Inleiding: Symptomen van een faalend filterelement
Filterelementen in hydraulische systemen zijn kritisch voor het behouden van systeemprestaties. Een typisch symptoom van een faalend filterelement is een plotselinge stijging van differentieel druk, gevolgd door een onverwachte afname van systeemprestaties. In het specifieke geval van de HYDAC 908735, een hydraulische filterelement, leidde het kollapseren van het filterelement tot een drukverlies van 12 bar binnen 100 uur vanaf installatie. Dit resulteerde in een stopgezet systeem en een noodstop van de productie.
Oversicht van het component
De HYDAC 908735 is een hydraulisch filterelement van type elementair filter, ontworpen voor het verwijderen van deeltjes van 10 µm en groter uit het systeem. Het element is ontworpen voor een maximale druk van 250 bar en een temperatuur van 80 °C. Het element is geïnstalleerd in een hydraulische pompset, waar het de verpompte vloeistof filtrert voordat deze naar de actuatoren gaat. Het element is geleverd met een bypassvalve die ingeschakeld wordt bij een drukverhoging van 3 bar boven de nominale druk.
Overzicht van het falende component
De inspectie van het faalende filterelement toonde een totale kollaps van het filtermedium. Het element was volledig verontreinigd met metaaldeeltjes, waarvan de grootte tussen 20 en 50 µm lag. De differentieeldruk was stijgend gegaan van 1,2 bar naar 12 bar binnen 100 uur. De vibratie metingen gaven een piek van 7,5 mm/s bij 1500 Hz, wat boven de toegestane limiet van 5 mm/s lag. De temperatuur van het systeem was tijdens de kollaps gestegen tot 95 °C.
Onderzoek naar de oorzaak van het falen
Om de oorzaak van het kollapseren van het filterelement te bepalen, werd een systematisch onderzoek uitgevoerd met behulp van de methode van de 5 Whys. De eerste vraag was: Waarom is het filterelement gekelderd? Het antwoord was: Door de hoge druk en verontreiniging. De tweede vraag was: Waarom was de druk zo hoog? Het antwoord was: Door een verstopte bypassvalve. De derde vraag was: Waarom was de bypassvalve verstopt? Het antwoord was: Door metaaldeeltjes in het filtermedium. De vierde vraag was: Waarom zaten metaaldeeltjes in het filtermedium? Het antwoord was: Door een verkeerd onderhoud van het systeem. De vijfde vraag was: Waarom was er geen onderhoud uitgevoerd? Het antwoord was: Door een tekort aan begeleiding en monitoring.
Geïdentificeerde oorzaken
De oorzaken van het faalend filterelement zijn gerangschikt op basis van waarschijnlijkheid en ondersteund door technische bewijsmateriaal:
- Verstopte bypassvalve – Waarschijnlijkheid: 75% – Bewijs: drukverhoging, metingen van bypassvalve.
- Verontreiniging van het filtermedium – Waarschijnlijkheid: 20% – Bewijs: metaaldeeltjes in het element.
- Onvoldoende onderhoud – Waarschijnlijkheid: 5% – Bewijs: tekort aan begeleiding en monitoring.
Correctieve maatregelen
Om de oorzaken van het kollapseren van het filterelement te corrigeren, zijn de volgende acties uitgevoerd:
- Immersieve maatregel: De bypassvalve is vervangen en het filterelement is opnieuw geïnstalleerd. De druk is gedaald naar 1,5 bar, wat binnen de toegestane limiet van 3 bar ligt.
- Langdurige preventieve maatregel: Een systeem van condition monitoring is geïmplementeerd, waarmee de druk en vibratie continu worden gemeten. Hierbij worden vibratie metingen gedaan met een triaxiale accelerometer met een frequentiebereik van 10 Hz tot 10 kHz.
- Designverbetering: Het systeem is aangepast met een extra filter voor het verwijderen van metaaldeeltjes, met een filterklasse van 5 µm.
Quick Diagnostic Checklist
De volgende checklist is bedoeld voor technici die een filterelement onderzoeken in de workshop:
- Controleer de differentieeldruk met een drukmeter. Normaal: ≤ 3 bar.
- Controleer de bypassvalve op verstopping. Gebruik een ultraviolette lichtbron om verontreiniging te detecteren.
- Meet de vibratie met een triaxiale accelerometer. Normaal: ≤ 5 mm/s.
- Controleer de temperatuur van het systeem. Normaal: ≤ 80 °C.
- Inspecteer het filtermedium op verontreiniging. Zie metaaldeeltjes? Ja/Nee.
- Controleer de installatie van het filterelement. Is er een lek? Ja/Nee.
- Controleer de installatie van de bypassvalve. Is er een lek? Ja/Nee.
- Controleer de installatie van het systeem. Zijn de druk- en temperatuurwaarden binnen toegestane limieten? Ja/Nee.
- Controleer de installatie van het systeem. Zijn er signaalverstorende elementen in het systeem? Ja/Nee.
- Controleer de installatie van het systeem. Zijn er lekkende componenten in het systeem? Ja/Nee.
- Controleer de installatie van het systeem. Zijn er overbelaste componenten in het systeem? Ja/Nee.
- Controleer de installatie van het systeem. Zijn er onderdelen in het systeem die niet voldoen aan de NEN 3140 norm? Ja/Nee.
Voorkomingsstrategie
Om het kollapseren van het filterelement te voorkomen, moeten de volgende maatregelen worden genomen:
- Regelmatig onderhoud: Het filterelement moet minstens twee keer per jaar worden vervangen, of eerder indien het drukverlies boven de 3 bar ligt.
- Condition monitoring: De druk en vibratie moeten continu worden gemeten. Dit kan worden gedaan met een drukmeter en een triaxiale accelerometer.
- Designverbetering: Het systeem moet worden aangepast met een extra filter voor het verwijderen van metaaldeeltjes, met een filterklasse van 5 µm.
- Begeleiding: Een systeem van begeleiding moet worden geïmplementeerd, waarbij de technici worden begeleid in het onderhoud van het systeem.
Conclusie en CTA
De kollaps van het filterelement bij de HYDAC 908735 is een complexe problematiek die op verschillende oorzaken kan worden teruggevoerd. Door het uitvoeren van een systematisch onderzoek en het implementeren van voorkomende maatregelen, kan het risico op een herhaling van dit probleem worden verminderd. Voor de snelle beschikbaarheid van vervangende en preventieve componenten, bezoek de UNITEC-D E-Catalog.
Referenties
- NEN 3140:2015 – Hydraulische systemen – Beveiliging en voorkoming van lekkage
- EN 837:2010 – Hydraulische systemen – Beveiliging en voorkoming van lekkage
- ISO 4406:1999 – Vloeistoffen – Beoordeling van de verontreiniging van vloeistoffen
- HYDAC Handleiding voor filterelementen
- Handboek voor hydraulische systemen – 3e editie
