WO2020259982A1 - Verfahren zum bestimmen und angeben der reststandzeit eines filters - Google Patents

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WO2020259982A1
WO2020259982A1 PCT/EP2020/065609 EP2020065609W WO2020259982A1 WO 2020259982 A1 WO2020259982 A1 WO 2020259982A1 EP 2020065609 W EP2020065609 W EP 2020065609W WO 2020259982 A1 WO2020259982 A1 WO 2020259982A1
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temperature
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pressure difference
remaining service
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PCT/EP2020/065609
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Norbert Sann
Alexander WOHLERS
Stefan DAUFER
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Hydac Filtertechnik Gmbh
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    • B01D35/14—Safety devices specially adapted for filtration; Devices for indicating clogging
    • B01D35/143—Filter condition indicators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
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    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/22—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system
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    • F02M37/40—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system characterised by filters or filter arrangements with means for detection of clogging

Definitions

  • the invention relates to a method for determining and specifying the remaining service life of a filter for filtering a fluid.
  • DE 1 1 201 1 101 982 T5 discloses a method for determining and specifying the remaining service life (remaining service life) of a filter for filtering a fluid in a given machine application, which uses an algorithm to calculate the remaining filter service life, the provision of initial constants for the algorithm based on the laboratory performance and / or the historical performance, the adaptation of the constants during the use of the filter based on the actual performance of the filter and / or the behavior of the machine.
  • the known method is characterized in that data obtained from an electronic control module (ECM) of an internal combustion engine or a hydraulic machine is used to calculate the volume of the fluid flow through the filter and the volume of the fluid flow calculated in this way is converted into a Input algorithm which is used in the known method to determine whether a Filter maintenance is required or not.
  • ECM electronice control module
  • the calculation or determination of a fluid volume flow for performing a method for the purpose of determining the remaining service life of a filter is also the subject of publication US 201 1/03071 60 A1.
  • the invention is based on the object of providing a method for determining and specifying the remaining service life of a filter which does not necessarily depend on a fluid volume flow determination.
  • a pertinent problem solves a method with the features of Pa tent shes 1 in its entirety.
  • the pressure difference between the unfiltrate side and the filtrate side is measured at the filter and preferably stored in a ring buffer as a data storage device, with data filtering being performed at the same time.
  • a temperature value of the fluid can optionally be measured in order to normalize the pressure differential value by means of temperature compensation.
  • related temperature values can also be obtained from empirical values for normalization.
  • the measured values are then processed and the remaining service life is calculated from the extrapolated pressure curve. This can be post-processed in order to obtain a "continuously falling curve" as possible during the evaluation.
  • further variables can be determined in order to iteratively increase the robustness, but this is not absolutely necessary.
  • the measured pressure difference at the filter can therefore preferably be normalized to a currently measured fluid temperature and / or to at least one reference temperature.
  • the viscosity of the fluid for a certain temperature can then be determined from corresponding diagrams (Ubbelohde-Walther diagram) and the pressure can then be corrected to a standardized temperature with the viscosity determined in this way.
  • the viscosity of the hydraulic oil used must preferably be known for at least two temperature values, regularly 40 ° C and 100 ° C.
  • threshold values are defined in order to exclude the background noise that occurs during measurement processes from built-in sensors as a measurement input variable to be used, which could falsify the measurement result.
  • the temperature-compensated pressure differential value is filtered with a type of sliding mean value formation.
  • the mean value and the standard deviation thereof are preferably calculated over all values in the ring buffer. This calculated mean value is then written as a new value in the ring buffer as a data memory instead of a current measured value.
  • Fig. 2 is a schematic sequence of the algorithm with computational variables
  • FIG. 5 shows an example of a differential pressure curve of a machine use cycle.
  • the basis for calculating the service life is the life cycle of a hydraulic filter element. To the extent that dirt particles settle in the filter, there is a pressure drop between points before and after the filter, ie on the unfiltrate and on the filtrate side of the filter.
  • This differential pressure curve is not linear and depends on the type of filter and the type of contamination. At the beginning, the rise in the differential pressure is very flat, and from a certain degree of contamination, the differential pressure then rises sharply very quickly. An estimate for the remaining service life can now be calculated from the data obtained, up to the point in time at which the filter is completely soiled or blocked by soiling.
