Techniki pomiarowe przy zarządzaniu płynami

Każdy, kto chce kontrolować poziom zanieczyszczeń swoich maszyn i jednocześnie dzięki temu utrzymać wtryskarki w dobrym stanie musi skutecznie wykorzystywać odpowiednie techniki pomiarowe.

Pomiar różnicy ciśnień

Pomiar różnicy ciśnień jest konieczny dla wykrywania błędów oraz przy zmianie koncepcji filtracji. Większość dokumentacji przekazywanej przez producentów filtrów zawiera tabele, z których można odczytać początkową różnicę ciśnień, jakiej należy się spodziewać. Są to jednak tylko wartości orientacyjne, a w praktyce stwierdzano wartości częściowo od nich odbiegające. Pomiar różnicy ciśnień jest ważny, gdyż wpływa ona w decydującym stopniu na efektywność koncepcji filtracji.

Różnica ciśnień powinna być mierzona przy zmianie dokładności filtracji na istniejącym filtrze, instalacji dodatkowego filtra, zbyt dużym zużyciu filtrów oraz kontroli działania wskaźnika zanieczyszczenia i obejścia po stwierdzeniu złej klasy czystości.

Do pomiarów wystarczający jest cyfrowy przyrząd do pomiarów ciśnienia lub manometr różnicowy będący w posiadaniu większości działów gospodarki remontowej. Należy przy tym zwracać uwagę, aby czujnik ciśnienia posiadał odpowiednią dokładność umożliwiającą prawidłowy pomiar różnicy ciśnień. Dodatkowo potrzebny jest łącznik pomiarowy, który wkręca się w głowicę filtra w miejsce ciśnieniowego wyłącznika różnicowego. U producenta filtrów można zamówić taki łącznik pomiarowy pasujący do danego typu filtra.

Zestaw mikroskopowy w walizce odpornej na działanie olejów

Zestaw ten umożliwia pobieranie próbek oleju z wtryskarki i ich ocenę przy pomocy mikroskopu. Możliwa jest tylko zgrubna ocena klas czystości. Istnieją automatyczne liczniki cząstek pozwalające na znacznie bardziej komfortową i dokładniejszą ocenę.

Ta klasyczna metoda kontroli próbek oleju jest jednak nadal potrzebna do testowania rodzajów zanieczyszczenia i dodatkowo do przeprowadzania zliczania automatycznego przy nadmiernie wysokim zanieczyszczeniu ogólnym, nadmiernie wysokim zanieczyszczeniu cząstkami bardzo drobnymi, nagłym skróceniu okresów trwałości filtrów, podejrzeniu występowania starzenia oleju, trwałościach oleju wynoszących ponad 30 tys. godzin pracy w krótszych odstępach.

Próba ta pozwala na wyciąganie wniosków odnośnie źródła zanieczyszczeń lub uszkodzeń, jakich należy się ewentualnie spodziewać. Przeprowadzanie oceny próbek pomiarowych przy pomocy membrany zakłada posiadanie odpowiedniego doświadczenia w zakresie eksploatacji. Dodatkowo potrzebna jest znajomość składu zespołów konstrukcyjnych układu hydraulicznego.

Dlaczego próbki do pomiarów należy pobierać z dna zbiornika?

W przypadku maszyn o nienajlepszych klasach czystości zaleca się pobieranie próbek przede wszystkim z dna zbiornika, gdyż gdy dno zbiornika jest czyste, cała maszyna jest czysta.

 

Walizkowy zestaw do testowania wody

Walizkowy zestaw do testowania wody umożliwia szybkie określanie zawartości wody z dokładnością wystarczającą do oceny możliwości dalszego stosowania oleju. Ten rodzaj kontroli jest przeprowadzany tylko przy odpowiednim podejrzeniu wniknięcia wody z systemu chłodzenia. Ponieważ trwałość chemikaliów jest ograniczona, stosowanie takiego testowego zestawu walizkowego jest opłacalne tylko dla dużych zakładów przetwórstwa wtryskowego.

W przypadku wystąpienia wody w oleju w większych wtryskarkach korzystne jest wypożyczenie na kilka dni urządzenia do odwadniania oleju hydraulicznego i usunięcie wody z oleju. Zwykła wymiana oleju bez odwodnienia może doprowadzić do tego, że pozostałości wody w cylindrach maszyny na nowo spowodują mocne uszkodzenia nowego oleju.

Przy wystąpieniu małych ilości wody (do 700 ppm) stwierdzono w praktyce, że po kilku dniach pracy woda ta samoczynnie wyparowuje ze zbiornika. Oczywiście przy założeniu, że przyczyna wniknięcia wody została wykryta i usunięta.

