DE102009039489B4 - Procedure for maintaining fluid systems - Google Patents

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    • F15B19/005Fault detection or monitoring

Abstract

Instandhaltungsverfahren für Fluidanlagen mit den folgenden Verfahrensschritten:Erfassen/Bestimmen eines Ist-Verschleiß-/Verbrauchszustands eines in einem Fluidkreis angeordnetes Bauteils,Bestimmen/Abschätzen eines voraussichtlichen Instandsetzungszeitpunkts zumindest auf der Grundlage des Ist-Verschleiß-/Verbrauchszustands sowie des Bauteiltyps,Ausgeben eines Instandsetzungssignals zu einem Zeitpunkt, der eine vorbestimmte Zeitspanne vor dem voraussichtlichen Instandsetzungszeitpunkt liegt,Einleiten eines Instandsetzungsprozesses mit Ausgeben des Instandsetzungssignals.Maintenance method for fluid systems with the following method steps: detecting/determining an actual wear/consumption state of a component arranged in a fluid circuit, determining/estimating an expected repair time at least on the basis of the actual wear/usage state and the component type, issuing a repair signal a time that is a predetermined period of time before the expected repair time, initiating a repair process with output of the repair signal.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Instandhaltungsverfahren gemäß dem Obergriff des Patentanspruchs 1 und insbesondere ein Verfahren zur vorzeitigen Erkennung eines bestimmten Verschleiß- oder Verbrauchszustands eines in einem Fluidkreis angeordneten Bauteils und zur Ermöglichung einer Instandsetzung bzw. Instandhaltung der Fluidanlage nach dem „Lean Production“-Modell.The present invention relates to a maintenance method according to the preamble of claim 1 and in particular to a method for early detection of a specific state of wear or consumption of a component arranged in a fluid circuit and for enabling repair or maintenance of the fluid system according to the “lean production” model.

In hydraulischen Anlagen von Produktionsmaschinen, oder Antriebsaggregaten wie auch in deren Schmiermittelkreisen oder in Kälteanlagen, etc. werden in der Regel Filterelemente eingesetzt, die das verwendete Arbeitsmedium permanent reinigen sollen, um die Funktionsfähigkeit der Anlage bzw. deren Bauteile aufrecht zu erhalten. Filterelemente sind also von enormer Wichtigkeit in derartigen Anlagen und müssen daher mit Erreichen eines bestimmten Filterverschmutzungsgrads ausgewechselt werden, um ein Minimum an Filterleistung (Filterkapazität) zu gewährleisten.In hydraulic systems of production machines or drive units as well as in their lubricant circuits or in refrigeration systems, etc., filter elements are usually used that are intended to permanently clean the working medium used in order to maintain the functionality of the system or its components. Filter elements are therefore extremely important in such systems and must therefore be replaced when a certain level of filter contamination is reached in order to ensure a minimum of filter performance (filter capacity).

Aus dem Stand der Technik ist es daher bereits bekannt, Filterelemente mit Verschmutzungssensoren auszurüsten, die den Verschmutzungsgrad des Filters unmittelbar erfassen oder die aus anderen messbaren Parametern wie Strömungswiderstand, Standzeit des Filters, Temperatur des Arbeitsmediums etc. auf den Verschmutzungsgrad rückschließen. Sobald der vorbestimmte Verschmutzungszustand erfasst/bestimmt ist, wird eine Art Alarm ausgelöst, um einen Austauschvorgang zu veranlassen. Bei Überschreiten eines weiteren Verschmutzungsgradwerts kann die Maschinenleistung automatisch reduziert oder die Maschine sogar abgeschaltet werden, um Schäden an der Fluidanlage zu vermeiden.It is therefore already known from the prior art to equip filter elements with contamination sensors which directly detect the degree of contamination of the filter or which draw conclusions about the degree of contamination from other measurable parameters such as flow resistance, service life of the filter, temperature of the working medium, etc. Once the predetermined contamination condition is detected/determined, some type of alarm is triggered to initiate a replacement operation. If a further contamination level value is exceeded, the machine performance can be automatically reduced or the machine can even be switched off to avoid damage to the fluid system.

