Ontgrendel topprestaties:de voordelen van zelfcontrolerende hydraulische systemen

Hydraulische systemen spelen een cruciale rol in tal van industrieën, van productie en constructie tot luchtvaart en transport. Deze systemen zijn verantwoordelijk voor het overbrengen van vermogen door het gebruik van vloeistoffen onder druk, waardoor ze een essentieel onderdeel zijn van verschillende machines en apparatuur. Om optimale prestaties te garanderen en onverwachte storingen te voorkomen, is het essentieel om een ​​geautomatiseerd monitoringproces te implementeren dat voortdurend de betrouwbaarheid van hydraulische systemen beoordeelt.
 

Wat moet worden gecontroleerd?

Tot op zekere hoogte hangt het af van de machine. Factoren waarmee rekening moet worden gehouden, zijn onder meer hoe kritisch het systeem is, hoe onderhoudsintensief het is en hoe de kosten voor het voorbereiden van de infrastructuur op monitoring zich verhouden tot de potentiële voordelen. Natuurlijk zullen niet alle systemen alle mogelijke monitoringmogelijkheden nodig hebben, maar elk systeem kan baat hebben bij het verzamelen van bepaalde gegevens. Een goed startpunt voor de meeste systemen is om te vragen welke informatie in het verleden nuttig zou zijn geweest. Voor de meeste systemen zijn de volgende goede omstandigheden om te monitoren.

Temperatuur:

Het bewaken van de temperatuur van hydraulische vloeistof en kritische componenten is essentieel. Overmatige hitte kan leiden tot vloeistofdegradatie, versnelde slijtage van componenten en verminderde systeemefficiëntie. Het monitoren van de temperatuur helpt bij het identificeren van problemen met oververhitting, het opsporen van abnormale temperatuurschommelingen en het voorkomen van mogelijke storingen.

Druk:

Het monitoren van de hydraulische druk levert belangrijke inzichten op in de prestaties van het systeem en zorgt ervoor dat het binnen veilige grenzen blijft werken. Druksensoren worden gebruikt om de druk op verschillende punten in het systeem te meten, zoals pompen, kleppen, accumulatoren en cilinders. Het monitoren van de druk helpt bij het detecteren van drukpieken, drukdalingen of onvoldoende druk, wat kan duiden op problemen zoals lekkages, verstoppingen of pompstoringen.

Stroomsnelheid:

Het monitoren van de stroomsnelheid van hydraulische vloeistof is essentieel voor het behouden van een goede werking en het opsporen van stroomgerelateerde problemen. Stromingssensoren meten de snelheid van de vloeistofbeweging door het systeem. Het monitoren van de stroomsnelheid helpt bij het identificeren van beperkingen, verstoppingen of overmatige stroom die kunnen duiden op klepstoringen, verstopte filters of onjuiste afmetingen van componenten.

Vloeistofpeil:

Het bewaken van het vloeistofniveau in het reservoir of andere hydraulische componenten zorgt voor voldoende vloeistoftoevoer. Lage vloeistofniveaus kunnen cavitatie, beluchting of onvoldoende smering veroorzaken, wat tot systeemstoringen kan leiden. Niveausensoren of kijkglazen worden vaak gebruikt om vloeistofniveaus te controleren.

Filtratie-efficiëntie:

Hydraulische systemen zijn afhankelijk van filtratie om verontreinigingen uit de vloeistof te verwijderen. Het monitoren van de filtratie-efficiëntie helpt ervoor te zorgen dat de filters effectief deeltjes verwijderen en de zuiverheid van de vloeistof behouden. Drukverschilmeters of vuilindicatoren over de filters kunnen aangeven wanneer ze moeten worden gereinigd of vervangen. Het ontwikkelen van een filtervervangingsschema wordt veel eenvoudiger als u de juiste sensoren gebruikt om de filters te monitoren.

