1. Inleiding
Op een van de bedrijven van zwaar machinebouw in Oekraine is er een noodstop ontstaan bij de hoofdhydraulische aandrijving van een zwaar pers. Tijdens een planningswissel van olie ontdekten de operators een plotselinge daling van de druk in de besturingssleuf en metaalzaagstof in de afvoerbak. De eerste inspectie toonde een volledig vernietiging (verzameling) van het hoge-druk filterelement. Een extra risico ontstond door het blokkeren van de feedbackketens van de voetmotor met een kabelcollectie van het type Siemens 6FX8002-2EQ10-1BG0, die verdraaide gegevens via elektromagnetische storingen overbracht vanwege een noodverhitting van de aangrenzende hydraulische leidingen. Dergelijke incidenten leiden tot een stillegging van de productie gedurende een periode van 36 tot 72 uren en aanzienlijke financiële verliezen. Het doel van dit onderzoek is om de echte oorzaak van de storing vast te stellen op basis van de standaarden ISO en EN.
2. Overzicht van de component
Hoogdrukfilter is geïnstalleerd in de drukleiding van de hydraulica voor gevoelige axiaal-pistonpompen en proportionele kleppen. Het is bedoeld voor bescherming van precieze onderdelen tegen harde deeltjes volgens de schoonheidscategorie ISO 4406 (doelwaarde 16/14/11).
Standaard exploitatievoorwaarden:
- Werkingdruk: tot 320 bar.
- Werkingstemperatuur van de vloeistof: van +15 °C tot +65 °C (mineraalvet ISO VG 46).
- Maximaal toegestane drukval ($\Delta P$): 5,0 bar voor standaard elementen met microvezel.
- Nominaal filtratievermogen: 10 micron ($eta_{10} \ge 75$).
3. Bewijs van falen
Laboratorium- en visueel onderzoek van het beschadigde element gaf de volgende gegevens:
- Vorming van de golven: De zilvervleugelstructuur van de vouwen is volledig vernietigd binnen de steunende gatenleiding. De golven zijn samengevlochten tot een continue dichte massa.
- Rafsel van het filtermateriaal: Een meervlak materiaal van synthetische vezels heeft lengtegerichte rafsel langs de lijn van de lassen.
- Drukval meting: SCADA-sensoren registreren een piek-drukval van 8,4 bar binnen twee minuten voor het stoppen van de pomppost.
- Vibratiecontrole: De vibratie-sensoren op het filterlichaam hebben een toename van het hoogfrequente spectrum (van 1 tot 5 kHz) met 350% ten opzichte van het basisniveau vastgesteld, wat wijst op kavitatie en stromingspulsatie.
4. Oorzaakonderzoek
Voor het bepalen van de gebeurtenisketen is de foutboomanalyse (Fault Tree Analysis) en de 5 Waarom-analyse gebruikt. Het onderzoek heeft fabrieksdefecten van het materiaal uitgesloten na spectrale en microscopische testen volgens de reeks ISO 2941 (bestendigheid tegen beschadiging door drukverschillen).
5. Geïdentificeerde worteloorzaken
Op basis van de onderzoekresultaten zijn drie belangrijke factoren aangeduid, gerangschikt op grond van de waarschijnlijkheid:
- Overschreden viscositeit van vloeistof tijdens koud starten (Kans: 55%). Starten van apparatuur is uitgevoerd bij een olietemperatuur van +5 °C. De dynamische viscositeit van het ISO VG 46 olie overschreed 900 cSt, wat een weerstand tot meer dan 6,0 bar veroorzaakte bij het doorgaan door de filter.
- Defect van de bypasskluis (Kans: 30%). De veer van de bypasskluis is vastgelopen door het opbouwen van lakafval. De kluis ging niet open bij het instelde drukniveau van 5,0 bar, waardoor de gehele stroom via het verstopte element werd geleid.
- Snel vrijgave van vervuiling uit de hydraulische tank (Kans: 15%). Beschadiging van het interne beschermende laag van de tank heeft geleid tot het ingrijpen van abrasive deeltjes met een grootte van meer dan 100 µm, die direct de poriën van de filter blokkeerden.
