løsningsforslag til renere hydraulikolie på HMF Vippeborde Denne samlelinje omhandler fire arbejdsborde, hvor kranens knækfunktion opbygges, der påfyldes olie i cylinderen, og knækfunktionen afprøves. Den hydraulikolie, som anvendes ved disse borde, anvendes både til at vippe arbejdsbordet og til påfyldning af krandelene. Olieforsyningen til vippebordene foregår via en fælles olietank med 2000 liter og pumpestation. Tankens udluftning består af et udluftningslåg, hvor luft kan strømme frit ind og ud af tanken. Pumpestationen indeholder seks pumper, hvoraf de fire forsyner vippebordene, og de to sidste udelukkende anvendes til låsemekanismer ved prøvestand et og fire, som beskrives senere. Pumperne er indbygget i et lydisoleret skab, hvor filtrene er placeret let tilgængeligt ved siden af. Filtreringen består af et returfilter HYDAC NF 2610 med 3 µm filterindsats og offlinefiltrering via HYDAC OLF-60 m 2 µm filterindsats. Offline enheden startes ved aktivering af et af de fire vippeborde, og er i drift i to timer herefter. Påfyldning og efterfyldning af tanken sker direkte fra olieforsyningen. Figur 9. Retur-, offlinefilter og et vippebord. (Egne billeder) Side 17 af 64

18 Hæve/sænkeborde Denne samlelinje omhandler også fire arbejdsborde, hvor kranens udlæggerfunktion opbygges, og der påfyldes olie i cylinderen og udlæggerfunktionen afprøves. Arbejdsborde er opbygget ligesom vippebordene, hvor hydraulikolie anvendes både til hæve/sænke funktion af bordet og til påfyldning og aktivering af kran delen. Disse borde har egen olieforsyning via en 200 liters tank i gulvet under bordet. Tankens udluftning består af en ældre type tankudluftning, hvor filtermaterialet minder om en stålsvamp. De tre af bordene er af ældre type og har filtre, som består af højtryks- og returfilter med 10 µm nominel indsatser, siddende under gulvet sammen med tanken. Det sidste bord er som udgangspunkt magen til de tre andre, dog er filterudstyret placeret over gulvet, og noget lettere at servicere. Filterudstyret består af et HYDAC returfilter med 3 µm indsats og et højtryksfilter med 10 µm indsats, begge filterhuse er monteret med differenstryk indikator. Påfyldning og efterfyldning af tankene sker direkte fra olieforsyningen. Figur 10. Nyeste hæve/sænke bord og filterudstyr. (Egne billeder) Side 18 af 64

19 Mobile pumpestationer Disse pumpestationer anvendes udelukkende til påfyldning og aktivering af kran dele. Der findes fire stk., hvoraf to af dem er store med 200 liters tank, som har permanente tilslutninger til olieforsyningen og til anvendelsesområdet. De to sidste er mindre, anvendes som mobile og har en 65 liters tank. Udluftning af tankene består af en filterpatron med filtermateriale. Pumpestationerne anvendes til påfyldning og aktivering af store udlæggersystemer og til alle svingsystemer. Pumpestationernes filterudstyr består af et returfilter med 10 µm nominel indsats. Påfyldning og efterfyldning af tankene sker direkte fra olieforsyningen. Figur 11. Mobile pumpestationer, store og lille. (Egne billeder) Side 19 af 64

20 5.3 Prøvestande Sidste skridt i produktionen af kraner er i prøvestanden, hvor alle funktioner afprøves og slutjusteringer foretages. Hydraulikolie forurenes ligesom beskrevet ved samlelinjerne. Prøvestande 1-4 Prøvestandene anvendes til slutafprøvning af små og mellem kraner. I stand 1 og 4 kan de største mellem kraner afprøves, mens stand 2 og 3 er til de mindre krantyper. Kranerne sidder i produktionen fastspændt på en rullekonsol, der bliver kørt rundt i produktionen ved hjælp af trucks. Stand 1 og 4 har et hydrauliklåsesystem af rullekonsollen, som aktiveres af de sidste to pumper, der tidligere er omtalt i gennemgangen af vippeborder. Ved stand 2 og 3 låses rullebordet fast manuelt. Prøvestandene 1-4 får hydraulikolie leveret fra hver sin pumpestation med en 500 liters tank, pumpe og filtrering. Udluftning af tankene foregår via udluftningsfiltre. Pumperne kan levere op til 90 liter/min ved 380 bar. Påfyldning og efterfyldning af tankene sker direkte fra olieforsyningen. Pumpestationerne 1-4 er som udgangspunkt bygget ens op, men der er fortaget konstruktive ændringer i løbet af årene, og derfor beskrives pumpestationerne således: 1 og 3 sammen, 2 og 4 hver for sig. Pumpestation 1 og 3 er i deres oprindelige udførsel. De er opbygget med tank, og pumpen nedenunder, og de leverer direkte ud til prøvestanden. Via en PVG ventil kan der vælges mellem 40 og 60 liter/min, og derudover findes der en variabel linje, som er styret af LS signal 2 liter/min, og som kan levere op til 90 liter/min. Retur til tanken fra prøvestanden foregår i et returfilter med 10 µm indsats, som er indbygget i tanken. På pumpestationen er der bygget et oliekølesystem, som består af en lille pumpe, der cirkulerer hydraulikolie gennem en blæserkølet oliekøler, og fra køleren løber olien igennem et lille højtryksfilter og retur til tanken. Pumpe og blæser i dette system bliver aktiveret af en temperatur transmitter, der sidder øverst i tanken. Pumpestation 2 er opbygget som 1 og 3, men der er foretaget en lille ændring af styringen af olienedkølingssystemet. Pumpe og blæser er tilsluttet således, at de starter op, samtidig med at hovedpumpen til prøvestanden aktiveres. Side 20 af 64

21 Pumpestation 4 er også opbygget som 1 og 3, men her er der foretaget yderligere filtrerings ombygninger. Returfiltret i tanken anvendes ikke, i stedet er der påmonteret et HYDAC NF 2610 filter med 3 µm indsats. Filtret har monteret et differenstryks manometer, så det er muligt at aflæse trykforskellen over filtret og udskifte filtret, når trykforskellen bliver for stor. Ydermere er der monteret en offlinefiltreringssystem fra HYDAC af typen OLF-5 med 2 µm indsats, med en differenstrykindikator, som popper ud ved for stort differenstryk, dog er offline systemet ikke i drift. På pumpestanden er der ydermere monteret en elektronisk partikeltæller på returlinjen, dog mangler den hardware, som indeholder strømforsyningen til tælleren. Denne partikeltæller omtales ikke yderligere i dette projekt. Figur 12. Pumpestation for prøvestand 4. (Eget billede) Figur 13. Prøvestand 3. (Eget billede) Side 21 af 64

