fluid_www[1]

HYDRAULIIKKA | PNEUMATIIKKA | VOITELU7. vuosikerta

Kohteenmukaiset öljyanalyysit

Tribologia-konferenssi Etelä-Afrikasssa

Vesihydrauliikan haasteet

Digitaalihydrauliikan edut

win&win-lehti on alihankinnan, sopimusvalmistuksen ja kumppanuuden uusi erikoislehti

Lehden aiheina ovat pääteemojen eli alihankinnan, sopimusvalmistuksen ja kumppanuuden tekniset, ulkoistetut palvelut, sisältäen osto- ja hankintatoimen, kunnossapidon, käytön, valvonnan, energia- ja tuotantotehokkuuden parantamisen sekä raportoinnin metalli- ja prosessiteollisuuden, kuntatekniikan ja kaupan alalla.

Kohderyhmänä ovat tuotannon, käytön, kunnossapidon ammattilaiset sekä päättäjät teollisuuden, kuntatekniikan ja kaupan piirissä.

Lisätietoja ja ilmoitusvaraukset: Kalle Maurola, myyntipäällikkö 020 770 3377 [email protected]

Uusi lehti

HYDRAULIIKKA | PNEUMATIIKKA | VOITELU7. vuosikerta

5 | Lehdentekijöiltä

6 | Pääkirjoitus

8 | Digitaalihydrauliikan kuulumiset Matti Linjama, TTY

11 | Polumni

12 | Vesihydrauliikan kunnonvalvonta TkT Hannu Riipinen, TTY

15 | Vesihydrauliikan sovelluksia DI Harri Sairiala, TTY Kari T. Koskinen, TTY

18 | Energiatehokkuutta myös pneumatiikkaan Timo Kiiso, Bosch Rexroth

20 | Etelä-Afrikan Tribologia 2008 -konferenssi Jari Rinkinen, TTY Matti Löppönen, Oy SKF Ab

24 | Fluidijärjestelmien kunnonvalvonta Ari Kauppinen, Fluid House

28 | Öljyanalyysipaketin valinta Mika Vesala, Fluidab Oy Timo Nousiainen, Oy Colly Company Ab

32 | Nykyaikainen keskusvoitelu- järjestelmä Jarno Kuvaja, Oy SKF Ab

36 | Veden liukoisuus öljyssä ja siihen vaikuttavia tekijöitä Senja Paasimaa, Vaisala Oyj

40 | FinnMETKO-näyttely oli järeämpi ja kansainvälisempi kuin koskaan

42 | Kauppamatkustajan vuolema

Tässä numerossa

www.fluidfinland.fi

2 • 2008 FLUID Finland • 3

LEHDENTEKIJÖILTÄ

hydrauliikka, pneumatiikka, voitelu

www.fluidfinland.fi7. vuosikerta

Julkaisija

www.lehtiyhtyma.fi

Kustantaja ja toimitusSuomen Lehtiyhtymä Oy

ErikoislehdetRälssitie 7 A, PL 350, 01511 Vantaa

fax 020 770 [email protected]

PäätoimittajaVesa-Matti Mustajärvi

0400 508 356, 020 770 [email protected]

IlmoituksetKalle Maurola

Myyntipäällikkö040 504 4125, 020 770 [email protected]

ToimitusneuvostoHarri Karlén, HYDAC Oy,

Juha Keto-Tokoi, FluidHouse Oy, Timo Kiiso, Bosch Rexroth Oy,

Timo Nousiainen, Oy Colly Company Ab, Ari Oinonen, Parker Hannifin Oy,

Raimo Puustelli, Teknoma Oy, Jari Rinkinen, TTY/IHA,

Kaarle Räihä, Hydrauliikkahuolto K. Räihä Oy,Vesa-Matti Mustajärvi, Fluid Finland

TaittoReija Jokinen, Uusimaa Studio

Kirjapaino Uusimaa, Suomen Lehtiyhtymä Oy, Porvoo

PainopaikkaKirjapaino Uusimaa,

Suomen Lehtiyhtymä Oy, Porvoo

Ilmestyminenneljä numeroa vuodessa,

vuonna 2008 kolme kertaa

TilaushinnatVuosikerta 38,-Kestotilaus 33,-Irtonumero 10,-

Painos3.800 kpl, josta osoitteellinen jakelu 3.500 kpl

+ messu- ja lisäjakelut

Ilmoitushinnat1/1 sivu (210x297) 1.750,-

Seuraava numeroNro ilmestyy ilmoitukset artikkelit, tekstit3-08 28.11. 7.11. 31.10.

OsoitteenmuutoksetAuli Varis, Suomen Lehtiyhtymä Oy, Tilaajapalvelu

suora 020 770 [email protected]

ISSN 1458-7599Aikakauslehtien liiton jäsen

Lehden sisällön osittainenkin lainaaminen ilman toimituksen lupaa kielletty.

HYDRAULIIKKA | PNEUMATIIKKA | VOITELU

7. vuosikerta

Kohteenmukaiset öljyanalyysitTribologia-konferenssi Etelä-AfrikasssaVesihydrauliikan haasteet

Digitaalihydrauliikan edut

fluidfinland.fi jatkaa tästä

n Fluid Finland -lehden perusti edeltäjäni Heikki Malkamäki vuonna 2002. Tämän vuoden keväällä, kuten moni lukija tietääkin, Heikki

myi lehden Suomen Lehtiyhtymälle. Heikki siirtyi vapaaherraksi ja lehti sai uudet tekijät. Vuoden 2002 lehden pääkirjoitusta lukiessa, ei voi olla toteamatta yhtäläisyyksiä lehden toiminta-ajatuksessa silloin ja nyt: ”olla yhdysside alalla toimivien henkilöiden välillä”.

Edelleen tuo tehtävä on tärkeä, mutta kuudessa vuodessa ammatti-lehden tehtävä on laajentunut. Viestinnällisen tehtävän lisäksi ammat-tilehden on edustettava laadukkaasti alaa ja alalla työtään tekeviä, sen on myös lisättävä alan tunnettuutta kilpaillussa työ- ja mediakentässä ja helpotettava alalle suuntaavien nuorten aloituspäätöstä. Printin lisäksi on verkko nuorten suosiossa päivittäistiedon, -uutisten hankinnassa; arviol-ta yli 90 prosenttia 20–25-vuotiaista seuraa myös nettiä. FLUID Finlandin nettisivut ovat vielä työn alla johtuen konsernin yhtäaikaisista intresseistä, mutta lopulliset sivut ovat lehdelle tulossa kuukauden sisällä.

Tulemme myös julkaisemaan alan kiinnostavimmat lopputyöt ja väi-tökset – myös ulkomaiset ja lisäämään alalla toimivien yhdistysten yh-teistyötä molempien osapuolten hyväksi ja vaalimaan niiden tavoitteita. Esittelemme alalla jo meriittinsä luoneiden sekä vasta alalle tulleiden, uraansa luovien nuorten taustoja, jotta saamme innostuneita vaikuttajia kentälle.

Hankimme lisää lukijoita sieltä, missä hydrauliikan, pneumatiikan ja voitelutekniikan työt tehdään ja tuplasimme näin jakelurekisterimme unohtamatta alan opinahjoja. Halusimme näyttää, että olemme tosis-samme, siksi myös ilmiasu-uudistus tehtiin samaan aikaan.

Alan ilmapiirin luovat alan ihmiset itse. Ilman näitä innostuneita, asi-ansa osaavia ammattilaisia tämänkin lehden jatko olisi ollut vaakalaudalla. Kiitos teille, tiedätte, keitä tarkoitan. Koetamme jatkaa tästä – nöyränä, mutta innolla ja – tietenkin – palautetta hinkuen. ❏

Vesa-Matti Mustajärvipää[email protected]


n Suomalaisten koneiden laitteiden kysyntä on ollut viime vuodet maailmalla vahvaa. Erityisesti kehittyvien markki-

noiden imu on näkynyt meillä monilla aloilla. Negatiivisena asi-ana kysyntä on heijastunut esim. hydrauliikkakomponenttien saatavuuteen. Joillakin, lähes peruskomponenteilla saattaa olla jopa yli vuoden toimitusaikoja. Toisaalta myös nykyaikainen IT-teknologia ja tuotannonohjausjärjestelmät ovat aikaansaaneet sen, että varastoissa on hyvin vähän joustovaroja. Mutta olivat syyt mitkä tahansa, komponenttien pitkät toimitusajat ovat aiheuttaneet melkoisia haasteita laitevalmistajille ja koneiden kehittäjille. Joskus tuntuu sille, että tilanne ei voi jatkua näin. Myönteisesti voidaan toki sanoa, että on hienoa, kun suoma-laiset koneet ja laitteet ovat pärjänneet edelleen hyvin markki-noilla, eikä ”raskaan koneenrakennuksen” tuotteiden valmistus ole sittenkään vielä karannut kokonaan pois Suomesta.

Kaksi asiaa, jotka ovat selvästi nousseet viimeaikoina entis-tä enemmän pinnalle, ovat ympäristö ja energia. Emme toimi enää maailmassa, jossa koneita ja prosesseja voidaan kehittää ottamatta ympäristöä ja olosuhteita huomioon. Kaikki ihmisen ja koneiden toiminta vaikuttaa aina jollain lailla ympäristöön. Koneiden polttoaine- ym. emissiot nousevat yhä tärkeämmiksi suunnittelukriteereiksi. Myös prosessien tehokkuuteen on kiin-nitettävä entistä enemmän huomiota. Monissa hydraulisissa käytöissä voimansiirtoketjun hyötysuhde laskettuna polttoai-neesta aina lopulliseen mekaanisen työhön asti, on vain muu-tamia prosentteja. Päivittäin saamme lukea raakaöljyn hinnan heilahteluista. Sahausta toki on hinnassa, mutta kohoava trendi on pysyvä ilmiö. Koska primäärienergia on pysyvästi noussut korkealle tasolle, niin hydrauliikkajärjestelmien hyötysuhteisiin on pakko kiinnittää entistä enemmän huomiota. Hyötysuhdet-ta voidaan parantaa merkittävästi älykkäällä ohjaustekniikalla. Myös sähkötekniikkaa kannattaa käyttää niissä tapauksissa, missä se on mahdollista. Hydrauliikka ei ole syrjäytymässä voi-maa vaativissa järjestelmissä mihinkään, vaan se yhdistettynä älykkääseen ohjaustekniikkaan, antaa hyvät mahdollisuudet kehittää ja suunnitella entistä tehokkaampia järjestelmiä, jotka kuormittavat myös ympäristöä mahdollisimman vähän. On syy-tä kombinoida eri tekniikoiden hyvät puolet, eikä mustasukkai-sesti taistella vastaan. Älykkäällä ohjaustekniikalla saavutetaan parhaat tulokset.

Meillä on edessämme paljon haasteita, mutta myös paljon uusia mahdollisuuksia. Hyvällä yhteistyöllä ja verkostoitumi-sella tuemme näitä ponnistuksia. Uudistunut FLUID Finland on omalta osaltaan edistämässä positiivista kehitystä ja tiedon välitystä. Toivotan uudistuneelle FLUID Finland -lehdelle mitä parhainta menestystä! ❏

PÄÄKIRJOITUS

TkT Arto TimperiteknologiajohtajaMetso Minerals [email protected]

Ympäristöä, energiaa ja koneenrakennusta

6 • FLUID Finland 2 • 2008

HENKILÖESITTELY

Ympyrät sulkeutuvat

n Koskaan ei tiedä mihin sitä maailmassa joutuu. Ja pa-rempi olla sanomatta; ei koskaan. Eipä tiennyt alle-

kirjoittanutkaan vielä keväällä 2008, että kirjoittaa nyt saman vuoden syyskuussa pääkirjoitusta uudistuneen Fluid Finland -lehden ensimmäiseen numeroon. Enkä myöskään olisi arvannut vuonna 1984 valmistuessani DI:ksi silloisen Tampereen Teknillisen korkeakoulun hyd-rauliikan ja automaation laitokselta, niitä vaiheita ja kier-roksia, mitä tässä on runsaan kahdenkymmenen vuoden työuran aikana tullut tehtyä.

Olen kotoisin Kaakkois-Suomen ympyräkaupungis-ta Haminasta. Hydrauliikka ja automaatio vetivät puo-leensa jo aikanaan ensimmäisissä kesätöissä Enso-Gutzeitin Summan paperitehtaalla. Minulla oli siellä erinomaiset opettajat, ja opintosuunta tuli valittua itsestään selvänä jo ennen Tampereen opiskelujen aloitusta. Tekniikka ja liikkuvat koneet olivat kiinnos-taneet aina aivan erityisesti.

Uran alkuEnsimmäinen vakituinen työpaikka oli ruotsalaisen Oy Mecman Ab:n palveluksessa projekti-insinöörinä (ruot-sinkieli ei kiinnostanut – koulussa, mutta ehkäpä se pakko-ruotsi oli sittenkin aika hyvä asia). Hydrauliikka ja automaa-tio olivat silloin voimakkaassa kehitysvaiheessa. Vuonna 1987 kutsu kävi sitten Rauma-Repolaan, jossa lähes kaikki tuotteet sisälsivät runsaasti hydrauliikkaa ja automaatio-ta. Matkan varrella yhtiön nimi vaihtui moneen kertaan, ja viimeiset vuodet menivät amerikkalaisen yrityksen palve-luksessa Metson myytyä Timberjackin John Deerelle. Met-säkoneet tulivat näinä vuosina tutuiksi niin Suomessa kuin muissakin maissa, aivan erityisesti Ruotsissa, jossa tuli vie-tettyä paljon aikaa.

Työn ohessa käynnistyivät – ympäristön painostukses-ta – jatko-opinnot, jotka huipentuivat väittelyyn keväällä 1997. Jo ennen tätä oli energiatekniikka alkanut kiinnostaa, ja ajauduin yhtiön lähettämänä töihin kansainväliseen, fuu-sioenergian kehitysprojektiin Saksaan. Tämä projektihan on yksi maailman haastavimpia kehityshankkeita. Palatessani Suomeen 1997 minut pantiin vetämään Timberjackin bio-energialiiketoimintaa, koska minulla kuulemma oli ainoa-na yhtiössä jotain hajua ja koulutusta energiatekniikasta. Kuvittelimme ensin (kuten niin monesti ennenkin), että se suuri viisaus ja teknologia on Ruotsissa, mutta jälleen kerran todistettiin, että luulo ei ole tiedon väärtti. Epäon-nistuimme nimittäin varsin komeasti teknologiansiirrossa Ruotsista Suomeen.

Vuonna 2004 Suomi sai suuren robotiikkatilauksen ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) hank-keesta ja allekirjoittanut kutsuttiin VTT:lle vetämään tätä uutta haastavaa projektia. Oli aika palata taas suomalaiseen organisaatioon. Laitteessa on mm. suomalaista vesihyd-rauliikkaa. Keväällä 2008 tuli sitten kuitenkin yhteydenotto vanhalta esimieheltäni, selitteellä, että ”nyt olisi taas aika palata Metson leipiin”. Vanha suola alkoi siis kuitenkin ja-nottaa, ja näin sitten monien vaiheiden jälkeen olen takai-sin Metson palveluksessa ja taas hiukan hydrauliikankin kimpussa.

Kun vuonna 1987 aloitin Rauma-Repolassa, tein töitä mm. Lokotrackien kanssa, niitä tehtiin silloin luokkaa 20 kpl. vuodessa. Nyt vuonna 2008 Metso Minerals -yhtiössä valmistetaan näitä liikuteltavia murskauslaitoksia jo toista tuhatta yksikköä vuodessa – aika huikea määrä!

Aika näyttää mihin tästä vielä mennään. Paljon on ta-pahtunut myös hydrauliikassa ja automaatiossa näiden vuosien aikana, mutta se on varmaankin jo toisen kirjoi-tuksen asia. ❏

Arto Timperi


S uppeasti määriteltynä digitaa-lihydrauliikka tarkoittaa perin-teisten hydrauliventtiileiden

korvaamista rinnankytketyillä on-/off-venttiilisarjoilla. Kuvassa 1 on esi-tetty digitaalihydrauliikan peruskom-ponentti, ns. digitaalinen venttiilisarja. Kuvan oikeassa reunassa on DFCU:n piirrossymboli, jossa katkoviiva kuvaa diskreettiä eli portaittaista säädettä-vyyttä. Säädettävyyden taas määrää rinnankytkettyjen venttiileiden luku-määrä siten, että jo viisi venttiiliä riit-tää useimpiin sovelluksiin.

Hydrauliikan harmonisointiDigitaalihydrauliikan perusajatuk-sena on toteuttaa kaikki venttiilitoi-minnot digitaalisilla venttiilisarjoilla. Tämä sisältää siis mm. suunta-, vir-ransäätö-, paine-, virranjako- ja kuor-manlaskuventtiilitoiminnot. Kysees-sä on suunnaton hydrauliikan har-monisointi – niin suuri, että olemme havahtuneet siihen kunnolla vasta aivan viime vuosina. Toisaalta vasta uudet millisekunnissa toimivat on-/off-venttiilit ovat mahdollistaneet

FLUID Finlandin numerossa 1-2006 olleessa artikkelissani esittelin digitaalihydrauliikkaa, mitä se on ja mitä IHAssa on tutkittu. Tutkimus on jatkunut noin 10 hengen tutkijaryhmän voimin ja luonnollisesti jotain on tapahtunut kahdessa vuodessa. Tässä artikkelissa esitellään tärkeimpiä tutkimussuuntia. Joka jutussa on oltava luu tai pari, tässä jutussa ne ovat hydrauliikan harmonisointi ja energiansäästö.

Digitaalihydrauliikan kuulumiset

Mat

ti L

inja

ma

Tam

pere

en T

Y/IH

Am

atti.

linja

ma@

tut.fi

vaikkapa paineenrajoitustoimintojen toteuttamisen.

Tarkastellaan harmonisointia hie-man tarkemmin. Yksinkertaisin hyd-rauliventtiili lienee kaksiporttinen venttiili. Joitakin perinteisiä ratkai-suja on esitetty taulukossa 1. Joka toiminnolle on erilainen ratkaisu, jo-kainen ratkaisu voi olla suoraan- tai esiohjattu, voidaan käyttää tai olla käyttämättä takaisinkytkentää, eri tilavuusvirroille on erilaiset venttiilit, jne. Seurauksena on erilaisten venttii-leiden ja venttiilivarianttien suo.