Die aktuellen Produktionsmethoden erfordern immer längere Wartungszyklen und auch immer kürzere Stillstandszeiten für die Instandhaltung und das Einrichten der jeweiligen Produktionsmaschinen auf neue Fertigungsabläufe. Diese Forderung an die Instandhaltungsorganisation steht unmittelbar dem Erfordernis konträr gegenüber, Lagerkosten für Werkzeuge, Ersatzteile etc. zu minimieren. Daher ist es grundsätzlich erforderlich, Produktionsabläufe in unterschiedlichen Arbeits- und Funktionsbereichen so aufeinander abzustimmen, dass möglichst wenig Stillstand bei möglichst geringem Aufwand erzeugt wird.Current production methods require ever longer maintenance cycles and ever shorter downtimes for maintenance and setting up the respective production machines for new production processes. This requirement for the maintenance organization is directly opposed to the need to minimize storage costs for tools, spare parts, etc. It is therefore fundamentally necessary to coordinate production processes in different work and functional areas in such a way that as little downtime as possible is generated with as little effort as possible.

Angesichts dieser Sachlage besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein kostengünstiges Instandhaltungsverfahren für eine Fluidanlage so zu optimieren, dass möglichst geringe Stillstandszeiten erzeugt werden.In view of this situation, the object of the invention is to optimize a cost-effective maintenance method for a fluid system in such a way that the shortest possible downtimes are generated.

Diese Aufgabe wird durch ein Instandhaltungsverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This task is solved by a maintenance procedure with the features of patent claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Die Erfindung sieht folglich ein Instandhaltungsverfahren für Fluidanlagen mit den folgenden Verfahrensschritten vor:

  • Erfassen/Bestimmen eines Ist-Verschleiß-/Verbrauchszustands eines in einen Fluidkreis zwischengeschalteten Bauteils,
  • Bestimmen/Abschätzen eines voraussichtlichen Instandsetzungs- bzw. Austauschzeitpunkts zumindest auf der Grundlage des Ist-Verschleiß-/Verbrauchszustands sowie des Bauteiltyps,
  • Ausgeben eines Austauschsignals zu einem Zeitpunkt, der eine vorbestimmte Zeitspanne vor dem voraussichtlichen Austauschzeitpunkt liegt und
  • Einleiten eines Austauschprozesses mit Ausgeben des Austauschsignals.
The invention therefore provides a maintenance method for fluid systems with the following process steps:
  • Detecting/determining an actual wear/consumption state of a component connected in a fluid circuit,
  • Determining/estimating an expected repair or replacement time at least based on the actual wear/consumption condition and the component type,
  • Issuing an exchange signal at a time that is a predetermined period of time before the expected exchange time and
  • Initiating an exchange process by issuing the exchange signal.

Hierdurch wird erreicht, dass der Austauschprozess bereits zu einem Zeitpunkt vor Erreichen des maximal zulässigen Verschleiß-/Verbrauchszustands in Gang kommt, sodass ein Überschreiten des zulässigen Verschleiß-/Verbrauchszustands unter Inanspruchnahme der eingerechneten Sicherheit nicht erforderlich ist.This ensures that the replacement process starts at a point in time before the maximum permissible state of wear/consumption is reached, so that it is not necessary to exceed the permissible state of wear/consumption while making use of the safety factor.

Vorteilhaft ist es, die Zeitspanne vor Erreichen des maximal zulässigen Verschleiß-/Verbrauchszustands an dem Instandsetzungsprozess zu orientieren, der die längste Vorlaufzeit erfordert. Erfindungsgemäß ist dies der Zuliefervorgang des betreffenden fluidtechnischen Bauteils.It is advantageous to base the time period before the maximum permissible wear/consumption state is reached on the repair process that requires the longest lead time. According to the invention, this is the delivery process of the relevant fluid technology component.

