1. Einführung
Bei der planmäßigen Wartung der Warmwalzlinie bei einem der ukrainischen Metallurgieunternehmen wurde eine vollständige Zerstörung des Filterelements in der Hydraulikstation des Hauptantriebs festgestellt. Das System stoppte aufgrund der Auslösung des Überlastschutzrelais Schneider Electric LRD07C, das einen kritischen Stromanstieg im Elektromotor des Ölpumpenantriebs erkannte. Die Untersuchung ergab, dass das gewellte Papierelement im Metallrahmen gefaltet war und Fragmente des Filtermaterials in die Arbeitsleitungen der Hydraulikverteiler gelangten.
Solche Notabschaltungen führen zu erheblichen finanziellen Verlusten aufgrund von Anlagenstillständen. Der Zweck dieses technischen Berichts besteht darin, eine detaillierte Untersuchung der Ursachen von Filterausfällen durchzuführen, das Verhalten des Bypassventils beim Kaltölstart zu analysieren und eine wirksame Strategie zur Vermeidung solcher Vorfälle gemäß den Anforderungen der Norm ISO 2941 (Bestimmung der Widerstandsfähigkeit von Filterelementen gegen Ausfälle bei Druckabfall) zu entwickeln.
2. Übersicht über die Komponenten- und Betriebsbedingungen
Das Filterelement wird in die Druckleitung der Hydraulikstation mit einem Betriebsdruck von 210 bar und einem Nenndurchfluss von 120 l/min eingebaut. Die Reinheitsklasse des Arbeitsmediums für ISO 4406 muss am 14.16.2011 eingehalten werden.
Das Überlastrelais Schneider Electric LRD07C (Einstellbereich 1,6–2,5 A) schützt den Elektromotor der Pumpe vor Überlastungen durch erhöhten Widerstand im Hydrauliksystem. Im Normalbetrieb beträgt der anfängliche Druckabfall am sauberen Filterelement 0,3 bar. Die maximal zulässige Druckdifferenz (kollabierender Differenzdruck), bei der das Bypassventil aktiviert wird, ist auf 2,5 bar eingestellt.
Die Betriebsbedingungen in ukrainischen Unternehmen gehen häufig mit Schwankungen der Umgebungstemperatur von -20 °C in unbeheizten Werkstätten bis zu +40 °C im Sommer einher. Dies führt bei Kaltstarts zu ernsthaften Problemen mit der Viskosität des Arbeitsmediums.
3. Beweis der Ablehnung
Bei der Demontage des Filtergehäuses wurden folgende Mängel festgestellt:
- Faltenbildung der gewellten Filterschicht in radialer Richtung innerhalb des tragenden zylindrischen Gitters.
- Zerstörung der inneren Klebenaht und Entfernung abrasiver Partikel in das Absperrventil.
- Das Vorhandensein einer großen Menge an Metallspänen und Verschleißprodukten im Filtertopf (die Größe der Partikel übersteigt 50 Mikrometer).
- Grate am Konus des Bypassventils weisen darauf hin, dass es in der geschlossenen Position klemmt oder die Durchflusskapazität unzureichend ist.
Die Analyse der Telemetriedaten zeigte, dass vor dem Unfall ein starker Anstieg der Vibrationen am Pumpengehäuse aufgezeichnet wurde (die Vibrationsfrequenz stieg laut ISO 10816-3 von 1,8 mm/s auf 4,5 mm/s) sowie ein Anstieg der Motorstromaufnahme über den Nennwert, der zum Ansprechen des Schneider Electric LRD07C-Relais führte.
4. Untersuchung der Grundursachen
Um die Kette der Ereignisse zu bestimmen, die zum Unfall geführt haben, wurde die Methode der Fehlerbaumanalyse verwendet. Zu den Haupthypothesen gehörten:
- Überschreitung des maximal zulässigen Druckabfalls durch zu viskoses Öl beim Start (Temperatur unter +15 °C).
- Einfrieren oder Blockieren des Bypassventils aufgrund von Schlammverschmutzung.
- Verwendung eines gefälschten oder nicht zertifizierten Filterelements mit geringem Widerstand gegenüber axialen Belastungen (entspricht nicht ISO 2941).
- Volle Emission von Schadstoffen aus den Exekutivmechanismen nach der Überholung von Hydraulikzylindern.
Die systematische Prüfung jeder Hypothese ermöglichte es, zufällige Faktoren auszuschließen und zwei Hauptursachen zu identifizieren.