Kuvassa 2 on digitaalinen kak-sitieventtiili, jolla voidaan toteuttaa kaikki taulukon 1 versiot. Perus-periaatteena on digitaalinen vent-tiilisarja, porttipainemittaukset ja älykäs ohjaus. Tarvittavat toiminnot tehdään ohjelmallisesti puuttumatta hydrauliosan rakenteeseen. Samalla periaatteella voidaan kolmella vent-tiilisarjalla toteuttaa kaikki kolmitie ja kuudella kaikki nelitietoiminnot.

Miten sitten hoidetaan erilaiset tilavuusvirta-alueet? Vastaus on niin-kin yllättävä, että ne voidaan hoitaa

kahdella erikokoisella on-/off-vent-tiilillä. Kuvassa 3 on esitetty, miten voidaan tehdä erikokoisia viiden bitin venttiilisarjoja, kun käytössä on vain 5 l/min ja 80 l/min on-/off-venttiilit. Jujuna on kuristaa venttiilin virtausta kuristusprikoilla. Perus legoja on siis vain kaksi, jotka tehdään massatuo-tantomenetelmällä ja joista kasataan muutamaa erilaista venttiilipakettia. Älykäs ohjaus taas määrää venttiilis-tön ominaisuudet ja toiminnallisuu-det. Aputoiminnot (antikavitaatio, porttipaineraja, kuormanlasku, yms.) sisältyvät myös ohjauskoodiin. Mel-koinen filosofiamuutos verrattuna perinteiseen hydrauliikkaan.

EnergiansäästöMikä on hydraulisen työkoneen tyy-pillinen kokonaishyötysuhde? Eli paljonko dieselin tai sähkömoottorin hydraulipumpulle syöttämästä tehos-ta siirtyy loppupäässä varsinaiseen työntekoon? Vastaus on niinkin su-rullinen kuin että vain 5–20 prosent-tia. Esimerkiksi tukkirekan lastaami-seen tarvitaan keskimäärin vain 4 kW teho ja purkamiseen vastaavasti -4 kW. Eli viritetyn mopon moottorin pitäisi riittää eikä purkamiseen tar-vita energiaa lainkaan. Käytännössä dieseliltä otetaan molemmissa tapa-uksissa helposti 40 kW, jolloin hyö-tysuhde on vain 0–10 %. Tämä onkin yksi päätutkimuslinjamme: häviöt on pudotettava murto-osaan nykyisestä. Digitaalihydrauliikalla on saavutet-tu tällä saralla merkittäviä tuloksia.


Kuva 1. Digitaalinen venttiilisarja ja sen yksinkertaistettu piirrossymboli. Kuva 2. Digitaalinen kaksitieventtiili.

Kuva 3. Erilaisia viiden bitin venttiilisarjoja toteutettuna kahdella erikokoisella venttiilillä. Kuristusten koot ovat suuntaa-antavia.

Taulukko 1. Erilaisia perinteisiä 2-tie venttiileitä. µP =mikroprosessori, CE = ohjauselektroniikka

Energiaa säästyy, koska digitaalises-sa venttiilistössä kukin ohjausreuna toteutetaan omalla venttiilisarjalla ja on siis täysin riippumaton toisis-ta ohjausreunoista. Tämä tarkoittaa ensinnäkin sitä, että tulopuolen ja poistopuolen avaussuhdetta voidaan säätää täysin vapaasti jopa liikkeen aikana. Vastapaine saadaan siis ai-na minimiin, mikä on merkittävä etu perinteiseen suuntaventtiili+kuormanlaskuventtiili yhdistelmään verrat-tuna. Toinen vielä suurempi etu on, että samaa digiventtiilistöä voidaa käyttää sekä ”normaalimoodissa” (öljy pumpulta sylinterin kammioon ja toisesta kammiosta tankkiin) että ”diffismoodissa” (öljy kierrätetään osittain sylinterin kammiosta toi-seen). Normaalimoodi antaa suuren voiman, mutta vaatii myös paljon ti-lavuusvirtaa, kun taas diffismoodis-sa tilavuusvirran tarve ja voima ovat merkittävästi pienemmät. Energiaa säästyy, kun kussakin tilanteessa va-litaan paras mahdollinen ajomoodi. On-/off-venttiilit ovat niin nopeita, että ajomoodi voidaan vaihtaa len-nossa liikkeen aikana. Kuvassa 4 on esitetty joitakin mahdollisia ajo-moodeja viiden venttiilisarjan vent-tiilistölle.

Mittaustemme mukaan häviöte-hot pienenevät 30–40 prosenttia, kun käytetään kuvan 4 mukaista digitaalista venttiilistöä energiaopti-maalisella tavalla, minkä pitäisi näkyä jo selvästi polttoaineen kulutuksessa. Tuo ”energiaoptimaalinen” tarkoittaa sitä, että 20 millisekunnin välein pää-tetään, mitä juuri nyt kannattaisi teh-dä, jotta toimilaite liikkuisi halutulla tavalla ja mahdollisimman pienin hä-viöin. Voidaankin sanoa, että älykäs säätäjä suunnittelee ja toteuttaa 50 kertaa sekunnissa parhaan mahdol-lisen ”luistin” senhetkiseen kuormi-tustilanteeseen.

HaasteetDigitaalihydrauliikan toimivuus, energiatehokkuus ja suorituskyky


Komponentit ja järjestelmät:

suodattimet, suodatusjärjestelmätprosessisuodatusjäähdyttimet, jäähdytysjärjestelmätpaineakkutekniikatventtiilit ja venttiililohkotsähköinen mittaustekniikkavarusteethydrauliikkajärjestelmätvoitelujärjestelmätFluidEngineering

HydrauliikkaElektroniikkaFluidEngineering

HYDAC OYKisällintie 5, 01730 VantaaPuh: 010 773 7100Fax: 010 773 7120Email: [email protected]: www.hydac.fi

on osoitettu melko kattavasti. Suurimpia haasteita lienevät venttiilitekniikka ja sää-tökoodin koko. Nykyiset solenoidiventtii-lit ovat melkoisen hitaita, suurikokoisia ja persoja sähkövirralle. Parempaa tekniikkaa on olemassa, mutta ei vielä kaupallises-ti saatavilla. Tämä uusi venttiilitekniikka tarkoittaa noin millisekunnin vasteaikaa,

huomattavasti pienempää fyysistä kokoa ja energiankulutusta sekä yli miljardin is-kun kestoikää. Venttiilit ovat siis selvästi nopeampia kuin mikään servoventtiili ja kestoikä on normaalisovelluksissa rajaton. Digitaalihydrauliikka tarkoittaa toiminnal-lisuuden siirtämistä hydrauliikalta säätäjäl-le, jolloin säätökoodista tulee väistämättä

iso. Laajojen säätökoodien kehittäminen ja hallinta onkin tärkeä tutkimusalue, jossa teemme yhteistyötä Åbo Akademin kans-sa. Tuotteistus on tietysti myös haaste. Di-gitaalihydrauliikalla ei tee mitään, ennen kuin sitä voi ostaa kaupasta. Tässä asiassa ei auta muu kuin kärsivällinen odotus.

TulevaisuusTulevaisuuden ennustaminen on aina vaike-aa, mutta yritetään silti. Näyttäisi siltä, että ongelmat – kuten tehonkulutus, vasteaika ja koko – pienenevät nopeasti, kun venttiilin koko pienenee. Tämän vuoksi tulevaisuu-den digitaaliset ventiilistöt voivat sisältää satoja keskenään samanlaisia mikroventtii-leitä. Tuloksena on äärimmäisen nopea (<0,1 ms), luotettava ja pienikokoinen venttiilistö, ja voidaankin puhua digitaalihydraulisista, integroiduista piireistä. Tätä uutta digitaa-lihydrauliikan haaraa kutsumme digitaali-seksi mikrohydrauliikaksi.

Toinen tärkeä tutkimussuunta on sotamme tehohäviöitä vastaan. Digitaalihydrauliikalla saavutettu 40 prosentin pienennys ei riitä, vaan tarvitaan ainakin 90 prosenttia pienem-mät häviöt kuin nykyisin. Silloin kuorma voi-daan purkaa ilman että moottori käy, voidaan heittää jäähdyttimet mäkeen, vähennetään polttoaineen kulutus puoleen, yms. muuta ki-vaa. Tämä on mahdollista, mutta vaatii uusia kujeita, joista lisää sitten aikanaan. ❏

Kuva 4. Erilaisia ajomoodeja.

POLUMNI

Asiatpakina

nAmmattilehti on asialehti. Sen juttujen sisällölle on asetettu laatuvaatimuk-set: tieteellisyys ja ammatillisuus, sen on oltava tietoa jakava ja tyylikäs.

Kolumni juttutyyppinä on tällainen, mutta ne jäävät usein lukematta. Milloin viimeksi luit Hesarin kolumnin? Pakinat ja sarjakuvat taas ovat yleensä lehden luetuimpia, mutta sopivatko ne asialehteen? Siksi kutsunkin Fluid Finland -leh-dessä julkaistavia juttujani polumneiksi. Niissä pakinoidaan asiaa.

Suomalaisten suuhun ei istu etuja takavokaali rinnakkain. Siksi olympiasta tulee olumpia ja polynomista polunomi. Poly-etuliite on suomennettuna moni, sekin usein yhdyssanan ensimmäisenä osana. Siten polumnin voi ymmärtää suomalaisittain äännettyä polymninä ja tarkoittavan monta asiaa sisältäväksi kolummniksi.

Polyteknillisen korkeakoulun lempinimi on Poli. Siinä taas suomalaisille han-kalassa asemassa oleva y-äänne on venäläisittäin muuttunut i-äänteeksi. Moni meistä on saanut koulutuksensa Polilla tai suomalaisittain äännettynä polulla. Näistä elämän poluista ei laulunkaan mukaan päivääkään vaihtaisi pois. Elämän kokemusten jakaminen ja omien polkujen kuvaaminen on yksi ammattilehtien tärkeä tehtävä. Muiden kokemuksista oppipojat ja kisällit kasvavat mestareiksi, joita ammattilaiset kaikki ovat, tulipa oppi Polilta, polulta tai molemmista.

Kun poli on venäläisittäin lausuttu poly, niin mitä merkityssisältöä saakaan sellaiset sanat kuin poli-isi ja poli-itikka. Monien lasten lähin omainen on polii-si, isän tehtäviä hoitava, monien isättömien lapsien isi. Poli-itikassa taas toimii suuri parvi selkärangattomiin hyönteisiin kuuluvia verenimijöitä. Vaikka kyllähän itikka tarkoittaa hyttysen lisäksi itäsuomalaisissa murteissa lehmää. Hyttysillä ja lehmillä on tärkeä tehtävä omassa ekologisessa lokerossaan. Niin kai myös poliitikoilla.

Näiden polumnien tarkoitus on myös ärsyttää ajattelemaan ja ottamaan kan-taa. Myönnän auliisti, että minua on lahjottu, kuten poliitikkojakin vaalien alla, pitämään asioita esillä. Otan mielelläni vastaan jatkossakin lahjuksia ja juttutoi-veita. Lahjukset ovat voitelua ja voitelu on hydrauliikan ja pneumatiikan lisäksi lehden tärkeä aihe. Voin lisäksi toimitus ottaa vastaan lahjuksina nestemäisiä lahjoja, vaikka niitä ei voisikaan käyttää voimansiirtonesteiksi, vaan tuottamaan voimaa. Henkeä eli pneumaa nostamaan tarvitaan kritiikkiä. Kaikki kritiikki on tervetullutta ja kannan niistä poliittisen vastuun. Sehän on vastuista kevyimpiä. Sitä vastuuta selkärangatonkin voi kantaa selkä suorana ja ottaa vastaan seu-raavan virkanimityksen. ❏

P-A. Kina


V esihydrauliikan sovellusalueet aiheuttavat vedelle terveelli-syys- ja puhtausvaatimuksia

eli vesi ei saa aiheuttaa vaaraa käyt-täjälleen, lopputuotteelle eikä ympä-ristölleen. Fysikaalisessa ja kemialli-sessa mielessä puhdas vesi on stabiili väliaine, kun sitä käytetään öljyhyd-rauliikan painetasoilla. Veden visko-siteetti ja happamuus eivät oleellises-ti muutu käytön aikana kuten öljyillä, jos järjestelmään ei pääse näihin omi-naisuuksiin vaikuttavaa kontaminaa-tiota (epäpuhtaus, lika).

Em. väitöstyössä on tutkittu par-tikkeli- ja mikrobikontaminaation vaikutuksia suodatinpatruunoiden toimintaan, kun hydraulijärjestel-män lämpötila on pidetty vakiona ja veden pH pysyy neutraalilla alueella. Painepiikkien, säteilyn ja kemikaalien vaikutus järjestelmään suljettiin tut-kimuksen ulkopuolelle. Mittaustu-losten perusteella on määritetty eri kontaminaatiotyyppien hallintaan soveltuvia menetelmiä ja laitteita.

Väitöskirjan rakenne Väitöskirja on ns. nippuväitöskirja, joka perustuu väittelijän ja hänen edustamansa tutkimusryhmän teke-

Vesihydrauliikan kunnonvalvonta

Artikkeli perustuu Hannu Riipisen väitökseen ”Life in the Water Hydraulic System”. Vesihydrauliikassa veden laatu on järjestelmän pitkäaikaisen ja luotettavan toiminnan kannalta hyvin tärkeää. Veden laatuun liittyvät ongelmat ovat monitahoisia ja haastavia. Vesihydrauliikan kunnonvalvontaa voidaan pitää työläämpänä kuin öljyhydrauliikan kunnonvalvontaa, koska öljyhydrauliikassa väliaineesta tarkastellaan fysikaalisia ja kemiallisia ominaisuuksia, mutta veden laatuun vaikuttavat myös mikrobiologiset tekijät.

miin julkaisuihin. Riipisen väitöskirja perustui seuraaviin julkaisuihin:

[Riipinen et al. 2002a] [Riipinen et al. 2002b] [Riipinen et al. 2002c] [Riipinen et al. 2003] [Riipinen et al. 2005]

Kunnonvalvonnan mittausmenetelmätVesihydrauliikan kunnonvalvonta-mittaukset tässä tutkimuksessa oli-vat perinteisen partikkelilaskennan lisäksi myös mikrobiologiset analyy-sit. Tavoitteena oli käyttää yleisesti käytössä olevia mittausepävarmuu-deltaan mahdollisimman hyviksi ha-vaittuja menetelmiä ja laitteita.

Partikkelilaskenta suoritettiin Pamas SBSS 3216 -pullonäyteanaly-saattorilla, jossa oli SHS-LD-50/50-sensori. Aiemmissa tutkimuksissa tällainen laitteisto on havaittu riittä-vän tarkaksi vesianalyyseihin [Kuis-ma 2000]. Biologisen kasvun vaiku-tus partikkelilukuihin on kasvattava, koska voimakkaan kasvun vaiheessa normaalisti näkymättömät yksittäi-set mikrobisolut muodostavat usean solun rykelmiä, jotka saattavat näkyä optisella mittalaitteella.

VesianalyysitTutkimuksen mikrobiologiset ana-lyysit tehtiin Tampereen teknillisen yliopiston bio- ja ympäristötekniikan laitoksella. Analyyseissä määritet-tiin vedestä viljelemällä pesäkeluku (colony forming unit) [cfu/ml], ko-konaissolumäärä DAPI-värjäyksellä [solua/ml], biofilmin määrä [solua/cm2] ja liuenneen hiilen määrä DOC (Dissolved organic carbon) [mg/ml]. Mikrobiologisten analyysien, jotka ovat parhaita saatavilla olevista, on-gelmana ovat tuloksissa esiintyvät selittämättömät ja hallitsemattomat epävarmuudet. Tästä on annettu esi-merkki kuvassa 1.

Kuvassa 1 on havainnollistettu suodatinpatruunalle määritettävän beta-arvon epämääräisyys, kun suo-datinta kuormittavat mikrobisolut. Solulukemien mittaaminen ennen suodatinta ja suodattimen jälkeen ei anna varmaa kuvaa siitä, että kuinka paljon soluja suodattimeen todelli-suudessa jää. Tämän lisäksi veden ravinnepitoisuus vaikuttaa siihen, että kuinka paljon solut muodostavat ympärilleen solun ulkopuolista ainet-ta (EPS), jota näkyy kuvassa 2. Solut yhdessä EPS:n kanssa muodostavat

TkT

Han

nu R

iipin

enTa

mpe

reen

TY/

IHA

hann

u.rii

pine

n@tu

t.fi


tilavuuden, joka sitoo suodatinpat-ruunan liansitomiskapasiteettia.

Mikrobiologisten analyysien pe-rusteella on erittäin vaikeaa määrit-tää suodattimiin kohdistuva kuormi-tus tarkasti, sillä biologisen kasvun ja kasvuun vaikuttavien ravinteiden ja olosuhteiden mittaaminen jatkuvassa muutoksessa olevasta elinympäris-töstä vaikuttaa mahdottomalta haas-teelta. Käytännössä mikrobiologisten analyysien pohjalta voidaan arvioida, että onko kunnossapitoon liittyviä ongelmia mahdollisesti tulossa vai onko ongelmien syntyminen epäto-dennäköistä lähitulevaisuudessa.

Tutkimustuloksia suodatusjärjestelmistäKuten aiemmin on todettu, niin ve-sihydrauliikan suodattimien toimin-taan vaikuttavat perinteisen partik-kelikontaminaation ohella biologinen kontaminaatio. Tutkimuksissa on ha-vaittu, että ravinnepitoisuuden pysy-essä juomaveden tasolla, ei ole erityi-siä ongelmia, vaan suodatus voidaan suunnitella arvioidun partikkelikon-taminaation ja halutun puhtausta-son mukaan. Kokeet osoittivat, että 10 µm polypropeeni suodatinpatruu-na kykeni pitämään puhtauden ISO 4406 13/9:n tasolla tai sen alle kunnes patruunan liansitomiskapasiteetin täyttyessä alkoivat partikkelimäärät nousta.

Yleensä asia ei ole näin helposti ratkaistavissa, koska hydraulijärjes-telmiä ei voida toteuttaa täysin ym-päristön vaikutuksilta suljettuina. Ympäristöstä ja/tai täyttövedestä jär-jestelmään pääsee kontaminaatiota, joka sisältää sekä ravintoa että mik-robisoluja, jolloin syntyy biologises-ta kasvusta aiheutuvaa kuormitusta suodattimille. Tutkimusten mukaan biologisesta kasvusta johtuvan suo-datusongelman syntymiseen vaa-ditaan vähintään 105 solua/ml, kun partikkelikontaminaatio on erittäin vähäistä. Paras ratkaisu tällaisessa tilanteessa on kasvattaa suodattimi-en kokoa, sillä lisääntynyt suodattava pinta-ala houkuttelee mikrobisoluja suodattimeen, perustuen mikrobeille tyypilliseen käyttäytymiseen eli bio-filmin muodostamiseen pinnoille.

