W wielu urządzeniach o dużej wytrzymałości układy hydrauliczne stanowią podsystemy, które zamieniają energię generowaną przez silnik spalinowy lub elektryczny na energię kinetyczną (siłę i ruch). Układy hydrauliczne przekazują tę energię i przesyłają ją w postaci sprężonego płynu, aby wprawić w ruch elementy sprzętu. W związku z tym siła hydrauliczna często stanowi główną siłę wykorzystywaną przy realizacji dużych projektów budowlanych, górniczych, rolniczych i produkcyjnych.

Olej hydrauliczny jest nieściśliwy, dzięki czemu idealnie nadaje się do przenoszenia mocy. Jest to ciecz, więc przepływa przez środki transportu płynów (rury i węże), a jest to olej, więc smaruje ruchome części, jednocześnie przenosząc energię płynu.

​​​​Uwaga: Istnieją specjalistyczne układy hydrauliczne wykorzystujące glikol zamiast oleju.

Korzyści z filtrowanego płynu hydraulicznego

Aby układ hydrauliczny mógł spełniać swoje funkcje, nie jest konieczny filtr. Jednak kluczowym czynnikiem sukcesu układów hydraulicznych jest utrzymanie czystości płynu w celu optymalizacji jego działania. Typowymi zanieczyszczeniami występującymi w układach hydraulicznych są piasek/krzemionka, muł, metal, tlenki, węgiel, a nawet powietrze. Kolejnym poważnym zanieczyszczeniem, które niesie ze sobą szereg potencjalnych problemów, jest woda. Ponieważ woda jest bardziej ściśliwa niż olej i nie posiada właściwości uszczelniających ani smarujących, ma negatywny wpływ na działanie układu hydraulicznego. Sprzyja również korozji powierzchni metalowych, co pogarsza wydajność urządzenia i może stanowić dodatkowe źródło zanieczyszczeń.

Głównym celem wszystkich systemów filtracji hydraulicznej jest wychwytywanie i zatrzymywanie zanieczyszczeń. Oprócz niszczącego wpływu na elementy układu, zanieczyszczenia oleju hydraulicznego mogą powodować utratę energii, zdolności smarowania i odprowadzania ciepła przez układ  – ponadto istnieje ryzyko wycieku spowodowanego zanieczyszczeniem. Oprócz zapobiegania tym negatywnym skutkom, skuteczna filtracja może również pomóc obniżyć koszty wymiany i utylizacji oleju hydraulicznego.

Czysty płyn hydrauliczny zapewni wydajność i niezawodność układu. Ponadto filtry płynu hydraulicznego mogą pomóc w poprawie funkcjonowania układu w sposób wykraczający poza tradycyjną rolę „filtracji”, aby sprostać stale rosnącej złożoności układu.

Wydajność

Gdy maszyna schodzi z linii produkcyjnej, pracuje na ściśle określonym poziomie wydajności, aby zrealizować zamierzone zadanie. Potrafi przesunąć określoną ilość ziemi, podnieść ciężkie przedmioty lub dotrzeć do trudno dostępnych miejsc. Jeśli płyn hydrauliczny nie jest czysty, podzespoły układu zaczynają się zużywać, a wydajność spada. Degradacja ta oznacza, że sprzęt może nie być w stanie działać zgodnie z przeznaczeniem. Ponadto zanieczyszczenie może zagrozić stabilności maszyny, co może mieć wpływ na sterowanie sprzętem i/lub spójność jego działania.

Jednym z najważniejszych osiągnięć w dziedzinie filtracji płynów hydraulicznych jest wdrożenie nowej normy ISO, która lepiej odzwierciedla dynamiczne warunki pracy, w tym ciągle zmieniające się warunki przepływu występujące we wszystkich układach hydraulicznych. Zamiast mierzyć wydajność jako ustalony przepływ wieloprzepływowy (ISO 16889), nowa norma (ISO 23369) uwzględnia cykle i zmiany przepływu układów hydraulicznych w rzeczywistych warunkach pracy. Zmiana pomiaru wymusza również zmiany w technologii filtracji (mediów), które mogą zapewnić lepsze zatrzymywanie zanieczyszczeń w warunkach zmiennego ciśnienia i przepływu. Lepsze zatrzymywanie zanieczyszczeń oznacza lepszą ochronę, która pomaga zapewnić, że sprzęt będzie działał lepiej, dłużej i przy mniejszym ryzyku zużycia, uszkodzenia i nieplanowanych przestojów.

Niezawodność

Właściciele sprzętu chcą również uniknąć awarii układu hydraulicznego, która skutkuje utratą podstawowej funkcji sprzętu. Aby utrzymać projekty w ramach terminów i budżetu, należy unikać nieplanowanych przestojów.