Praca wzorcowa z zastosowaniem tak zwanych filtrów oddzielających wodę, które powinny odfiltrowywać wodę przy pomocy filtra umieszczonego w odgałęzieniu nie daje dobrych wyników, gdyż pojemność takich filtrów jest za mała. Ponadto konieczne jest ustalenie punktu nasycenia elementu absorbującego wodę, gdyż w przeciwnym razie będzie on ponownie oddawał wodę do oleju.

Automatyczne liczniki cząstek / monitory klasy czystości

Automatyczne liczniki cząsteczek umożliwiają oznaczenie i opisanie cząstek występujących w oleju hydraulicznym. W trakcie badania olej przepływa obok czujnika i następuje określenie wielkości i ilości cząstek zawieszonych w oleju. Obecnie wykorzystuje się do tego dwie metody.

Będzie to zliczanie cząstek przy pomocy światła - poprzez osłabienie światła żarówki oraz zliczanie cząstek przy pomocy lasera - poprzez osłabienie strumienia lasera.

W zależności od wielkości cząstek intensywność światła, a tym samym napięcie ulega zmianie.

Nowoczesne urządzenia przeprowadzają przed pomiarem klasy czystości efektywne przepłukanie miejsca pomiaru i czujnika pomiarowego i po wykonaniu np. 10 pomiarów określają przeciętnie zmierzoną klasę czystości.

Zakup monitora klas czystości jest celowy tylko w większych zakładach. Z uwagi na wysokie koszty kalibrowania tych urządzeń ich wykorzystanie do pomiarów klas czystości wtryskarek ma sens tylko w przypadku jednostek świadczących tego rodzaju usługi, np. w przypadku producentów maszyn lub producentów filtrów. Dopiero przy zastosowaniu takiego urządzenia możliwe jest utworzenie w zakładzie wzorcowym efektywnego systemu zarządzania płynami. Wadą tych urządzeń jest to, że oprócz zanieczyszczeń zliczają także kropelki wody oraz nierozpuszczone pęcherzyki powietrza.

W przypadku wtryskarek nierozpuszczone pęcherzyki powietrza często zafałszowują wyniki pomiarów, podczas gdy kropelki wody nie odgrywają prawie żadnej roli.

 

Drogie urządzenie laserowe czy licznik cząstek w świetle białym?

W praktyce, podczas prób przeprowadzonych w zakładzie wzorcowym, urządzenia laserowe dokładniej wykazywały zakres zanieczyszczeń bardzo drobnych. Urządzenia pracujące ze światłem białym, z uwagi na niewystarczającą rozdzielczość czujników pomiarowych, określały wyniki w tym obszarze częściowo tylko na zasadzie logarytmicznych obliczeń prawdopodobieństwa. Skokowy wzrost ilości zanieczyszczeń bardzo drobnych, występujący np. przy zamuleniu spowodowanym starzeniem olej, nie może być wykazany przy ich pomocy. Zakresy pomiarowe tych urządzeń są po części ograniczone i w niewystarczającym stopniu wykazują górne i dolne klasy czystości.

W związku z tym, najbardziej efektywnym rozwiązaniem jest obecnie drogie wciąż urządzenie laserowe. Celowe jest wyposażenie urządzeń w pompę próżniową dla umożliwienia przeprowadzania pomiarów bezpośrednio ze zbiornika. Udoskonalone typy urządzeń, które pozwalają na przepłukiwanie lasera w odwrotnym kierunku, zapobiegają jego zanieczyszczeniu, a tym samym zafałszowywaniu wyników pomiarów. Dopiero dokładne pomiary w zakresie zanieczyszczeń bardzo drobnych pozwoliły na uzyskiwanie wyników niezbędnych do kontrolowania stanu zanieczyszczenia i uzyskiwania wiedzy potrzebnej do realizacji ochrony przed zużyciem.

Warto wiedzieć, że wyniki pomiarów wykonywanych przy pomocy automatycznych liczników cząstek mogą wykazywać znaczące różnice. Dlatego dla oceny wyników pomiarów konieczne jest posiadanie wystarczającego doświadczenia praktycznego.

Kolejna metoda to wykrywanie zbyt dużego udziału nierozpuszczonego powietrza. Wykorzystuje się tutaj skądinąd negatywną właściwość urządzenia polegającą na zafałszowywaniu wyniku pomiaru przez powietrze rozproszone. Pomiary należy przy tym przeprowadzać w bezpośrednim sąsiedztwie filtra ssawnego. Seria pomiarów wykazuje następnie takie nielogiczne wartości jak np. 17/16/16 lub 18/18/18.