Suodattimen tihentämisen vaiku-tus solumääriin vedestä mitattuna on vähäinen, koska solut ovat kooltaan niin pieniä, että ne menevät 1 tai 2 µm:n suodattimistakin läpi. Kuvas-sa 3 on havainnollistettu ravinnepi-toisuuden vaikutusta biofilmin muo-dostumiseen. Kuvassa näkyvä alempi käyräparvi kuvaa tilannetta matalan ravinnepitoisuuden omaavalla ve-dellä eri suodatinpatruunoilla, ja ylin

Kuva 1. Bioreaktori-ilmiö suodatinpatruunassa. [Riipinen 2008]

Kuva 2. EPS-muodostus.

käyrä kuvaa tilannetta, jossa ve-den ravinnepitoisuus on hetkelli-sesti ollut noin kolminkertainen juomavesilaatuiseen veteen ver-rattuna.

Vaikeimmat tilanteet suoda-tinjärjestelmien kannalta synty-vät, kun hydraulijärjestelmässä on tai on ollut runsaasti biologis-ta kasvua, ja partikkelikontami-naatiotakin syntyy kohtalaisesti. Tämä johtuu siitä, että testatuissa polypropeenipaluusuodattimissa (β(10)>5000) suodatinkuituihin muodostunut biofilmi aiheuttaa huomattavan liansitomiskapasi-teetin laskun eli partikkelit eivät täytä suodatinelementtiä suunni-tellussa järjestyksessä sisältä pin-taa kohden, vaan partikkelit jää-vät kiinni jo suodatinpatruunan pintakerroksiin johtuen tahmeas-ta biomassasta (kuva 3). Ratkai-suksi tähän ongelmaan esitetään kaksivaiheinen suodatinjärjestel-mä, jossa käytetään esim. yhtä 10 µm:n ja sen lisäksi sarjassa esim. kahta tai kolmea rinnan kytket-tyä 90 µm:n patruunaa. Tällaisella suodatinjärjestelmällä pystytään jakamaan runsaskin biologinen kasvu suodattimien kesken, jol-loin 10 µm:n patruuna säilyy toi-mintakuntoisena huomattavasti pidempään, koska biologinen kas-vu ei romahduta sen liansitomis-kapasiteettia em. tavalla.

Partikkelikontaminaation hal-linnan kannalta biologinen kasvu parantaa suodatusastetta biofil-min muodostuksen vuoksi. Tästä syystä joissakin tapauksissa voi-daan suodatin valita harvemmaksi kuin normaalimitoitus vaatisi, jos on tiedossa, että biofilmi muodos-tuu suodattimeen riittävän nope-asti. Jopa 90 µm:n suodatinpat-ruunan suodatuskyky havaittiin tehokkaaksi, kun se oli altistettu biofilmin muodostumisen kannal-ta otolliselle ravinnepitoisuudelle. Suodatusasteen paraneminen ei kuitenkaan lisännyt patruunan aiheuttamaa painehäviötä.

JohtopäätöksiäVesihydraulisten järjestelmien kunnossapidon ja kunnonvalvon-nan kannalta on parasta toimia niin, että järjestelmä suunnitel-laan mahdollisimman suljetuksi ympäristöstään. Ympäristön ja järjestelmän rajapinnan ollessa suljettu, niin käynnistysvaiheen tehokkailla puhdistusmenetelmil-lä voidaan saavuttaa olosuhteet, joissa järjestelmä toimii pitkään ilman mikrobiperäisiä kontami-

Kuva 3. Biofilmin muodostuminen puhtaalla ja ravinnepitoisella vedellä. [Riipinen et al. 2002a]


naatio-ongelmia.Kunnonvalvonnan havaitessa viitteitä

mikrobiperäisestä kontaminaatiosta, on käytettävissä oleva korjauskeino suodatus-järjestelmän suodattavan pinta-alan kasvat-taminen järjestelmässä vallitsevien olosuh-teiden mukaiseksi, jos järjestelmän perus-teellinen uudelleen pesu ja huuhtelu eivät ole tuottaneet toivottua parannusta. ❏

Kuva 4. Biofilmiin tarttuneita testipöly-hiukkasia. [Riipinen et al. 2002c]

Lähteet[Kuisma 2000] Kuisma, T.(2000). Partikkelilaskenta

vesihydrauliikassa. MSc Thesis. Institute of Hyd-raulics and Automation, Tampere University of Technology, Tampere, Finland.

[Riipinen et al. 2002a] Hannu Riipinen, Sanna Var-jus, Sari Soini, Jaakko A. Puhakka, Kari T. Koskinen, Matti Vilenius. Effects of Microbial Growth on Filt-ration in Water Hydraulic System, Proceedings of the 49th National Conference on Fluid Power,

March 19-21, Las Vegas 2002, USA: 235-240.[Riipinen et al. 2002b] Hannu Riipinen, Sanna Var-

jus, Sari Soini, Jaakko A. Puhakka, Kari T. Koskinen, Matti Vilenius. Modelling filtration in water hyd-raulic system, Proceedings of the 2nd FPNI PhD Symposium, July 3-6, Modena 2002, Italy.

[Riipinen et al. 2002c] Hannu Riipinen, Sanna Var-jus, Sari Soini, Jaakko A. Puhakka, Kari T. Koskinen, Matti Vilenius. Effects of microbial growth and particles on filtration in water hydraulic system, Proceedings of the 5th JFPS International Sym-posium on Fluid Power, November 12-15, Nara 2002, Japan: 173-176.

[Riipinen et al. 2003] Hannu Riipinen, Sanna Varjus, Sari Soini, Jaakko A. Puhakka, Kari T. Koskinen & Matti Vilenius. Current Understanding of Pressu-re Medium Quality and Quality Control in Water Hydraulics. Proceedings of The Eighth Scandinavi-an International Conference on Fluid Power, May 7-9, Tampere 2003, Finland: 89-104.

[Riipinen et al. 2005] Hannu Riipinen, Sanna Var-jus, Sari Soini, Jaakko A. Puhakka, Kari T. Koskinen & Matti Vilenius. Effect of Tank Design and Two-phased Filtration on Cleanliness Level of Water Hydraulic System. Proceedings of the 6th JFPS Symposium on Fluid Power, November 7-10, Tsu-kuba 2005, Japan: 479-484.

[Riipinen 2008] Hannu Riipinen. Life in the Water Hydraulic System. Doctoral dissertation. Tampere University of Technology. Publication 716. Tampe-re 2008, Finland.


Uusia kohteita ovat esimer-kiksi elintarviketeollisuuden kohteet ja prosessiteollisuus,

joissa letkurikko öljyhydrauliikassa saastuttaa valmistettavia tuotteita. Li-säksi ovat erikoiskohteet, joissa öljyä ei voida käyttää muista syistä, kuten esimerkiksi ydinvoimaloiden korkea-aktiivisten alueiden kohteet, joissa öljy ei kestä säteilyä vaan väliainee-na on käytettävä vettä. Tämän vuoksi tulevaisuudessa rakennettavan ITER-fuusioreaktorin huoltolaitteet käyttä-vät paljon vesihydrauliikkaa.

Veden väliaineominaisuudetVedellä hydrauliikan väliaineena on monia sekä hyviä että huonoja puolia. Hyviä puolia ovat ympäris-töystävällisyys, paloturvallisuus, vä-liaineen kokoonpuristumattomuus ja väliaineen halpa hinta. Huono-ja puolia ovat korrosoivuus, huono voitelukyky, suurempi kavitaatio- ja eroosioriski. Veden pieni viskositeet-ti voi olla sekä hyvä että huono omi-naisuus: pieni viskositeetti pienentää virtaushäviöitä ja täten tehohäviöitä, mutta toisaalta vaikuttaa epäedulli-sesti voitelukalvon muodostumiseen ja lisää vuotoja komponenttien välys-ten läpi. Pieni viskositeetti ja korroo-sio pakottavatkin vesihydraulisten komponenttien suunnittelussa pie-niin välyksiin ja erikoisempiin mate-riaaleihin. Nämä puolestaan johtavat helposti kalliisiin komponentteihin.

Perinteisiä sovelluksiaPerinteisesti vesihydrauliikkaa on käytetty sovelluksissa, joissa on tar-

Vesihydrauliikan sovelluksia Vesihydrauliikan perinteiset käyttökohteet ovat olleet sovelluksissa, joissa veden paloturvallisuus öljyyn verrattuna on ollut selvä etu. Tällaisia kohteita ovat esimerkiksi hiilikaivokset ja terästehtaat, jotka ovat perinteisesti olleet vesihydrauliikan käyttäjiä. Viimeaikoina veden ympäristöystävällisyys ja tuoteturvallisuus ovat nousseet esille vesihydrauliikan käyttäjien keskuudessa.

DI H

arri

Sai

rial

aTa

mpe

reen

TY

Hyd

raul

iikan

ja a

utom

atiik

an la

itos

harr

i.sai

riala

@tu

t.fi

Kari

T. K

oski

nen

prof

esso

ri, Ta

mpe

reen

TY

Hyd

raul

iikan

ja a

utom

atiik

an la

itos

kari.

t.kos

kine

n@tu

t.fi

vittu tekniikkaa, joka on paloturval-lista tai jäykempää kuin öljyhydrau-liikka. Paloturvallisuus on tärkeä teki-jä hiilikaivoksissa, jotka ovat perintei-sesti vesihydrauliikan suuria käyttäjiä. Suuria vesihydraulisia järjestelmiä on käytetty kaivoskäytävien romahdus-tukien käytöissä sekä joidenkin yksin-kertaisten työkalujen käyttövoimana. Myös terästehtaiden valssauslinjoilla on käytetty vesihydraulisia järjestel-miä letkurikoissa vaanivan paloriskin vuoksi, kuva 1 (1).

Veden matalaa viskositeettia on käytetty hyväksi mm. alumiinin val-mistuksessa, jossa käytetään suuria sylintereitä alumiinin pursotuksessa.

Näissä kohteissa veden matala vis-kositeetti pienentää virtaushäviöitä, jolla saatetaan suurissa järjestelmis-sä saavuttaa erittäin suuria energian-säästöjä.

Veden kokoonpuristumattomuus taas on eduksi suurissa puristimissa mm. vanerin valmistuksessa ja sel-luteollisuudessa. Tällaisten suurien sylinterikäyttöisten puristimien toi-minta saadaan paremmaksi, kun vä-liaine on jäykempää, jolloin vesi on ol-lut parempi valinta kuin öljy. Näissä kohteissa vesi ei kuitenkaan ole ollut puhdasta vettä, vaan HFA-seosta, jos-sa veden seassa on korroosionestoai-neita ja voitelua parantavia aineita.

Kuva 1. Terästehtaan valssauslinja.(1)


Nykypäivän sovelluskohteitaNykyisin vesihydraulisista järjestelmistä pu-huttaessa käytetään usein laajempaa termiä korkeapainevesijärjestelmät. Tämä siksi, että perinteisen tyyppisten vesihydrauliik-kajärjestelmien lisäksi on olemassa myös paljon sovelluksia, jotka eivät ole varsinais-ta hydraulista tehonsiirtoa, kuten vesisuih-kuleikkaus, sammutus, kostutus ja veden puhdistus käänteisosmoosilaitteilla. Näille järjestelmille yhteistä, ja hydrauliikasta erot-tavaa, on paluulinjan puute. Järjestelmät ovat siis avoimia, ja väliaine käytetään linjan päässä johonkin ja uutta vettä pumpataan tilalle. Tekniikaltaan ja komponenteiltaan ne ovat kuitenkin hyvin samanlaisia, kuten varsinaiset vesihydraulijärjestelmät, ja näi-den järjestelmien yleistyminen mahdollistaa komponenttien suuremmat tuotantomäärät ja siten hintojen alenemisen.

Varsinaisien vesihydraulijärjestelmien käyttäjissäkin on kuitenkin uudenlaisia so-velluskohteita. Vesihydrauliikka on erittäin hyvä teknologia elintarviketeollisuuden tuotteille turvallisena väliaineena. Puhdas vesi järjestelmän väliaineena ei saastuta tuotteita vuodon sattuessa ja on kuitenkin voimatiheydeltään ja käyttökustannuksil-taan edullisempi sekä hiljaisempi kuin pai-neilman käyttö. Lisäksi esimerkiksi laitteen peseminen on helpompaa muihin ratkai-suihin verrattuna. Kuvassa 2 japanilainen esimerkki broilerien paloittelukoneesta (2). Myös paperi- ja prosessiteollisuudesta löy-tyy vesihydrauliikan sovelluskohteita edel-leen tuotteen saastumisriskin välttämisek-si.

Vaikka kaivosteollisuus on perinteinen vesihydrauliikan käyttäjä, uusia sovellus-kohteita modernimmalle vesihydrauliikalle on löytynyt myös tältä alueelta. Esimerkkinä voi mainita vesihydraulisen kivivasaran (3), jolla on korvattu paineilmakäyttöisiä vasa-roita kallion louhinnassa. Poralla saadaan huomattavasti parempi tehokkuus ja tark-kuus kuin perinteisillä paineilmatoimisilla vasaroilla. Lisäksi saavutetaan etua pölynsi-

donnassa kun vasaran käyttövoimana oleva vesi suihkutetaan porauskohteeseen.

Lähellä vesihydraulisia järjestelmiä ovat myös käänteisosmoosilaitteet, joita käy-tetään, kun merivettä puhdistetaan juoma-vedeksi. Järjestelmässä merivettä pumpa-taan korkealla paineella membraanisuodat-timeen, jossa puhdas vesi puristuu kalvon läpi ja jäljelle jää entistä suolaisempaa me-rivettä. Pumppaamiseen käytetään moder-neissa vesihydraulijärjestelmissäkin käy-tettyjä pumppuja (4)). Palaavassa, entistä suolaisemmassa vedessä on nyt kuitenkin sitoutuneena huomattava määrä energiaa, koska tämän veden paine ei laske membraa-nin läpi kulkiessaan paljonkaan, vaan vain membraanin läpäisemän puhtaan veden pai-ne laskee. Prosessissa tehdään paljon työtä sen hyväksi, että energia saadaan mahdol-lisimman tehokkaasti talteen ja käyttämään paineen tuottavia pumppuja.

Avoimista järjestelmistä sammutus- ja kostutusjärjestelmät ovat hyvin samanlai-sia. Eroa on lähinnä käytetyissä suuttimissa ja painetasoissa. Vesisumusammutus on tekniikka, jossa vesi pumpataan korkealla paineella (yli 100 bar) suuttimiin, joissa se hajotetaan erittäin hienojakoiseksi sumuk-si. Sumun etuna perinteisiin sprinklereihin on, että murto-osalla vesimäärästä saadaan aikaiseksi suuri vesipinta-ala, joka hakeutuu pinnoille jäähdyttäen ympäristön erittäin te-hokkaasti ja syrjäyttäen paikallisesti palami-seen tarvittavan hapen. Vesisumusammu-tusjärjestelmiä voidaan käyttää myös koh-teissa, joissa vesivahinkojen määrä halutaan minimoida, kuten tietokonekeskuksissa.

Kostutuksessa ilmaan levitetään vettä mahdollisimman hienojakoisena sumuna, joka tehdään taloudellisimmin korkealla paineella (n. 70 bar) ja sopivilla suuttimilla. Kostutuksen tarve tulee kuivan ilma aihe-uttaa ongelmista sekä ihmiselle että tuo-tannolle. Koska sumukostutus sitoo ilmasta energiaa, menetelmällä voidaan myös jääh-dyttää tiloja (5).

Vesisuihkuleikkaus on yleistynyt jous-

tavana ja tehokkaana tuotantomenetelmänä erityisesti kappaletavaratuotannossa. Myös joitakin jatkuvatoimisissa prosesseissa toi-mivia leikkaussovelluksia on ainakin pape-riteollisuudessa. Vesisuihkuleikkauksessa erittäin korkeapaineinen vesi johdetaan suuttimen läpi, jolloin muodostuu leikkaava suihku, jolla voidaan leikata jopa metalleja. Suihkuun voidaan suuttimessa sekoittaa ko-vaa lisäainetta, abrasiiviä, jolloin leikkauk-sen teho paranee. Leikkauspaineet lähtevät n. 800 bar:sta ylöspäin ja korkeapaineisim-mat leikkaussovellukset käyttävät jopa 10 000 barin painetta. Valtaosa leikkaussovel-luksista on 2000–4000 barin välillä.

Tämän päivän tutkimuskohteitaTTY/IHA:ssa on meneillään perustutkimus-hanke vesihydraulisista mobilekoneista, jos-sa tutkitaan järjestelmätasolla, minkälaisia järjestelmiä mobilekäyttöön soveltuvat ve-sijärjestelmät olisivat. Tutkimusalustana käytetään haarukkatrukkia, josta on raken-nettu vesihydraulinen versio. Toinen tut-kimussuunta projektissa on komponentti-tutkimus, jossa pyritään mm. selvittämään mahdollisuudet säätyvätilavuuksisen vesi-hydraulipumpun valmistamiseksi. Lisäksi tutkitaan uusia kunnonvalvonnan ratkaisu-ja, joilla vesihydraulisten laitteiden luotetta-vuutta voitaisiin parantaa.

Toinen tutkimuksen painopistealue on järjestelmien säädettävyys. Tutkimukses-sa on kehitetty säätökomponentteja (mm. proportionaaliventtiili) ja tutkitaan järjes-telmille sopivia säätötapoja ja eroavaisuuk-sia öljyhydraulisiin järjestelmiin. Uusimpana tutkimuslaitteena tällä alueella on 6 vapa-usasteen liikealusta, jossa toimilaitteita sää-detään proportionaaliventtiileillä. Liikealus-taa on tarkoitus käyttää osana simulaattoria, jotta koneen toiminnasta saadaan realistinen tuntuma liikkeineen. Tällainen liikealusta on erittäin vaativa sovelluskohde ja siten hy-vä alusta vesihydrauliikan säädettävyyden tutkimiseen.