Trillingen:

Het monitoren van trillingsniveaus in hydraulische systemen kan inzicht geven in de toestand van roterende machines, zoals pompen en motoren. Overmatige trillingen kunnen wijzen op een verkeerde uitlijning, lagerslijtage of mechanische problemen, die, als ze niet worden aangepakt, kunnen leiden tot storingen of een kortere levensduur van de apparatuur. Trillingssensoren of versnellingsmeters worden gebruikt om trillingsniveaus te meten en te monitoren.

Vloeistofverontreiniging:

Verontreiniging van hydraulische vloeistoffen is een groot probleem, omdat dit schade aan systeemonderdelen kan veroorzaken. Door het niveau van verontreinigingen, zoals deeltjes, water of lucht, te monitoren, blijft de vloeistof schoon en wordt voortijdige slijtage van onderdelen voorkomen. Deeltjestellers, vochtsensoren en apparaten voor het verwijderen van lucht worden vaak gebruikt voor het monitoren van vloeistofverontreiniging.

Bedrijfsomstandigheden:

Het monitoren van bedrijfsomstandigheden zoals belasting, snelheid en actuatorpositie biedt een uitgebreid inzicht in de prestaties van het systeem. Deze parameters kunnen helpen bij het identificeren van abnormale omstandigheden, afwijkingen van verwacht gedrag of mogelijke overbelastingssituaties. Dit kan vooral nuttig zijn bij systemen die een hoog nauwkeurigheidsniveau en precisie moeten behouden.

Door deze omstandigheden te monitoren kunnen operators en onderhoudspersoneel van hydraulische systemen potentiële problemen opsporen, de hoofdoorzaken van problemen identificeren en tijdig corrigerende maatregelen nemen. Regelmatige monitoring en analyse van deze omstandigheden draagt ​​bij aan de betrouwbaarheid, efficiëntie en levensduur van het hydraulische systeem.
 

Belang van het monitoren van hydraulische systemen

Hydraulische systemen zijn complex en bestaan uit talrijke componenten, zoals pompen, kleppen, actuatoren en vloeistofreservoirs. Regelmatige monitoring van deze systemen is van cruciaal belang om potentiële problemen op te sporen, storingen te voorkomen en de prestaties te optimaliseren. Handmatige monitoring is tijdrovend, gevoelig voor menselijke fouten en levert mogelijk geen realtime gegevens op. Vaak komt handmatige monitoring op de achtergrond ten opzichte van andere taken, en in veel gevallen wordt het simpelweg nooit gedaan. Daarom bieden geautomatiseerde monitoringoplossingen aanzienlijke voordelen.

Voordelen van geautomatiseerde monitoring:

Realtime gegevens:

Geautomatiseerde monitoringsystemen verzamelen en analyseren voortdurend gegevens en bieden realtime informatie over de prestaties van het hydraulische systeem. Hierdoor zijn afwijkingen snel op te sporen en tijdig in te grijpen om grote storingen te voorkomen.

Verbeterde betrouwbaarheid:

Door belangrijke parameters zoals druk, temperatuur, vloeistofniveau en stroomsnelheden te monitoren, kunnen geautomatiseerde systemen potentiële problemen identificeren voordat ze aanzienlijke schade veroorzaken. Dit leidt tot een grotere betrouwbaarheid en vermindert het risico op ongeplande downtime.

Voorspellend onderhoud:

Geautomatiseerde monitoring maakt de implementatie van voorspellende onderhoudsstrategieën mogelijk. Door historische gegevens te analyseren en patronen te identificeren, kunnen onderhoudsactiviteiten proactief worden gepland, waardoor de kosten worden verlaagd en verstoringen tot een minimum worden beperkt.

Gegevensregistratie en analyse:

Geautomatiseerde systemen kunnen grote hoeveelheden gegevens registreren en opslaan, waardoor een diepgaande analyse van trends en prestatiepatronen mogelijk wordt. Dit vergemakkelijkt een betere besluitvorming en het identificeren van optimalisatiemogelijkheden.
 

Uitdagingen bij het implementeren van geautomatiseerde monitoring

Integratiecomplexiteit:

Voor het integreren van geautomatiseerde monitoringsystemen in bestaande hydraulische opstellingen zijn mogelijk aanpassingen of extra sensoren nodig. Compatibiliteitsproblemen en de behoefte aan gespecialiseerde expertise kunnen tijdens de implementatie voor uitdagingen zorgen.