22 Prøvestand stor kran Prøvestanden er en lastbil, som er opbygget til formålet. Kranerne tilsluttes lastbilens hydrauliksystem, og under afprøvninger køres lastbilen ud i gården på grund af kranernes store rækkevidde. Lastbilen har en 400 liters tank og to pumper, der kan levere op til 90 liter/min ved 380 bar. Udluftning af tanken består af to tankdæksler med filterindsatser. Filtreringen består af to højtryksfiltre med 10 µm nominel indsatser og to tankmonteret returfilter med 10 µm indsatser. Ydermere er der monteret en offline filtrerings enhed lignende den, som er beskrevet på prøvestand 4, men dette er heller ikke i drift. Tanken på denne prøvestand efterfyldes efter afprøvning af ca. tre kraner afhængigt af hvilken krantype, der foretages afprøvninger af. Påfyldning og efterfyldning af tanken sker direkte fra olieforsyningen. Figur 14. Offline lastbil. (Eget billede) Figur 15. Prøvestand stor kran. (Eget billede) Side 22 af 64

23 6 Målinger Til at fastslå en hydraulikolies renhedsklasse anvendes to metoder. Analyse af en udtaget olieprøve på et laboratorium, eller partikeltælling via elektronisk udstyr. Laboratorium Analyse på laboratoriet foregår ved at 100 ml af olieprøven ledes igennem prøve papir/filter, og herefter gennemskylles prøve papiret med en let flygtig væske for at synliggøre partikler. Herefter undersøges prøven under mikroskop, og her kan en ISO klasse fastslås skønsmæssigt ud fra sammenlignings billeder. Typen af partiklerne klarlægges i denne proces, eksempler på partikler en olieprøve kan indeholde er forskellige metaller, gummi, rust og sand. Olieprøven, som udtages på et hydrauliksystem, bør udtages med stor omhyggelighed for at undgå yderligere forurening af prøven, hvilket ville give et forkert resultat af analysen. Den bedste olieprøve udtages mellem pumpen og filterhuset på et offlinefilter, hvilket er den mest forurenede olie i systemet. Hvis der ikke er installeret et offlinefilter, er en prøve af tankindholdet nødvendig, og dette kan udføres ved at suge olie op fra midten af tanken eller mindst 10 cm over bundniveau. Elektronisk Målingen af partikler forgår ved at lede en oliestrøm igennem et glasrør som gennemlyses, mens skyggerne, som partiklerne skaber på den modsatte side af lyset, tælles. Da partikler ikke er kuglerunde, kan en partikel som er 5 µm på den ene led men 16 µm lang, enten blive talt som > 4 eller >14 µm. Samtidig er det vigtigt, at der ingen luftbobler er i olien, da de vil blive talt med som partikler. For at få valide tællinger er det nødvendig, at flow og tryk gennem glasrøret er konstant efter de forskrifter, fabrikanten oplyser, og som udstyret er kalibreret efter. Side 23 af 64

24 6.1 HMF partikeltæller Elektroniske partikelmålinger foregår ved hjælp af virksomhedens eget udstyr, som er opbygget til prototype projektet af vindmøllekranen. Målestanden tilsluttes i serie med hydraulikkredsen på retursiden, så hele systemets oliestrøm løber over standen. Målestanden, som er opbygget, indeholder en pumpeenhed, der pumper olien igennem partikeltælleren, som i dette tilfælde har indbygget et display, hvor ISO koden kan aflæses. Ydermere sørger pumpeenheden for at knuse eventuelle luftbobler og det korrekte flow over måleuret. Trykket er justerbart, og blev indstillet ved første anvendelse. Partikeltælleren har mulighed for tilslutning til en PC via et USB kabel, softwaren medfølger, og via pc er det muligt at lagre målinger over et filtreringsforløb. Senere i rapporten udføres en partikeltælling under funktionstest af en kran. Målestanden indeholder også et stort returfilter fra HYDAC NF 2610 med 3 µm indsats tilsluttet således, at oliestrømmen filtreres efter partikeltællingen. Årsagen til anvendelsen af filtret er, at målestanden kan anvendes til at køre en kran ren ved at arbejde med kranens forskellige funktioner indtil de urenheder, der måtte være i kranens komponenter er bortfiltreret, og den ønskede renhedsklasse er opnået. Der er foretaget en omkonstruktion af målestanden for at få mere valide målinger med udstyret. Der indbygges en trevejsventil på standen for at have muligheden for at lede olien udenom filtret, og derved ikke filtrere på den olie, der foretages målinger af. Figur 16 HMF standen, partikeltæller m display og diagram over målestanden. (Egne billeder og skitse) Side 24 af 64

25 6.2 Resultater Her præsenteres og omtales målinger af olierenheden på forsyningstanken i gården, samt de montage- og prøvestande, der anvendes på HMF uden tilkoblede kraner eller delkomponenter. Se evt. bilag 1. Partikelmålinger Til sidst foretages en måling under funktionskontrol af en kran ved prøvestand 4. Tanken i gården Måling på olien i tanken er foretaget ved laboratorieundersøgelse og ligger på det niveau, der kan forventes af hydraulikolie, som leveres fra olieselskaberne. En sammenligning med den lovede renhed fra olieselskabet på ISO 16/13 (Q8. u,d) er ikke korrekt, da der findes forskellige ISO normer, og den som olieselskabet angiver efter, er en tidligere udgave af ISO 4406, se evt. afsnittet. 4.2 Renhedsklasse Resultat: ISO 20/18/14. Dette resultat er oplyst af HMF. Vippeborde linje Renhedsklassen er på et højt niveau, dette kan skyldes den gode filtreringsløsning, samt at afprøvningen af knækcylinder ikke afstedkommer de store mængder snavs. Resultat: ISO 17/13/8 Hæve/sænkeborde Her ses en forskel på olierenhedsklassen ved de to typer borde, den bedste renhed ses ved det nyeste bord. De har dog alle en tilfredsstillende filtrering af 14 µm partiklerne, men problemer når det gælder 4- og 6 µm partikler. Årsagen til dette kan være de filtertyper, der anvendes. Ved det nyeste af bordene, hvor retur er 3 µm- og højtryks 10 µm indsats, har højtryksfiltret ikke den store filtreringseffekt. Hvis en løsning med forskellige indsatser skulle have haft effekt, skulle løsningen have været omvendt, 10 µm retur og 3 µm højtryks. Resultat: ISO 21/18/10 og 19/15/7 Side 25 af 64

