Betriebstechnik Maschinenlaufzeit optimiert

Filtration und Hydrauliköl als Faktor zur Kostenreduzierung bei Maschinen und Anlagen. Wie die Erfahrung zeigt, sind rund 70 bis 80% der Störungen und Schäden an Hydraulikanlagen direkt oder...

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Wie die Erfahrung zeigt, sind rund 70 bis 80% der Störungen und Schäden an Hydraulikanlagen direkt oder indirekt auf die Druckflüssigkeit zurückzuführen. Am Beispiel einer Spritzgießmaschine werden die Ursachen von Störungen in den Hydraulikanlagen beschrieben.Die Spritzgießmaschine stellt mit ihren hydraulischen Komponenten eine komplizierte Anwendung dar. Durch hohe Schließkräfte mit mehr als 40 000 kN, oder kurzen Zykluszeiten von wenigen Sekunden bei kleineren Schließkraftgrößen, werden höchste Anforderungen an die Funktionsweise und Präzision der Hydraulik gestellt.Die generellen Erwartungen von Verarbeitern an Spritzgießmaschinen liegen bei mindestens zehn Jahren störungsarmer Bruttoverfügbarkeit im Dreischichtbetrieb. Hohe Laufzeiten bei niedrigen Betriebskosten – die Praxis zeigt, dass dies möglich ist.Maschinen, die 30 000 Betriebsstunden und mehr ohne Ausfälle in der Hydraulik und mit dem gleichen Hydrauliköl gefahren werden, sind heute keine Ausnahme mehr. Um diese Ergebnisse aber zu erreichen, müssen drei wichtige Voraussetzungen gegeben sein:- Die Maschine sollte in einer optimalen Filterausstattung bestellt werden, die einen verschleiß-armen Lauf der Hydraulik zulässt.- Die Maschinen sind mit einem hochwertigen Hydrauliköl gefiltert zu befüllen und- die Maschinen sind ordnungsgemäß zu warten.In der Praxis konnte bei verschiedenen Kunststoffverarbeitern festgestellt werden, dass Hydrauliköle, die in ihrer Zusammensetzung gerade die Mindestanforderungen der DIN 51524 erfüllen, die hohen Anforderungen an die Hydraulik nicht erfüllen.Insbesondere treten dabei folgende Probleme auf:- Hoher Filterverbrauch durch Verklebung der Filteroberflächen infolge des Anstieges der Ölalterungsprodukte,- Betriebsstörungen durch Verklebung der Steuerelemente der Proportionalventile,- Erhöhter Verschleiß an Pumpen und Hydromotoren und- Korrosion, Oxidation und Emulsionsbildung.Abhilfe schaffen da nur Hydrauliköle, die den Mindestanforderungen der DIN nicht nur entsprechen, sondern sie auch deutlich übertreffen und dabei folgende Merkmale aufweisen:- Gute Oxidations- und Thermo-stabilität,- leicht detergierende Wirkung, um die Ölalterungsprodukte in Schwebe zu halten,- gute Filtrierbarkeit, auch für Feinstfilter und- optimales Luftabscheidevermögen zur Reduzierung des Dieseleffektes.Der Einsatz geeigneter HydrauliköleOptimale Hydrauliköle basieren auf hochwertigen Grundölen mit ausgewogener Addivierung. Im Durchschnitt aller Maschinen beträgt die Ölstandzeit im Referenzbetrieb zirka 17 500 Betriebsstunden, wobei ein Teil der Maschinen schon weit über 30000 Betriebsstunden mit der gleichen Ölfüllung gefahren werden.Immer schnellere Maschinen, die gleichzeitig kompakter und kleiner werden, stellen hohe Anforderungen an die Tankkonstruktion. Trotz Regelhydraulik verkürzt sich die Umwälzung des Hydrauliköls im Tank zunehmend. Die Gefahr des Anstiegs ungelöster Luftblasen im Öl steigt. Unter normalen atmosphärischen Bedingungen können Hydrauliköle bis zu 9% Luft in gelöster Form enthalten. Dieses Lösungsvermögen steigt mit Zunahme des Drucks und der Temperatur an.Wird diese Konzentration überschritten, so kann es zu Störungen in der Hydraulik, schlimmstenfalls zu Kavitation und zu einem diesel-effektähnlichen Vorgang kommen.Als Schadensbilder können genannt werden:- Ölalterung,- thermisch geschädigte Dichtungen,- Verschmutzungsanstieg und Oberflächenschaum,- Funktionsstörungen im System, Schwingungen und Druckstöße.Ein optimales Tankniveau sowie Hydrauliköle mit hoher