Znaczenie filtracji
Filtracja stanowi podstawę do zapewnienia efektywności utrzymywania czystości oleju u użytkownika maszyn.
Niekorzystny wpływ na nią mają takie czynniki jak zbyt małe wymiary powierzchni filtracyjnej, zbyt niedokładny filtr, niedostateczne zabezpieczenie elektryczne wskaźników zanieczyszczenia oraz zbyt duża różnica ciśnień na wskaźnikach zanieczyszczenia w przypadku filtrów ciśnieniowych w maszynach z filtracją bardzo dokładną. Warto omówić je wszystkie po kolei.
Zbyt małe wymiary powierzchni filtracyjnej są równoznaczne z zaprogramowaniem wysokich kosztów filtracji u użytkownika. Nie można w pełni wykorzystać możliwości wychwytywania zanieczyszczeń przez filtr. Różnica ciśnień jest uzyskiwana przedwcześnie, zdolność filtracyjna nie jest wykorzystywana. Optymalną trwałość uzyskują filtry o początkowej różnicy ciśnień wynoszącej ok. 20 proc. użytecznej wartości. Decydujące znaczenie ma projekt systemu filtracji. Im wyższa różnica ciśnień jest uzyskiwana w maszynie, tym większe stają się opory, a tym samym zużycie energii.
Jeśli chodzi o drugi z wymienionych czynników, czyli zbyt mało dokładny filtr, to należy zauważyć, że wtryskarki z systemem filtracji o dokładności 3 mikronów stosowane są obecnie coraz rzadziej i wymagają specjalnego zamówienia. Jednak dopiero przy zastosowaniu filtracji 3 mikronów można uniknąć rozmnażania cząstek zgodnego z tak zwaną „zasadą kuli śnieżnej”.
W efekcie, oprócz dużej redukcji zużycia, uzyskiwane są coraz większe okresy trwałości. Dzięki przerwaniu rozmnażania cząstek na zasadzie kuli śnieżnej maszyna staje się bardzie czysta i nie wymaga już tak częstej wymiany materiału filtracyjnego dla utrzymania pożądanej klasy czystości. Jeśli natomiast zbyt zgrubny element filtracyjny zostaje zamieniony na element bardziej dokładny przy zachowaniu tego samego korpusu, należy wówczas koniecznie zwrócić uwagę na podwyższenie początkowej różnicy ciśnień, aby uniknąć dużego wzrostu kosztów filtracji. Optymalna wymiana korpusu filtra na korpus o następnym rozmiarze nie zawsze jest możliwa z uwagi na techniczne możliwości zamontowania.
Trzeci wymieniony na początku tekstu czynnik to niedostateczne zabezpieczenie elektryczne wskaźników zanieczyszczenia.
Różnorodność zabezpieczeń wskaźników zanieczyszczenia jest duża. Wyjątek stanowią spotykane wciąż jeszcze filtry w maszynach z wskaźnikiem optycznym lub ze wskazywaniem różnicy ciśnień przy pomocy przełącznika manometrycznego.
Przy występującej w praktyce trójzmianowej pracy wtryskarek mamy do czynienia ze stanem, który nie pozwala na potwierdzalne kontrole zanieczyszczeń lub wymaga zbyt dużych nakładów personalnych na ten cel. Większość maszyn kontroluje zanieczyszczenia poprzez swój układ sterowania. Komunikat alarmowy wskazuje na konieczność wymiany filtra. Niestety, maszyny z reguły umożliwiają ignorowanie takich wskazań. Jednak odkładanie wymiany filtra nie jest zalecane. Użytkownik musi mieć świadomość, że obniżona sprawność filtrów odbija się na czystości oleju, a tym samym stanowi zagrożenie dla ochrony przed zużyciem. Ponadto przy odpowiednim wzroście ciśnienia otwiera się przewód obejściowy i do obiegu przedostaje się olej niefiltrowany. W najgorszym przypadku filtr pęka i przy braku różnicy ciśnień sygnał alarmowy znika. Po pęknięciu filtra proces zużycia maszyny z powodu zanieczyszczeń rozpoczyna się na nowo.
Poniżej prezentujemy przykład elementu filtra osłabionego w wyniku niezadziałania
wskaźnika zanieczyszczenia.
Usunięcie zakłócenia oraz oczyszczenie maszyny poprzez filtrację w odgałęzieniu doprowadziło ponownie do uzyskania klasy czystości 13/11/08.
W wielu przypadkach rozpoznanie pęknięcia filtra jest bardzo trudne. Oznakami pęknięcia filtra są nagły wzrost częstotliwości występowania zakłóceń w układzie hydraulicznym, skokowo pogarszające się klasy czystości oraz nieproporcjonalnie długie okresy trwałości filtrów ciśnieniowych.
Samo sprawdzenie różnicy ciśnień na elemencie filtracyjnym wskazuje już, czy filtr jeszcze pracuje. Bezpieczniejsze są układy sterowania, które w przypadku braku wymiany filtra po zadziałaniu wskaźnika zanieczyszczenia wyłączają maszynę po nadaniu alarmu wstępnego.