Gegevensinterpretatie:

Het verzamelen van grote hoeveelheden gegevens is alleen waardevol als deze effectief kunnen worden geïnterpreteerd. Het analyseren en extraheren van betekenisvolle inzichten uit de verzamelde gegevens kan complex en tijdrovend zijn.

Kostenoverwegingen:

Het implementeren van geautomatiseerde monitoringsystemen kan aanzienlijke kosten vooraf met zich meebrengen, waaronder de installatie van sensoren, hardware, software en training. Deze kosten worden echter vaak gecompenseerd door de langetermijnvoordelen van verbeterde betrouwbaarheid en lagere onderhoudskosten. Bovendien is het niet nodig om alles in één keer te doen. We kunnen beginnen met het monitoren van kritische circuits en de diagnostiek geleidelijk uitbreiden naar alle circuits in alle systemen als we dat nuttig vinden.
 

Mogelijke oplossingen

Sensortechnologie:

Het gebruik van geavanceerde sensoren die meerdere parameters tegelijkertijd kunnen bewaken, kan uitgebreide inzichten verschaffen in de prestaties van het hydraulische systeem. Deze sensoren moeten robuust en nauwkeurig zijn en in staat zijn gegevens in realtime te verzenden. Bedraad of draadloos, velen kunnen via Wi-Fi verzenden met verschillende invoerapparaten. Als ze draadloos zijn, kunnen ze batterijvoeding of een lokale stroomvoorziening gebruiken.

Gegevensanalyse:

Het implementeren van geavanceerde data-analysetools kan helpen bij het verwerken en interpreteren van verzamelde gegevens, waardoor bruikbare inzichten worden geboden om de prestaties van het hydraulische systeem te optimaliseren. Hoewel veel faciliteiten al over verschillende sensoren beschikken, zijn de meeste bedoeld om informatie te leveren voor logische systemen. Er zijn er maar weinig geïnstalleerd die alleen bedoeld zijn voor het verzamelen en analyseren van gegevens.

Toezicht op afstand:

Door gebruik te maken van de mogelijkheden voor bewaking op afstand is realtime toegang tot gegevens vanaf elke locatie mogelijk, waardoor de mogelijkheid wordt vergroot om snel te reageren op kritieke gebeurtenissen en afwijkingen.

Het automatisch controleren van de betrouwbaarheid van hydraulische systemen is van cruciaal belang om de prestaties te maximaliseren, storingen te voorkomen en stilstand te minimaliseren. Door de implementatie van geautomatiseerde monitoringsystemen kunnen industrieën profiteren van realtime gegevens, verbeterde betrouwbaarheid, voorspellend onderhoud en gegevensgestuurde besluitvorming, vooral bij het oplossen van problemen.

Hoewel uitdagingen zoals integratiecomplexiteit en kostenoverwegingen bestaan, bieden ontwikkelingen op het gebied van sensortechnologie en data-analyse potentiële oplossingen. Door geautomatiseerde monitoring te omarmen kunnen industrieën de levensduur en efficiëntie van hun hydraulische systemen garanderen, wat leidt tot een hogere productiviteit en lagere operationele kosten.

Kostenoverwegingen

"Het implementeren van geautomatiseerde monitoringsystemen kan aanzienlijke kosten vooraf met zich meebrengen, waaronder de installatie van sensoren, hardware, software en training. Deze kosten worden echter vaak gecompenseerd door de langetermijnvoordelen van verbeterde betrouwbaarheid en lagere onderhoudskosten. Het is ook niet nodig om alles in één keer te doen. We kunnen beginnen met het monitoren van kritieke circuits en de diagnostiek geleidelijk uitbreiden naar alle circuits in alle systemen als we dit nuttig vinden."