Weiter vorteilhaft ist es, wenn das Austauschsignal zeitgleich in ein Bestell- sowie ein Instandsetzungsausführungssignal umgewandelt und ebenfalls zeitgleich ausgegeben wird, sodass Instandsetzungsvorbereitungen parallel zum Zuliefervorgang geplant und/oder vorbereitet werden können. Auf diese Weise reduzieren sich die für die Instandsetzung erforderlichen Stillstandszeiten der Anlage nach Eintreffen des Austauschbauteils auf ein Minimum.It is further advantageous if the exchange signal is converted into an order signal and a repair execution signal at the same time and is also output at the same time, so that repair preparations can be planned and/or prepared in parallel to the delivery process. In this way, the downtime of the system required for repairs after the replacement component arrives is reduced to a minimum.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below using a preferred exemplary embodiment with reference to the accompanying drawing.

Die einzige Figur zeigt die einzelnen Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Instandhaltungsverfahrens in chronologischer Reihenfolge.The only figure shows the individual process steps of the maintenance method according to the invention in chronological order.

Gemäß der Figur ist als ein hinsichtlich der Instandhaltung beispielsweise von hydraulischen Anlagen kritisches Bauelement beispielhaft ein Hydraulikfilter genannt, der in der Regel nicht selbstreinigend ist und daher bei Erreichen eines bestimmten Verschmutzungsgrads ausgetauscht werden muss. Dieser Verschmutzungsgrad ist abhängig vom Filtertyp grundsätzlich so gewählt, dass mit Erreichen des vorbestimmten Verschmutzungsgrads immer noch ausreichende Filterkapazität zur Verfügung steht, die eine vollständige Reinigung des Druckmittels sicherstellt.According to the figure, a hydraulic filter is mentioned as an example of a critical component with regard to the maintenance of hydraulic systems, for example, which is generally not self-cleaning and therefore has to be replaced when a certain degree of contamination is reached. Depending on the filter type, this degree of contamination is fundamentally selected so that when the predetermined degree of contamination is reached, sufficient filter capacity is still available to ensure complete cleaning of the pressure medium.

Wie bereits vorstehend ausgeführt wurde, sind auch beim erfindungsgemäßen Verfahren verschiedene Varianten der Erfassung/Bestimmung des Verschmutzungsgrads anwendbar. Die einfachste Variante stellt der Einsatz eines Schmutzsensors dar, der die Menge an eingesammelten Schmutzpartikeln erfasst. Alternativ hierzu ist es aber auch möglich, den Strömungswiderstand (oder die Druckdifferenz) zu messen, um hieraus Rückschlüsse auf den Verschmutzungsgrad zu ziehen. Letztlich ist es auch denkbar, die Betriebszeiten der Anlage zu erfassen und auf der Basis von Erfahrungswerten für durchschnittliche Verschmutzungsprozesse der jeweiligen Anlage und des jeweiligen Filtertyps den aktuellen Verschmutzungsgrad abzuschätzen.As already stated above, various variants of detecting/determining the degree of contamination can also be used in the method according to the invention. The simplest variant is to use a dirt sensor, which records the amount of dirt particles collected. Alternatively, it is also possible to measure the flow resistance (or the pressure difference) in order to draw conclusions about the degree of contamination. Ultimately, it is also conceivable to record the operating times of the system and to estimate the current degree of contamination based on empirical values for average contamination processes of the respective system and the respective filter type.

Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert ferner genaue Kenntnisse über den Instandsetzungsprozess und dessen zeitlicher Abfolge, nachdem ein Hydraulikfilter den vorbestimmten Verschmutzungsgrad erreicht hat.The method according to the invention also requires precise knowledge of the repair process and its chronological sequence after a hydraulic filter has reached the predetermined degree of contamination.

In der Regel wird dann, wenn die Notwendigkeit des Filteraustauschs eintritt, ein neuer Filter beim Lieferanten oder in einem Zentrallager angefordert, der nach einer bestimmten Lieferzeit bei der Hydraulikanlage eintrifft. Da der vorbestimmte Verschmutzungsgrad mit einer Sicherheit ausgewählt ist, verbleibt üblicherweise auch nach Erreichen des vorbestimmten Verschmutzungsgrads eine gewisse Restbetriebszeit für den Austausch des Filterelements, sodass die Anlage nicht abgeschaltet werden muss.As a rule, when the need to replace the filter arises, a new filter is requested from the supplier or from a central warehouse, which arrives at the hydraulic system after a certain delivery time. Since the predetermined degree of contamination is selected with certainty, there is usually a certain remaining operating time for replacing the filter element even after the predetermined degree of contamination has been reached, so that the system does not have to be switched off.

