Nykyaikaista öljyn kunnossapitoa, Osa 1
Uudet ympäristöystävälliset hydrauliöljyt voivat aiheuttaa yllättäviä ongelmia, joiden syytä ei heti välttämättä tunnisteta.
Uusien öljyjen haasteet – ESD-ilmiö ja sen estäminen
Hydrauli- ja voiteluöljyt ovat kehittyneet vuosikymmenten saatossa ja tuotekehitystyö jatkuu edelleen. Kehitys ei ole kuitenkaan ollut suotuisaa öljyjen kaikkien ominaisuuksien osalta, sillä uusilla öljyillä on usein heikko sähkönjohtavuus.
Mikä aiheuttaa kipinöinnin?
Teollisuudessa ja liikkuvan kaluston sovelluksissa käytetään nykyään yhä enemmän ympäristöystävällisiä ja pitkälle kehitettyjä hydrauliöljyjä. Nämä öljyt ovat tyypillisesti sinkittömiä ja tuhkattomia eivätkä ne sisällä rikkiä, mikä heikentää öljyn sähkönjohtavuutta. Tämä voi johtaa hydraulijärjestelmässä yllättäviin ongelmiin, joiden syytä ei heti välttämättä tunnisteta.
Mikäli öljy, jonka sähkönjohtavuus on heikko, virtaa tavanomaisen hydrauli- tai voiteluöljyn suodatinelementin läpi, öljy voi kehittää suuren sähköstaattisen varauksen. Taustalla on sama ilmiö, mikä synnyttää myös esimerkiksi ukkosmyrskyn salamat. Pilvissä muodostuu joskus jääkiteitä, jotka liikkuvat voimakkaiden ilmavirtausten mukana pilven sisällä. Kiteiden törmäillessä syntyy hankaussähköä. Kun varaus ylittää tietyt rajat, vapautuu se äkillisesti sähköpurkauksen muodossa eli salamana.
Hydraulijärjestelmässä öljy ja suodatinelementti muodostavat tämän ns. hankausparin, joka voi muodostaa sähkövarauksia. Varauksia syntyy, kun kahdella eri materiaalilla kuten suodatinelementti ja öljy on erilainen taipumus luovuttaa ja vastaanottaa elektroneja. Elektronit siirtyvät materiaalista, jolla on taipumus luovuttaa elektroneja, niitä vastaanottavan materiaalin puolelle. Öljyssä ionit toimivat varauksen kuljettajina. Öljyn rajapintaan muodostuu varaus, joka on suodatinmateriaaliin nähden vastakkainen. Öljyn virratessa varaus kulkeutuu nesteen mukana poispäin suodattimesta ja luo potentiaalieron eli jännitteen.
Mitä nopeammin neste virtaa, sitä suurempi potentiaaliero syntyy. Varauksen muodostumiseen vaikuttaa öljyn virtausnopeuden ja sähköisten ominaisuuksien lisäksi myös öljyn lämpötila. Jännitteen saavuttaessa tietyn rajan, tapahtuu äkillinen jännitteen purkautuminen, mikä voi muodostaa kipinän. Englanniksi ilmiöstä käytetään nimitystä Electrostatic discharge ja siitä tuleva lyhenne ESD on Suomessakin yleisesti käytössä.
Miksi sähköstaattiset purkaukset pitäisi estää?
Sähköstaattinen purkaus voi polttaa suodatinelementtiin reikiä, joten suodatustehokkuus heikkenee. Lisäksi kipinöinti katkoo öljyn molekyylirakenteen ja saa aikaan vapaita radikaaleja. Vapaat radikaalit polymeroituvat pitkiin ketjuihin mikä johtaa lakkautumiseen. Vapaat radikaalit nopeuttavat myös öljyn vanhenemista. Tämän seurauksena komponenttien kuluminen nopeutuu, venttiilit saattavat jumiutua, jäähdytinkennot tukkeutua ja järjestelmän öljyt joudutaan vaihtamaan suunniteltua useammin.