26 Mobile pumpestationer Renhedsklassen er af middel niveau på 4 µm partiklerne og dårlig på 6- og 14 µm partikler. Årsagerne til dette kan være, at der kun filtreres i returfiltret på standene, nominel filter indsats, samt at der er meget snavs i de komponenter, som tilsluttes pumpestationerne. Det antages at de mobilepumpestationer, der forefindes på HMF, har en renhedsklasse på samme niveau. Resultat: ISO 21/20/14 Prøvestande 1-4 Her ses en forskel på olierenhedsklassen mellem standene, dog ligger 1 og 2 på samme niveau, ligeledes forholder det sig med 3 og 4. De ligger alle på et middel niveau, og forskellen i niveauer skyldes, at stand 3 havde et returfilter med for stort differenstryk på måletidspunkt, som kan skabe en lidt bedre filtrering over filtret, og stand 4 har et returfilter m 3 µm indsats. Offline filtreringen på stand 4 sættes i drift for at få et indblik i effekten af denne filtrering. Resultat stand 1 og 2: ISO 21/18/11 Resultat stand 3 og 4: ISO 20/17/10 Resultat stand 4 med offline i drift et døgn: ISO 17/14/8 Prøvestand stor kran Målinger ved lastbilen, der anvendes til stor kran test er på det dårligste niveau fundet på virksomheden. Offline filtrering på lastbilen sættes i drift, igen for at få et indblik i effekten af denne. Efter det første døgn er det markant bedre med 14 µm partikler, men de små partikler filtreres tilsyneladende ikke. Det viser sig, at filterindsatsen er forkert, og udskiftes derfor til den korrekte. Resultat: ISO 25/23/16 Resultat offline i drift et døgn med 10 µm filterindsat: ISO 24/20/8 Resultat offline i drift et døgn med 2 µm filterindsats: ISO 20/16/7 Side 26 af 64

27 Funktionskontrol af kran ved prøvestand 4 Under disse målinger har partikeltælleren været indkoblet på retursiden fra kranen. Målingerne er foretaget under montørens afprøvning af de forskellige funktioner på kranen. Figur 17. Graf over ISO kode under funktionstest. (Egen billede) Der ses på graferne tydeligt udsving i ISO koden, rød 4 µm-, blå 6 µm- og grøn 14 µm partikler under de 45 minutters test, når de forskellige funktioner aktiveres. Ydermere kan kranens forurening af prøvestandens olie følges indtegnet som de rette linjer på graferne. Oliens udgangspunkt, er på tidspunktet for målingen af høj renhedsklasse, og årsagen er, at før funktionstesten sættes i gang, er prøvestandens pumpestationen aktiveret med konstant flow, og olien løber retur fra kranen over HMF partikeltællerstanden og pumpestandens returfilter. Senere ombygges HMF standen som beskrevet i afsnit 6.1 HMF partikeltæller I løbet af funktionskontrollen falder tankens renhedsklasse fra ISO 14/10/7 til ISO 19/16/12. Side 27 af 64

28 Kommentarer til alle målinger Der er store forskelle på renhedsklassen i produktionen på HMF, og for at visualisere de målinger, der er foretaget, er de indtegnet i grafer sammen med den renhedsklasse, der ønskes at levere kraner med. For at kunne producere kraner med den ønskede renhedsklasse vil det kræve hydraulikolie af minimum samme renhedsklasse. Se bilag 2. Målinger på montagesteder Se bilag 3. Målinger teststande, før offline drift prøvestand fire og storkrantest Se bilag 4. Målinger teststande, efter offline drift prøvestand fire og storkrantest Side 28 af 64

29 7 Løsningsforslag til renere hydraulikolie på HMF Implementering af ren hydraulikolie på HMF foretages ved at installere en ny forsyningstank, tanken ved prøvestanden til stor kran udskiftes, der monteres offlinefiltreringer, og det eksisterende filterudstyr på montage- og prøvestande udskiftes/opdateres. Generelt om det udstyr der ønskes anvendt I løsningsforslaget anvendes allerede eksisterende typer af filterhuse, for at undgå unødige omkostninger til flere filterelementer. Generelt skal der være differenstryk indikatorer på alt filterudstyr for at opretholde udstyrets funktionalitet. Udluftninger/påfyldninger monteres med luft påfyldningsfiltre, som bortfiltrerer de partikler, der måtte være i den luft, som strømmer ind i tanken. For at få vished om de ønskede filtres tilbageholdelses evne anvendes udelukkende absolut filtre med en oplyst betaværdi, bestemt ud fra ISO multipass-test. Under kortlægningen af hydraulikoliesystemet angives enkelte steder med nominel filter indsats, og derfor beskrives de to forskellige metoder til bestemmelse af filtrets tilbageholdelses evne. Nominel filtre Filterfabrikanten vælger selv en procentsats, som angiver hvor mange partikler, der tilbageholdes i filtret ud fra en vægtmæssig bedømmelse af partiklerne før og efter et testforløb. Eks. Filtermærkning kan være 10 µm nominel, og sådan et filter tillader op til 50 % af partiklerne større end 10 µm at passere filtret. Denne angivelsesform er den dårligste. (Terkelsen, 2001, s.15.11) Side 29 af 64

30 Absolut filtre med opgivet betaværdi Tidligere var det absolut udskilningsgrad, der blev anvendt til bestemmelse af filtrets evner ved hjælp af en test med runde test kugler af for eksempel 10 µm størrelse. I dag er der udviklet en standardiseret testmetode, ISO multipass-test, der anvender normeret test støv af forskellige størrelse og varierende udformninger til at angive filtrets tilbageholdelses evne. Filter fabrikanter er blevet enige om en overensstemmelse mellem absolut udskilningsgrad og betaværdi. Betaværdien og filtereffektiviteten bestemmes ud fra følgende: Ud fra partiklerne før og efter filtret kan filtereffektiviteten bestemmes. Denne angivelsesform er den bedste. (Terkelsen 2001, s.15.11) Figur 18. Diagram multipass test. (hydraulicspneumatics.com. u,d) Herover ses diagram over testopstillingen, som anvendes til bestemmelse af filtrets udskilningsgrad. Side 30 af 64