5. Identifizierte Grundursachen
| Die Grundursache | Wahrscheinlichkeit (%) | Unterstützende Beweise |
|---|---|---|
| Kaltstart mit erhöhter Ölviskosität und Blockierung des Bypassventils | 65 % | Öltemperatur +5 °C beim morgendlichen Start; Viskosität über 450 cSt; Gratspuren am Ventil. |
| Schwall starker mechanischer Verunreinigungen (Zunder, Dichtmittel) | 25 % | Das Vorhandensein großer Partikel im Schmutzfänger des Filters; Kein Spülen der Leitung nach der Reparatur. |
| Nichteinhaltung der Festigkeitsstandards des installierten Elements | 10 % | Reduzierte Dicke des Metallgewebes des gekauften billigen Analogons (weniger als 0,3 mm). |
6. Korrekturmaßnahmen
Um die Folgen des Unfalls zu beseitigen und eine Wiederholung zu verhindern, wurden folgende Maßnahmen ergriffen:
- Sofortige Reparatur: Vollständige Spülung der Hydraulikleitung, Ölwechsel, Einbau des Originalfilterelements und Schneider Electric LRD07C Überprüfung der Werkskalibrierung.
- Modernisierung der Heizungsanlage: Es wurde eine elektrische Durchlaufölheizung mit Blockierung des Pumpenstarts bei einer Temperatur unter +20 °C eingebaut (gemäß den Anforderungen von ISO 1219-1).
- Ventilwartung: Um einen störungsfreien Betrieb bei einem Abfall von 2,5 bar sicherzustellen, wurde eine Defektinspektion und Läppen des Bypassventils des Filtergehäuses durchgeführt.
7. Schnelldiagnosekarte für Techniker
Diese Karte wird für den Einsatz bei täglichen und wöchentlichen Ausrüstungsrunden empfohlen:
- [ ] Kontrollieren Sie die Anzeigen der Druckabfallanzeige am Filtergehäuse (grüner Bereich bis 1,5 bar).
- [ ] Lesen Sie den aktuellen Wert des Stroms am Relais Schneider Electric LRD07C mithilfe von Stromzangen ab (vergleichen Sie ihn mit der Einstellung).
- [ ] Messen Sie die Temperatur des Arbeitsmediums im Tank (Arbeitsbereich +35 °C... +55 °C).
- [ ] Achten Sie auf Kavitationsgeräusche und Fremdschwingungen der Pumpe.
- [ ] Überprüfen Sie die Anschlüsse rund um das Filtergehäuse auf Undichtigkeiten.
- [ ] Öl auf Feuchtigkeitsgehalt und mechanische Verunreinigungen analysieren (mindestens einmal pro Quartal für ISO 4406).
- [ ] Führen Sie eine Sichtprüfung der Manometer auf Nadelschwingungen durch.
- [ ] Überprüfen Sie die Funktionsfähigkeit der Not-Aus-Kreise.
8. Präventionsstrategie
Um einen störungsfreien Betrieb der Geräte (MTBF über 25.000 Stunden) in ukrainischen Fabriken zu gewährleisten, müssen folgende Regeln befolgt werden:
- Implementieren Sie ein System zur ständigen Überwachung der Ölreinheit mithilfe optischer Partikelzähler.
- Ersetzen Sie die Filterelemente, wenn der Druckabfall 2,0 bar erreicht, oder alle 2000 U/min, je nachdem, was zuerst eintritt.
- Verwenden Sie nur zertifizierte Komponenten, die europäischen Qualitätsstandards entsprechen und über eine CE-Kennzeichnung verfügen.
9. Fazit
Die Zerstörung des Filterelements ist das Ergebnis eines komplexen Effekts aus niedriger Öltemperatur beim Start, Blockieren des Bypassventils und Überschreiten des zulässigen Druckabfalls. Die rechtzeitige Aktivierung des Schutzrelais Schneider Electric LRD07C bewahrte den Elektromotor vor dem Durchbrennen, die Zerstörung der Hydraulikleitung selbst konnte jedoch nur dank einer umfassenden Analyse und Modernisierung des Heizsystems verhindert werden. Um zuverlässige Komponenten und hochwertige Ersatzteile für Ihre Produktion auszuwählen, empfehlen wir die Verwendung der Ressource UNITEC-D E-Catalog.
10. Links
- ISO 2941:2009 – Flüssigkeitshydraulik. Filterelemente. Prüfung der Widerstandsfähigkeit gegen Zerstörung bei Druckabfall.
- ISO 4406:2021 – Flüssigkeitshydraulik. Arbeitsflüssigkeiten. Die Methode zur Kodierung des Reinheitsgrades fester Partikel.
- ISO 10816-3:2009 – Vibration. Bewertung von Maschinenvibrationen durch Messungen an nicht berücksichtigten Teilen.
- Technische Dokumentation des Herstellers Schneider Electric zu Überlastrelais der LRD-Serie.
- Parker Hannifin Industrial Hydraulics Wartungshandbuch (Ausgabe 2021).