  • the service life or the degree of increase in contamination is dependent on various factors, such as
  • an algorithm has been developed according to the basic illustration of FIG. 1, which can thus predict the remaining service life of the filter with sufficiently high accuracy the filter is not changed too early, which increases operating costs; At the same time, however, it is also guaranteed that the last change point will not be missed, which could possibly damage the movable machine parts for which the particle cleaning of the fluid by the filter is provided.
  • filter characteristics, oil characteristics, pressure difference and temperature values are used as input variables for the algorithm; Data whose run through the algorithm results in a usable remaining service life for the filter.
  • data from comparative measurements can also be used to increase the robustness, as can current volume flow data from the fluid circuit in a switchable manner.
  • data processing is provided for the method according to the invention, which consists of checking and processing the measured values, which can then be used for calculating the service life.
  • the differential pressure sensor installed in the fluid circuit can always generate a metrological background noise and, depending on the design, a minimum measurable pressure that deviates from atmospheric pressure (area in which the sensor does not respond) can occur, a threshold value must be defined that a signal is considered valid. Below half of this threshold, the machine is deemed to have been switched off and the algorithm, as shown by way of example in FIG. 1, is canceled. A value of 0.1 bar, for example, can be set as the threshold value.
  • a temperature compensation of the pressure value has to be carried out, for which a threshold value for the temperature measurement is defined, which can be parameterized.
  • the algorithm is aborted below this threshold because the machine is not yet in a stable operating state. For example, 30 ° C can be set as the threshold value here.
  • the measured pressure difference must be normalized to a temperature in order to obtain a corrected pressure curve. If there is no temperature sensor, a reference temperature is used instead of the measured value, for example 40 ° C according to FIG. 4, which applies to an Ubbelohde / Walther diagram for a certain type of oil whose viscosity in mm / s 2 above the temperature in Degrees Celsius is shown.
  • the relationship between pressure and temperature and pressure with viscosity is used. Since the viscosity for a specific temperature can easily be determined from the above diagram according to FIG. 4, the pressure can in turn be corrected to a standardized temperature with the viscosity determined in this way.
  • the viscosity of the hydraulic oil used must be known for at least two temperature values, the temperature values 40 ° C and 100 ° C being used for this according to the representation according to FIG. 4.
  • parameters for the viscosity can be read directly from the data sheets, which are at least available to experts for most commercially available oils.
  • the pressure difference Dr is measured at regular intervals and stored in a so-called ring buffer as a data memory, with filtering being performed at the same time by the filter.
  • a temperature value T can optionally be measured as stated in order to normalize the pressure difference value by means of a temperature compensation, which gives the value Drt.
  • the temperature-compensated pressure difference value is still filtered with a type of sliding mean value formation, which according to the illustration according to FIG. 1 as output values for the filtering gives the values ⁇ p F.
  • the mean value and the standard deviation are calculated for all values in the ring buffer, with every measured value that deviates by more than one standard deviation from the mean value is replaced by the mean value.
  • the mean value of the filtered values is calculated and this is used instead of the measured value, which in turn is written as a new value in the ring buffer.
  • the filtered values ⁇ p F are then extrapolated according to the representation according to FIG. 2 to obtain a pressure difference curve, a linear relationship being able to be generated by taking the logarithm.
  • the robustness of the method according to the invention can be increased by a so-called adaptive observer correction method.
  • a so-called adaptive observer correction method By analyzing the volume flow or the volume flow profile, conclusions can be drawn about the filter element and the operating conditions. Based on this, corrective action can then be taken in the calculated service life.
  • volume flow peaks can be identified, which are compared with a parameterizable, maximum possible volume flow for the machine, and if this is exceeded, a warning is issued.
  • a warning is issued.
  • the specific dirt penetration rate can be calculated from the internal volume flow as well as a rate of change in the context of the dirt load and compared with predefinable reference values. If predeterminable limit values are exceeded, a warning is issued again.
  • the algorithm was carried out for implementation on a HY-TTC32 controller, and HDA and ETS sensor types are used as differential pressure sensors and temperature sensors.
  • the relevant controller and sensors can be obtained from the owner of the property rights.
  • FIG. 5 further shows, a fictitious, possible differential pressure curve Dr is plotted there over a machine cycle time t.