31 Eksempel på Betaværdi og filtereffektivitet: 600 ISO normerede partikler større eller lig 10 µm ledes til filtret, og fire af dem ryger igennem filtermaterialet. Hvis et filter med β 200 havde været i dette eksempel, var der sluppet én partikel mindre igennem, og effektiviteten var steget til 99,5 % altså ikke stor ændring af effektiviteten. Figur 19. Filterindsatser. (hydac.com. u,d) Side 31 af 64

32 De to forskellige oliefiltreringsmetoder, som anvendes i løsningsforslaget er: - Inlinefiltrering - Offlinefiltrering Herunder beskrives de forskellige omstændigheder og forhold, der skal tages hensyn til, samt et beregningseksempel på bortfiltreret snavs kontra prisen mellem de to filtreringsformer. Inline Returfilteret optager partiklerne i returolien, før tankindholdet forurenes. Et eksempel på et returfilter, som anvendes på HMF, og i løsningsforslaget er et HYDAC NF 2610, som kan monteres med µm filter og kan klare et flow op til 2000 liter/min. (Hydac.com. n,d) Højtryksfilteret fjerner partikler, der har passeret returfilteret og forefindes i tanken, samt det snavs, som hydraulikpumpen generer. Der sker en frigørelse af partikler i filtermaterialet på grund af trykstød i filtret, forsaget af montage- eller prøvestande. Anbefaling til inline filtrering af hydrauliksystemer, hvor det ønskes at opnå og holde en stabil renhedsklasse på ISO 16/14/11: (HYDAC håndbogen) - Minimum to stk. 3 µm filtre HYDAC angiver deres filtre som absolut filtre med en betaværdi på 200. Side 32 af 64

33 Offline Filterindsatsen i en offlinefiltrering betegnes som et dybdefilter på grund af den teknik, som anvendes, hvor oliens vej gennem filtermaterialet er længere end i et inline filter. Filtermaterialet kan være af spundne kunststoffer, cellulose eller andre materialer afhængig af producent. Filtrene har store filtreringsevner eller betaværdier op til 1000, som angiver en filtreringseffektivitet på 99,9 % Flow og tryk gennem filtermaterialet er konstant, derved opnås gode filtreringsforhold og risikoen for, at bortfiltrerede partikler frigøres af filtret igen er lille. Den lange vej gennem filtermaterialet forårsager et trykfald over filtret, dette er dog uden betydning, da trykket kun har til formål, at olien strømmer gennem filtermaterialet. Tilslutninger: Sugesiden tilsluttes tankens bundniveau, og olien returneres til tanken via skumrør, skråt afskåret rør under olieniveau, som kan skabe cirkulation i tanken. Der er elektricitetsomkostninger i forbindelse med drift af pumpen i offlinekredsen. I forbindelse med indføring af ren hydraulikolie på HMF har jeg haft rådgivende samtaler med ingeniør Jannik Brix Poulsen fra firmaet CC JENSEN (oktober 2013), som er rådgiver omkring hydraulikolie filtrering, og producerer offline filtreringsløsninger. Han citeres for følgende udtalelser: - Dimensionering af offlinefiltrering, så olie i tanken passerer filtret 5-7 gange. Herved opnås høj renhedsklasse. - Blanding af partikler i offlinefiltret, så der opbygges snavskager i filtermaterialet, max filtrering af olie til tanke der offlinefiltreres µm returfilter. - Konstant drift af offlinefiltrering for at undgå partikelfrigørelse fra filtermaterialet ved genstart. Figur 20. Offlinefiltering. (stateofgreen/cc-jensen. U,d) Side 33 af 64

34 Offline systemer De to typer af offline filtreringer, der anvendes på HMF, er følgende: OLF 5: Flow 15 liter/min. Et lille og kompakt offline system med et filter, der ikke har opgivet en betaværdi, men angivet med en smuds kapacitet efter ISO OLF 15, 30, 45 og 60: Flow 15 til 60 liter/min. Et større offline system, der kan fås i fire udgaver afhængigt af ønsket flow og filterkapacitet. Det opbygges fra én filterindsats til fire med en betaværdi op til Ved en sammenligning af de to offline systemers filterindsatser, opserveres det ud fra filterevne og visuelt, at det store systems filter er et dybdefilter, hvor filterindsatsen i det lille system minder om et inline filter. Beregningseksempel på bortfiltreret snavs Priserne, der anvendes i beregningerne, er HMF indkøbspriser. Snavskapaciteten er opgivet i filterspecifikationer fra HYDAC. (hydac.com. u,d) Der er ikke indregnet udgifter til elektricitet af offline driften. Filter typer Snav kapacitet Pris Pris pr gram Returfilter gram kr Kr. 9,73 Offline OLF 5/ gram Kr. 762 Kr. 3,18 Offline OLF 15 til 60 (Beregning på en indsats) 500 gram Kr Kr. 3,83 Figur 21. Beregninger på bortfiltreret snavs. (Egen tabel) Overstående beregninger viser, at det er en faktor tre dyrere at bortfiltrere snavs via inline returfilter kontra offlinefiltrering. Figur 22. HYDAC. OLF og 60. (hydac.com. u,d) Figur 23. HYDAC. OLF 5. (hydac.com. u,d) Side 34 af 64

35 Løsning til olieforsyning Implementering af ren hydraulikolie til alle forbrugere på HMF kan udføres ved hjælp af en ny forsyningstank. Denne tank skal have en størrelse, så den kan indeholde det størst tænkelige dagsforbrug på HMF. Tanken skal placeres i omgivelser, hvor den ikke bliver udsat for store temperaturændringer for at undgå kondensdannelser i tanken, og for at undgå kold olie ved påfyldning af en montage- eller prøvestand. Placeringen kunne være umiddelbart efter forsyningsrøret er kommet ind i produktionsbygningen. Tanken, som installeres, bør konstrueres med renseluger, som gør det muligt at foretage manuel inspektion og rengøring af tanken. Tanken forsynes fra den nuværende tank i gården. Forsyning eller opfyldning foretages hver dag efter produktionsarbejdets ophør. Ved tanken installeres en pumpe af tilsvarende størrelse som den, der i dag er placeret ved tanken i gården, som nu bliver forsyningspumpe til produktions og prototype områder. Denne antagelse af pumpestørrelse kan gøres, da der ikke er tale om ændringer i løftehøjde eller flow. Tanken placeres i samme niveau, og der ændres ikke på højden af rørstrenge til olieforsyningen. Umiddelbart i forbindelse med tanken installeres et offline filtreringssystem, som cirkulerer olien i tanken. Filterindsatsen skal kunne filtrere ned til 2 µm partikler. Figur 24. Skitse over ny forsyningstank. (Egen skitse) Herover ses skitse hvor den ønskede tank er indsat, resten af systemet fortsætter uændret, som tidligere skitseret. Side 35 af 64