Dla kierownika produkcji w zakładzie przetwórstwa wtryskowego może być trudne do wyobrażenia, aby z powodu sygnalizacji konieczności wymiany filtra wyłączać wtryskarkę. Jednak praktyka pokazuje coraz częściej, że takie działanie jest konieczne, jeśli chce się zminimalizować zużycie.
Doświadczenia z filtracją bardzo dokładną przeprowadzone w praktyce wykazują, że po zadziałaniu wskaźnika zanieczyszczenia przy normalnym wzroście różnicy ciśnienia - wykluczając wzmożone wnikanie zanieczyszczeń wywołane awarią któregoś z komponentów układu - czas upływający do momentu otwarcia zaworu obejściowego na filtrze wynosi do 100 godzin roboczych.
Na tej podstawie oferuje się rozwiązanie polegające na tym, że po wystąpieniu wskazania zakłócenia pracy filtra układ sterowania maszyny uruchamia wewnętrzny licznik, który pozwala na kontynuowanie produkcji jeszcze tylko przez limitowany czas, w ciągu którego musi nastąpić wymiana filtra.
Przy pomocy filtracji bardzo dokładnej można uzyskiwać okresy trwałości filtrów ciśnieniowych wynoszące minimum 2 tys., a przy optymalnie zaprojektowanym systemie nawet do 6 tys. godzin roboczych. Tym samym możliwe jest wyeliminowanie przestojów maszyn spowodowanych wymianą zanieczyszczonych filtrów.
Należy podkreślić, że większość komunikatów o zakłóceniu pracy filtrów występuje podczas rozruchu wtryskarek w poniedziałek rano. Z powodu wyższej lepkości oleju i niskiej temperatury maszyn nawet po podgrzaniu oleju i wyeliminowaniu startu na zimno wskazania zanieczyszczenia mogą nadal trwać. Znając to zjawisko można wyeliminować niepotrzebne wymiany filtra przez konserwatorów unikając konieczności wprowadzania dłuższych przestojów maszyn.
Kolejnym problemem wartym omówienia jest zbyt duża różnica ciśnień na wskaźnikach zanieczyszczenia w przypadku filtrów ciśnieniowych w maszynach z filtracją bardzo dokładną.
Przy pomocy konsekwentnego przeprowadzania filtracji bardzo dokładnej 3 mikronowej przez wiele lat można uzyskiwać wzrost trwałości filtrów. Filtracja bardzo dokładna oczyszcza zbiornik i zapobiega rozmnażaniu cząstek, czego konsekwencją jest wzrost trwałości. W przypadku filtra z 5-barowym przełącznikiem różnicowym zmierzona trwałość filtra wyniosła do 12 tys. godzin roboczych, co znacznie przewyższyło oczekiwania producenta filtra.
Przy całej euforii spowodowanej dużą trwałością i niskimi kosztami filtrów należy stwierdzić, że filtry ciśnieniowe nie są technicznie zaprojektowane na tak długą żywotność. Ilość zanieczyszczeń bardzo drobnych zaczynała wzrastać z powodu wyższej różnicy ciśnień, a przede wszystkim w wyniku wzmagającego się wyrywania włókien wkładów filtracyjnych, które były widoczne podczas mikroskopowego badania próbek oleju.
Dla wyeliminowania niebezpieczeństwa wyrywania włókien wkładów filtracyjnych oraz przerywania elementów filtra konieczne jest dostosowanie maksymalnej dopuszczalnej różnicy ciśnień na elementach filtra do całościowej koncepcji filtracji. W pewnym konkretnym przypadku okazało się, że po obniżeniu różnicy ciśnień nie wykrywano już w oleju żadnych włókien wkładów filtracyjnych.
W oparciu o potwierdzone doświadczania, dla zapewnienia właściwej ochrony maszyny filtr ciśnieniowy powinien być wymieniany nie rzadziej niż co 1,5 do 2 lat (maks. po 6 tys. godzin pracy). Dłuższe czasy stosowania powodują tak mocne obciążenie elementów filtracyjnych przez zmianę ciśnienia, że dochodzi do awarii.
Niektórzy producenci filtrów oferują wskaźniki zanieczyszczeń ze stopniowym wskazywaniem stanu zanieczyszczenia (50 proc. i 75 proc.). To nowe rozwiązanie jest równie cenne, jak dodatkowy sygnał funkcyjny wskaźnika zanieczyszczenia. Dzięki temu można lepiej kontrolować funkcjonalność tego elementu konstrukcyjnego.
Coraz bardziej hermetyczna budowa maszyn stosowana z uwagi na walkę z hałasem doprowadziła do tego, że filtr, króciec wlewowy oleju i poziomowskaz oleju są instalowane w sposób utrudniający dostęp.
Konstruktorzy maszyn powinni sami przeprowadzić wymianę filtra, uzupełnienie oleju, kontrolę poziomu oleju lub pomiar klasy czystości oleju w zbiorniku, aby zrozumieć potrzebę poprawy dostępu do tych zespołów maszyny. To zagadnienie jest bardzo ważne dla realizacji efektywnej kontroli zanieczyszczeń, gdyż każde dodatkowy wysiłek w pracy personelu wpływa hamująco na jej przeprowadzanie.
Wykorzystano informacje z publikacji Klausa Lange „Zarządzanie płynami, klucz do profilaktycznej pielęgnacji wtryskarek”.