6. Correctieacties
Maatregelen van operationeel en langdurig karakter zijn ontwikkeld om de gevonden defecten te elimineren:
| Oorzaak van het probleem | Operatief onderhoud (Direct effect) | Langdurige preventie |
|---|---|---|
| Koud starten | Instellen van startblokkering van de pompen bij olie temperatuur lager dan +18 °C. | Installatie van elektrische olieverwarming in een hydraulisch reservoir met een vermogen van 4,5 kW. |
| Bypassverstoppen | Demontage, ultrasone reiniging en kalibratie van de bypassklep volgens ISO 3968. | Overgang naar synthetische oliën met hoge viscositeitsindex om laagvorming te voorkomen. |
| Strijkstof verontreinigd | Afvoeren van de hydraulische leidingen met de offline filtratie methode (twee keer volume tank). | Inspectie van de binnenkant van de hydraulische tank met een endoscopie elke 6 maanden. |
7. Snelle diagnosekaart (Voor technici op tablet)
Gebruik deze check-list direct in de werkplaats bij het apparaat:
- [ ] Controleer de manometerindicatoren voor en na de filter (normaal $\Delta P$ < 2,5 bar).
- [ ] Huidige olie temperatuur op de operatorpaneel lezen (moet binnen +35...+55 °C vallen).
- [ ] De filterkas controleren op lekkages en tekenen van mechanische beschadigingen.
- [ ] Status van de verontreinigingsindicator controleren (visueel en elektrisch signaal op de PLC).
- [ ] Een expressonderzoek van het olieproefje uitvoeren met een draagbaar laserdeelteloket (reinigingsklasse).
- [ ] Controleer op het ontbreken van ongewoon geluid of hoge trillingen van de pompenkassen.
- [ ] De werking van de verwarmingssysteem controleren voor het inschakelen van de hoofdtransmissie tijdens de winterperiode.
- [ ] Artikel van geïnstalleerd onderdeel vergelijken met de fabrikantsspecificatie (verbod op gebruik van niet-gecertificeerde alternatieven).
8. Preventie-strategie
Om een gemiddeld tijdinterval tot storing (MTBF) van minstens 15 000 uren te waarborgen, worden op het bedrijf de volgende planning procedures toegepast:
- Toestandmonitoring (Condition Monitoring): Instelling van vaste vocht- en deeltjesniveausensoren in real-time (compatibiliteit met het IO-Link-protocol).
- Wisselregel: Wisseling van filterelementen elke 2.500 uren werking of bij bereik van $\Delta P = 4,0$ bar, afhankelijk van wat het eerst optreedt.
- Standaardisatie van onderdelen: Gebruik uitsluitend gekeurde componenten die voldoen aan Europese kwaliteits- en veiligheidsnormen CE.
9. Conclusie
Ruïnering van filterelementen onder invloed van drukverschillen is het gevolg van een complexe invloed van lage temperaturen, storingen in de veiligheidsklep en het opbouwen van schadelijke vervuilingen. Het naleven van de technische onderhoudsprocedure, het controleren van de reinheid van het werkmedium volgens de standaarden ISO, en de tijdige vervanging van verbruiksmaterialen garanderen een ongevaarlijke werking van industriële apparatuur. Gebruik UNITEC-D E-Catalog voor het kiezen van kwalitatieve gekeurde componenten en filterelementen.
10. Referentie
Normatieve documenten en technische literatuur:
- ISO 2941:2009 — Hydrauliek. Filterelementen. Controle op verlies van weerstand bij drukverschil.
- ISO 4406:2021 — Hydrauliek. Methode voor het coderen van het verontreinigingsniveau met vaste deeltjes.
- ISO 3968:2017 — Hydrauliek. Filters. Bepaling van drukval in functie van debiet.
- EN 60204-1:2018 — Veiligheid van machines. Elektrische uitrusting van industriële machines. Deel 1: Algemene eisen.
- DSТU EN ISO 12100:2016 — Veiligheid van machines. Algemene principes van ontwerp. Risicobeoordeling en risicoreductie.