Oxidationsstabilität und gutem Luftabscheidevermögen können dieses Schadensbild minimieren.Ein ebenso wichtiges Qualitätskriterium zur Gewährleistung einer verschleißarmen Hydraulik bildet der Anteil der Feststoffverschmutzung. Dieser Anteil kann mit unterschiedlichen Verfahren gemessen werden. Weit verbreitet ist die Messung mittels Partikelzähler auf Laserbasis. Die Verschmutzung wird dabei im Beispiel nach der ISO 4406 (1999) unterschieden in:- Partikel < 4 µm = Feinstverschmutzung,- Partikel < 6 µm = Feinverschmutzung,- Partikel < 14 µm = Grobverschmutzung (Tabelle).Die mit Feinstfiltration ausgestatteten Maschinen haben im Referenzbetrieb Reinheitsklassen von durchschnittlich 15 / 12 / 09 und besser.In der Zusammenarbeit mit den Maschinenherstellern, Herstellern von Hydraulikkomponenten und Öllieferanten konnten die Ursachen von Störungen und Schäden ermittelt werden. Sie können in drei Hauptschwerpunkte zusammengefasst werden:- Zu hohe Verschmutzung des Hydrauliköls,- Probleme mit dem Dieseleffekt in der Anlage und- Einsatz ungeeigneter Hydrauliköle.In Anbetracht der extrem gestiegenen Anforderungen an die Hydraulik werden bei den Maschinenherstellern alle Maßnahmen ausgeschöpft, die zu einer reproduzierbaren Produktionsqualität führen und die Verfügbarkeit erhöhen. Mit dieser Zielstellung begann beispielsweise Krauss-Maffei vor einigen Jahren die Reinheit der Maschinenkomponenten systematisch und durchgängig zu verbessern. Diese Maßnahmen erfassten alle mit Öl in Berührung kommenden Bauteile aus der eigenen Fertigung sowie zugekaufte Komponenten.Gelieferter Reinheitsgrad ist stets einzuhaltenMaßnahmen waren unter anderen:- Optimierung der Waschflüssigkeit mechanisch gefertigter Bauteile und Erhöhung der Filterfeinheit aller Waschanlagen,- turnusmäßige Durchführung einer Überprüfung der Komponen-tenreinheit der Zulieferer mittels CCA (Componenten Cleanes Audit) mit dem Ziel einer permanenten Verbesserung der Qualität der Zulieferteile und- durch ein optimiertes Feinstfiltersystem bei der Befüllung der Maschinen für den Probelauf wird dieses Öl auf Reinheitsklassen von16/ 14/10 bis 15/12/09 gehalten.So wichtig wie die Ausstattung der Maschine bleibt auch deren richtige Inbetriebnahme. Wurde die Maschine mit einem hohen Reinheitsgrad vom Hersteller beim Kunden angeliefert, so gilt es bei der Inbetriebnahme diesen Stand durchgängig zu halten.Folgende Schritte sind dazu notwendig:- Reinigung der Maschinenholme von den werksseitigen Konservierungsmitteln, um eine Schädigung der Dichtungen und des Hydrauliköls durch chemische Reaktionen zu verhindern.- Befüllung der Maschine über einen Feinstfilter. Anschließend ist eine weitere Abreinigung im Nebenstrom empfehlenswert.- Die Pumpen sind impulsartig zu starten und einzeln zu entlüften. Fahren der Zylinder in die jeweiligen Endphasen, um diese nachhaltig zu entlüften. Die Betriebsanweisung des Herstellers ist zu beachten.Zur Erreichung einer hohen Verfügbarkeit bildet der Einsatz hochwertigen Hydrauliköls, verbunden mit einer hohen Ölreinheit, einen der wichtigsten Grundpfeiler. Der Betreiber der Maschine kann durch geringfügige Maßnahmen schnell prüfen, ob die Maschine den Anforderungen eines effektiven Fluidmanagements genügt:- Erfassung der Öl- und Filterwechseldaten pro Maschine auf der Basis der Betriebsstunden und turnusmäßige Kontrolle der Daten auf Unregelmäßigkeiten,- Beachtung des optimalen Tankniveaus (oberes Drittel des Schauglases),- turnusmäßige Kontrolle der Ölqualität/Reinheitsklassen und- Überprüfung der Maschinenfähigkeitsprüfung.Die Überwachung und Einhaltung dieser Parameter gewährleisten eine störungsarme Hydraulik. In der Praxis konnte bei der Maschinenfähigkeitsprüfung nachgewiesen werden, dass diese Maschinen keine Abweichungen in den wichtigsten Parametern aufweisen.