Jos hydraulijärjestelmässä esiintyy sähköstaattisia purkauksia, voi myös elektroniikkakomponenteissa esiintyä häiriöitä. Sähköstaattinen purkaus aiheuttaa sähkömagneettisen aallon, joka pahimmillaan voi vaurioittaa järjestelmän herkkiä antureita ja muuta elektroniikkaa.
Kun varaukset kulkeutuvat eteenpäin öljyn mukana, hallitsematon kipinäpurkaus voi tapahtua myös hydraulisäiliössä. Tämän seurauksena säiliössä olevassa öljy-ilma -seoksessa voi tapahtua vaarallinen räjähdys. Tästä ilmiöstä on käytännön kokemusta myös suomalaisilla koneenrakentajilla ja heidän asiakkaillaan. Jälkikäteen viitteen räjähdyksestä voi antaa palanut huohotin.
Jos purkautuminen tapahtuu hydraulijärjestelmän ulkopuolella, kipinäpurkaukset voivat aiheuttaa henkilövahinkoja. Työturvallisuudesta pitää huolehtia, joten tällaisten tilanteiden estämiseksi tarvitaan aina kiireellisiä toimenpiteitä.
ESD hallintaan uudentyyppisellä suodattimella
Tiivis yhteistyö asiakkaiden kanssa, lukuisat kenttätestit ja kattava testausohjelma TÜV-sertifoidulla sähköstaattisen ilmiön testipenkillä ovat mahdollistaneet uuden suodatinelementtiteknologian kehityksen.
HYDAC Stat-X® on ollut markkinoilla jo vuosia ja se on osoittanut tehokkuutensa lukuisten asiakkaiden sovelluksissa eri teollisuudenaloilla.
Uusi valmistusprosessi on parantanut huomattavasti suodatinmateriaalin ominaisuuksia, joten HYDAC Stat-X®-elementit eliminoivat kipinöinnin suodattimessa ja vähentävät öljyn jäännössähkövarauksen minimiinsä.
Uudentyyppisten suodattimien käyttö on kestävän kehityksen näkökulmasta järkevää. Lakkautumisen ehkäisy mahdollistaa pidemmät öljynvaihtovälit ja huoltokustannukset pienenevät. Lisäksi järjestelmän luotettavuus paranee ja odottamattomat vikaantumiset vähenevät, joten tuotantoprosessin tehokkuus pysyy hyvällä tasolla kuukaudesta ja vuodesta toiseen.
HYDAC Stat-X®:n avulla hydraulijärjestelmän käyttö mahdollistuu jopa potentiaalisesti räjähdysvaarallisissa ympäristöissä, joten etuja on saavutettavissa perussovelluksista aina erikoissovelluksiin saakka.
Näin ongelmaan tartuttiin
VUOSIA sitten kansainvälinen työstökoneiden valmistaja havaitsi osalla asiakkaistaan palamisjäämiä öljyssä, suodatinelementtien tuhoutumista ja joissain tapauksissa jopa koneeseen asennettujen elektroniikkakomponenttien outoja vikaantumisia. HYDACin asiantuntijat suorittivat loppuasiakkailla mittauksia, öljyanalyysejä ja muita tutkimuksia ongelman selvittämiseksi. Selvisi, että työstökoneissa käytössä oleva pitkälle kehitetty hydrauliikkaöljy, jonka sähkönjohtavuus oli heikko, aiheutti ongelmat.
Myöhemmin HYDAC FluidCareCenterissä® suoritettiin lisää analyysejä ja testejä erilaisilla öljy- ja suodatinyhdistelmillä. Tästä sai alkunsa Stat-X®- suodatinelementtitekniikan kehitystyö. Tekniikan toimivuutta testattiin onnistuneesti loppuasiakkaan työstökoneessa ja tulosten perusteella uudella elementtitekniikalla pystyttiin vähentämään järjestelmän sähköstaattinen varaus minimiin. Sähköstaattisilta purkauksilta ja niiden aiheuttamilta ongelmilta vältyttiin, joten Stat-X®-ratkaisua käytetään nyt valmistajan kaikissa työstökoneissa.
Artikkeli julkaistu Promaint 3 / 2023
Lue nettiartikkeli YUMPUsta
Teksti Arto Laamanen, teknologiapäällikkö Hydac Oy
