Inleiding: Uitdagingen in hydraulische systemen en de belangrijkheid van functionele veiligheid

Hydraulische systemen worden gebruikt in industriële installaties voor het overbrengen van energie en het beheren van mechanische processen. Echter, door de hoge druk, hoge temperatuur en hoge mate van verantwoordelijkheid, hebben hydraulische systemen een hoge risico's op incidenten. Functionele veiligheid is kritisch voor het waarborgen van veilige bedrijfsvoering van systemen, conform de standaarden DSTU, EN en ISO.

Fundamentele principes: fysica en mechanica van hydraulische systemen

Hydraulische systemen werken volgens de wetten van de hydraulica en vloeistofmechanica. De belangrijkste principes zijn de wet van Pascal en de wet van Archimedes, die de drukverdeling en het opwaartse zinken van vloeistoffen bepalen. De veiligheid van hydraulische systemen wordt gegarandeerd door drukcontrole en conformiteit met uitvoeringsspecifieke standaarden.

Veiligheidskleppenapparatuur voldoet aan de normen EN 13442, ISO 1219-1, IEC 60947-2 en DSTU 2828:2022. Deze normen stellen eisen op het gebied van functionele veiligheid, waaronder het kiezen van uitvoeringsniveaus (Performance Levels, PL) en eisen betreffende conformiteit.

Technische kenmerken en standaarden: classificatie en eisen

Functionele veiligheid van hydraulische systemen wordt bepaald via uitvoeringsniveaus (PL) en conformiteitsklassen (SIL). Uitvoeringsniveaus worden bepaald van PL a tot PL e, volgens EN ISO 13849-1. Elke graad correspondeert met een bepaald niveau van betrouwbaarheid en conformiteit.

De standaarden die gebruikt worden, omvatten:

EN 13442: Vereisten voor veilige klappeninstallaties.
ISO 1219-1: Standaarden voor hydraulische systemen.
IEC 60947-2: Vereisten voor schakelaars en verdeelapparatuur.
DSTU 2828:2022: Vereisten voor functionele veiligheid in Oekraïne.
ISO 281: Vereisten voor drukmetingen.

Kiesing en berekening: criteria en formules

De keuze van veilige klappenapparatuur hangt af van het nominale druk, de vermogen van het systeem en de eisen aan functionele veiligheid. De berekening van de klappenmaat wordt uitgevoerd volgens de formule:

Q = A * v

Q — volumetrische vermogen, A — doorsnedeoppervlak, v — stroomsnelheid.

Tabel 1 geeft aanbevelingen voor de keuze van kranen afhankelijk van de uitvoeringsniveaus:

Niveau van uitvoering (PL)	Druk (bar)	Temperatuur (°C)	Materiaal	Gemiddelde tijd tot fout (MTBF, uur)
PL a	100–300	−20 tot +100	Staal	10000
PL b	300–500	−20 tot +120	Niet-roestvrij staal	5000
PL c	500–800	−20 tot +150	Titan	2000
PL d	800–1200	−20 tot +200	Nickel	1000
PL e	1200–1500	−20 tot +250	Titanium + nikkel	500

Correcte installatie en instelling: praktische aanbevelingen

De installatie van veilige klappenapparatuur moet worden uitgevoerd met rekening houdend met temperatuur, druk en milieu. De klappen moeten worden bevestigd met behulp van speciale flanzen en aansluitingen. Er moet een dichtheidscontrole worden uitgevoerd voorafgaand aan het gebruik.

Stapsgewijze kalibratie:

Conformiteit met standaarden.
Aansluiten op het systeem.
Start van het systeem in testmodus.
Druk- en temperatuurcontrole.
Opslaan van gegevens voor verdere analyse.

Modale storingen en oorzaakanalyse: probleemdefinitie

Meest voorkomende oorzaken van falen van hydraulische systemen omvatten falen van kleppen, drukverlies en oververhitting. Visuele kenmerken van falen omvatten lekken, verandering van uitstroming en afwijking van temperatuur. Analyse van oorzaken wordt uitgevoerd met behulp van de methode Failure Mode and Effects Analysis (FMEA).

Tabel 2 geeft de meest voorkomende storingen weer:

Modale afwijzing	Oorzaaken	Visuele kenmerken	Analyse methode
Fout van de kluis	Verslechtering, onjuiste installatie	Vloeistoflek, drukverlies	FMEA
Oververhitting	Onjuiste ventilatie, hoge druk	Temperatuurverandering, verdampering	Thermische analyse
Drukverlaging	Aankoop van onjuiste onderdelen	Verlaging van de productiviteit	Hydraulische analyse
Fout ventilator	Oververhitting, hoge druk	Temperatuurverandering	Elektrische analyse
Terugkeer naar de initiële positie	Неправильна налаштування	Onjuiste werking	Mechanisch onderzoek

Voorspelbare onderhoud en toestandsscherming: methoden en technieken

Voorspelbaar onderhoud van hydraulische systemen wordt uitgevoerd met behulp van monitoring van druk, temperatuur en elektrische parameters. Methoden omvatten het gebruik van drukgevoeligers, temperatuurgevoeligers en elektrische meetapparatuur. Daarnaast worden dataanalyse en voorspellingsystemen gebruikt.

Monitoringsystemen moeten voldoen aan de normen EN 61508 en ISO 13374.. Ze garanderen de naleving van de eisen voor functionele veiligheid.

Comparatieve tabel: varianten veilige klappenapparatuur

Tabel 3 geeft een vergelijking van drie varianten van veilige klappenapparatuur:

Variatie	Niveau van uitvoering	Druk (bar)	Temperatuur (°C)	Materiaal	MTBF (jaar)	Prijs (USD)
Variant A	PL c	500–800	−20 tot +150	Titan	2000	500
Variante B	PL d	800–1200	−20 tot +200	Nickel	1000	800
Variant C	PL e	1200–1500	−20 tot +250	Titanium + nikkel	500	1200

Conclusie: Kies de juiste componenten voor veilige werking

Functionele veiligheid van hydraulische systemen is kritisch voor het waarborgen van betrouwbaarheid en veiligheid in industriële systemen. Het kiezen van de juiste componenten die voldoen aan de standaarden zorgt voor een lange levensduur en het verminderen van risico's op incidenten.

UNITEC-D GmbH — betrouwbare leverancier van componenten voor hydraulische systemen en veilige klappenapparatuur. Onze producten voldoen aan de eisen van DSTU, EN en ISO. Kies de juiste componenten voor uw systeem — bezoek ons catalogus op https://www.unitecd.com/e-catalog/.

Lijst van verwijzingen

EN 13442:2019 — Vereisten voor veilige klappenapparatuur.
ISO 1219-1:2019 — Normen voor hydraulische systemen.
IEC 60947-2:2019 — Vereisten voor schakelaars en verdeelapparatuur.
DSTU 2828:2022 — Vereisten voor functionele veiligheid in Oekraïne.
ISO 281:2017 — Vereisten voor drukmetingen.