Waar te beginnen

Druk- en debietbewaking zijn twee essentiële aspecten van het onderhoud en het oplossen van problemen met hydraulische systemen. Als er budgettaire beperkingen zijn of als de gebruiker eenvoudigweg in de loop van de tijd een totaal monitoringsysteem wil opbouwen, zijn deze twee veruit het belangrijkst. Deze monitoringtechnieken bieden waardevolle informatie over de prestaties en gezondheid van het systeem, waardoor potentiële problemen vroegtijdig kunnen worden opgespoord en een optimale werking wordt gegarandeerd.

Drukbewaking:

Bij drukmonitoring wordt de druk in het hydraulisch systeem op verschillende punten gemeten. Hierdoor kunnen operators de algehele gezondheid van het systeem beoordelen en eventuele afwijkingen identificeren. Manometers of transducers worden doorgaans op kritieke locaties geïnstalleerd, zoals de pompuitlaat, kleppoorten, accumulatoren en actuatorpoorten.
 

Belangrijke aspecten van drukmonitoring zijn onder meer:

Systeemdruk:

Het bewaken van de algehele systeemdruk zorgt ervoor dat deze binnen het aanbevolen bereik valt voor een veilige en efficiënte werking. Afwijkingen van de gewenste druk kunnen wijzen op problemen zoals verstoppingen, lekkages of storingen in de pomp of accu.

Differentiële druk:

Verschildruk is het drukverschil tussen twee punten in het systeem. Door het drukverschil tussen filters, kleppen en andere componenten te monitoren, kunt u verstopte of defecte elementen identificeren.

Piekdruk:

Het monitoren van piekdrukniveaus kan helpen bij het identificeren van mogelijke overbelastingsomstandigheden, die kunnen leiden tot defecten aan componenten of systeemschade.
 

Stroombewaking

Flowmonitoring omvat het meten van de snelheid van de vloeistofstroom binnen het hydraulische systeem. Deze informatie is van cruciaal belang voor het beoordelen van de prestaties van het systeem, het opsporen van verstoppingen en het garanderen van adequate smering en koeling. Er zijn maar weinig systemen die de stroomsnelheid op kritieke punten kunnen meten. Veel ontwerpers lijken te geloven dat het meten van druk voldoende is, maar druk is slechts een deel van het verhaal. Als een actuator bijvoorbeeld te langzaam beweegt, wordt deze dan omzeild of wordt de stroom op de een of andere manier beperkt? Een manometer kan ons dit niet vertellen.

Belangrijke aspecten van stroommonitoring zijn onder meer:

Stroomsnelheid:

Door het debiet te bewaken, kunt u ervoor zorgen dat het hydraulische systeem voldoende vloeistof levert om aan de operationele vereisten te voldoen. Lage debieten kunnen duiden op een verstopping of een probleem met de pomp of accumulator, terwijl hoge debieten kunnen duiden op overmatige slijtage of een defecte regelklep.

Stroomrichting:

Het monitoren van de stroomrichting kan helpen bij het identificeren van problemen met de werking van de klep of het vloeistofcircuit, zodat ervoor wordt gezorgd dat de vloeistof in de beoogde richting stroomt. Hierdoor kunnen onderdelen zoals terugslagkleppen en drukregelaars worden geïdentificeerd die open zijn blijven staan.

Vloeistoftemperatuur:

Het bewaken van de temperatuur van de hydraulische vloeistof is van cruciaal belang voor het opsporen van mogelijke problemen met oververhitting. Hoge temperaturen kunnen duiden op onvoldoende koeling of overmatige wrijving in het systeem.

Door de druk en het debiet voortdurend te monitoren, kunnen operators afwijkingen opsporen, problemen diagnosticeren en passende maatregelen nemen om systeemstoringen te voorkomen, stilstand te verminderen en de algehele betrouwbaarheid en efficiëntie van hydraulische systemen te vergroten.
 

Temperatuurbewaking

Het bewaken van de temperatuur op hydraulische systemen is een essentieel aspect om de veilige en efficiënte werking ervan te garanderen. Hydraulische systemen gebruiken vloeistoffen onder hoge druk om kracht over te brengen en de beweging van verschillende mechanische componenten te controleren. Het monitoren van de temperatuur helpt bij het opsporen van potentiële problemen, het voorkomen van systeemstoringen en het maximaliseren van de levensduur van hydraulische vloeistoffen en componenten.