Jedoch treten bei Filterelementen Streuungen beim noch zulässigen Verschmutzungsgrad auf, sodass insbesondere bei verschmutzungsempfindlichen Hydraulikbauteilen mit Erreichen des vorbestimmten Verschmutzungsgrads vorsorglich die Anlage abgeschaltet wird.However, with filter elements there are variations in the permissible degree of contamination, so that the system is switched off as a precautionary measure when the predetermined degree of contamination is reached, particularly in the case of hydraulic components that are sensitive to contamination.

Erfindungsgemäß ist es nunmehr vorgesehen, auf der Grundlage der nach einem der vorstehend genannten Varianten erfassten/bestimmten Parameter das Erreichen des vorbestimmten Verschmutzungsgrads kurzfristig vorherzusagen. Im Konkreten wird der aktuelle Verschmutzungsgrad permanent oder zyklisch erfasst/bestimmt und der Zeitpunkt, an welchem der vorbestimmte Verschmutzungsgrad erreicht wird mit zunehmender Annäherung dieses Zeitpunkts immer genauer vorausberechnet. Kommt diese Berechnungs-/Abschätzroutine (ausgeführt in einer CPU bzw. Auswerte-Sendegerät) zu dem Ergebnis, dass der Zeitpunkt des Eintretens des vorbestimmten Verschmutzungsgrads in einer zukünftigen Zeitspanne erreicht wird, die jenem individuell eingebbaren Zeitrahmen entspricht, der für die Bereitstellung eines neuen Filters dieses Typs an der Anlage erforderlich ist, gibt die CPU bzw. das Auswerte-Sendegerät eine Verschmutzungsinformation an ein Firmen internes Betriebssystem aus. Das erzeugt wiederum automatisch ein Bestellungssignal.According to the invention, it is now provided to predict in the short term whether the predetermined degree of contamination will be reached on the basis of the parameters recorded/determined according to one of the above-mentioned variants. Specifically, the current level of pollution is recorded/determined permanently or cyclically and the point in time at which the predetermined level of pollution is reached is calculated more and more precisely as this point in time approaches. If this calculation/estimation routine (executed in a CPU or evaluation transmitter) comes to the conclusion that the time at which the predetermined degree of contamination occurs will be reached in a future period of time that corresponds to the individually enterable time frame required for the provision of a new filter If this type is required on the system, the CPU or the evaluation transmitter outputs contamination information to a company's internal operating system. This in turn automatically generates an order signal.

Erfindungsgemäß wird dieses Bestellungssignal, enthaltend die Angaben über Maschinenart/Standort und Filtertyp automatisch sowohl an den Zulieferbetrieb des Filters oder das Zentrallager als auch an die eigene Instandhaltungsorganisation gegeben, die dann ebenfalls die betreffende Zeitspanne zur Planung des maschinenspezifischen Instandsetzungsprozesses, d.h. des Filteraustauschs nutzen kann.According to the invention, this order signal, containing the information about the type of machine/location and filter type, is automatically sent to both the supplier of the filter or the central warehouse as well as to the company's own maintenance organization, which can then also use the relevant period of time to plan the machine-specific repair process, i.e. the filter replacement.

