O+P Fluidtechnik 4/2017

MESSTECHNIK
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SPECIAL / HANNOVER MESSE
Arbeitsdruck werkstückbedingt zu justieren. Daher kann es von
großem Nutzen sein, wenn neben dem üblichen Datenstrom mit
den Drucksensoren bi-direktional kommuniziert werden kann.
In Schmieranlagen kann es sinnvoll sein, insbesondere den
Druckverlauf an bestimmten Lagerstellen kontinuierlich zu
melden. Bei signifikanten Abweichungen kann dann anhand der
gemeldeten Daten vorbeugend gehandelt werden.
INFORMATION FILTER
Die kontinuierliche Einbindung der Filterüberwachung in das Condition
Monitoring erschließt der vorbeugenden Instandhaltung ein
interessantes Feld. Dies ergibt sich durch die Möglichkeit, aus der Entwicklung
der verbleibenden Schmutzaufnahmekapazität im Filterelement
Rückschlüsse auf den Zustand des Systems ziehen zu können.
Zunächst aber muss der Begriff Schmutzaufnahmekapazität
beleuchtet werden: hierunter versteht man die Menge (Masse) an
Schmutzpartikeln, die ein Filterelement innerhalb eines Betriebsfensters
in sich aufnehmen kann. Das Betriebsfenster wird durch
den maximal zulässigen Druckverlust über das Element definiert.
Diese Definition ist abhängig vom Anwendungsbereich und der
Konstruktion des Elementes. Die Druckstufen werden auch unter
dem Gesichtspunkt gewählt, im Filter möglichst geringe Energieverluste
zu erzeugen. Werden die Betriebsfenster erheblich überschritten,
kommt es überwiegend zur Zerstörung der Filterelemente
und damit meistens zu Folgeschäden im System. Die Schmutzaufnahmekapazität
bestimmt den wirtschaftlichen Nutzen eines
Filterelementes. Es muss deshalb das Ziel eines jeden Betreibers
sein, diese Kapazität möglichst voll auszuschöpfen.
Im allgemeinen Sprachgebrauch hat sich für die Filterüberwachung
der Begriff „Verschmutzungsanzeiger“ verfestigt. Diese
Bezeichnung ist aber doppeldeutig. Die Einrichtung am Filter zeigt
ja nicht die Verschmutzung des Öls an, sondern meldet einen steigenden
Druckverlust über das Filterelement. Dieser ansteigende
Druckverlust entsteht, weil die Schmutzaufnahmekapazität des
Elementes zur Neige geht und immer weniger Fläche zur Anlagerung
zur Verfügung steht. Deshalb folgt der Verlauf des steigenden
Druckverlustes auch einer Exponentialkurve.
Nun ist es leider physikalisch bedingt, dass der Druckverlust
nicht nur durch die Durchströmung und eine abnehmende Aufnahmekapazität
entsteht, sondern auch durch Viskositätsänderungen
infolge von Temperaturschwankungen. So kommt es häufig
beim Anfahren von Systemen zur Fehlermeldung „Filter voll“,
obwohl das Filterelement erst kürzlich neu eingebaut wurde.
Besonders bei Tankaufbau-Rücklauffiltern wird die Auswirkung der
Viskosität oft unterschätzt. Anlagenbedingt kann es zu erheblichen
Temperaturverlusten in den Rücklaufleitungen kommen und so
erschöpfte Filterelemente suggerieren, was aber gar nicht der Fall ist.
NUTZEN DER FILTERÜBERWACHUNG
Es versteht sich wohl von selbst, dass die Zeit der rein optischen Filteranzeigen
vor Ort vorüber ist und man die Überwachung des oder
der Filter den neuesten Möglichkeiten entsprechend zu gestalten hat.
Je nach Filterbauart wird der Druckverlust unterschiedlich
erfasst. Bei Tankaufbau-Rücklauffiltern (auch wenn sie als Nebenstromfilter
geschaltet sind) ist die Abströmseite gegen Atmosphärendruck
offen. Der Druckverlust über das Element kann als Staudruck
vor demselben gemessen werden. Bei Leitungsfiltern –
gleichgültig, ob sie in der Rücklaufleitung, als Nebenstromfilter
oder als Druckfilter eingesetzt werden – kann man den Druckverlust
über das Element nur als Differenzdruck erfassen. Dabei wirkt
die Tatsache, dass der für das Filterelement zulässige Druckverlust
vor dem Hintergrund des tatsächlichen Betriebsdruckes sehr klein
sein kann, besonders erschwerend. Aus technisch-/wirtschaftlichen
Gründen greift man deshalb fast ausschließlich auf hydraulische
Messkolben zur Signalerzeugung zurück.
Der Kern der zeitgemäßen Filterüberwachung liegt nun im elektronisch-/datentechnischen
Bereich. Bedingt durch den exponentiellen
Verlauf des Druckverlustes würden, abgesehen von viskositätsbedingten
Schwankungen, über lange Zeit keinerlei Veränderungen
sichtbar. Trotzdem sollte der Kurvenverlauf über den gesamten
Betriebszeitraum gespeichert werden. Zur Kontrolle könnte man
jeweils nach einem bestimmten Zeitabschnitt automatisch Marker
auf die Kurve setzen, unabhängig von den zwei „Endmarkierungen“,
von denen die Maximal-Markierung obligatorisch filterspezifisch
gesetzt werden muss. Die davor liegende „Vorwarnstufe“ könnte im
Laufe der Betriebserfahrung individuell gesetzt bzw. prozessabhängig
angepasst werden. Die Aufzeichnung des Verlaufs kann aber nur bei
Beachtung der tatsächlichen Öltemperatur erfolgen. Wird diese ebenfalls
kontinuierlich gespeichert, kann man den Schnittpunkt bestimmen,
ab dem die Signale der Filterüberwachung als relevant freigeschaltet
werden. Der Schnittpunkt liegt auf der Zeitachse spätestens
dort, wo die gewünschte Betriebstemperatur dauerhaft erreicht ist.
Allein mit der Korrelation von Druckverlustverlauf und Betriebstemperatur
wird schon eine erhebliche Verbesserung in der
wirtschaftlichen Nutzung der Filterelemente erreicht.
Der besondere Nutzen der Filterüberwachung für das Condition
Monitoring entsteht aber nun durch die Möglichkeit, die nach
einem quasi „teach-in-Prozess“ über einen längeren Betriebszeitraum
gespeicherten Druckverlust-Verlaufskurven gegeneinander
abzugleichen. Wird zum Beispiel an den gesetzten Markern auf der
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