Wanneer hydraulische componenten verslijten, lekken ze meestal. Als ze op de vloer lekken, is dat vrij duidelijk. Vaak lekken ze echter intern of worden ze omzeild, wat geruime tijd onopgemerkt kan blijven.

Mogelijk zijn er geen zichtbare tekenen van slijtage totdat het onderdeel plotseling niet meer naar tevredenheid presteert, maar het omzeilen heeft wel één gemeenschappelijk kenmerk:een temperatuurstijging over het hele onderdeel. Dit komt omdat elk lek, zowel intern als extern, resulteert in een drukval die geen nuttig werk doet.

Elke drukval die geen werk doet, genereert warmte. Een versleten onderdeel zal dus een abnormale temperatuurstijging vertonen. We moeten de temperatuur in de gaten houden, omdat we, om een abnormale winst te kunnen opmerken, een idee moeten hebben van wat “normaal” is.

Temperatuursensoren:

Temperatuursensoren worden gebruikt om de temperatuur van de hydraulische vloeistof te meten. Het meest voorkomende type sensor is de weerstandstemperatuurdetector (RTD) of een thermokoppel. Deze sensoren worden op strategische punten binnen het hydraulische systeem geplaatst, zoals het reservoir, de pomp, kleppenblokken of kritische componenten.

Sensorplaatsing:

De locatie van temperatuursensoren is cruciaal voor nauwkeurige monitoring. Sensoren moeten worden geïnstalleerd op plaatsen waar de kans op temperatuurveranderingen het grootst is, zoals in de buurt van hogedrukzones, dichtbij warmtegenererende componenten of binnen het stromingspad van de hydraulische vloeistof.

Sensorkalibratie:

Voordat ze worden ingezet, moeten temperatuursensoren worden gekalibreerd om nauwkeurige metingen te garanderen. Bij kalibratie wordt de output van de sensor vergeleken met een bekende temperatuurreferentie en wordt deze indien nodig aangepast. Deze stap helpt eventuele systematische fouten in de metingen van de sensor te elimineren.

Gegevensverzameling:

Temperatuursensoren zijn verbonden met een data-acquisitiesysteem, dat de temperatuurmetingen in de loop van de tijd vastlegt en registreert. Dit kan een speciaal bewakingsapparaat zijn of een onderdeel van een groter besturingssysteem. Het data-acquisitiesysteem kan analoog-naar-digitaal-omzetters bevatten om de analoge signalen van de sensor om te zetten in digitale gegevens die kunnen worden verwerkt en geanalyseerd.

Monitoring en analyse:

De verkregen temperatuurgegevens worden continu gemonitord en geanalyseerd om eventuele afwijkingen of trends op te sporen. Er kunnen drempelwaarden of alarmlimieten worden ingesteld om waarschuwingen te activeren als de temperatuur de veilige bedrijfslimieten overschrijdt. Het analyseren van de temperatuurpatronen kan inzicht verschaffen in de prestaties van het hydraulische systeem, potentiële problemen zoals oververhitting identificeren en helpen bij het plannen van preventief onderhoud.

Onderhoud en interventie:

Temperatuurmonitoring maakt proactieve onderhoudspraktijken mogelijk. Als temperatuurmetingen abnormale omstandigheden aangeven, zoals overmatige hitte, kan dit wijzen op een probleem zoals een defecte pomp, een verstopt filter, onvoldoende koeling of overmatige wrijving. Onderhoudspersoneel kan passende maatregelen nemen om het probleem aan te pakken voordat het escaleert en systeemstoringen veroorzaakt.

Waar te beginnen

"Druk- en debietmonitoring zijn twee essentiële aspecten van het onderhoud en het oplossen van problemen met hydraulische systemen. Als er budgettaire beperkingen zijn of als de gebruiker eenvoudigweg in de loop van de tijd een totaal monitoringsysteem wil bouwen, zijn deze twee veruit de belangrijkste. Deze monitoringtechnieken bieden waardevolle informatie over de prestaties en de gezondheid van het systeem, waardoor potentiële problemen vroegtijdig kunnen worden gedetecteerd en een optimale werking kan worden gegarandeerd."