  • the area I shows the differential pressure curve in an interval with initial contamination; area II a regular filter interval and area III the differential pressure curve if the filter has not been changed, which means that the differential pressure curve exceeds a threshold value which is shown in dashed lines in FIG. 5 and corresponds to the blocking of the filter .
  • the time range IV would be set with the associated differential pressure curve if the filter element is missing, and the range V shows by way of example if the filter element was changed too early.
  • the differential pressure curve VI shows how heavy contamination would affect the filter.
  • the operator can react accordingly, for which purpose the machine control can be used via a CAN-BUS system.

Abstract

Verfahren zum Bestimmen und Angeben der Reststandzeit eines Filters zum Filtern eines Fluids mit zumindest den folgenden Verfahrensschritten: - Messen der Druckdifferenz zwischen Unfiltrat- und Filtratseite des Filters, - Durchführen einer Temperaturkompensation, - Extrapolieren des Druckdifferenzverlaufs, und - Berechnung der Reststandzeit.

Description

Verfahren zum Bestimmen und Angeben der Reststandzeit eines Filters
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen und Angeben der Rest standzeit eines Filters zum Filtern eines Fluids.
Durch DE 1 1 201 1 101 982 T5 ist ein Verfahren zum Bestimmen und An- geben der verbleibenden Nutzungsdauer (Reststandzeit) eines Filters zum Filtern eines Fluids in einer vorgegebenen Maschinenanwendung bekannt, welches das Verwenden eines Algorithmus zum Berechnen der verbleiben den Filter-Nutzungsdauer, das Bereitstellen von Anfangskonstanten für den Algorithmus basierend auf der Faborleistung und/oder der historischen Feis- tung, das Anpassen der Konstanten während der Benutzung des Filters ba sierend auf der tatsächlichen Feistung des Filters und/oder dem Verhalten der Maschine umfasst.
Insbesondere zeichnet sich das bekannte Verfahren dadurch aus, erhaltene Daten eines elektronischen Steuerungsmoduls (ECM) einer Brennkraftma schine oder einer hydraulischen Maschine dazu zu verwenden, um das Vo lumen des Fluidstroms durch den Filter zu berechnen und das so berech nete Volumen des Fluidstroms wird in einen Algorithmus eingegeben, der in dem bekannten Verfahren dazu verwendet wird, festzustellen, ob eine Filterwartung notwendig ist oder nicht. Die Berechnung oder Ermittlung ei nes Fluid-Volumenstroms zum Durchführen eines Verfahrens zwecks Ermit teln der Reststandzeit eines Filters ist auch Gegenstand der Veröffentlichung US 201 1/03071 60 A1 .
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bestimmen und Angeben der Reststandzeit ei nes Filters zur Verfügung zu stellen, das nicht zwingend auf eine Fluid-Vo- lumenstromermittlung angewiesen ist.
Eine dahingehende Aufgabe löst ein Verfahren mit den Merkmalen des Pa tentanspruchs 1 in seiner Gesamtheit.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch zumindest die folgen den Verfahrensschritte aus:
Messen der Druckdifferenz zwischen Unfiltrat- und Filtratseite des Filters,
Durchführen einer Temperaturkompensation,
Extrapolieren des Druckdifferenzverlaufs, und
Berechnung der Reststandzeit.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in regelmäßigen Intervallen die Druckdifferenz zwischen Unfiltrat- und Filtratseite am Filter gemessen und vorzugsweise in einem Ringpuffer als Datenspeichereinrichtung gespei chert, wobei gleichzeitig eine Daten-Filterung vorgenommen wird. Zusätz lich kann optional ein Temperaturwert des Fluids gemessen werden, um den Druckdifferenzwert mittels einer Temperaturkompensation zu normie ren. Dahingehende Temperaturwerte lassen sich aber auch aus Erfahrungs werten für die Normierung gewinnen. Anschließend werden die Messwerte aufbereitet und aus dem extrapolierten Druckverlauf die Reststandzeit be rechnet. Diese kann eine Nachbearbeitung erfahren, um eine möglichst „kontinuierlich fallende Kurve" im Rahmen der Auswertung zu erhalten. Ferner können weitere Größen ermittelt werden, um die Robustheit iterativ zu erhöhen, was jedoch nicht zwingend notwendig ist.