Tulevana tutkimuskohteena on nopeat,

Kuva 2. Japanilainen, broilerien paloittelukone.(2)

Kuva 3. Vesihydraulinen kivivasara.(3)


Kuva 4. Vesihydraulinen haarukkatrukki ja kunnonvalvonta.

jatkuvatoimiset vesisuihkuleikkaukset. Tut-kimuksen tavoitteena on selvittää mahdol-lisuudet ja sovellukset, joissa vesisuihku-leikkausta voidaan käyttää taloudellisesti jatkuvien prosessien leikkauksessa ja tut-kia kuinka vesisuihkulla saadaan nopeatoi-misesti leikattua muotoja jatkuvatoimises-sa prosessissa. Tätä tarkoitusta varten TTY/IHA:lle on rakenteilla tutkimuslaite, jolla

saadaan leikattua vapaasti valittavia muo-toja suurella nopeudella.

Tämän päivän haasteet vesihydrauliikan sovellettavuudelle ovat siis luotettavuus, säädettävyys ja hintataso. Tutkimuksen kautta eteneminen näillä osa-alueilla lisää mahdollisuuksia soveltaa vesihydrauliikka laajemmin yhä vaativampiin kohteisiin. ❏

Lähteet(1) Modern Water Hydraulics – Your Choice for the

Future, The National Fluid Power Association, USA, 1995

(2) Aqua Drive System – A Technical Guide 2, Japan Fluid Power Association, Japan, 2005

(3) http://www.wasssara.com, Wassara News No 1 2006.

(4) www.danfoss.com(5) www.adwatec.com

Innovaatiosta tuotantoon

Olemme mukana Tekniikka

2008 messuilla

Jyväskylän paviljongissa

1.-3.10.2008

Tervetuloa osastollemme

B-205 tutustumaan

uusimpiin innovaatioihimme

Your Partner for Sealing TechnologyTrelleborg Sealing Solutions Finland Oy, www.tss.trelleborg.com/fi

Aina palveluksessasi

24 tuntia vuorokaudessa, Trelleborg Sealing Solutions on-line työkalut palvelevat sinua tiivistysratkaisujen tekemisessä.

Seuraa tarkasti tulevaisuuden tiivistevalikoimaa osoitteessa www.tss.trelleborg.com/fi .

Edut:• Ohjelmia saatavilla ilmaiseksi • Teknillisten luetteloiden lataustoiminto

• Nopea ja helppo pääsy CAD on-line palveluun • Elektronisen uutislehden tilausmahdollisuus

• O-rengastiivistysten helpompi kehittäminen

Energiatehokkuutta myös pneumatiikkaan

Energiatehokkuus on päivän sana myös pneumatiikassa. Paineilmaverkostolla voi joko säästää tai tuhlata merkittäviä määriä energiaa. Merkittävästi paineilman energian kulutukseen vaikuttavat järjestelmän tiiveys, kompressorien käyttöaste, järjestelmän mitoitus sekä painetaso. Asenne ja kokonaisvaltaisuus ratkaisevat jälleen.

Ympäristön huomioiminen on kasvanut yhä suuremmaksi puheenaiheeksi maailmanlaa-

juisesti. Enää ei eletä siinä harhaluu-lossa, että öljyä on riittävästi ja sen loputtua löytyy varmasti jokin uusi energian tuottotapa. Uusia energian tuottamistapoja tutkitaan jatkuvasti, mutta keskusteluihin on tullut yhä useimmin mukaan näkökulma te-hokkaampaan energian säästämiseen eli energiatehokkuuteen. Suomen

Tim

o Ki

iso

Bosc

h Re

xrot

htim

o.ki

iso@

bosc

hrex

roth

.fi

energian kokonaiskulutuksesta yli puolet kuluu teollisuusprosesseissa, joten niiden kehittämisellä energia-taloudellisemmaksi saadaan selkeitä säästöjä aikaan.

Määräykset ja direktiivit perustanaNykyisillä energianhinnoilla on ener-giankulutusta vähentäviä investoin-teja helppo perustella kustannus-laskelmin, mutta tämän lisäksi in-


järjestelmän painetarpeiden mukai-sesti. Näin vältytään kompressorien-kuormittamiselta silloin kun paineil-majärjestelmässä ei ole kulutusta.

Paineilmajärjestelmän runkolinjo-jen oikealla mitoituksella pystytään pienentämään linjan painehäviöitä, jolloin energiatehokkuus paranee. Ohjausventtiilien sijoittaminen lähel-le toimilaitteita nostaa niin ikään pai-neilmajärjestelmän kokonaishyöty-suhdetta koska toimilaitelinja on mahdollisimman lyhyt. Venttiilin si-joittaminen toimilaiteen läheisyyteen lyhentää lisäksi järjestelmän kierto-aikaa. Kompaktin kokonsa ansiosta

vestointeja tehtäessä yritysten tulee ottaa huomioon myös nykyiset vi-ranomaismääräykset. EuP-direktiivi määrittelee vaatimukset energiaa käyttävien koneiden ja laitteiden suunnittelussa.

Paineilmaverkoston energian kulutuksestaTeollisuuden pääprosessit kulutta-vat ainoastaan kolmasosan kaikes-ta kulutettavasta energiasta. Loppu energian kulutuksesta kuluu oheis-prosesseissa. Pääprosessit liittyvät itse tuotteen valmistukseen, kuten esimerkiksi paperimassan valmis-tuksessa tarvittavaan lämmöntuo-tantoon. Oheisprosessien energian-kulutus liittyy esimerkiksi massan siirtämiseen. Oheisprosessien suu-rimmat energian kulutuskohteet ovat sähkömoottorikäytöt. Yksi merkit-tävistä sähkömoottorikäytöistä ovat paineilmakompressorit. Paineilma-verkoston käyttämä energia onkin noin kymmenesosa kaikesta tehdas-laitoksen oheisprosesseihin kuluvas-ta energiasta.

Paineilmaverkostolla voi joko säästää tai tuhlata merkittäviä mää-riä energiaa. Paineilman energian kulutukseen vaikuttaa merkittävästi järjestelmän tiiveys, kompressorien käyttöaste, järjestelmän mitoitus se-kä painetaso.

Analysoi ja eliminoiHelpoin tapa vähentää paineilmajär-jestelmän vuotoja on luonnollisesti poistaa turhat kulutuskohteet. Usein näkee paineilmaa käytettävän jon-kun koneen osan jäähdyttämiseen. Korkeapaineisen ilman tuottaminen vaatii karkeasti ottaen kymmenker-taisen sähkötehon kompressorilla. Taloudellinen tapa on korjata läm-pöä aiheuttava koneenosa, jolloin korjauskustannukset tulevat takaisin sähkölaskussa.

Tyypilliset kohteetVaikeammin havaittavat vuodot esiintyvät komponenteissa. Venttii-lien ja sylinterien ikääntyessä niiden vuodot lisääntyvät. Pikkuhiljaa li-sääntynyt vuoto on hankala havaita. Säännöllisillä ilman kulutusmittauk-silla saadaan komponenttien vuodot ajoissa selville ja joko huoltotoimilla tai komponenttien uusinnalla vuodot saadaan kuriin. Komponentit ovat kehittyneet vuosien varrella, joten uusittaessa komponenttia kannattaa kysyä myös uudempaa vaihtoehtoa.

Kompressorien ohjauksen op-timoinnilla niiden käyttö saadaan taloudellisemmaksi. Kompressorit ohjataan tyhjäkäynnille ja tuotolle

nykyaikaiset venttiiliterminaalit voi-daan sijoittaa toimilaitteiden välittö-mään läheisyyteen. Lisäksi yksittäiset venttiilit voidaan keveytensä ja kom-paktin kokonsa ansiosta asentaa jopa suoraan liikkuviin osiin.

Sylinterien oikealla mitoituksella saadaan merkittäviä säästöjä ilman-kulutuksessa. Sylinterin halkaisijan ja painetason optimoinnilla voidaan pienentää ilmankulutusta sylinterin voiman tai liikenopeuden siitä kui-tenkaan kärsimättä. Usein sylinte-rin paluuliike vaatii huomattavasti pienemmän voiman kuin varsinai-nen työisku. Ilmankulutusta voidaan pienentää joko ajamalla paluuliike pienemmällä painetasolla tai järjes-tämällä nopea paluuliike venttiilikyt-kennällä.

Toimilaitteen painetasoa voidaan ohjata myös sähköpneumaattisella paineproportionaaliventtiilillä. Oh-jaamalla venttiilin syöttölinjan pai-netta portaattomasti painepropolla, voidaan optimoida helposti toimi-laitteen nopeus ja ilman kulutus. Painepropo ohjaa sylinterin työiskun aikana venttiilille kohteeseen juuri oikean painetason. Paluuliikkeen ai-kana venttiilin painetaso pudotetaan niin alas kuin järjestelmän kiertoai-ka sallii. Näin ilman kulutus pienenee merkittävästi ja järjestelmän toiminta ei edes hidastu merkittävästi. Paine-tason muutos saadaan sähköpneu-maattisella propoventtiilillä toteutet-tua nopeasti ja tarkasti. Kun työ- ja paluuliikkeille säädetään juuri oikeat painetasot sähköisesti, voidaan ener-gian kulutusta vähentää jopa 25 pro-senttia liikenopeuksien siitä kuiten-kaan kärsimättä.

Kokonaisuus ratkaiseeMikään tekniikka ei luonnollisesti-kaan ratkaise kaikkia hyötysuhdeta-voitteita yksinään, vaan parhaat tu-lokset saadaan useiden yksittäisten toimenpiteiden yhteisvaikutuksena. Koneen hankintakustannuksissa pä-tee vanha totuus. Edulliset ratkaisut tuovat säästöjä vain kerran, mutta kokonaistaloudelliset ratkaisut tuo-vat säästöjä joka päivä koko elinkaa-rensa ajan.

Kenenkään, joka haluaa ottaa ener-giatehokkuuden huomioon, ei tarvitse odottaa uusien tekniikoiden keksimis-tä. Keskeiset tuotteet ja komponentit ovat jo olemassa. Kyse on siitä, että ne otetaan huomioon uusien järjes-telmien projektisuunnitteluvaiheessa sekä olemassa olevien järjestelmien modernisointiprojekteissa. Energian säästöjä saavutetaan askel kerrallaan, kunhan askelten suunta vaan on pää-tetty. ❏

Paineilma- verkoston käyttämä energia on noin kymmenesosa kaikesta tehdaslaitoksen oheisprosesseihin kuluvasta energiasta.


Etelä-Afrikan Tribologia 2008 -konferenssi

MATKARAPORTTI

Etelä-Afrikan pääkaupungissa Pretoriassa pidettiin kansainvälinen Tribologia 2008 -konferenssi 2.–4.4.2008. Tilaisuus järjestettiin Pretorian yliopiston tiloissa (kuva 2). Järjestäjänä oli The South African Institute of Tribology (SAIT) ja tämä oli yhdeksäs heidän järjestämä tämän alan konferenssi. Parhaita esityksiä seurattiin kaula pitkänä, mutta oli siellä paljon muutakin katsottavaa.

Teks

ti: J

ari R

inki

nen

ja M

atti

Löp

pöne

nKu

vat:

Jari

Rin

kine

n


Kuva 2. Pretorian yliopiston keskusaukio. [5]

Kuva 4. Pretoria on Johannesburgista koilliseen noin 53 km. [3]

Kuva 5. Ilmakuva Pretorian yliopiston Cambuksesta keskellä kaupunkimaisemaa. [4]

Kuva 6. Tekstin kirjoittajat TTY/IHA:n prof. Jari Rinkinen ja SKF Muuramen toimitusjohtaja Matti Löppönen (oikealla) poseeraavat konferenssin näyttelytilassa olleen esittelykoneikon edessä. He olivat myös ainoat suomalaiset konferenssin osallistujat. [5]

Kuva 3. Pretorian ja Durbanin sijainti Etelä-Afrikassa. [3]

K onferenssi oli entistä kansain-välisempi, mikä oli myös yksi SAIT:n tavoite tälle vuodelle.

Esitettyjen papereiden sekä osallistu-jien lukumäärä oli myös aikaisempaa suurempi. Kaikkiaan esitettiin 42 pa-peria. Osallistujia oli 104, joista kaksi suomesta. [1]

Suomalaisille matkan etuna oli se, että Pretoriassa oli sama kellonaika kuin suomessa ja 16 tunnin lento teh-tiin yön aikana, jolloin lentokoneessa nukkuminen onnistui hyvin (Kuvat 3—5) .

Ohjelman helmetTilaisuudessa oli kaksi avainpuhu-jaa: prof. John Williams Englannis-ta Cambridgen yliopistosta ja prof. Thierry Blanchet USA:sta Rensse-laerin Polyteknisestä Instituutista . Lisäksi oli 22 muuta ulkomaista luen-

noitsijaa, mikä oli SAIT:n kaikien ai-kojen ennätys. Ulkomaisia papereita oli lisäksi seuraavista maista: Botswa-na, Englanti, Intia, Norja, Portugali, Puola, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Tsekin tasavalta, USA ja Viro. [1]

Konferenssi tarjosi myös paikalli-sille esiintyjille mahdollisuuden tut-kimustensa raportointiin. Kahdeksan paperia oli paikallisten teollisuuden edustajien esittämiä (kaivos-, auto-, voimalaitos- ja voiteluaineteollisuus) ja loput kymmenen esitystä tuli kol-mesta Etelä-Afrikkalaisista yliopis-tosta. [1]

Esitykset saatiin mahtumaan kol-melle päivälle siten, että iltapäivisin oli rinnakkaisluentoja kahdessa eri sessiossa.

Tilaisuuden yhteydessä oli pieni näyttelytila, jossa oli esillä mm. SKF:n menestynyt Flowline-kiertovoitelu-


koneikko (kuva 6), mikä sisältää TTY:ssä virtauslaskennan avulla suunnitellun lieriö-mäisen öljysäiliön.

Flowline-säiliön suunnittelusta ja mal-linnuksesta tohtoriksi väitellyt TTY/IHA:n professori Jari Rinkinen ja SKF SA:n (South Africa) Vincent Correia pitivät esi-tykset kiertovoitelusta. Rinkisen esityksen otsikko oli ” Theoretical Backround of a New Reservoir Design for Circulating Oil Lubrication System” ja Correian otsikko vas-taavasti “Practical Field Results of a Modern Circulating Oil Lubrication System”.

Mainitut esitykset herättivät paljon mie-lenkiintoa ja samanaikaisen näyttelyn ansios-

Kuva 10. Kuten kuvasta huomataan aina ei taitavaa pienputkiasentajaa ole saatavilla. [5]

Kuva 7. Tuskin näiden pentujen silittäminen onnistuu enää syksyllä 2008, arvelee Rinkinen. [5]

Kuva 8. Rinkinen luovuttaa yritysvierailunsa tuliaislahjana väitöskirjansa Johannesburgissa SKF SA:n toimitusjohtajalle Gavin Garlandille. [5]

ta SKF SA sai monia kyselyjä ja tehdasvierai-lukutsuja. Kaivosteollisuus oli vahvasti mu-kana. Se on Etelä-Afrikan suurin teollisuuden ala, ja mahdollisuudet voiteluliiketoiminnan kasvuun ovat merkittävät. Sovellukset kier-tovoitelupuolella eivät kaikki ole vielä sikäläi-sille täysin tuttuja, minkä vuoksi SKF SA tulee kehittämään SKF Muuramen tekniikkaan pe-rustuen varsinkin pumppauskeskuksia vas-taamaan paikallisen teollisuuden tarpeita.

Konferenssin jälkeen siirryttiin Pretori-asta autolla Johannesburgin lentoasemalle ja Johannesburgin lähellä poikettiin leijona-puistossa (kuva 7) ja SKF SA:n toimipistees-sa (kuva 8).”

TehdasvierailullaJohannesburgista siirryttiin paikallislennol-la Intian valtameren rannalle Durbaniin, jos-sa vierailtiin myös SAPPI Saiccorin (kuva 9) uudella kuitulinja-asennustyömaalla tutus-tumassa Flowline 300 -asennukseen. ABB:n Helsingin tehtaalla tehtyyn megawattitason sähkömoottorikäyttöön asennettu järjestel-mä otettiin käyttöön kesän aikana. Kuitulin-jan vetäjä lupaili toista vastaavan kohteen järjestelmän tilausta piakkoin.

Samalla tehtaalla on asennuksessa ras-vakeskusvoitelu haketuslinjalla. Paikallisen urakoitsijan asennustaidossa on paranta-misen varaa ja putkituskuva (kuva 10) var-

Kuva 9. SAPPI Saiccorin tehdas Umkomaas joen rannalla lähellä merta Durbanista lounaaseen. [5]


Kuva 11. Aamuinen merimaisena Durbanin läheltä. [5]

Kuva 12. Sinitäplänauhahäntärausku väistää sukeltajaa. [5]

Kuva 13. Keihäsrausku luottaa suojautumiseensa merenpohjaa vasten. [5]

maan sekä huolestuttaa että huvittaa – tuo tuskin menisi läpi Ripalta ja Petteriltä (tai muiltakaan ammattimiehiltä)!

YmpäristöstäMatkan viimeisenä päivänä oli kaunis aurin-gonnousu Durbanin edustalla (kuva 11), jol-loin oli lyhyt mahdollisuus tutustua Afrikan luontoon myös pinnan alla kuvan horisontin vaiheilla. Rauskujen silittely ei onnistunut, joten niiden lentouintia piti vain ihailla 18 metrin syvyydessä.

Vedenalaisista kuvista (kuvat 12 ja 13) näkee, että paikallinen merivesi ei ole enää kirkasta, mikä paljolti johtuu siitä, että Sappi

Saiccor:in tehdas laskee tunnissa 4500 000 litraa puhdistettua jätevettä mereen 6,5 km pitkän vedenalaisen putken kautta. Putken pää on noin 7,5 kilometriä koilliseen kuvaus-kohteena olleesta Alival-karikosta, joka oli ennen yksi maailman parhaista sukellus-kohteista. Vaikka tuosta päästöstä 98 % on vettä, niin silti siinä menee mereen 90 000 litraa jätettä tunnissa ympäri vuoden Sappin saamien päästölupien mukaisesti. [2]

Toivottavasti kaikkien teknisten järjes-telmien kehitys yhdessä vähentää tehtaiden päästöjä niin, että ympäristöjen tilojen huo-nontuminen pysähtyy ja niiden palautumi-nen ennalleen pääsee alkuun. ❏

Lähteet[1] TRIBOLOGY 2008: Post Mortem - Chairman´s re-

port. <http://www.sait.org.za/tribology.htm>, 5.8.2008

[2] Goldberg, J., 2006. ALIWAL SHOAL Dive Guide. Jennifer Goldberg & The Green Thrust. 112 p.