Voordelen van temperatuurbewaking in hydraulische systemen

Vroegtijdige detectie van problemen:

Het monitoren van de temperatuur helpt bij het opsporen van afwijkingen en potentiële problemen in hydraulische systemen. Ongebruikelijke temperatuurpieken of langdurige hoge temperaturen kunnen duiden op problemen zoals slijtage van componenten, vloeistofdegradatie, vervuiling of onvoldoende koeling.

Systeemfouten voorkomen:

Door problemen in een vroeg stadium te identificeren, maakt temperatuurmonitoring tijdig onderhoud of reparatie mogelijk, waardoor catastrofale storingen worden voorkomen die tot dure stilstand en reparaties kunnen leiden.

Verlenging van de levensduur van componenten:

Overmatige hitte is schadelijk voor hydraulische componenten, wat leidt tot versnelde slijtage en een kortere levensduur. Het bewaken van de temperatuur helpt ervoor te zorgen dat componenten binnen het gespecificeerde temperatuurbereik werken, wat de levensduur en betrouwbaarheid bevordert.

Prestatie-optimalisatie:

Temperatuurmonitoring levert waardevolle gegevens op voor het analyseren van de systeemprestaties en het identificeren van verbeterpunten. Het helpt bij het optimaliseren van koelstrategieën, vloeistofselectie en algehele systeemefficiëntie.

Het bewaken van de temperatuur in hydraulische systemen is een cruciaal aspect om de veilige en efficiënte werking ervan te garanderen. Door gebruik te maken van temperatuursensoren, data-acquisitiesystemen en analysetechnieken kunnen potentiële problemen vroegtijdig worden opgespoord, systeemstoringen worden voorkomen en de levensduur van hydraulische componenten worden gemaximaliseerd.
 

Sensorinterface

Veel PLC-systemen ondersteunen al gegevensopslag en -analyse, dus de kans is groot dat een machine kan beginnen met loggen door niets anders te doen dan het installeren van de sensoren en het configureren van de I/O-poorten. Veel gebruikers geven er echter de voorkeur aan om van continue monitoring een aparte functie te maken, zodat de toegang gecontroleerd kan worden. Bovendien spreekt niet alle PLC-software de IoT-protocollen om te communiceren met nieuwere interne infrastructuur.

Interfaces zoals SensoNODE™ kunnen zowel lokale als cloudgebaseerde interface-oplossingen bieden met functies zoals aanpasbare dashboards, e-mail-/sms-waarschuwingen, grafieken, statistieken en nog veel meer. Veel van de individuele sensoren bieden een draadloos bereik tot 300 meter (gemakkelijk uit te breiden met repeaters), en de cloudgebaseerde interface biedt toegang tot overal met internettoegang.

Kan deze informatie niet allemaal handmatig worden verzameld en vastgelegd? Natuurlijk kan dat. Maar dat zal niet zo zijn.

In de dertig jaar waarin ik in de Verenigde Staten en daarbuiten instructies en advies gaf, heb ik op maat gemaakte betrouwbaarheids- en preventieve onderhoudsformulieren verstrekt aan honderden industriële fabrieken, ontworpen om precies dit soort informatie te verzamelen en vast te leggen. Niet één keer zijn ze heel lang gebruikt voordat andere taken hun prioriteit hebben overgenomen. Met automatische continue monitoring en registratie worden de gegevens daadwerkelijk geregistreerd en zijn ze beschikbaar wanneer dat nodig is om downtime en onnodige vervanging van componenten te voorkomen. Van alle voordelen is dit de grootste.

Dit artikel kwam uit de conferentiepresentatie van Jack Weeks op de Reliable Plant &Machinery Lubrication Conference &Exhibition 2023. Klik hier voor meer informatie over betrouwbare smering van installaties en machines 2024.