Vorzugsweise kann also die gemessene Druckdifferenz am Filter auf eine aktuell gemessene Fluidtemperatur und/oder auf mindestens eine Referenz temperatur normiert werden. Aus entsprechenden Diagrammen (Ubbe- lohde-Walther-Diagramm) kann dann die Viskosität des Fluids für eine be stimmte Temperatur ermittelt werden und mit der derart bestimmen Viskosi tät kann dann wiederum der Druck auf eine genormte Temperatur korrigiert werden. Vorzugsweise muss für die Berechnung die Viskosität des verwen deten Hydrauliköls für mindestens zwei Temperaturwerte, regelmäßig 40°C und 100°C, bekannt sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass im Rahmen der Differenzdruck- und Temperaturmes sung Schwellwerte definiert werden, um dergestalt das bei Messvorgängen auftretende Grundrauschen von verbauten Sensoren als zu verwertende Messeingangsgröße, die das Messergebnis verfälschen könnte, auszuschlie ßen. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemä ßen Verfahrens ist vorgesehen, dass um Streuungen in der jeweiligen Diffe renzdruckmessung zu verringern, der temperaturkompensierte Druckdiffe renzwert mit einer Art gleitender Mittelwertbildung messtechnisch gefiltert wird. Dazu werden vorzugsweise über alle Werte im Ringpuffer der Mittel wert und die Standardabweichung hiervon berechnet. Dieser errechnete Mittelwert wird anstelle eines aktuellen Messwertes dann als neuer Wert in den Ringpuffer als Datenspeicher geschrieben.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass in den Algorithmus für die Ermittlung der Reststandzeit zusätzlich zu den gemessenen Druckdifferenz- und/oder Tem- peraturwerten Kenndaten mit berücksichtigt werden, wie Filter- und Flu idkenndaten. Hierdurch lassen sich für die Genauigkeit der Reststandzeiter mittlung verbesserte Ergebnisse erhalten. Bei weiteren bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ver fahrens ist eine Anomalieerkennung vorgesehen, eine Steigerung der Ro bustheit des Verfahrens, ein Condition-Monitoring sowie eine Automatisie rung des Verfahrens mittels BUS-System, insbesondere CAN-Bus oder IO- Link. Dahingehende Ausgestaltungen sind Gegenstand der sonstigen Unter- ansprüche.
Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von Figuren nach der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Art die
Fig. 1 die generelle Funktionsweise des Algorithmus;
Fig. 2 einen schematischen Ablauf des Algorithmus mit Rechengrö ßen;
Fig. 3 eine Möglichkeit der Datenaufbereitung für den Algorithmus zur Berechnung der Standzeit;
Fig. 4 exemplarisch ein Ubbelohde-Walther-Diagramm für eine be stimmte Ölsorte, bei der die Viskosität in mm/s2 über der Temperatur des Fluids aufgetragen ist; und
Fig. 5 exemplarisch einen Differenzdruckverlauf eines Maschinen einsatzzyklus. Die Grundlagen für die Standzeitberechnung ist der Lebenszyklus eines Hydraulik-Filterelements. In dem Maße, wie sich Schmutzpartikel in dem Filter absetzen, gibt es einen Druckabfall zwischen Stellen vor und nach dem Filter, d.h. auf der Unfiltrat- und auf der Filtratseite des Filters. Dieser Differenzdruckverlauf ist nicht linear und abhängig von der Bauart des Fil ters und der Art der Verschmutzung. Zu Beginn verläuft der Anstieg des Dif ferenzdrucks sehr flach und ab einem gewissen Grad der Verschmutzung steigt der Differenzdruck dann sehr schnell stark an. Aus den erhaltenen Daten kann nun eine Abschätzung für die restliche Standzeit errechnet wer den, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem der Filter komplett verschmutzt respek tive durch Verschmutzung verblockt ist.
Die Standzeit bzw. der Grad der Zunahme der Verschmutzung ist dabei von verschiedenen Faktoren abhängig, wie beispielsweise
Größe des Volumenstroms,
- Viskosität/Öltemperatur,
Dauer der Belastung,
- Schmutzbeladung,
- Spülvorgänge,
Temperatur der hydraulischen Flüssigkeit,
Reinheit der Umgebung, beispielsweise vorgegeben durch Staubbe lastung der Luft,
Relaxation.