Filtracja odgrywa kluczową rolę w utrzymaniu niezawodności na dwa sposoby:

  1. Ochrona całego systemu: Filtry usuwają zanieczyszczenia, które mogą powodować zużycie lub być przyczyną poważnej awarii podzespołów układu hydraulicznego.
  2. Niezawodność samego filtra: Ponieważ układy hydrauliczne znajdują się pod ciśnieniem, cały układ jest tak wytrzymały, jak jego najsłabsze ogniwo. Dlatego niezawodność filtracji ma kluczowe znaczenie. Jakikolwiek wyciek może mieć katastrofalny wpływ na funkcjonowanie i dostępność całej maszyny.

Złożoność

Nowe projekty układów hydraulicznych stawiają wymaganiom dotyczącym mniejszej przestrzeni i wielkości zbiornika, mniejszego zużycia płynu, mniejszej ilości powietrza w układzie oraz większej potrzeby monitorowania wydajności układu w czasie rzeczywistym.

Smaller Reservoir Size and Less Fluid

Environmental regulations require bigger aftertreatment systems, which impose a burden on the available space within equipment for hydraulic systems. In addition to less space, there are also additional environmental and operating cost considerations which create a preference for lower overall oil volume. 

Oil Condition Monitoring

The need for extended oil drain intervals is based upon oil condition monitoring – sampling that measures and quantifies oil condition. Traditionally, this is performed through sampling and lab analysis. However, Donaldson is developing an industry-leading on-board monitoring system that is based on the internet of things. This ground-breaking tech will offer equipment managers and maintenance personnel the ability to evaluate key variables of oil condition in real time.

Zanieczyszczenie układu hydraulicznego

Zanieczyszczenia mogą przedostać się do układu hydraulicznego w wielu punktach, ale ochrona powinna zaczynać się od zbiornika hydraulicznego, który również może być miejscem zanieczyszczenia (np. woda może gromadzić się wewnątrz zbiornika, gdy powietrze zewnętrzne się ochładza). Należy również pamiętać, że nowy olej hydrauliczny nie jest koniecznie czysty. Przy standardzie czystości ISO wynoszącym około 21/19, często nie spełnia on standardów OEM. Spowodowało to, że wielu producentów OEM zaleca filtrowanie nowego oleju przez offline'owy obieg nerkowy przed przepompowaniem oleju do zbiorników urządzeń. 

Oprócz zanieczyszczeń zewnętrznych, które mogą przedostać się do układu hydraulicznego w różnych miejscach (np. odpowietrzniki, uszczelki, wraz ze świeżym olejem lub podczas konserwacji), zanieczyszczenia powstają również wewnątrz, często w wyniku zużycia podzespołów układu podczas typowej eksploatacji. Ponadto zawsze istnieje możliwość poważnej awarii podzespołu. Jeśli jednak tak się stanie, systemy filtracji pomagają ograniczyć skutki takiej awarii i zapobiec rozprzestrzenianiu się uszkodzeń w całym systemie. 

Poniższa ilustracja przedstawia uproszczony układ hydrauliczny z oznaczonymi potencjalnymi punktami integracji filtracji.

  1. Filtr ssący – Usuwa duże cząstki lub obiekty wbudowane w system podczas montażu lub wprowadzone podczas standardowej konserwacji. Zapobiega katastrofalnym awariom. Znany również jako filtr bezpieczeństwa.
  2. Filtr linii ssącej – Zaprojektowany do usuwania cząstek o średnicy od 5 do 150 mikronów. Łatwe w obsłudze i tańsze od innych typów filtrów. Zaleca się stosowanie zaworu obejściowego o niskim ciśnieniu, aby zapobiec niedostatecznemu wykorzystaniu pompy.
  3. Filtr przewodu ciśnieniowego – Chroni podzespoły po stronie wysokiego ciśnienia. Pomaga zapobiegać zużyciu lub awariom podzespołów spowodowanym przez zanieczyszczenia w systemie.
  4. Filtr powrotny – Wychwytuje zanieczyszczenia powstałe w wyniku zużycia lub przedostania się do środka podzespołów, zanim przedostaną się do zbiornika.
  5. Filtr powrotny do zbiornika – Filtry powrotne i ssące do zbiornika, oszczędzające miejsce.
  6. Filtry pętli nerkowej – Filtracja offline uzupełnia czystość systemu. Stosować ze sprzętem stacjonarnym i mobilnym w celu osiągnięcia i utrzymania właściwego poziomu czystości ISO.
  7. Zawór odpowietrzający zbiornika – Zapobiega przedostawaniu się zanieczyszczeń z powietrza do zbiornika.

Każdy układ hydrauliczny jest inny, ale nasi eksperci ds. hydrauliki z Donaldson są do Państwa dyspozycji, aby wspólnie z Państwem zidentyfikować i zoptymalizować systemy filtracji, które spełnią Państwa konkretne wymagania dotyczące zastosowania i budżetu.