[3] http://travel.yahoo.com/p-map-488313-map_of_pretoria-i

[4] University of Pretoria, Official Centenary Publica-tion 1908-2008, 33 p.

[5] Rinkinen J., 2008, Valokuva-arkisto.


K unnonvalvontaa fluidijär-jestelmissä on aina ollut ja havaitsin jo paperikoneen

voitelujärjestelmäsuunnittelijana ol-lessani 90-luvulla, miten asiakkaat kiinnittivät huomiota järjestelmän seurattavuuteen. Seurattavia asioita olivat mm. järjestelmän paine, läm-pötila ja öljyn vesipitoisuus. Mittarit tuli sijoittaa niin, että ne olivat hel-posti luettavissa ohikulkumatkalla. Myös säiliöön piti päästä helposti katsomaan ja toteamaan aistinvarai-sesti öljyn kunto. Öljyn näytteenot-topisteiden lukumäärä lisääntyi sekä keskuksilla että runkoputkistoissa. Viimevuosina tuotekehitysprojek-teissa toimiessani olen havainnut asiakastutkimuksista ja keskusteluis-sa, että fluidijärjestelmät aletaan tä-nä päivänä mieltää entistä enemmän tärkeäksi tuotantoprosessin osaksi, jota halutaan kehittää yhdessä osana tuotantoprosessia. Hyvä kunnonval-vonta, tehtiin se millä tavalla tahansa, auttaa ihmistä tekemään oikeita rat-kaisuja, kuten poistamaan ongelman aiheuttajia ja tekemään huoltoja en-nakoidusti. Hyvän kunnonvalvonnan tuloksena saavutetaan tuotantoon ja fluidijärjestelmien ylläpitoon kustan-nustehokkuutta.

Uudet teknologiatTänä päivänä kunnonvalvontatyötä tekevillä henkilöillä on entistä laa-jemmat vastuualueet ja sen myötä kunnonvalvonnan pitää olla luotetta-vaa ja helppokäyttöistä. Järjestelmi-en kokonaishallinta säilyy ihmisten vastuulla, mutta uutta informaatiota hyödynnetään ratkaisujen pohjaksi.

Tietoliikennejärjestelmien kehi-

Fluidijärjestelmien kunnonvalvonta

Artikkeli käsittelee fluidijärjestelmien kunnonvalvontaa näkökulmasta, joka on muodostunut suunnittelu- ja tuotekehitystehtävien kautta yhteistyössä asiakaskunnan kanssa, jotka käyttävät fluidijärjestelmiä.

Ari

Kau

ppin

enFl

uidH

ouse

Oy

ari.k

aupp

inen

@flu

idho

use.

fi

tyksestä johtuen on line -kunnon-valvontaa on mahdollista hyödyn-tää nykyisin edullisesti kaikessa teollisuudessa. Aikaisemmin on line -kunnonvalvontaa hyödynnettiin teknologian kalleuden vuoksi lähinnä ydinvoimaloiden, lentokoneiden se-kä uusimpien paperikoneiden mitta-usteknologiana. Uudet, langattomat mittausalustat ovat liitettävissä uu-siin ja olemassa oleviin järjestelmiin. Yksi mittausalusta kaikkeen mittaa-miseen tuo kustannustehokkuutta, kun selviydytään yhdellä ohjelmiston hallinnalla.

Nykyteknologian avulla myös olemassa olevaa tietoa voidaan hyö-dyntää tehokkaammin kopioimalla haluttu mittaussignaali turvallisesti uuteen käyttötarkoitukseen.

Uutta anturiteknologiaa on tullut myös öljyn puhtauden ja -vanhene-misen seurantaan.

Trendiseurannan avulla on mah-dollista yhdistää öljyn laadullisia tie-toja muihin on line -mittaustietoihin ja näin päästä parempaan tulokseen huoltotarpeiden ennustettavuudessa ja ongelmien syy-/seuraussuhteiden määrityksissä.

Monitorijärjestelmän rakenneOn line -valvontaan käytettäviä tek-nologioita ja sovelluksia on useita. Seuraavassa esitetty yleiskuva ns. monitorijärjestelmästä antaa kuvan uuden teknologian tuomista mah-dollisuuksista sekä järjestelmän ark-kitehtuurista. Monitorijärjestelmälle on tyypillistä, että sen sisällä tapahtu-vaa mittaustietoa voidaan hyödyntää välittömästi ja säilöä tietoa vastaisen varalle, esim. t&k-käyttöä varten.


Monitorijärjestelmä on tarkoitet-tu erityisesti hydrauliikka-, voitelu- ja pneumatiikkajärjestelmien on line -seurantaan. Järjestelmä on skaalau-tuva ja sen laajuus riippuu asiakkaan kulloisestakin tarpeesta. Järjestelmä perustuu hyvin hajautettuun ja läpi-näkyvään arkkitehtuuriin. (kuva 1)

1. Hydraulikoneikko, jonka paineet, lämpötilat ja öljyn laadulliset ar-vot on kytketty osaksi monitori-järjestelmää. Usein laajat tuotan-tojärjestelmät voivat sisältää kym-meniäkin fluidiyksiköitä.

2. Asiakkaan tuotantoprosessi, jon-ka mittausarvoja voidaan ”ko-pioimalla” liittää järjestelmään. Yhdistämällä mitattavat tiedot

samaan järjestelmään saadaan ajan suhteen tärkeät tiedot tar-kasti talteen, mikä on ensiarvoi-sen tärkeää tarkasteltaessa syys-seuraussuhteita.

3. Serveri, johon kaikki monitoroitava tieto on tallennettu tietokantaan myöhempää tarkastelua varten. Riippuen järjestelmän rakenteesta serveri voi sijaita myös paikallis-verkon ulkopuolella ja niitä voi ol-la useampia, jos tarvitaan redun-danttisuutta.

4. Työkalu, jolla ”insinööritason” käyttäjät voivat konfiguroida so-velluksen trendinäyttöjä, mitta-reita, ym. vastaamaan juuri omia tarpeitaan. Työkalun avulla voi-daan mm. määrittää historiatie-

donkeruuta, trendejä, hälytysta-soja, aikataulutusta ja generoida tarvittavia raportteja.

5. Käyttöliittymä, jonka avulla voi-daan suorittaa järjestelmän val-vontaa. Se voi sijaita paikallisver-kossa tai esim. internetyhteyden päässä. Se ei vaadi erillistä sovel-lusta, vaan pelkkä WWW-selain riittää ja niitä voi olla useita.

6. Esimerkiksi perinteinen GSM/kommunikaattori, jonka avulla huoltohenkilö voi saada hälytyk-siä ja mittaustietoja järjestelmäs-tä, minkä avulla voidaan alkaa tarvittaessa korjaaviin toimenpi-teisiin turhaa aikaa hukkaamat-ta.

Fluidijärjestelmien kunnonvalvonta

Kuva 1. Esimerkki monitorijärjestelmästä.

6.

1.2.

3.

4.5.


Kuva 5. Ohjelman mittarinäyttö.

Kuva 6. Esimerkki digitaalisignaalin kopioimisesta.

Monitorointijärjestelmän ”päälle liimattavuus” ja erilaisten häiriöiden eliminointi on erityisen tärkeää, koska häiriöt vaikuttavat olennaisesti mitta-ussignaalin laatuun, eikä asennus saa aiheuttaa häiriöitä muihin järjestel-miin. Kerättävä tieto voidaan kopi-oida ”varastamalla” olemassa oleva mittaussuure häiritsemättä olemassa olevaa järjestelmää.

Uuden teknologian käyttöönoton haasteitaMittaustarpeiden yksilöllinen mää-rittely on tehtävä huolella, jotta asi-akkaan tarpeet ja informaatio koh-taavat tavalla, josta seuraa parasta mahdollista taloudellista hyötyä.

Vanhojen järjestelmien nykytila on myös hyvä selvittää huolella läh-tökohdaksi ennen uuden mittaustek-nologian käyttöönottoa.

Kuva 2. Ohjelman päänäyttö.

Kuva 3. Ohjelman huoltonäyttö ja piirikaavio.

Kuva 4. Ohjelman trendinäyttö.

Fluidijärjestelmien nykytilakartoitusTehtaissa on lukuisia, eri käyttötar-koitukseen sovellettuja automaatti-sia fluidijärjestelmiä, joiden toimin-nan luotettavuus ja häiriöttömyys on elintärkeää tehtaan tuottavuudelle. Fluidijärjestelmät ovat tyypillisesti pitkäikäisiä ja luotettavia oikein hoi-dettuna. Vanhemmissa järjestelmissä vikaantuminen voi kuitenkin yllättää ja seisokit olla pitkiäkin. Vikaantumi-sen ennakoinnin ongelmana on usein vikojen vaikea paikallistettavuus ja dokumentaation (esim. kaaviot, vara-osat, jne.) vaillinaisuus. Muutoksia ja päivityksiä tehtäessä dokumentointi on usein jäänyt puutteelliseksi, eivät-kä tiedot järjestelmien nykytilasta si-ten ole ajan tasalla.

Jotta järjestelmien luotettava toi-minta ja häiriötön tuotanto voidaan


Pall Ultipleat ® SRTVallankumouksellista tekniikkaa hydrauliikka- ja kiertovoitelusuodatukseen

Oy Colly Company AbPl 103, (Hankasuontie 3 A), 00391 HelsinkiPuh. 029 006 150, Fax 029 006 [email protected] , www.colly.fi

kompakti koko• ainutlaatuinen laskostus• tehokkaampi suodatus• SRT = stress resistant • technology

Edut asiakkaalle:takaa öljynpuhtauden• lisää toimintavarmuutta• alentaa kustannuksia• säästää ympäristöä•

Filtration.Separation.Solution. SM

Uutuus !

Filtration.Separation.Solution.

Uutuus !

varmistaa, tulee fluidijärjestelmien nykyti-la, niihin liittyvät ongelmat sekä riskialueet tunnistaa. Tämän perusteella voidaan laatia selkeä kehityssuunnitelma tarvittavista toi-menpiteistä ja kohdistaa ennakkohuoltoa kriittisille osa-alueille. Etenkin vanhem-missa tehtaissa tämä kuitenkin vaatii fluidi-järjestelmien perinpohjaisen analysoinnin ja dokumentaation päivityksen. Tehtaiden omien resurssien jatkuvasti vähentyessä, selvitystä ei useinkaan omilla resursseilla kuitenkaan pystytä toteuttamaan.

Kun lähdetään parantamaan olemassa olevia fluidijärjestelmiä, on hyvä ensiksi

selvittää järjestelmän nykytila yhteistyössä asiakkaan ja eri asiantuntijoiden kanssa.

Yleisimpiä selvitettäviä asioita ovat: • hydrauliikka- ja voitelukeskusten ka-

pasiteetti sekä riittävyys tulevaisuu-dessa,

• putkiston ja kenttäkomponenttien ka-pasiteetti,

• toimivuus,• ongelmat ja riskialueet,• varaosien saatavuus ja sopivuus,• keskusten, putkiston ja kenttäkompo-

nenttien kunto,• vuodot ja muut akuutit korjaustarpeet.

Tulevaisuuden kehitysnäkymiäOn line -kunnonvalvonta tulee laajenemaan uusille teollisuuden aloille. Kun on line -kun-nonvalvonta tuodaan sellaiseen tuotanto-prosessiin, jossa itsessään ei ole tuotannon on line -valvontaa, on mahdollista että kun-nonvalvonta alustalle lisätään myös tuotan-non mittauksia. Tällöin puhutaan ehkä pa-remminkin käynninvalvonnasta.

Tietenkin käynninvalvontaa on tavallaan sekin, että tuotantoprosessissa olevalla laa-kerilla alkaa rikkoutumiskehitys näkyä flui-dijärjestelmän ”kunnonvalvonnassa” epä-puhtaustason nousuna.

Kiristyvien ympäristönormien ja asentei-den muuttumisen myötä ympäristöystäväl-lisyyteen joudutaan myös kiinnittämään en-tistä enemmän huomiota, joka lisää tarvetta huolehtia öljyistä ja muista nesteistä entistä tarkemmin.

Energiataloutta on myös mahdollista ke-hittää on line -mittauksilla, varsinkin pro-sesseissa, jotka ovat alttiita vuodenaikojen lämpötilavaihteluille. Venttiili- ym. tekno-logioiden kehittyminen sekä fluidijärjestel-mille asetettavien vaatimusten kasvaminen aiheuttavat paineita myös komponenttien testaukselle. Testitulokset on myös tarpeen kerätä talteen entistä tarkemmin osana laa-dunvarmistusta sekä tuottamaan tärkeää tietoa tuotekehitystarpeisiin. ❏


A nalyysipaketin on oltava riit-tävän laaja, jotta tuloksista saadaan käyttökelpoista ja

selkeää tietoa päätöksentekoon, mut-ta samalla toimitaan kustannustehok-kaasti välttäen turhia analyysejä. Öljy-analyysi on oikein käytettynä tehokas ja edullinen ennakoivan ja mittaavan kunnossapidon työkalu sekä myös vika- että vaurioanalyyseissä käytet-ty menetelmä, mutta sen pitäisi olla myös yhä enemmän yrityksen johtoa kiinnostava riskien hallintamenetel-mä ja merkittäviä säästöjä tuova inst-rumentti, unohtamatta nykyisin niin muodikasta, muttei suinkaan turhaa ympäristöaspektia. Öljyanalyyseistä saatavilla tuloksilla voidaan vähentää yrityksen öljyn käyttöä usein hyvin-kin merkittävästi. Minkälaisilla ana-

Erityyppisiä öljyjä käytetään monenlaisissa koneissa ja järjestelmissä. Myös erilaisia analyysejä ja eri laajuisia analyysipaketteja on runsaasti tarjolla kunnossapidon työkaluiksi. Siksi ei olekaan mikään ihme, että kaikkein tarkoituksenmukaisimman analyysipaketin valinta tuottaa joskus vaikeuksia. Artikkelin tarkoituksena on helpottaa öljyanalyysipakettiin kuuluvien analyysien valintaa ja analyysipaketin laajuuden päättämistä: mitkä ja miten tehdyt analyysit soveltuvat parhaiten kullekin järjestelmälle.

Öljyanalyysipaketin valinta

Vaurioanalyysissä etsitään johtolankoja myös hiukkasista.

lyyseillä sitten päästään parhaaseen lopputulokseen yrityksen kannalta, jotta tuotantovarmuus, koneiden käyttöikä ja työntekijöiden turvalli-suus voidaan maksimoida ja ympäris-tökuormitus sekä turhat öljynvaihdot voidaan minimoida?

Oikea analyysipakettiAnalyysipaketin laajuutta päätet-täessä kannattaa pitää mielessä, et-tä oikein valittu öljyanalyysi antaa mahdollisimman tarkan vastauksen kolmeen tärkeään kysymykseen:

1. Onko öljy käyttökunnossa? 2. Onko öljy riittävän puhdasta? 3. Onko järjestelmässä epänor-

maalia kulumista? Öljyanalyysejä on tämän jaottelun

mukaan siis kolmenlaisia:

Mik

a Ve

sala

Flui

dlab

Oy

mik

a@flu

idla

b.fi

Tim

o N

ousi

aine

nO

y Co

lly C

ompa

ny A

btim

o.no

usia

inen

@co

lly.fi


kulumametalli 1 kulumametalli 2 kulumatalli 3

Erilaisten kulumamekanismien aiheuttamia metallihiukkasia

Grafiitin ja metallin erottaminen voi olla vaikeaa. Kuvassa grafiittihiukkanen.

Moottoriöljyssä oleva hiekka kuluttaa moottoria nopeasti.

Hapettuminen ja eri öljylaatujen sekoittuminen tuottavat sakkaa, joka voi heikentää öljyn voitelukykyä

Suodatinanalyysillä nähdään menneisyyteen: suodattimeen jää öljystä, ympäristöstä ja koneen pinnoista irronneita epäpuhtauksia.

Lämpöstressaantunut öljy tuottaa koksimaisia hiiliyhdisteitä, jotka heikentävät voitelukykyä.

- öljyn kuntoanalyysejä, jotka mittaavat öljyn fysikaalisia ja kemiallisia ominai-suuksia,

- öljyn puhtausanalyysejä, joiden avulla selvitetään öljyn epäpuhtauksien mää-rää ja laatua sekä

- kulumisen määrää ja kulumistapaa sel-vittäviä analyysejä.

Sopiva analyysipaketti valitsemalla saa-daan riittävästi tietoa kustakin kolmesta oleellisesta osa-alueesta.

Yleisimpiä kysymyksiä analyysipaketin laajuutta pohdittaessa ovat olleet:

Mitkä analyysit tavallisimmin valitaan yritysten öljyanalyysiohjelmaan?

Minkälaisilla analyyseillä saadaan käyt-tökelpoisin tieto kaivettua öljyistä esille?

Tarkastellaan muutamia yleisimpiä öljy-jä, kuten hydrauliikka-, voitelu-, vaihteisto-, kompressori-, turbiini-, lämmönsiirto- ja moottoriöljyjä. Osa analyyseistä soveltuu kaikille öljyille, mutta on olemassa myös järjestelmäkohtaisia analyysejä.

Epänormaali kuluminen tietää ongelmiaKoneen komponenttien pinnoista kemial-lisesti ja mekaanisesti kuluva metalli ke-rääntyy öljyyn. Öljyssä olevien kuluma-metallien määrä tutkitaan kaikista öljyistä samoilla perusanalyyseillä: mikroskoopilla, ICP-spektometrillä ja PQ:lla, jolla määrite-tään magneettisten rautaa sisältävien hiuk-kasten määrä.

Tarkemmat kulumametallihiukkasana-lyysit tehdään tribomonitoroinnilla, fer-rografialla ja/tai laitteilla, joilla voidaan määrittää metallihiukkasten alkuainekoos-tumus. Tällaisia laitteita ovat SEM eli skan-naava elektronimikroskooppi sekä XRF eli röntgenfluoresenssispektrometri.