Darum ergibt sich in der Wirklichkeit meist kein streng monotoner Druck anstieg; stattdessen treten Ausreißer und Schwankungen im Druckverlauf auf.
Auf Basis der verfügbaren Informationen ist ein Algorithmus entwickelt wor den gemäß der prinzipiellen Abbildung nach der Fig. 1 , der die Reststand zeit des Filters mit ausreichend hoher Genauigkeit vorhersehen kann, damit der Filter nicht zu früh gewechselt wird, was die Betriebskosten erhöht; gleichzeitig aber auch garantiert ist, dass der letzte Wechselpunkt nicht ver passt wird, was gegebenenfalls die bewegbaren Maschinenteile schädigen könnte, für die die Partikelabreinigung des Fluids durch den Filter vorgese hen ist. Wie die Abbildung nach der Fig. 1 zeigt, werden als Eingangsgrö ßen für den Algorithmus Filter-Kenndaten, Ölkenndaten, Druckdifferenz- und Temperaturwerte eingesetzt; Daten deren Durchlauf nach dem Algo rithmus eine verwertbare Reststandzeit für den Filter ergeben.
Neben den genannten Daten können für eine Steigerung der Robustheit noch Daten von Vergleichsmessungen eingesetzt werden sowie in zuschalt- barer Weise aktuelle Volumenstromdaten aus dem Fluidkreislauf.
Zunächst ist für das erfindungsgemäße Verfahren eine Datenaufbereitung vorgesehen, die aus einer Prüfung und Bearbeitung der Messwerte besteht, die dann für die Standzeitberechnung verwendet werden kann. Da von dem im Fluidkreis verbauten Differenzdrucksensor immer auch messtech nisch ein Grundrauschen kommen kann und je nach Bauart ebenso ein vom atmosphärischen Druck abweichender minimal messbarer Druck (Be reich, in dem der Sensor nicht anspricht) auftreten kann, muss ein Schwell wert definiert werden, ab dem ein Signal als gültig angesehen wird. Unter halb dieser Schwelle gilt die Maschine als ausgeschaltet und der Algorith mus, wie er exemplarisch in der Fig. 1 aufgezeigt ist, wird abgebrochen. Als Schwellwert kann beispielsweise ein Wert von 0,1 bar, angesetzt werden.
Ferner ist eine Temperaturkompensation des Druckwertes durchzuführen, wozu ein Schwellwert für die Temperaturmessung definiert wird, der para- metrierbar ist. Unterhalb dieser Schwelle wird der Algorithmus abgebro chen, da sich die Maschine noch nicht in einem stabilen Betriebszustand befindet. Als Schwellwert kann hier beispielsweise 30°C angesetzt werden. Da der Druck im Hydrauliköl abhängig ist von der Temperatur, muss die gemessene Druckdifferenz auf eine Temperatur normiert werden, um einen bereinigten Druckverlauf zu erhalten. Ist kein Temperatursensor vorhanden, wird statt des Messwertes eine Referenztemperatur verwendet, beispiels weise 40°C gemäß der Fig. 4, die ein Ubbelohde/Walther-Diagramm be trifft für eine bestimmte Ölsorte, deren Viskosität in mm/s2 über der Tempe ratur in Grad Celsius wiedergegeben ist. Insoweit wird der Zusammenhang des Drucks mit der Temperatur und des Drucks mit der Viskosität ausge nutzt. Da aus dem genannten Diagramm nach der Fig. 4 die Viskosität für eine bestimmte Temperatur leicht ermittelt werden kann, kann mit der so bestimmten Viskosität wiederum der Druck auf eine genormte Temperatur korrigiert werden.
Für die Berechnung muss die Viskosität des verwendeten Hydrauliköls für mindestens zwei Temperaturwerte bekannt sein, wobei gemäß der Darstel lung nach der Fig. 4 hierfür die Temperaturwerte 40°C und 100°C verwen det werden. Insoweit lassen sich Parameter für die Viskosität direkt aus den Datenblättern ablesen, die für die meisten handelsüblichen Öle zumindest der Fachwelt zur Verfügung stehen.