Zum dem betreffenden Zeitpunkt, an dem dann der vorbestimmte Filterverschmutzungsgrad erreicht wird, im vorliegenden Ausführungsbeispiel 75% der ursprünglichen Filterkapazität verbraucht, ist der bestellte Filter bei der Anlage und kann von entsprechendem Fachpersonal eingebaut werden. Hierzu wird die Anlage kurzfristig abgestellt, solange, bis der Filteraustausch vorgenommen ist. Das Abschalten der Anlage löst ein weiteres Rücksetzsignal aus, das an die CPU bzw. Auswerte-Sendegerät abgegeben wird die dementsprechend die Verschmutzungsgraderfassung sowie Vorausberechnung des Austauschzeitpunkts erneut in Lauf setzt.At the relevant time, at which the predetermined degree of filter contamination is reached, in the present exemplary embodiment 75% of the original filter capacity is consumed, the ordered filter is in the system and can be installed by appropriate specialist personnel. For this purpose, the system is switched off for a short time until the filter is replaced. Switching off the system triggers a further reset signal, which is sent to the CPU or evaluation transmitter, which accordingly restarts the contamination level detection and pre-calculation of the replacement time.

Abschließend sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch bei Verschleiß-/Verbrauchsbauteilen, insbesondere Filter, in Schmiermittelkreisen, Bremsanlagen, Kälteaggregaten etc., offener oder geschlossener Bauform eingesetzt werden kann.Finally, it should be noted that the invention can also be used for wear/consumable components, in particular filters, in lubricant circuits, brake systems, refrigeration units, etc., of open or closed design.

Claims (7)

Instandhaltungsverfahren für Fluidanlagen mit den folgenden Verfahrensschritten: Erfassen/Bestimmen eines Ist-Verschleiß-/Verbrauchszustands eines in einem Fluidkreis angeordnetes Bauteils, Bestimmen/Abschätzen eines voraussichtlichen Instandsetzungszeitpunkts zumindest auf der Grundlage des Ist-Verschleiß-/Verbrauchszustands sowie des Bauteiltyps, Ausgeben eines Instandsetzungssignals zu einem Zeitpunkt, der eine vorbestimmte Zeitspanne vor dem voraussichtlichen Instandsetzungszeitpunkt liegt, Einleiten eines Instandsetzungsprozesses mit Ausgeben des Instandsetzungssignals.Maintenance method for fluid systems with the following method steps: detecting/determining an actual wear/consumption state of a component arranged in a fluid circuit, determining/estimating an expected repair time at least on the basis of the actual wear/usage state and the component type, issuing a repair signal one Point in time, which is a predetermined period of time before the expected repair time, initiating a repair process with output of the repair signal. Instandhaltungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeitspanne vor Erreichen eines maximal zulässigen Verschleiß-/Verbrauchszustands an jenem Instandsetzungsteilprozess orientiert wird, der die längste Vorlaufzeit erfordert.maintenance procedures Claim 1 , characterized in that the period of time before reaching a maximum permissible state of wear/consumption is based on the repair sub-process that requires the longest lead time. Instandhaltungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Zeitspanne der Zeitraum für einen Zuliefervorgang des betreffenden fluidtechnischen Bauteils ausgewählt wird.maintenance procedures Claim 2 , characterized in that the time period for a delivery process of the relevant fluid technology component is selected as the time period. Instandhaltungsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Instandsetzungssignal zeitgleich in ein Bestell- sowie ein Instandsetzungsausführungssignal umgewandelt und ausgegeben wird.Maintenance method according to one of the preceding claims, characterized in that the repair signal is simultaneously converted into an order signal and a repair execution signal and output. Instandhaltungsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Instandsetzungsprozess einen Austauschvorgang beinhaltet, der einem Zuliefervorgang zeitlich nachgeschaltet ist.Maintenance method according to one of the preceding claims, characterized in that the repair process includes an exchange process which takes place after a delivery process. Instandhaltungsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit Beendigung des Austauschvorgangs die Routine zur Bestimmung/Abschätzung eines Instandsetzungsprozesses neu gestartet wird.Maintenance method according to one of the preceding claims, characterized in that the routine for determining/estimating a repair process is restarted when the replacement process is completed. Instandhaltungsverfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Filter ist und als Verschleiß-/Verbrauchszustand der Verschmutzungsgrad des Filters erfasst wird.Maintenance method according to one of the preceding claims, characterized in that the component is a filter and the degree of contamination of the filter is recorded as the state of wear/usage.
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