Yhdessä mikroskooppianalyysi, ICP-analyysi ja PQ-indeksin määritys antavat tavallisesti riittävän laajan kuvan kulumi-sen vakavuudesta. Tuloksista nähdään mm. onko kuluminen mekaanista vai kemiallista. Analyyseillä havaitaan myös, onko kulumi-nen normaalitasolla, kiihtynyttä, epätaval-lisen ankaraa vai jo vaurioita indikoivaa. ICP-analyysi yksistään on havaittu riittä-mättömäksi, sillä sen avulla ei perusmitta-


uksilla kyetä havaitsemaan >5 µm kokoisia kulumametallihiukkasia, jotka ovat ensi-arvoisen oleellisia tutkittaessa esimerkiksi hydrauliikka-, kiertovoitelu- tai vaihteisto-kohteiden kulumista.

Puhdas öljy parantaa yrityksen tuottavuuttaPuhdas öljy pidentää koneen komponent-tien käyttöikää, takaa häiriöttömämmän toiminnan ja tuotannon sekä pidentää öljyn käyttöikää. Erityyppisillä järjestelmillä on erilaiset puhtausvaatimukset. Esimerkiksi uusi, käyttämätön öljy ei nykyään sovellu ennen suodattamista moniinkaan järjestel-miin. Tyypillisiä öljyn epäpuhtauksia ovat esimerkiksi kiinteät (esim. hiukkaset), nes-temäiset (esim. vesi) ja kaasumaiset (esim. ilma) epäpuhtaudet.

Järjestelmien vaadittu puhtaustaso voi-daan määrittää monella eri tavalla. Ylei-simpiä tapoja ovat muun muassa määritys likaherkimmän komponentin mukaan, ko-neenvalmistajan suositukset, suoda-tintoimittajan tietotaito, vertai-lu vastaaviin järjestelmiin tai laskennallinen me-netelmä, jossa otetaan huomioon mm. ko-neikon toiminnan kriittisyys, sen toi-mintaolosuhteet sekä muut tärkeät parametrit.

Jos öljyn puhta-us todetaan riittä-mättömäksi, on hy-vin oleellista selvit-tää, mitä öljyssä oleva lika on.

Likatyypin selvittämi-nen auttaa valitsemaan oikeat toimenpiteet sen poistamiseksi tai vä-hentämiseksi.

Hydrauliikka-, voitelu-, vaihteisto-, kompressori- ja turbiiniöljyjen puh-tausanalyysissä tutkitaan hiukkasmäärät, hiukkaskokojakauma, selvitetään mikro-skoopilla mitä hiukkasmaiset epäpuhtau-det ovat ja mitataan tarkka vesipitoisuus. Membraanisuodatus yhdessä erilaisilla liu-otinkäsittelyillä selvittää sisältääkö öljy sub-mikronista hartsia, muuta sakkaa tai liuke-nemattomia aineita.

Lämmönsiirtoöljyissä ei puhtausluok-kaa kannata tutkia perinteisillä tavoilla, vaan suodattaa öljy membraanin läpi ja tutkia se mikroskoopilla sekä määrittää hiiltojäännös eli hiiliperäisten, koksimaisten jäämien mää-rä. Yhdessä nämä tutkimukset antavat sel-keän kuvan lämmönsiirtoöljyjen kiinteistä epäpuhtauksista.

Moottoriöljyjen puhtausanalyysi koos-tuu useimmiten mikroskopoinnista, jossa tarkastellaan haitallisten hiukkasten kuten kulumametallien, ilmasta päässeiden epä-puhtauksien (hiekka ja pöly) sekä muiden hiukkasten, kuten polymeerien määrää.

Muilla analyysimenetelmillä on tärkeä tutkia moottoriöljyn nokipitoisuus, glykolin mah-dollinen läsnäolo, polttoainelaimentuma ja öljyn vesipitoisuus. Käytetyistä moottoriöl-jyistä ei yleensä pysty tai kannata määrit-tää varsinaista puhtausluokkaa tai tarkkoja hiukkasmääriä.

Öljyn normaali kunto on kaiken perustaÖljyn vaihtovälin pidentäminen on nyky-aikana tavoittelemisen arvoinen asia sekä taloudellisesti että ympäristökuormituksen kannalta. Analyysitulosten perusteella tä-mä tavoite on saavutettavissa helposti. Öl-jyn kulutusta voidaan yrityksessä vähentää huomattavasti jättämällä turhat öljynvaih-dot pois ja käyttämällä öljyt turvallisesti mahdollisimman loppuun.

Öljyn kuntoanalyysissä kaikista öljyistä kannattaa mitata vähintään viskositeetti. Erittäin hyödyllistä tietoa saadaan myös mittaamalla viskositeetti-indeksi, lisäaineis-

tuksen määrä ICP:llä, hapettumisaste ja mahdolliset vieraat aineet

FT-IR:llä sekä vielä öljyn happamien aineiden

(neutraloimisluku tai happoluku) määrä titrausmenetelmäl-lä.

Membraani-suodatusta ja mikroskopointia ei kannata jättää öljyn kuntoana-

lyyseistä koskaan pois, sillä näiden

analyysien avulla ha-vaitaan muutokset öl-

jyn hapettumisessa paljon ennen kuin IR-spektristä ha-

vaitaan mitään muutoksia. Myös sak-kautuneet, ”kuolleet” lisäaineet havaitaan mikroskoopilla. Membraanisuodatuksella saadaan tietoa myös öljyn suodatettavuu-den heikentymisestä.

Turbiini-, moottori- ja lämmönsiirtoöljyille erityishuomioErilaisten turbiinien, kuten vesi-, kaasu- ja höyryturbiinien öljyjen analysointiin kan-nattaa panostaa, sillä turbiinien öljytila-vuudet ovat usein erittäin suuret ja öljyn kunnonseuranta on todella hyödyllistä. Tur-biiniöljy kannattaa analysoida heti uutena, tehdä määrävälein seuranta-analyysejä sekä tutkia öljy aina revisioiden aikana.

Voimalaitosten öljyissä pidetään eräänä ongelmana hartsien ja lakkamaisten aines-ten muodostumista. Ongelma on toki todel-linen, mutta sen yleisyyttä hieman liioitel-laan. Tämän takia membraanisuodatus, jol-la havaitaan hartsimaiset liukenemattomat ainekset, pitäisi olla kaikilla turbiiniöljyillä perusanalyysi. Membraanisuodatus-mik-roskopointi yhdistettynä RPVOT- (entinen R-BOT) ja FT-IR-testiin, kenties vielä täy-

dennettynä Ruler-testillä antavat mahdol-lisimman tarkan kuvan hartsien ja muiden hapettumistuotteiden määrästä.

Turbiiniöljyillä ei ole lainkaan liioitte-lua analysoida myös öljyn ilman erottumi-nen, öljyn vedenerotuskyky, vaahtoamistai-pumus sekä hapettumiseston ja korroosio-suojan määrä.

Moottoriöljyistä mitataan usein emäs-luku (BN) happoluvun (AN) sijasta. Moot-toriöljyjen emäksinen lisäaineistus neutraloi muodostuvia happamia yhdisteitä eli emäs-pitoisuuden vähentyminen indikoi happa-muuden kasvun riskiä. Moottoriöljyjen pe-rusanalyyseihin kuuluvat edellä mainittujen analyysien lisäksi myös FT-IR:llä mitatut hapettumis-, typettymis- ja sulfatoitumis-tasot. Moottoriöljyyn muodostuneiden liet-teiden, noen ja muun lian määrää ja moot-toriöljyn lietteenkantokykyä voidaan tutkia paperikromatografia-analyysillä. Analyysin avulla saadaan tietoa öljyn puhtaanapito-ominaisuuksista.

Moottoriöljyistä voidaan määrittää myös leimahduspiste, mutta erityisesti se kannat-taa määrittää lämmönsiirtoöljyistä aina. Lämmönsiirtoöljyissä alentunut leimahdus-piste voi olla merkittävä turvallisuusriski, jo-ka johtuu lyhyeksi pilkkoutuneista ja kevyis-tä helposti haihtuvista hiilivedyistä.

Näiden perusanalyysien lisäksi öljyana-lyysipakettiin voi liittää monia muita ana-lyysejä tilanteen vaatiessa.

Tulkkauksella löytyy yhteinen kieliJos analyysitulokset vaikuttavat täydelli-seltä heprealta, kannattaa keskustella hetki analyysin tekijän kanssa ja käydä tulokset yksityiskohtaisesti läpi. Tuloksia arvioitaes-sa olisi tulosten hyödyntäjän, koneenkäyttä-jän tai kunnossapidon edustajan, näytteen-ottajan ja analyysin tekijän hyvä olla ”saman pöydän ääressä” tarkastelemassa tuloksia kokonaisvaltaisesti. Kokonaisvaltainen tu-losten tarkastelu on sitä, ettei yksittäisten (heikentyneiden) tulosten perusteella toimi-ta miettimättä kokonaisuutta. Esimerkiksi, jos öljyn viskositeetti on hieman alentunut, mutta kiihtynyttä kulumista ei järjestel-mässä esiinny, voi olla hyvinkin mahdollista käyttää yhä vanhaa öljyä samanlaisissa olo-suhteissa.

Tuloksia arvioitaessa pitäisi tietää myös näytteenottopaikka ja -tapa, sillä ne voivat aiheuttaa joissakin analyyseissä virhettä. Paras kokonaiskäsitys koneen tilasta ja sen häiriöistä on koneenkäyttäjällä tai kunnos-sapidolla, eli vikaantumiset, häiriötilanteet, suodatinkulutukset ja muut oleelliset tiedot yhdistettynä analyysitulosten tietoon anta-vat parhaat eväät parantamistoimiin. Öljy-analyysiä pidetään edullisena investointina, sillä laajakin öljyanalyysiohjelma maksaa itsenä takaisin useiksi vuosiksi eteenpäin jo muutaman tärkeän ”löydöksen” jälkeen, jolla yrityksen tuotantovarmuutta ja riski-en hallintaa on saatu nostettua uudelle ta-solle. ❏


Long–life-hydrauliöljytRaisiossa toimivassa Binol BioSafe Oy:ssä on vuo-desta 2004 alkaen valmis-tettu pitkän vaihtovälin hydrauliöljyjä ISO VG 32 -, 46- ja 68-luokissa.

Näitä BioSafe-tuotesar-jaan kuuluvia hydrauliöljy-jä on käytetty esimerkiksi metsäkoneissa ja asfaltti-koneissa jopa 4 vuotta ilman öljynvaihtoa.

Binol BioSafe Oy:ssä on kokemusta koneista ja järjestelmistä, joissa on käytetty suurimpien hydraulipumppuvalmistajien kom-ponentteja. Perusöljynä tuotteissa on täyssynteettisiin estereihin pohjautuva öljy.

BioSafe-tuotesarjalle on vuonna 2006 myönnetty EU:ympäristömerkin (EU-kukka) käyttöoikeus.

Uutena aluevaltauksena Long–Life-öljyillä ovat asvaltointiko-neet. Asvaltinlevityskoneet toimivat todella kuumissa olosuh-teissa koko kesäkauden. Mineraaliöljyjen leikkkautuminen on ollut näissä koneissa ongelma. BioSafe XE-sarjan -hydrauliöljyllä ajetaan kolmatta kesäkautta samalla öljyllä, kun mineraaliöljyt on normaalisti vaihdettava yhden kauden jälkeen.

Lisätietoja: Binol BioSafe Oy, (02) 4432745, [email protected], www.binol.com

UUTISPALAT

Masino-yhtiöt 50 vuottaMasino-yhtiöt on teknistä tukku-kauppaa harjoittava yritysryhmä, joka palvelee suomalaista teolli-suutta ja tuotantoa monipuoli-sesti. Liiketoiminta-alueet ovat voimansiirtotekniikka, kierre- ja liitostekniikka, hitsaustekniikka, hydrauliikka, suodatustekniikka, putkistovarusteet ja LVI-tekniik-ka. Masino perustettiin kesä-kuussa 1958.

Masino-Hydrokey Oy kuu-luu Masino-yhtiöihin. Yrityksen alaa ovat hydrauliikan järjestel-mät, hydrauliikan komponentit, suodatustekniikka ja hydrauliik-kahuolto. Laaja valikoima pitää sisällään laadukkaita, kansainvä-listen toimittajien tuotteita.

Yhtiön palveluihin kuuluu myös Turussa sijaitseva hydrau-liikkahuolto, jossa on pitkä ko-kemus hydraulipumppujen ja -moottoreiden korjauksesta sekä kokonaisjärjestelmien huollosta.


Sanotaan, että Suomen teolli-suus toimii voitelukalvon varas-sa. Tuo muutaman mikrometrin

paksuinen kalvo pitää huolen siitä, että voideltavassa kohteessa toisiaan vasten liukuvat pinnat eivät pääse koskettamaan toisiaan. Tärkeää tuon voitelukalvon syntymisen osalta on sekä oikein valittu kohteeseen sopi-va puhdas voiteluaine että tapa, jolla tuota voiteluainetta tuonne voitelu-kohteelle syötetään.

Keskusvoitelujärjestelmän edut ja valintaKeskusvoitelujärjestelmän tai auto-maattisen voitelujärjestelmän etuja verrattuna käsin tapahtuvaan voite-luun ovat esimerkiksi seuraavat:

• Inhimilliset virheet kuten voi-telun unohtaminen poistuvat kokonaan,

• voideltava kohde on voitelussa myös laitteen käydessä,

• voideltavalle kohteelle saadaan voiteluainetta oikea määrä oike-aan aikaan,

Nykyaikainen keskusvoitelujärjestelmäKeskusvoitelujärjestelmä muodostuu sanan mukaisesti ohjauskeskuksesta, joka voi olla integroituna pumppausyksikköön tai pumppauskeskukseen, putkistosta, annostimista/annostinryhmistä ja yleensä toiminnanvalvonta elimestä, joka voi olla paineenvalvonta yksikkö putkistossa, annostimen toimintaa valvova kytkin tai putkistossa virtausta mittaava laite.Seuraavassa koetetaan selvittää, miksi keskusvoitelujärjestelmä kannattaa asentaa ja millaisia keskusvoitelujärjestelmiä on olemassa ja mihin noita eri järjestelmiä käytetään.

Jarn

o Ku

vaja

Oy

SKF

Ab

jarn

o.ku

vaja

@sk

f.com

• voitelukohteet, joihin ei koneen käydessä voi mennä ovat voite-lussa,

• voitelu on valvottua ja ennalta säädettyä.

Kun järjestelmä on oikein säädetty ja valvottu vähenee myös voiteluai-neen kulutus.

Huomattavaa keskusvoitelujärjes-telmässä kuten kaikissa järjestelmis-sä, on että ne vaativat määräaikaiset toiminnan tarkastukset, voiteluaine-lisäykset tai -vaihdot ja huollot.

Valittaessa automaattista tai kes-kusvoitelu järjestelmää oleellista, että:

• Järjestelmässä käytetään asi-akkaan määrittämää voiteluai-netta, joka soveltuu automaat-tiseen voitelujärjestelmään,

• järjestelmä sunnitellaan ja to-teutetaan niin, että se pystyy toimimaan kyseisessä käyttö-ympäristössä. Tässä tulee huo-mioida lämpötila, mekaaniset ja kemikaaliset vaatimukset.

• järjestelmä pystyy toteutta-maan ne voitelu vaatimukset,


jotka asiakas on määrittänyt esim laa-kerin lämpötilaa saadaan pudotettua riittävästi.

Oikean järjestelmän valinnan jälkeen jär-jestelmän huolellinen suunnittelu yhdessä asiakkaan kanssa, järjestelmän oikea asen-nus, käyttöönotto ja dokumentointi luovat pohjan hyvälle voitelujärjestelmälle.

Voitelujärjestelmien valinnassa avusta-vaa järjestelmän valmistaja ja järjestelmän tyyppi määräytyy hyvin pitkälti käytettä-västä voiteluaineesta.

Suurin osa jälkivoitelussa olevista koh-teista on rasvavoideltuja. Jos kuitenkin voideltavista kohteista on tarvetta poistaa lämpöä on järjestelmänä silloin käytettävä kiertovoitelujärjestelmää, jossa voiteluai-neena on öljy.

Keskusvoitelujärjestelmissä yleisesti käytettyjä voitelurasvoja ovat NLGI luokan 000-2. Yleisin raskaan teollisuuden voite-lurasva on kovuudeltaan NLGI-1 tai 2. Jos voitelussa käytetään NLGI-2 luokan rasvoja voidaan voitelu suorittaa joko kaksilinjaisel-la tai progressiivisella järjestelmää. NLGI-1 luokan ja sitä pehmeämpien/juoksevampi-en rasvojen kanssa voidaan käyttää yksi- tai kaksilinjaista tai progressiivista järjestel-mää.

Öljyvoitelu, joissa ei öljyä kierrätetä, vaan voitelukohteille vain annostellaan öljyä, voi-daan toteuttaa yksilinjaisena järjestelmänä.

KiertovoitelujärjestelmätTyypillinen kiertovoitelujärjestelmä muo-dostuu pumppauskeskuksesta, jossa on tyypillinen kahdennettu pumppaus (2) ja öljyn suodatus (3), lämmönvaihdin (4), jolla saadaan asetettua lähtevän öljyn lämpötila oikeaksi, paineputkistosta(7), virtausmitta-ri ryhmistä (5), paluuputkistosta ja säiliöstä (1). Säiliön tehtävänä on antaa voiteluöljylle riittävä lepoaika, jotta siitä saadaan erotet-tua epäpuhtaudet, kuten vesi, kulumispar-tikkelit ja ilma. Voiteluaineen paluuvirtaus voideltava kohteelta säiliöön perustuu va-paaseen virtaukseen, joten kohteet paluu-putkiston alapuolella tulee varustaa väli-pumppausasemalla (6).

Tyypillinen kiertovoitelujärjestelmän käyttökohde on paperikoneen kuivausosa, jossa voideltavilta laakereilta on saatava sin-ne generoitunut lämpö pois.

Kiertovoitelujärjestelmän ohjaus voi olla ohjelmoitava logiikka, johon luodaan pai-neeseen ja lämpötilaan perustuva pump-pauskeskuksen ohjaus. Ohjaus voidaan vaihtoehtoisesti toteuttaa asiakkaan pro-sessinohjausjärjestelmällä.

Osana ohjauslogiikkaa on kiertovoi-telujärjestelmän hallittu käynnistys, jolla voidaan välttää kylmän voiteluöljyn aiheut-tamat vuodot. Usein myös kiertovoiteluko-neikon yhteyteen liitetään vedenpitoisuus-mittaus tai likahiukkasmittaus.

Öljyvirtausmittarit huolehtivat voitelu-aineen säädön ja mittauksen voideltavalle kohteelle. Mittausperiaatteita voivat olla

Kuva 1. Kiertovoitelujärjestelmä.