Wie sich aus dem schematischen Ablauf des Algorithmus mit Rechengrö ßen nach der Fig. 2 ergibt, wird in regelmäßigen Intervallen die Druckdiffe renz Dr gemessen und in einem sog. Ringpuffer als Datenspeicher gespei chert, wobei gleichzeitig eine Filterung durch den Filter vorgenommen ist. Zusätzlich kann optional ein Temperaturwert T wie dargelegt gemessen werden, um den Druckdifferenzwert mittels einer Temperaturkompensation zu normieren, was den Wert Drt gibt.
Um die Druckdifferenzmessung zu verringern, wird der temperaturkompen sierte Druckdifferenzwert noch gefiltert mit einer Art gleitender Mittelwert bildung, was gemäß der Darstellung nach der Fig. 1 als Ausgangswerte für die Filterung die Werte ÄpF ergibt. Hierfür werden über alle Werte im Ring puffer der Mittelwert und die Standardabweichung berechnet, wobei jeder Messwert, der mehr als eine Standardabweichung vom Mittelwert abweicht, durch den Mittelwert ersetzt wird. Anschließend wird der Mittelwert der ge filterten Werte berechnet und dieser anstatt des Messwertes verwendet, der wiederum als neuer Wert in den Ringpuffer geschrieben wird. Die gefilter ten Werte ÄpF werden gemäß der Darstellung nach der Fig. 2 dann für den Erhalt eines Druckdifferenzverlaufs extrapoliert, wobei sich durch Logarith- mieren ein linearer Zusammenhang erzeugen lässt. Mit der gesuchten Vis kosität für die aktuell gemessene Temperatur T sowie einem Achsenab schnitt b und der Steigung m, die sich in üblicher Weise über einen Drei satz aus den beiden bekannten Punkten nach der Fig. 4 ermitteln lassen, ergibt sich In(ÄpF) = mt + b.
Unter Verwendung der Werte m und b aus der Extrapolation lässt sich dann die Standzeit wie folgt berechnen
Figure imgf000009_0001
woraus sich die aktuelle Standzeit t ergibt, die unter Einbezug einer vorgeb- baren maximalen Standzeit die Berechnung der Reststandzeit trest = tmax-t ermöglicht.
Eine zugehörige Datenaufbereitung für den Algorithmus zur Berechnung der Standzeit gemäß der Darstellung nach der Fig. 2 ist in Fig. 3 wiederge geben. Kommt es, wie in Fig. 3 dargestellt, zur Situation, dass ÄpF gleich Null ist, ist dies gleichbedeutend mit einem Abbruch des Algorithmus mit der Folge, dass die Reststandzeitberechnung dann nicht ausgeführt wird. Dieser Fall tritt ein, wenn der gemessene Druckwert oder Temperaturwert unterhalb der definierten jeweiligen Messschwelle ist. Ansonsten wird ein gefilterter Wert für den Druck berechnet und an den Algorithmus zur Be rechnung der Standzeit weitergegeben. Ferner werden am Ende der Stand zeit-Routine diverse Prüfungen auf Plausibilität durchgeführt, um die be rechneten Werte zu begrenzen und die Berechnung robuster zu gestalten. Anschließend wird die aktuell geschätzte Reststandzeit ausgegeben. Hierfür werden sowohl für den Druckwert als auch für den Temperaturwert Schwel lenwerte Dr sens und T thresh (für thresh = Schwelle) vorgegeben.
Die Robustheit des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich durch ein sog. adaptives Beobachter-Korrekturverfahren steigern. Durch Analyse des Volu menstromes respektive des Volumenstromprofils können Rückschlüsse auf das Filterelement und auf Betriebszustände gezogen werden. Basierend auf diesen kann dann korrigierend in die berechnete Standzeit noch mit einge griffen werden. So lassen sich unter Einsatz eines solchen Verfahrens zur Steigerung der Robustheit Volumenstromspitzen erkennen, die mit einem parametrierbaren, maximal möglichen Volumenstrom für die Maschine ver glichen werden, bei dessen Überschreitung eine Warnung ausgegeben wird. Auch besteht die Möglichkeit, einen Vergleich mit einem vorgegebe nen Volumenstrom durchzuführen und bei Abweichungen kann eine er neute Berechnung der Standzeit vorgenommen werden.