36 Dimensioner af ny forbrugstank og offlinefiltrering: HMF oplyser et forventet olieforbrug i 2014 på liter og 220 arbejdsdage. Tank størrelse ud fra forbrug: Tank størrelse ud fra et værste scenarie med fire helt tomme prøvestande. Tank størrelse: Der vælges at arbejde videre med de 2000 liter og dimensionere offlinefiltrering ud fra dem. Antal timer til filtrering regnet ud fra en tom tank, opfyldning kl. 16 og ønsket om ren olie ved næste arbejdsdag kl. 7. Filtrerings tid = Total flow offline: Offline flow: Den nye forbrugstank bør være 2000 liter, og offline systemet skal have et flow på min 14 liter/min. Et produkt, som kan anvendes, kunne være offline filtrering fra HYDAC OLF-15. Side 36 af 64

37 Løsning til vippeborde linje Offlinefiltreringen sættes i drift konstant, på grund af risikoen for frigørelse af allerede bortfiltreret partikler i filtret. Løsning til hæve/sænkeborde Løsningen deles op i de nyere og de gamle montageborde, og er blot en opdatering af inline filtrering Nyere bord: Udskiftning af højtryksfiltret til en 3 µm filter indsats. Gamle borde: Opdateres til den nye bordtype med filter over gulv, for lettere vedligeholdelse, og højtryks- og returfilter med 3 µm filter indsatser. Løsning til mobile pumpestationer Løsningen deles op i de pumpestationer, der stadig er mobile, og de, som i dag er blevet til stationære pumpestationer. Stationære pumpestationer: Montering af offlinefiltrering med 2 µm filter indsats, og nyt returfilter 10 µm. Offlinefiltrering kan være magen til det, der sidder på prøvestand 4 og stor kran teststand. HYDAC OLF-5 Mobile pumpestationer: Montering af højtryksfilter med 3 µm filter indsats, og udskiftning af returfilter til 3 µm filter. Der installeres ingen offlinefiltrering, på grund af den ønskede mobilitet. Løsninger til prøvestande 1-4 Der kan findes flere forskellige løsninger til prøvestandene, men hvis systemerne stadig skal være 100 % adskilt fra hinanden, er der dog ikke de store ændringsforslag bortset fra en opdatering af filtreringsudstyret på stand 1-3, så de kommer på samme niveau som stand 4. Et muligt forbedringsforslag kunne være, at montere højtryksfiltre med 3 µm filter indsatser. Dog er disse forbundet med ulemper beskrevet tidligere i dette afsnit, samt monterings kompilationer, ved de tre flow muligheder. Herefter beskrives der to andre løsningsforslag. Side 37 af 64

38 Fælles offline prøvestand 1-4 Fælles offlinefiltrering kunne være en mulighed for at undgå vedligeholdelse af fire separate offlinefiltre. Offlinefiltrering installeres som ét system i stedet for fire særskilte, og offlinesystemet kunne opbygges med et HYDAC OLF 60. Rørsystemet til offlinesystemet installeres således, at der suges i bundniveau i hver tank, og olien ledes retur til de fire tanke under minimumsgrænsen for olien for at undgå, at olien skaber bobler eller skum i tanken. Samtidig er returolien med til skabe cirkulation i tanken. I returrørene indbygges kontraventiler, som sikrer ens olieflow retur til hver tank. Tankene forbindes med udligningsrør ved max olieniveau for at undgå eventuelt overløb forårsaget af evt. forskelle i olie flowet i offlinesystemet. Olie flowet i offlinesystemet er ens uafhængigt af, hvilken af de to ovennævnte løsninger der vælges. Olie flow OLF 5 [4 gange 15 = 60 ] Olie flow OLF 60 [60 ] Tank 1 Tank 2 Tank 3 Tank 4 Udlignings forbindelse Offline filtrering Kontraventil Figur 25. diagram over fælles offlinefiltrering. (Egen skitse) Side 38 af 64

39 Fælles olietanke og returfilter prøvestand 1-4 Løsningen går i sin helhed ud på, at bortfiltrere den mængde snavs, der måtte forekomme under afprøvning af kraner via offlinefiltrering i stedet for inline filtrering, som har flere fordele og er en faktor tre billigere iflg. beskrivelser og beregning tidligere i dette afsnit. Filtreringsløsningen udføres ved en sammenbygning af tankene og inddeles i følgende: - Returtank (forurenet olie) - Mellemtank 1 - Mellemtank 2 - Sugetank (ren olie) Returolien fra de fire prøvestande ledes til returtanken via et fælles returfilter med 10 µm indsats, og herefter ledes olien videre til mellemtank 1 ved hjælp af en offlinefiltrering. Herefter foretages samme procedure gennem de øvrige tanke indtil olien ender i sugetanken, hvor alle fire prøvestandes pumper tilsluttes. Offlinefiltreringerne kan være OLF-60 fra HYDAC, der cirkulerer 60 liter/min. Herefter beskrives olieforbrug til krantest. Retur prøvestand 1-4 Retur filter Retur tank Mellem tank 1 Mellem Tank 2 Suge tank Pumpe prøvestand 1-4 Udlignings forbindelse Offline filtrering Figur 26. diagram over fælles returfilter og tanke. (Egen skitse) Side 39 af 64