Kuva 2. Kiertovoitelujärjestelmän pumppauskeskuksen ohjauspaneeli.

Kuva 3. Turbiinimittaus.

rotametri, hammasratas, soikiohammasra-tas ja turbiini.

Virtausmittarit varustetaan myös virta-ushälytyksillä. Hälytykset voidaan asettaa valvomaan liian pientä tai liian suurta vir-tausmäärä. Usein varsinaisia hälytysrajoja ennen asetetaan ennakoivat hälytysrajat, jotta voidaan reagoida mahdolliseen voite-lukohteessa tai järjestelmässä tapahtuvaan rikkoutumiseen. Näin valvonnalla ja häly-tyksillä estetään voitelukohteiden puutteel-lisesta voitelusta johtuvat vauriot ja ylivoi-telu. Hälytystiedot viedään yleensä keskus-valvomoon.

Yksilinjaiset keskusvoitelujärjestelmät Yksilinjainen keskusvoitelujärjestelmä muo-dostuu ohjausyksiköstä, pumppausyksi-köstä, putkistosta ja annostin (engl. doser) ryhmistä, jotka jakavat voiteluaineen voite-


lukohteille. Järjestelmää valvotaan paineval-vontayksiköllä.

Tyypillisiä käyttökohteita yksilinjaiselle keskusvoitelujärjestelmälle ovat ajoneu-vojärjestelmät ja teollisuuden järjestelmät, joissa käytetään puolijuoksevia tai juoksevia rasvoja (kovuus <NLGI 1) tai öljyjä.

Kuva 4. Yksitoiminen annostelija. Kuva 5. Progressiivisen jakajan toimintaperiaate.

Kuva 6. Kaksilinjaisen keskusvoitelujärjestelmän annostin.

Kuva 7. Kaksikanavainen, yksilinjainen keskusvoitelujärjestelmä.

Progressiivinen (jatkuvatoiminen) järjes-telmä on myös yksilinjainen keskusvoitelu-järjestelmä. Se muodostuu myös ohjaus- ja pumppausyksiköstä, putkistosta ja jakajista. Tärkeää progressiivisen järjestelmän raken-teessa on, että siinä yleisesti käytetään kaksi- tasoista voiteluaineen jakelua. Järjestelmässä

on pääjakaja(t), jotka jakavat voiteluaineen alijakajille. Progressiivisen jakajan (engl. distributor) erilainen rakenne mahdollistaa NLGI-2 -luokan voitelurasvojen käytön. Jär-jestelmää valvotaan jakajaan asennettavalla toiminnanvalvonta kytkimellä, joka seuraa jakajassa liikkuvan männän liikettä.

Kuvassa 4 on kuvattu yksilinjaisen voi-telujärjestelmän annostin ja sen toiminta. Kohdassa 1 annostin on lepotilassa eikä run-kolinjassa ole painetta. Kohdassa 2 paineen nousu runkolinjassa pakottaa annosmännän toimimaan, jolloin annosmännän yläpuolelta syrjäytyy tilavuus voitelukohteelle. Kohdas-sa 3 painerunkolinjassa on laskenut tasolle, jolloin jousi annostimen sisällä kykenee la-taamaan annostimen. Kohdassa 4 annostin latautuu ja samalla annosmännän päälle vir-taa uusi voiteluannos. Tämän tyyppisen an-nostimen latausvoima riippuu annostimessa olevasta jousesta.

Progressiivisen jakajan toiminta on ni-mensä mukaisesti jatkuvaa eli niin kauan kuin voiteluainetta jakajalle syötetään, niin jakaja jakaa voiteluainetta voitelukohteille. Kuvassa 5 on progressiivinen jakaja. Katko-viivalla merkitty voiteluaineen syöttökanava on kuvan tilanteessa auki siten, että luisti 1-2 liikahtaa ylöspäin. Männän liike syrjäyttää tilavuuden, joka tulee ulos ulostulosta yksi. Luistin 1–2-liike avaa kanavan luistille 3–4, joka liikkuessaan ylöspäin syrjäyttää tilavuu-den, joka tulee ulos kohdasta kolme. Näin lii-ke jatkuu, kunnes pitkä kanava luistilta 5–6 avautuu luistin 7–8 männän kahdeksan pää-hän. Luisti 7–8 liikkuu kuvassa alaspäin ja näin avatuu kanava luistin 1–2-päähän ja liik-kuessaan alaspäin antaa annoksen kohteelle 2. Näin eteenpäin mentäessä voitelukohteet 4, 6 ja 8 saavat voiteluannokset.

Kaksilinjaiset keskusvoitelujärjestelmät Kaksilinjainen voitelujärjestelmä muodos-tuu ohjausyksiköstä, pumppauskeskusku-sesta ja kahdesta runkoputkesta, joita pai-neistetaan vuorotellen, ja annostinryhmistä joissa annostimien toiminta perustuu paine-eroon.


Kuvassa 6 on esitettynä kak-silinjaisen voitelujärjestelmän an-nostin. Kaksi runkolinjaa kytketään pohjalaatalle. Vasemmalla runkolin-jassa 1 (punainen) paineen noustessa painevoima siirtää ensi ohjausluistia vasemmalta oikealla avaten kanavan säädettävän annosmännän vasem-paan päähän. Annosmännän liikku-essa vasemmalta oikealla se syrjäyt-tää voiteluainetta, joka virtaa oikean puoleiseen vastaventiilillä varustet-tuun voiteluyhteeseen ja sitä kautta voiteluputkeen.

Kiertovoitelu, 1- ja 2-linjaisten keskusvoitejärjestelmien ohjaukset ja valvonnatYksi- ja kaksilinjaiset rasva- ja öljy-keskusvoitelujärjestelmät voidaan jakaa ohjauksellisesti voitelukana-viin. Kuvassa 4 on esitetty yksilin-jainen voitelujärjestelmä, jossa yksi ohjausyksikkö (1) pystyy ohjaamaan kahta erillistä pumppauskeskusta, joista vasemmanpuoleinen syöttää progressiivista järjestelmää ja oikean puoleinen jousitoimisilla annostimil-la toteutettua, yksilinjaista voitelujär-

jestelmää. Tässä tapauksessa voitelu-kanavilla voidaan käyttää omia voite-luaineita ja omia voiteluparametrejä. Voitelukanavia voidaan luoda jär-jestelmään myös sulkuventtiileillä, jotka voivat olla voitelujärjestelmän ohjaamia tai voideltavan laitteen oh-jaamia. Markkinoilla on ohjauskes-kuksia, jotka pystyvät ohjaamaan 14 voitelukanavaa.

Yleisiä aseteltavia voitelupara-metrejä yksi- ja kaksilinjaisessa voi-telujärjestelmässä ovat voitelujak-so, jolla asetetaan aika kuinka usein voitelujärjestelmä voitelee, pumpun pumppaus aika, painetason valvon-nat ja mahdolliset annostimien lisä-valvonnat.

Useimmat voitelujärjestelmien ohjauskeskuksista voidaan varustaa GSM-modeemilla, jolloin voitelujär-jestelmää voidaan valvoa ja muuttaa voiteluparametrejä tavallisella GSM-puhelimella.

Lisäksi niin rasva- kuin kiertovoi-telujärjestelmiin on tarjolla valvonta, ohjaus ja historiatietoja kerääviä oh-jelmia.

Rasva- ja öljykeskusvoitelujärjes-

telmiin tarkoitettuun on line -ohjelmaan voi-daan yhdistää esimer-kiksi 20 kappaletta 14-voitelukanavais-ta ohjauskeskusta, jolloin kaikkia näi-tä voidaan ohjata ja valvoa yhdeltä PC:ltä. Tämä voi tarkoittaa teh-dastasolla satoja tai jopa tuhansia voitelupisteitä.

Kiertovoitelujärjestelmien virtausmittari ryhmille on myös saatavana valvontaohjelma, jolla voidaan seurata kunkin virtaus-mittarin virtausmäärää, histo-riatietoa ja asettaa hälytys-ra-joja.

Voitelujärjestelmien auto-maatiotaso lisääntyy eri-laisten komponenttien ja tekniikan kehitty-misen myötä. Suun-taus näyttää olevan, että voitelujärjestel-mä on yhä enemmän integroitunut koneen tai laitteen osa. ❏

26 FLUID Finland 1 - 2008

HYDRAULISYLINTERIT• Vakiosylinterit• ISO-standardin mukaiset sylinterit vaativiin teollisuuden sovelluksiin• Erikoissylinterit asiakaskohtaisesti sekä teollisuus- ettämobilehydrauliikkaan

• Paikoitussylinterit asemantunnistuksella

HYDRAULIKONEIKOT• Suunnitellaan asiakkaiden tarpeiden mukaisesti• Laadukkaat komponentit ja materiaalit

KOKONAISVALTAINEN PALVELU• Suunnittelu ja tuotekehitys• Valmistus• Asennus, käyttöönotto ja koulutus• Huolto

Porakalliontie 2 • 21800 KYRÖ FINLAND • Puh. 0207 656 900 www.hydoring.com

MAKING HYDRAULICS EASY

Y E A R S

Y E A R S

sylinterisarja nyt saatavilla!UUSI

ISO 6020/1

Vielä kerran kiitokset kaikilletahoille, joiden kanssa minulla

on ollut ilo työskennellä.Toivottavasti menestyksekäs

yhteistyö jatkuu myösuuden julkaisijan kanssa.

TörmäilläänHeikki Malkamäki


Vesi voi esiintyä öljyssä kolmessa eri muodossa riippuen kyseessä olevan öljyn kemiallisista ominaisuuksista ja vesipitoisuudesta. Nämä veden olomuodot öljyssä ovat liuennut vesi, vapaa vesi ja emulsio. Tämä pätee sekä mineraalipohjaisiin että täyssynteettisiin öljyihin. Jokaisella öljyllä on sille ominainen kyllästyspiste vesipitoisuuden suhteen (saturaatio), jota suurempi vesimäärä erkaantuu joko vapaaksi vedeksi tai muodostaa vesiöljyemulsion.

Veden liukoisuus öljyssä ja siihen vaikuttavia tekijöitä

Liuos on termodynaaminen ta-sapainotila, jossa molekyylien väliset voimat sekoittavat kaik-

ki komponentit tasaisesti läpi koko liuoksen. Uusien öljyjen liukoisuu-den määräävät pääasiassa öljytyyppi ja käytetyt lisäaineet, kun taas van-hentuneissa öljyissä hapettumistuot-teilla on suuri vaikutus öljyn kykyyn liuottaa vettä.

Öljyn koostumusPuhtaissa perusöljyissä (ei lisäaineis-tusta) veden liukeneminen on hyvin pientä, mihin vaikuttaa parafiinin, nafteeni- ja aromaattisten yhdistei-den pitoisuussuhde. Öljyn vesikyl-lästyspiste (maksimi liuenneen ve-den pitoisuus) vaihtelee esimerkiksi 20 °C lämpötilassa parafiiniöljyn noin 30 ppm:stä täysaromaattisen nesteen noin 200 ppm:ään, ollen tyypillisesti 40 – 80 ppm. Öljyssä käytetty lisä-aineistus voi lisätä liukoisuutta huo-mattavasti. Tyypillinen kyllästyspis-te huoneenlämpötilassa uudelle voi-teluöljylle on alle 500 ppm. Öljyssä mahdollisesti olevat vanhenemis- eli hapettumistuotteet myös voimista-vat, jopa moninkertaistavat veden liukoisuutta verrattuna vastaavaan uuteen öljyyn. Mineraaliöljypohjai-sissa muuntajaöljyissä on tyypillises-ti hyvin vähän lisäaineita, jolloin nii-den liukoisuus on lähellä perusöljyn liukoisuutta, kun taas voiteluöljyillä, joissa on paljon lisäaineistusta, liu-

Senj

a Pa

asim

aaVa

isala

Oyj

senj

a.pa

asim

aa@

vaisa

la.c

omkoisuus on huomattavasti suurempi (kuva 1).

Kokonaisabsorptiovoimat ja maksimivesipitoisuus liuoksen ta-sapainotilassa määräytyvät Gibbsin energian mukaisesti. Molekyylita-solla absorptiovoimat ovat sidos-voimia vesimolekyylien ja öljymat-riisissa olevien molekyylien välillä. Vesimolekyylit ovat kemialliselta luonteeltaan polaarisia, joten liuok-sen vuorovaikutusvoimat kasvavat matriisimolekyylien polaarisuuden kasvaessa, jollaisia ovat mm. hapet-tumistuotteet ja lisäaineet.

LämpötilaLämpötila vaikuttaa veden liukoi-suuteen öljyssä lähes aina eksponen-tiaalisesti (kuva 1). Kuuma öljy pys-tyy liuottamaan suuremman määrän vettä kuin kylmä öljy. Mitä kuumem-paa öljy on sitä suurempi on veden absorptio ympäröivästä ilmasta sa-moissa ilman kosteusolosuhteissa. Tämä pitäisi huomioida järjestelmä-suunnittelussa, koska ilmasta peräi-sin oleva kosteuskontaminaatio on yksi yleisimpiä veden lähteitä mm. kiertovoitelujärjestelmissä.

Öljyn vanheneminen

Prosesseissa kiertovoiteluöljy hajo-aa kemiallisesti ajan myötä hapettu-misen vuoksi. Öljyn ominaisuudet, läsnäoleva happi sekä katalyytit ja


lämpötilat, joille öljy altistuu, vaikuttavat hajoamisnopeuteen. Voitelujärjestelmissä happi on aina läsnä ja järjestelmän koneista tulleet metallihiukkaset sekä vesi katalysoi-vat öljyn hapettumisprosessia eli kemiallista hajoamista. Hapettumisreaktiot ovat tasa-painoreaktioita, jolloin hajoamisnopeuteen vaikuttaa enemmän aktiivinen vesi eikä niinkään absoluuttinen vesipitoisuus. Kor-keat lämpötilat ja mekaaniset rasitukset esi-merkiksi laakereissa vielä kiihdyttävät öljyn vanhenemista.

Kuva 1. Keskimääräinen veden liukoisuus perusmineraali- öljyssä ja voiteluöljyssä lämpötilan funktiona.

Kuva 2. Liukoisuus uudessa ja käytetyssä moottoriöljyssä.

Vapaa vesi/emulsioVesipitoisuuden ylittäessä kyseisen öljyn kyllästyspisteen (saturaation) vesi erkaan-tuu vapaaksi vedeksi ja muodostuu kaksi faasia: öljy ja vesi. Vapaata vettä pidetään yleisimpänä ongelmana erilaisissa öljyjärjes-telmissä. Vesikorroosio- ja kavitaatiovauriot ovat usein seurauksia juuri vapaasta vedestä järjestelmässä.

Voimakkaan sekoituksen vaikutuksesta tai pinta-aktiivisten aineiden (esim. emulgo-intiaineet) läsnäollessa vesi voi muodostaa

öljyn kanssa emulsion, jolloin öljy muuttuu kirkkaasta sameaksi. Emulsio on kahden toi-siinsa liukenemattoman nestekomponentin seos, jossa toinen komponentti dispergoituu toiseen. Emulgointiaineiden ansiosta veden muodostamat hyvin pienet pisarat jakaantu-vat tasaisesti öljyyn muodostaen emulsion.

Emulgointiaineet ovat kemikaaleja, jotka ovat kemialliselta luonteeltaan sekä hydro-fiilisia (= molekyyli joka voi sitoa vettä) että hydrofobisia (= vettä hylkivä), joten ne liu-kenevat sekä veteen että öljyyn. Emulgoin-

PL 75, 02231 EspooPuh. (09) 681 021, Fax (09) 6810 2222s-posti: [email protected], www.teknoma.fi

Puhtaan öljyn jatuotannon varmuuden puolesta

CJC™

hienosuodattimet jaerotinsuodattimet

PAMAShiukkaslaskimet japartikkelianalysaattorit

VAISALA Humicap®

– helppo öljynkosteusmittaus


UUTISPALAT

Parker Service Master Easy on jykevä ja älykäs

rusteet toimitetaan laitteen mukana. Laitteessa on muutama innovatiivinen

tallennustoiminto sekä verraten suuri muis-tikapasiteetti. Koska mittalaitteessa on au-tomaattinen anturitunnistus, anturien mit-taamat arvot näkyvät välittömästi näytöllä anturin kytkemisen jälkeen.

On line -mittauksen aikana anturin mit-taamat arvot siirretään suoraan PC:lle ja ne voidaan tallentaa jälkikäteen. Tehdyt mitta-ukset voidaan lukea, muokata sekä analysoi-da Senso-Win®-PC-ohjelmiston avulla. Ohjel-mistolla voidaan myös mukauttaa mittalait-teen asetuksia ja sen eri mittaustoimintoja. Useasta eri liikesarjoista koostuvia mittauksia voidaan sisällyttää yhteen mittaukseen point to point -mittauksen avulla. Yksittäiset mitta-ukset voidaan linkittää yhteen.

Lisätietoja: Ari Oinonen, 020 753 2282, [email protected]

Uusi Hall-anturi tunnistaa sähkö- magneettisen asennonSaksalaisen Magnet-Schultzin maahantuoja Elektro-Tukku Oy esittelee kontaktivapaan ja luotettavan tavan tunnistaa sähköisen lu-kitusyksikön asento Hall-anturilla. Hall-anturi on integroitu ankkuriputken laajennusosaan ja se tunnistaa milloin loppuasento on saavu-tettu. Hall-sensorin optimoitu koko mahdollis-taa solenoidin suunnanvaihdon ja jopa kelan irrottamisen ilman, että Hall-anturi poistetaan. Vastakohtana tavallisille asentoanturisovel-luksille, sähköinen kytkentä on tehty yleisellä kolminapaisella M8-liittimellä, joka vähentää asennusaikaa ja takaa suojausluokan IP 54.

Hall-asentoanturia voidaan käyttää mekaa-nisissa sovelluksissa Magnet-Schultzin sähkö-magneeteissa ja lukitusyksiköissä sekä hydrau-liikkasovelluksissa kokoluokissa 37 mm, 45mm ja 63 mm.

Lisätietoja: Elektro-Tukku Oy, [email protected], www.elektrotukku.fi, (09) 350 5500

tiaine muodostaa misellejä eli erään-laisen kalvon vesipisaran pintaan ja tekee siitä “öljyliukoisen”. Emulgoin-tiaineita voidaan lisätä tarkoituksella tai jotkut muut lisäaineet voivat toi-mia emulgointiaineiden tavoin, vaik-ka ne olisikin lisätty öljyyn jossain muussa tarkoituksessa.