Ferner lässt sich im Rahmen eines sog. Condition-Monitoring die spezifi sche Schmutzeindringrate aus dem internen Volumenstrom sowie einer Än derungsrate im Rahmen der Schmutzbeladung berechnen und mit vorgeb- baren Referenzwerten vergleichen. Bei Überschreiten vorgebbarer Grenz werte erfolgt wiederum eine Warnung.
Der Algorithmus wurde für die Implementierung auf einem Controller HY-TTC32 vorgenommen und als Differenzdrucksensor sowie als Tempera tursensor kommen Sensortypen der Bauklasse HDA bzw. ETS zum Einsatz. Der dahingehende Controller sowie die Sensoren lassen sich über die Schutzrechtsinhaberin beziehen.
Wie die Fig. 5 weiter zeigt, ist dort ein fiktiver, möglicher Differenzdruck- verlauf Dr über einer Maschinenzykluszeit t aufgetragen.
Dabei zeigt der Bereich I den Differenzdruckverlauf in einem Intervall mit Initialverschmutzung; der Bereich II ein reguläres Filterintervall und der Be reich III den Differenzdruckverlauf, wenn der Filter nicht gewechselt wor- den ist, was dazu führt, dass der Differenzdruckverlauf einen Schwellenwert überschreitet, der in Fig. 5 strichliniert wiedergegeben ist und dem Verblo cken des Filters entspricht.
Der zeitliche Bereich IV würde sich mit dem zugehörigen Differenzdruck- verlauf einstellen, sofern das Filterelement fehlt und der Bereich V gibt exemplarisch wieder, wenn ein zu früher Filterelementwechsel stattgefun den hat. Der Differenzdruckverlauf VI zeigt, wie sich ein starker Schmutz eintrag auf den Filter auswirken würde. Je nachdem, welcher Differenzdruckverlauf vorliegt, kann dann entspre chend bedienerseitig reagiert werden, wozu über ein CAN-BUS-System die Maschinensteuerung mit beigezogen werden kann.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1 . Verfahren zum Bestimmen und Angeben der Reststandzeit eines Fil ters zum Filtern eines Fluids mit zumindest den folgenden Verfah- rensschritten:
Messen der Druckdifferenz zwischen Unfiltrat- und Filtratseite des Filters,
Durchführen einer Temperaturkompensation,
Extrapolieren des Druckdifferenzverlaufs, und
Berechnung der Reststandzeit.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die ge messene Druckdifferenz auf eine aktuell gemessene Fluidtemperatur und/oder auf mindestens eine Referenztemperatur normiert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Differenzdruck- und Temperaturmessung Schwell werte definiert werden.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass um Streuungen in der jeweiligen Differenzdruck messung zu verringern, der temperaturkompensierte Druckdifferenz wert mit einer Art gleitender Mittelwertbildung gefiltert wird.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass in den Algorithmus für die Ermittlung der Rest standzeit zusätzlich zu den gemessenen Druckdifferenz- und/oder Temperaturwerten Kenndaten mit berücksichtigt werden, wie Filter- und Fluidkenndaten.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass in regelmäßigen Intervallen die Druckdifferenz ermittelt und in einen Ringpuffer als Datenspeichereinrichtung ge speichert wird.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass es eine Anomalieerkennung erlaubt, wie
Filterelement fehlt,
Filterelement nicht oder zu früh gewechselt,
Filterelement verblockt, oder unvorhergesehener starker
Schmutzeintrag,
und dass bei Erkennung einer Anomalie
ein Filterelement einzusetzen oder zu wechseln ist.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass zur Steigerung der Robustheit des Verfahrens ein adaptives Beobachter-Korrekturverfahren eingesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass für ein Condition-Monitoring eine spezifische Schmutzeinbringrate aus dem internen Volumenstrom der Ände- rungsrate der Beladung berechnet und mit Referenz werten vergli chen wird, und dass bei Überschreiten eines vorgebbaren Grenzwer tes eine Warnung erfolgt.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Sensoren an ein BUS-System, insbesondere
CAN-Bus oder IO-Link, einer Maschinensteuerung, die den Fluid kreislauf steuert, angeschlossen werden.
PCT/EP2020/065609 2019-06-26 2020-06-05 Verfahren zum bestimmen und angeben der reststandzeit eines filters WO2020259982A1 (de)

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