W przypadku tych maszyn pomiary są możliwe tylko w obszarze tłoczenia przy pomocy przyłącza urządzenia Minimess lub podłączenia z przodu pompę cyrkulacyjną, która tłoczy olej pod ciśnieniem ze zbiornika do przyrządu pomiarowego, dzięki czemu powietrze ponownie rozpuszcza się w oleju. W przypadku wykrycia pęcherzyków powietrza nie zawsze należy oczekiwać wystąpienia efektu Diesla. Prawidłowe jest jednak stwierdzenie, że w maszynach bez pęcherzyków powietrza przy pomiarach ze zbiornika nie wykryto także efektu Diesla. Decydujące jest przy tym doświadczenie eksploatacyjne w zakresie określania ilości pęcherzyków powietrza wykrytych w wężu ssawnym i ich oceny.

 

Ustalanie punktów przeprowadzania pomiarów

Prawidłowy wybór punktu przeprowadzenia pomiarów ma decydujące znaczenie dla możliwości wysuwania poprawnych wniosków. Zasadniczo próby należy przeprowadzać w dolnej jednej trzeciej wysokości zbiornika, a przede wszystkim tuż powyżej dna zbiornika. W przypadku maszyn z dwoma zbiornikami priorytet mają badania zbiornika pomp. Jeśli pomiar próbek ze zbiornika nie jest możliwy, np. wskutek zbyt dużej ilości nierozpuszczonego powietrza, to podczas pomiaru należy wyłączyć pompę lub wyszukać odpowiednie przyłącze urządzenia Minimess.

Należy przy tym zwracać uwagę, aby:

• w zbiorniku panowała temperatura co najmniej 40 st. C;
• pomiary były przeprowadzane zawsze w tym samym punkcie;
• pompy maszyny były aktywne, dla uzyskania dobrego zmieszania oleju hydraulicznego; pomiary przeprowadzać przede wszystkim przy pracującej maszynie, aby możliwe było rejestrowanie także zanieczyszczeń z cylindrów;
• jako punkt przeprowadzania pomiarów wybierać przede wszystkim zbiornik pomp, gdyż wówczas unika się zafałszowania ciśnienia i zawirowań;
• w punkcie przeprowadzania pomiarów zawsze była do dyspozycji wystarczająca ilość oleju;
• przyłącze nie było zbyt mocno obciążone pulsacją ciśnienia (np. za pompami regulowanymi), gdyż zawirowania te są przyczyną zafałszowania wyników pomiarów; olej dopływał do przyłączy urządzenia Minimess, jeśli to możliwe bezpośrednio do przyłącza pomiarowego;
• przed przeprowadzeniem pomiaru przepłukać przyłącza pomiarowe i węże olejem oraz aby w krótkim przedziale czasowym otrzymać prawidłowy wynik pomiaru.

Przy pomocy udoskonalonych przyrządów pomiarowych oraz dzięki możliwości przeprowadzenia uprzedniego płukania można w odstępie 10 do 20 minut uzyskiwać reprezentatywne wartości pomiarowe. Nowoczesne urządzenia obliczają i drukują przeciętną klasę czystości.

Optymalnym rozwiązaniem w przyszłości byłoby ustalanie i oznaczanie najkorzystniejszego punktu pomiaru przez producenta maszyny. Powyższe przykłady pokazują, jak różne są możliwości profilaktycznego utrzymywania układu w dobrym stanie poprzez kontrolę zanieczyszczenia.

W międzyczasie przyrządy te uległy dalszemu udoskonaleniu umożliwiającemu większą efektywność procesu pomiaru. Wprowadzenie różnorodnych metod przepłukiwania przed każdym pomiarem znacznie zracjonalizowało proces pomiaru. Godne zalecenia obniżenie ciśnienia za czujnikiem laserowym przy pomiarze poprzez przewód Minimess zapobiega zafałszowaniu pomiarów przez pęcherze powietrza. Oferowane są różne dalsze dodatkowe opcje dla procesu pomiaru, których dokładność należy skontrolować. Możliwe jest rozszerzenie monitorów klas czystości dla dodatkowych pomiarów starzenia oleju hydraulicznego oraz zawartości wody w oleju hydraulicznym.

Ważny jest nie tylko wynik pomiaru. Równie ważne są pomiary porównawcze przeprowadzane w raz zdefiniowanym miejscu pomiaru oraz porównanie ich wyników z wynikami poprzednimi pomiarów lub pomiarów przeprowadzonych na maszynach tego samego typu.

Nie należy przy tym zapominać o odpowiednich kwalifikacjach i doświadczeniu zawodowym. Klasycznej działalności nie da się już pogodzić z budowaniem systemu zarządzania płynami.

Wykorzystano materiały z publikacji Klausa Lange „Ciekłe Złoto. Zarządzanie płynami, klucz do profilaktycznej pielęgnacji wtryskarek”.