Kosteuden mittausPerinteisesti öljyn kosteutta on mi-tattu Karl Fisher -titrauksella (labora-toriomenetelmä näytteen kosteuden mittaamiseksi) ja tulokset esitetty ppm:inä (miljoonasosa), joka on näytteen kokonaisvesipitoisuus ot-tamatta kantaa onko vesi liuennutta tai vapaata.

Koska öljytyypit ovat hyvin eri-laisia keskenään ja niiden vanhene-misreaktioiden ennakoiminen vaike-aa, ppm-arvot eivät aina ole riittäviä kunnossapidossa. Silloin suhteelliset arvot kuten veden aktiivisuus (aw) ovat käytännöllisiä parametrejä hä-lytysrajaksi ohjausjärjestelmään.

Kapasitiivinen polymeerianturi

antaa veden ak-tiivisuuden ilman lämpötilakorja-uksia tai öljykoh-taista kalibrointia. Aktiivinen poly-meerikalvo absor-boi (imee) vesi-molekyylejä, jotka muuttavat kalvon dielektrisiä omi-naisuuksia, mikä on mitattavissa sähköisesti. Veden absorboituminen on suoraan ver-rannollinen öljyn

suhteelliseen tasapainokosteuteen, ja siten näyttää kuinka lähellä kylläistä tilaa öljy on veden suhteen. Mark-kinoilla olevat uuden sukupolven anturit ovat hyödyllisiä erityisesti sovelluksissa, joissa vesipitoisuus ei saa ylittää liukoisuutta (saturaatio-käyrä) eli sovelluksissa, joissa tulee välttää vapaata vettä. Anturi on herk-kä jopa hyvin pienille pitoisuuksille

vettä. Tyypillisesti polymeerikalvo ja anturin rakenne on suunniteltu siten, että öljyn lisäaineet tai hapettumis-tuotteet eivät häiritse mittausta.

ppm-muunnosJos öljyn kyky liuottaa vettä (satu-raatiokäyrä) tunnetaan läpi koko käyttölämpötila-alueen, mitatuista suhteellisista kosteusarvoista ja läm-pötilasta voidaan laskea muunnos ve-sipitoisuudelle massa-ppm:inä. Täy-tyy kuitenkin muistaa, että muunnos pätee vain, jos öljyn ominaisuudet ja siten liukoisuus pysyvät muuttumat-tomina.

Voitelujärjestelmissä öljyn liukoi-suus muuttuu ajan kuluessa huolimat-ta järjestelmän kunnossapidosta. Sii-nä tapauksessa tuoreelle öljylle tehty laskentamuunnos ei anna todellista vesipitoisuutta. Öljyn kunnostuksella (puhdistus, kuivaus ja lisäaineistus) voidaan öljyn ominaisuudet, myös liukoisuus, palauttaa lähes uutta vas-taavalle tasolle, jolloin muunnos olisi jälleen käyttökelpoinen. ❏

Voitelu-järjestelmissä öljyn liukoisuus muuttuu ajan kuluessa huolimatta järjestelmän kunnossapidosta.

Parker Service Master Easy on SensoCont-rol® -tuoteperheen uusi vankkarakentei-nen ja monikanavainen mittalaite saman-aikaiseen mittaamiseen, mittaustiedon tallentamiseen sekä hydraulisten para-metrien käsittelyyn. Laite on suunniteltu vastaamaan sekä teollisuushydrauliikan että liikkuvan kaluston hydrauliikan asia-kaskunnan tarpeita.

Laite korvaa nykyiset 3- ja 4-kanavaiset Service Masterit. Omassa luokassaan se tarjoaa myös parhaan hinta-/suoritusky-kysuhteen.

Nopeus ja helppokäyttöisyys sekä taustavalaistu suurinumeroinen näyttö tekevät Service Master Easyn käytöstä joustavan.

Parker Service Master Easy on yhteen-sopiva kaikkien muiden Senso Control®-mittalaitteiden kanssa. Mittalaite on heti käyttövalmis, koska kaikki tärkeät lisäva-


www.parker.comparker.fi [email protected]

Haluaisit työskennellä nopeammin, turvallisemmin, tehokkaammin ja alhaisemmilla kustannuksilla. Myös me Parkerilla haluamme sitä. Asiantuntijoina haluaisimme lisätä muutamia omia tavoitteitamme, kuten alhaisempi melutaso ja pienemmät päästöt.

Lopputulos? Yksi paikka, josta löydät ratkaisut koneesi liikkeenhallinnan tarpeisiin. Parker auttaa sinua ratkaisemaan kriittisimmät tekniset haasteet liittimistä ja letkuista sekä venttiileistä edistyksel-lisiin systeemeihin ja suodatusjärjestelmiin.

Ota yhteyttä ja jätä kilpailijasi taaksesi.

Yhdessä, voimme murtaa uutta maata!

HMG 3000 – kannettava käsimittalaite HydaciltaHMG 3000 on kannettava mittaus- ja tiedonkeruulaitteisto, joka on tarkoitettu hydraulisten ja pneumaattisten järjestelmien mit-tauksiin. Käyttökohteet löytyvät erityisesti huollon, korjauksen ja vianetsinnän piiristä sekä testipenkeistä. HMG 3000 voi käsitellä yhtäaikaisesti kymmentä mittauslähetintä. Laitteessa on viisi si-sääntuloliitäntää lähettimille, jotka voidaan tarvittaessa kahden-taa käyttämällä Y-adaptereita.

HMG 3000:ssa on mahdollista suorittaa myös esimerkiksi vent-tiilitoiminnan mittaus yhtäaikaisesti paineen ja virtausmuutosten kanssa. Lisäksi voidaan mitata eri kanavien erosignaali (esimer-kiksi paine-ero).

Analogisten mittauskanavien lisäksi HMG:llä on mahdollisuus mitata kahta digitaalista mittasignaalia, esimerkiksi taajuuden tai pyörimisnopeuden mittaukseen.

Nopeiden dynaamisten mittausten toteuttamiseen kaikki kahdeksan analogista kanavaa pystyvät yhtäaikaisesti 0,5 ms:n näytteenottotaajuuteen. Mikäli tarvitaan vielä nopeampaa näyt-teenottotaajuutta, voidaan kahdella kanavalla yhtäaikaisesti mi-tata 0,1 ms:n nopeudella. Tämä edellyttää tietenkin tarkoitukseen sopivien lähettimien käyttöä.

HMG:llä mittaukset pystytään esittämään käyrämuodossa – on line ja reaaliaikaisesti.

HMG:llä voidaan myös tehdä tapahtumaohjattuja mittauksia sekä loki-tyyppisiä mittauksia. Tämän tyyppiset mittaukset käyn-nistävät liipaisut on helposti aseteltavissa. HMG 3000:een voidaan asettaa ja tallentaa käyttöprofiileja. Merkittävin hyöty näistä saa-vutetaan, kun suoritetaan saman laitteen mittauksia useana eri ajankohtana (ennakoiva kunnossapito).

HMG 3000 voidaan liittää tietokoneeseen USB- tai sarjaportin kautta. Laitteen mukana toimitettavalla HMGWIN-ohjelmalla kä-simittalaitetta voidaan käyttää suoraan PC:ltä, jolloin muistikapa-siteetti moninkertaistuu.

Lisätietoja: Hydac Oy, Silja Nevalainen, 010 773 7117, [email protected]


Nyt jo 12. kertaa järjestetty FinnMETKO-näyttely oli edellisiä näyttelyitä laajempi niin näytteilleasettaja- kuin kävijämää-rältään. Näyttelyn kansainvälistyminen jatkuu, tällä kertaa

yli kymmenen prosenttia kävijöistä oli ulkomaisia. – Ulkomaisten näyttelyvieraiden määrä osoittaa, että FinnMET-

KO-näyttely on vahvistanut asemaansa raskaskonealojen suurnäyt-telynä myös kansainvälisesti, näyttelyn johtaja Erkki Eilavaara toteaa.

Raskaskonealan ammatti- ja myyntinäyttelyn FinnMETKO 2008:n vastuullinen järjestäjä on FinnMetko Oy. Näyttelyn taus-taorganisaatiot ovat Koneyrittäjien liitto ry ja Keski-Suomen Ko-neyrittäjät ry. FinnMETKO-näyttely järjestetään seuraavan kerran vuonna 2010.

FinnMETKO 2008 -näyttelyn päätöspäivänä pidetyn maaraken-nuskoneenkuljettajien SM-Ykköskuski-kilpailun voitti Petri Perä-mäki Virroilta. SM–Ykköskuski-kilpailussa ajettiin erityyppisillä koneilla yhteensä neljä eri tehtävää. Perämäki voitti Suomen mesta-ruustittelin neljän tehtävän yhteistuloksen perusteella. Toiseksi kil-pailussa tuli Jyri Nuopponen Savonlinnasta ja kolmanneksi Jouni Metsola Sauvosta. Kilpailuun osallistui kaikkiaan 28 kilpailijaa. SM-Ykköskuski-kilpailun järjesti Jyväskylän aikuisopisto.

Lisätietoja: Erkki Eilavaara, näyttelyn johtaja, puh. 040 9009 421

FinnMETKO-näyttely oli järeämpi ja kansainvälisempi kuin koskaanLauantaina 30.8. päättynyt raskaskonealan ammattinäyttely FinnMETKO 2008 oli järeämpi ja kansainvälisempi kuin koskaan. Kolmipäiväisessä näyttelyssä oli yli 330 näytteilleasettajaa ja se keräsi 34 000 kävijää. Enemmän kuin joka kymmenes kävijä tuli Suomen rajojen ulkopuolelta. Päätöspäivänä lauantaina näyttelyyn tutustui 13 000 kävijää.

Hydac Oy:n osastolla riitti väkeä vaikka ensimmäisenä päivänä sade hieman verotti yleisesti kävijämäärää.


Hydrauliikkahuolto K. Räihän osastolla: vasemmalta Aarno Immonen, toimitusjohtaja Seppo Saloranta, Markku Virtanen valmiina kolmen päivän turneeseen.

Myös Parker Hannifinin osasto valmistautui messupäiviin; vasemmalta toimitusjohtaja Juuso Palmgren ja Ari Oinonen, takana häärii Birke Elf.

Bosch Rexrothin osasto oli sijoitettu maastoon, mutta pallo oli hallussa; vasemmalta Jouni lehtoranta ja toimitusjohtaja Kalle Tuohimaa.

UUTISPALAT

Polarteknikilta sähköinen ohjausjärjestelmä koneilleMetsäkoneisiin tehdyt ohjausjärjestelmäsovellukset olivat Polar-teknikin yhtenä pääteemana FinnMetko-messuilla Jämsänkoskel-la elokuun lopussa.

Kehitystyö lähti aikoinaan liikkeelle asiakastarpeiden pohjal-ta, kun pienen kokoluokan työkoneisiin ja erikoissovelluksiin ha-luttiin lisää älykkyyttä ja sitä kautta samoja ominaisuuksia, joita oli aikaisemmin totuttu hyödyntämään isoissa, sarjatuotantona valmistettavissa koneissa. Tavoitteena oli myös, että kehittynyt ohjausjärjestelmä yhdessä toimivan komponenttipaketin kanssa helpottaa koneen huoltoa sekä lisälaiteasennuksia.

Konseptointi on ollut avainasia, kun ohjausjärjestelmiä on suunniteltu pienten sarjojen erikoiskoneisiin. Polarteknikin ja Exertus Oy:n yhdessä suunnittelema uudenlainen konsepti tarjo-aa kokonaisvaltaisen ratkaisun ohjausjärjestelmien tehokkaaseen kehittämiseen ja ylläpitoon. Konsepti sisältää valmiita ohjausjär-jestelmän ohjelmisto- ja laitteistokomponentteja sekä valmiita projektipohjia ja sovellusesimerkkejä. Asiakkaille tarjotaan myös ohjausjärjestelmien konfigurointi- ja huoltokoulutus, jolla varmis-tetaan, että koneen käyttäjä tuntee koko järjestelmän toiminnan ja pystyy ylläpitämän sitä itsenäisesti. Koulutus suunnitellaan aina asiakkaan tarpeen mukaan. Ohjausjärjestelmän toimintaan pereh-dyttävän koulutuksen jälkeen käyttäjällä on valmiudet muutos- ja huoltotöihin vaikka kenttäolosuhteissa.

Lisätiedot: Jussi Ijäs, 020 770 9745, www.polarteknik.com

Putkiesivalmisteet mittatilauksena

GS-Hydro OyLautatarhankatu 413110 Hämeenlinna

puh. (03) 656 41faksi (03) 653 2998

[email protected]


KAUPPAMATKUSTAJAN VUOLEMA

n Kaverini on yrittäjä. Tai oikeastaan oli, mutta sitten hän päätti lak-kauttaa yrityksensä. Kysyin, miksi hän ei enää halunnut jatkaa. Hän

vastasi: – Kaksi vuotta olen yrittänyt. Mutta onneksi en tehnyt konkurs-sia, kun mitään en ostanut.

Tulojen ja menojen hallinta ei onnistu kaikilta. Muistamme hyvin ne suomalaiset mahtifirmat 90-luvulla, jotka henkseleitä paukutellen lähtivät ostelemaan firmoja Euroopasta. Konkurssilta pelastivat vain poliitikot ja tavalliset veronmaksajat. On merkillistä, että toisille tulojen ja menojen laskeminen on niin vaikeaa. Avainsana taitaa olla oma raha. Omien eurojen kanssa ollaan kyllä tarkkoina, mutta jos saa rajattomas-ti käyttöönsä toisten rahoja, sitä saattaa tulla ostaneeksi vaikka ilmaa Saksasta.

Onneksi meidän firmassamme menee paremmin. Ainakin rahankäy-tön suhteen. Firmamme strategiakokouksessa painotettiin kustannus-tehokkuutta. Taas. Johtoryhmä oli jälleen kerran tullut ulos kaapistaan kertomaan meille, että nyt toimistossa saa olla korkeintaan kaksi myyn-tiassistenttia entisen kolmen sijaan. Meidän myyjien mielestä tilanne on katastrofi. Aikaisemminkin meiltä olivat toimitukset jääneet jälkeen, kun tilauksia ei oltu ehditty käsitellä ajoissa. Kuinka nyt tulisimme toi-meen?

Kateeksi käy Suomen valtiovaltaa. He saivat kutsun kahden edusta-jan lähettämisestä EU:n Georgia-kokoukseen. Kahden edustajan sijasta lähetimmekin kolme. Mielessäni kuvittelin edustajiemme vaeltelua EU-käytävillä. Yksi heistä ”kuuntelee aktiivisesti”, toinen oikoo kravatteja ja kolmas sukkuloi sujuvasti kavereiden keskuudessa. Mietin, kuka heistä saa oikeasti jotain aikaiseksi.

Georgia-kokouksen tärkeimmäksi suomalaisanniksi jäänee presi-denttimme lausahdus: – Lautaset pois silmiltä!

Naapurini vaimo ihmetteli, että miten monisatamiljoonainen EU pys-tyy päättämään yhtään mitään, kun meidän oma pieni valtiommekaan ei pysty sopimaan, ketkä kaksi kutsuttua lähtee kokoukseen, vaan lähettää-kin kolme edustajaa. Minä taas näin asian positiivisesti. Kerrankin EU:n mallioppilas tekee toisin kuin Brysselistä sanellaan. Naapurin vaimo pa-lautti intoni maan pinnalle. – Niin, mutta nyt olikin kyse poliitikkojemme omista intresseistä. Ja tietenkin kukkulan kuninkuudesta. Taas.

EU:ssa on kaksi hyvää puolta. Ensiksi se ei voi mennä konkurssiin – ei ainakaan rahalliseen. Toiseksi, nekin ostavat hydrauliikkaa. Tai ainakin rahoittavat projekteja. Sellaiseen mekin juuri toimitimme tarvittavan hydrauliikan. Hetkellisesti EU-myönteisyys kasvoi firmassamme.

Myöhemmin kysyin vaimoltani, voitaisiinko mekin parantaa kustan-nustehokkuutta.

– Täh, vastasi hän.


HYDRAULIIKKA | PNEUMATIIKKA | VOITELU

Seuraava numero

3-2008 FLUID Finland, ilmestyy 28.11.ilmoitusaineistot 7.11.

sisältö mm.: Pääkirjoitus Kolumnit Klinikat Fluidijärjestelmien automaatio-ohjaus ja monitorointi Hydrauliventtiilin CFD-laskenta Henkilöesittely: Anne Puikkonen, Varenso, Varkaus Fluidijärjestelmätoimitus, case ”nuori uralla” -henkilöesittely Firmaesittely: suomalainen valmistaja Matkakertomus: Bath, Englanti Tekniikka 08 -katsaus Hydrauliventtiilit ja kenttäväylät Väylätekniikka metsäkoneissa Yrityksen hydrauliikan kunnonvalvonnan toteutus Hiukkaslaskennasta

Ilmoitusmyynti ja tilavaraukset:Kalle MaurolamyyntipäällikköSuomen LehtiyhtymäErikoislehdet/Fluid Finland020 770 [email protected]

Trelleborgilta uusi www-sivusto!Trelleborg Sealing Solutions uu-disti sivustonsa 20 eri maassa, 18 eri kielellä helpottamaan suun-nittelijoiden tiivistemäärityksiä maailmanlaajuisesti. Sivustoilla on tarjolla kattava, sähköinen tuote-luettelo ja innovatiivinen, inter-aktiivinen tarjouspyyntötoiminto; O-renkaan laskentaohjelma, mikä säästää aikaa ja vaivaa; monipuo-linen CAD-palvelu, jolloin tiiviste-profiilien lataaminen suoraan pii-rustukseen helpottuu; täsmälliset, yksityiskohtaiset tiedot.

Tuoteluettelon avulla voi hakea tiivisteitä joko tuotenumeron tai tiivisteen ominaisuuksien mukaan. Palvelu mahdollistaa ostoskorin käytön ja tilauksen/tarjouksen lä-hettämisen Trelleborg Sealing So-lutions Finland Oy:lle. Ohjelmassa on ”Direct 2 CAD”-toiminto, jonka avulla tiivisteprofiilit voidaan siirtää suoraan piirustukseen.

Lisätietoja: Tapani Salo, 020 712 1351, [email protected]


Suom

en L

ehtiy

htym

ä O

yAu

li Va

ris /

Flui

dPL

52

0430

1 TU

USU

LA

fluid_www[1]

Documents