40 Olieforbrug til kran test Ugentlig anvendelse af prøvestandene - opgivet af HMF- omfatter test af 40 kraner i forskellige størrelser, dog ikke store kraner. Oliemængden, der anvendes til afprøvning af kranerne, er forskellig, da der er mulighed for køre 40 liter/min, 60 liter/min eller en variabel mængde. Dog er tendensen at flere og flere ønsker en kran til en variabelpumpe, og derfor er det ikke muligt at klarlægge en minimums oliemængden. Samtidig kan der opstå situationer, hvor der udføres krantest på to eller flere prøvestande samtidig. Herunder beskrives de fire testscenarier og filtrering uden kran test i dag- og nattetimer. Test med 40 liter/min Olieflowet på den afprøvede kran er mindre end flowet ved offlinefiltrering, hvilket medfører, at der vil løbe 20 liter/min tilbage i udligningsrørene. Test med 60 liter/min Olieflowet på den afprøvede kran er lig med flowet ved offlinefiltrering, så her opnår olien tre filtreringer, inden den atter ender i sugetanken. Test variabel Ifølge HMF er flowet på LS signalet konstant 2 liter/min. Forbrugsflowet afhænger af hvilken del af kranen der afprøves, og flowet kan max være 90 liter/min. Under denne test vil der løbe olie i udligningsrørene i hver retning afhængigt af hvilket forbrug, der er på prøvestanden. Test af flere kraner Den værste situation ville være test af fire kraner med konstant 60 eller variabel op til 90 liter/min, men dette er en nærmest utænkelig situation taget de 40 kraner pr. uge, testforløb på 45 minutter, og stigningen af variabelpumpe i betragtning. Hvis der foretages flere krantests på anlægget, opstår der overløb mellem tankene, og forureningsniveauet stiger. Filtrering uden test i dagtimerne Når prøvestanden ikke anvendes, er offline filtrering i drift for at opnå en høj renhedsklasse af olien til næste testforløb. Olien, som ender i sugetanken, løber retur til mellemtank 2 via udligningsrørene. Sådan forholder det sig i hele systemet således, at Side 40 af 64

41 cirkulationen af olie sker mellem de enkelte tanke. Herunder udregnes tiden for opnåelse af filtreret olie med hensyn til de seks gange offlinefiltrering og 2000 liter olie i tankene. Filtreringstid Efter en time og syv minutters filtrering af olien, er den igen af høj renhedsklasse. Filtrering udenfor arbejdstid For at spare energi og udgifter til elektricitet foretages en regulering af offlinefiltreringerne efter arbejdstids ophør. Der installeres frekvensomformere til styring af de elmotorer, der driver pumpen til offlinefiltreringen. Dette indebærer, at motoren kan reguleres, men selve reguleringsformen og konstruktionen af denne omtales ikke yderligere, dog vil en procentsats for nedreguleringen udregnes. Tidligere er anvendt 15 timer til filtrering af den ny forsyningstank, og derfor anvendes 900 min. Begrundelse for denne løsning Denne løsning resulterer i, at den forurenede olie ikke kommer direkte tilbage til den olie, som pumpen suger fra, men opnår filtrering i et offlinefilter, før den atter anvendes. Dog vil der kunne opstå situationer, hvor der udføres flere tests på prøvestandene, som beskrevet i afsnittet. Test af flere kraner Side 41 af 64

42 Løsning til en prøvestand med stor kran Den eksisterende tank udskiftes til en ny og større tank for at nedsætte koncentrationen af den forurening, der forekommer under test af de store kraner. Tanken konstrueres med renseluger, og volumen ændres til 600 liter, hvilket vil sige, at tanken er 50 % større. Filtreringen opgraderes med højtryksfiltre med 3 µm indsats for at imødese, at offline filtreringen ikke kan bringe olien på et fornuftigt renhedsniveau på grund af den kraftige forurening af olie, som de store kraner kan forårsage. Opgraderingen indebærer også udskiftning af returfiltrene til ét enkelt returfilter NF 2610 med 10 µm indsats. Offlinefiltreringen bør være i drift mest mulig, trods samtidig afprøvning af kraner ude i gården. Figur 27. Tegning af ny tank. (Egen tegning) Herover en 3D tegning af den nye tank, alle tilslutningsstudse osv. er magen til de eksisterende, og der er udelukkende størrelse og renseluger til forskel fra den oprindelige tank. Side 42 af 64

43 8 Beskrivelse af produktionsområder I dette afsnit beskrives de fysiske omstændigheder omkring montage og prøvesteder med hensyn til renhed, anvendelse af olie opsamling og arbejdsmetoder. Generelt kan siges om de forskellige områder, at de ikke er hermetisk aflukket i forhold til de områder, hvor der arbejdes med bearbejdning af metal, svejsning, slibning osv. De forskellige områder opdeles og beskrives som tidligere. 8.1 Samlelinjer Vippeborde linje Området omkring disse borde fremstår med rå og umalede betongulve, og der anvendes kattegrus til olieabsorbering. Hydraulikslanger forefindes uafblændet og renhedskulturen syntes meget tilfældig. Hæve/sænkeborde Gulvet omkring de tre borde af ældre dato er blevet malet, mens området omkring det nyeste bord fremstår råt og umalet. Her hersker en høj renhedskultur, hvor der anvendes måtter til olieabsorbering, og hydraulikslanger er afproppet, når de ikke anvendes. Mobilepumpestationer Disse områder findes flere steder på virksomheden, og er af ens karakter. Områderne har rå betongulve, og her anvendes forskellige remedier til olieabsorbering som kattegrus, savsmuld og måtter. Kulturen i disse områder kan være varierende, men der forekommer arbejde med hydraulikkomponenter, som ikke afproppes. Tilslutningerne til pumpestationerne fremstår uafproppede. Her beskrives et eksempel på en arbejdsgang i området. Hydraulikcylindres tilslutnings port skal have monteret en forskruning for rørtilslutning. Arbejdsprocessen foregår ved afmontering af propper i en lang række af cylindre, som ligger på en palle ca. 20 cm over det rå betongulv. Herefter monteres forskruning i hver cylinder, og dernæst ligger cylindrene åbne i op til flere dage, inden de færdigmonteres. Side 43 af 64

44 8.2 Prøvestande Prøvestande 1-4 Området omkring de fire teststande har for nylig gennemgået en renovering i form af maling af gulvet. Ved stand 2-4 ses testområder, hvor der hersker en høj hydraulikarbejdsmoral, gulvene er rene og arbejdet med tilslutninger til de testede kraner foregår med omhyggelighed, men det kan dog forekomme, at slanger for tilslutning til kraner ligger uafblændede på gulvet. Ved stand 1 ses et testområde, hvor gulvet er meget beskidt, og der er en mere tilfældig omgang med tilslutning af kran, og afpropning af slanger. Testområde 1-4 har adgang til gulvvaskemaskine og diverse udstyr til gulvvask. I området anvendes der måtter til olie absorbering. Prøvestand storkran Området, hvor lastbilen befinder sig, når den er inde på produktionsområdet, og hvor der arbejdes med hydrauliktilslutninger af kranen, der skal testes, bærer præg af dårlig renhedskultur. Området har et råt betongulv, og der anvendes kattegrus til olieabsorbering. Figur 28. Produktionsområde med lastbil til stor kran test. (Egen billede) Side 44 af 64

45 9 Hydraulik komponenter Herunder er beskrevet komponenter fra HMF varelager, som kunne have mulighed for at indeholde snavs. Komponenternes renhedsklasse er målt via laboratorieundersøgelser. Cylindre Cylindre leveres fra en underleverandør, som ikke foretager nogen slutrengøring eller kontrol. Det er vanskeligt at foretage en valid/korrekt måling af renhedsklassen på en cylinder uden en cylinderprøvebænk. Tidligere olieanalyse af olien fra cylindre viser en renhedsklasse på ISO 23/21/16 og 24/23/22. Disse to resultater er oplyst af HMF. Slanger Der er foretaget to prøver af renhedsklasse ved skylning med rensevæske, og en samtale med en slangeleverandør. Slangerne varierer i renhedsklasse, og der foretages ifølge slangeleverandøren gennemskydning med skumkugle under produktionen. Resultatet er ISO 19/17/14 og 16/14/11. Se bilag 5 og 6. Analyserne af rensevæsken fra laboratoriet. Tanke Tankene påfyldes ikke olie på HMF, og de har derfor ingen betydning for kranens renhedsklasse ved levering, men har betydning, når kranen senere sættes i drift. Nogle krantyper har tanken monteret på kranen, og andre har tanken monteret på lastbilen. Der findes flere tankleverandører, og der er udtaget to tanke fra de mest anvendte leverandører. Gram Slotssmed: Renhedsklassen er udefinerbar. I denne tank er der ikke foretaget nogen form for efterbehandling, og de indre tankvægge fremstår meget snavsede. Snavset i tanken indeholder slibestøv, slaggerrester fra sammensvejsning osv. KVARNMON: I denne tank er der foretaget en lakering af overfladen, det er dog meget tvivlsomt om rengøring før lakering er tilfredsstillende. Tanken er skyllet med 200 ml rensevæske, som er analyseret. Resultatet er ISO 23/21/18. Se bilag 7. Analysen af rensevæsken fra laboratoriet. Side 45 af 64

46 Rør Rørene kommer i færdigtrukne og overfladebehandlede længder af fem meter. Resten af produktionen foregår på HMF og kan deles op i fire steps: - Tilpasning af længden og afgradtning. - Gennemskydning med skumkugle for at fjerne snavs. - Bukning af røret, antal afhænger af den senere anvendelse. - Montering af forskruninger i rørender og afpropning af røret. Proceduren til rørfremstillingen er gennemgået, og der er udtaget renhedsprøver for at klarlægge, om bukkeprocessen skaber urenheder i røret på grund af den materialedeformation, der forekommer. Test forløb: - Efter gennemskydning med skumkuglen udtages et rør. - Røret gennemskylles. - Bukninger af røret foretages. - Røret gennemskylles. - Undersøgelse af de to væsker på et laboratorium for at fastslå et renhedsniveau. Resultater: Figur 29. Billeder fra olie analyser. (Laboratorieanalyser bilag 8 og 9) Før buk ISO 19/17/14. Efter buk ISO 21/19/16. Herover ses resultatet af forsøget, som viser, at bukkeprocessen skaber urenheder i røret. Se bilag 8 og 9. Analyserne af rensevæsken fra laboratoriet. Side 46 af 64

47 10 Løsningsforslag til HMF produkter med høj hydrauliskrenhed Generelt skal viden om olierenhedsklasser og konsekvenser af uren hydraulik implementeres indenfor alle områder. Virksomheden anvender i dag kvalitetsstyring ved hjælp af ISO Der er dog ikke opstillet krav til: - Produktionsområder. - Arbejdsmetoder. - Slutkontrol af produkter med hensyn til olierenhedsklasse iflg. ISO 4406:1999. Et kvalitetsstyringssystem som ISO 9001 er et ledelsesværktøj, som kan anvendes i produktionen af ensartede og kvalitetsmæssig korrekte produkter, efter de forskrifter som er opstillet. Det overordnede mål for at implementere de tre punkter i kvalitetsstyringssystemet er, at de færdigproducerede kraner har en renhedsklasse på 17/14/11 iflg. ISO 4406: Produktionsområde Optimale forhold ville indebære store og dyre omkonstruktioner. Produktionsområder, hvor der arbejdes på hydrauliksystemer aflukkes 100 % fra de områder, hvor der foregår metalbearbejdning osv. Hydraulikområdet skulle i så fald have malet gulv og anvende måtter til olieabsorbering. Der skulle laves udsugning i områderne i gulvniveau for at minimere det støv, som hvirvles op fra gulvet. I det følgende beskrives tiltag, hvormed HMF kan højne hydraulikrenheden i montage- og testområder med overskuelige økonomiske midler. Til sidst beskrives et forslag til en arbejdsprocedure i hydraulikproduktionen på HMF. Side 47 af 64

48 Generelt om arbejde med hydraulik Montage af hydraulikkomponenter skal foregå med stor omhyggelighed. Alle komponenter skal være afproppede, indtil de skal anvendes, og montageport skal efterses før tilslutning for eventuelle bearbejdningsrester, rester fra afblændingsproppen eller andre fremmedlegemer. Arbejde og montering på hydrauliske komponenter bør ikke foregå i nærheden af steder, hvor der anvendes slibeværktøj og lignende, som kan skabe støv- eller metalpartikler i luften. I tilfælde af at det ikke muligt at flyttet emnet, som ønskes bearbejdet i et af metalbearbejdningsområderne, bør slibearbejdet bringes til et minimum. Olieabsorbering Det anbefales at anvende måtter, puder og såkaldte snaks, som er konstrueret til formålet. Mulighederne er mange indenfor dette område, der kan dog opdeles i engangsudstyr og genanvendeligt udstyr. Sammenligningen af produkterne kan gøres ud fra antal liter olie udstyret kan absorbere kontra økonomien. Derudover betyder anvendelsen af produkterne i dagligdagen hos medarbejderne også noget. Ud over disse faktorer omkring økonomi og anvendelse kan den miljømæssige del også tages op til overvejelse. De genanvendelige produkter bliver ifølge leverandøren vasket og renset i overensstemmelse med en tidssvarende miljøpolitik, hvorimod engangsprodukter skal bortskaffes. Engangsmåtter fra L-M Vaskbare måtter fra Berendsen Olieoptag pr m2 5,3 liter Olieoptag pr m2 8,00 liter Størrelse 40*50 cm Størrelse 60*90 cm Areal pr måtte 0,20 m2 Areal pr måtte 0,54 m2 Pris Kr. 5,50 Vaske pris Kr. 39,00 Pris pr m2 Kr. 27,50 Pris pr m2 Kr. 72,22 Pris pr liter olie Kr. 5,19 Pris pr liter olie Kr. 9,03 Figur 30. Økonomisk sammenligning af olieabsorbering. (Egen tabel) Herover ses en økonomisk sammenligning ud fra indkøbspris og antal liter absorberet olie. Priserne er indhentet fra henholdsvis indkøbsafdelingen på HMF og Berendsen Textil Service A/S. (lemu.dk. u,d) og (berendsen.dk. u,d) Side 48 af 64

49 Tilslutning til pumpestationer og prøvestande Slanger for tilslutning af hydrauliske delkomponenter og testkraner skal altid findes afblændet med de dertilhørende gummipropper, når de ikke anvendes. Forslag til arbejdsprocedure på HMF Montage af komponenter Afpropning af - komponenter - pumpeudstyr - testudstyr Best practice for rent hydraulikarbejde Hvad udføres Hvor udføres Hvem udfører Hvordan udføres Slibearbejde Hydraulik arbejdsområde Ingen Evt. slibearbejde foretages i metalbearbejdningsområde Komponenter: Udpakkes først umiddelbart før montering. Kontrol af montageport Filterinspektion Olieabsorbering Gulvvask Hydraulik arbejdsområde Montør Hydraulik - montagesteder - pumpestationer Montør - teststande Testpersoner Propper Hydraulik Ansvarshavende - montage - pumpestation - teststande - testperson Indikatorer og evt. filterskifte Hydraulik - arbejdsområde - testområde Alle Måtter Hydraulik - arbejdsområde - testområde Alle Vaskemaskine og mopper Figur 31. Hydraulik arbejdsmetoder. (Egen tabel) Side 49 af 64

50 10.2 Komponenter Rene komponenter er en nødvendighed for at kunne producere hydrauliske produkter med høj renhedsklasse. I afsnit 9 Hydraulik komponenter beskrives og undersøges nogle komponenter fra HMFs varelager, og herunder beskrives forbedringsforslag til komponenterne. Cylindre Der bør stilles krav til underleverandører om renere produktionsprocesser eller flushing af cylindre. Slanger Der kan umiddelbart ikke foretages en ændring, som er indenfor økonomisk rækkevidde. Tanke Gram Slotssmed: Der bør stilles krav til leverandøren om rengøring inden levering eller rengøring på HMF før montage. KVARNMON: Der kan umiddelbart ikke foretages forbedringer, dog kunne der udtages stikprøver på tanke i drift, for at klarlægge om den indvendige lakering, har en tilfredsstillende levetid. Rør Gennemskydning med skumkuglen skal foretages, når røret er færdigproduceret og afproppes umiddelbart herefter Slutkontrol Sidste del af kranproduktion foregår i en af prøvestandene, hvor der foretages funktionsog løftetest. Under det forløb foretages løbende partikelmåling på den olie, der sendes retur fra kranen. Til sidst i testforløbet aktiveres de enkelte funktioner særskilt, og returoliens renhedsklasse aflæses og arkiveres til dokumentation. Hvis den ønskede renhedsklasse ikke er opnået, aktiveres de enkelte funktioner, indtil den ønskede klasse er opnået. Udstyret, der ønskes anvendt til denne slutkontrol, opbygges som HMF partikelmålerstand dog uden muligheden for filtrering. Side 50 af 64

51 11 HMF kraner i drift Det har ikke været muligt at følge og foretage målinger på en kran i drift. Et sådant forløb ville kunne give et indblik i, om den filterpakke, som i dag monteres på de kraner som produceres, lever op til det lovede fra HMFs samarbejdspartner og filterproducent HYDAC. De ting, som kan have indflydelse på hydraulikoliens tilstand under drift, er: - Montering af kran, systemet hvor den tilkobles og håndtering af olien, som påfyldes. - Måden hvorpå kranen anvendes med hensyn til oliens temperatur ved opstart. - Området hvor kranen anvendes med hensyn til støv osv. - Kranens muligheder for yderligere tilslutning af hydrauliske værktøjer, som kan forårsage forurening under tilkobling. I forbindelse med indføring af ren hydraulikolie på HMF har jeg haft rådgivende samtaler med repræsentant Tomas Skjærris fra firmaet GREENOIL (oktober 2013), som rådgiver om hydraulikoliefiltrering og producerer offlinefiltrerings løsninger. Han vurderer, at følgende forhold omkring oliens beskaffenhed under drift af hydraulikmaskiner er vigtige: - Renheden af olien - Vand i olien (frit, bundet og emulgeret vand) - Olietemperatur (olien nedbrydes ved temperaturer over 85 grader celsius) Side 51 af 64

52 Renheden af olien En HMF kran er konstrueret med to inline filtre, nemlig et højtryks- og et returfilter, dog findes der en undtagelse i et par enkelte små modeller, som kun er monteret med returfilter. Filtrene, der anvendes i de færdige kraner, leveres af HYDAC og er 10 µm med betaværdi på 200. Ifølge HYDAC vil denne filterpakke bevirke, at hydraulikoliens renhedsklasse stabiliserer sig inden for ISO 15/12/9-19/16/13. (HYDAC håndbog) Umiddelbart er det et stort område, renhedsklassen stabiliserer sig indenfor med hensyn til antallet af partikler. For eksempel kan antallet af 4 µm variere fra til Et amerikansk tidsskrift, Machneiry lubrication som behandler drift og vedligehold har lavet analyser af hydrauliksystemer og deres levetid med hensyn til renhedsklassen af olien. Gennem analyser og erfaring er de kommet frem til, at levetiden på hydraulikkomponenter stiger i takt med renhedsklassen. Figur 32. Udvidelse af levetid tabel. (machinerylubrication.com. u,d) Overstående tabel viser sammenhængen mellem renere hydraulikolie og forlængelse af levetiden på komponenterne i hydrauliksystemet. Ud fra tabellen kan det aflæses, at levetiden af hydraulikkomponenter kan forøges med en faktor tre, hvis renhedsklassen er tre til fire klasser renere, og hvis dette sammenholdes med HMF kranens stabiliserede område i renhedsklasse, vil der være markant forskel i kran komponenternes levetid indenfor det valgte filter udstyr. Forlængelse af kran komponenternes levetid kunne udføres ved at montere en offlinefiltrering på hydraulikolietanken, så oliens renhedsklasse stabiliserer sig på det høje niveau eller om muligt renere. Side 52 af 64