Odpowiedź na tak postawione pytanie jest odwiecznym dylematem, przed którym stają służby utrzymania ruchu. Do którego momentu należy traktować sytuację jako typową awarię, a kiedy należy zacząć rozważać czy modernizować lub budować nowy układ. Z mojego doświadczenia serwisowego wynika, że wypracowanie właściwej decyzji wymaga zgromadzenia odpowiednich informacji.
Aby przeanalizować problem należy przyjąć „jakieś” kryteria oceny. Pojęcie „jakieś” użyłem z premedytacją bo kryteria będą inne w zależności od specyfiki procesu technologicznego, oraz zakładanego celu ekonomicznego prowadzonej działalności gospodarczej. Niektóre z kryteriów mogą być uniwersalne, a niektóre wręcz nietypowe.
Gdyby przyjąć taki podział to do uniwersalnych kryteriów oceny należało by przyjąć:
- Wiek użytkowanego urządzenia, a w związku z tym należy ocenić:
- ogólny stan techniczny konstrukcji korpusu maszyny
- stan techniczny elementów ruchomych
- stan łożyskowania elementów wykonujących ruch obrotowy
- stan prowadnic, łoży, kolumn elementów wykonujących ruch liniowy
- sposób realizowania procesu technologicznego – czy realizowana technologia nadal gwarantuje właściwy poziom produktu końcowego pod względem technicznym i ekonomicznym
- dostępność części zamiennych do układu mechanicznego maszyny
- dostępność części zamiennych do układów napędowych: hydraulicznych, pneumatycznych, elektrycznych
- dostępność części do układu sterowania.
Zakres przeprowadzonej analizy powinien brać pod uwagę wszystkie te zagadnienia, ponieważ nie ma sensu prowadzić modernizacji układu hydraulicznego maszyny, która ze względu na wiek nawet przy zastosowaniu najnowszych rozwiązań hydrauliki siłowej nie będzie w stanie sprostać wymaganiom technologicznym, czy ekonomicznym.
- Zakres niezbędnych napraw, w odniesieniu do oczekiwanego efektu modernizacji
- czy i jakie zmiany należy przeprowadzić w procesie technologicznym maszyny
- czy modernizować wyłącznie układ hydrauliczny
- czy modernizować układ sterowania
Powyższe pytania mają na celu wypracowanie najbardziej właściwego zakresu modernizacji, ponieważ nie zawsze trzeba modernizować cały system napędowy maszyny. Po przeanalizowaniu wszystkich dostępnych danych może się okazać, że modernizować trzeba tylko układ hydrauliczny a modernizacja sterowania choć bywa najbardziej widowiskową częścią modernizacji, ze względu na możliwość na przykład wizualizacji procesu technologicznego, może być jedynie kaprysem.
Analizując szczegółowo potrzebę modernizacji lub budowy nowego układu hydraulicznego trzeba dokonać oceny poszczególnych podzespołów wchodzących w skład układu hydraulicznego. Tak samo ważne będą zwykłe elementy złączne w orurowaniu maszyny, co płyty przyłączeniowe, czy elementy sterujące przepływem , oraz zasilanie układu olejem. Jeżeli dojdziemy do wniosku, że z różnych powodów należy dokonać dużych zmian w istniejącym układzie trzeba podjąć decyzje czy modernizujemy czy budujemy nowy.
Jak rozróżnić do kiedy mówimy o modernizacji, a kiedy budujemy nowy układ hydrauliczny?
Ja na własne potrzeby przyjmuję granicę mniej więcej 50% zmian w istniejącym układzie hydraulicznym. Oznacza to, że jeżeli mam zmienić więcej niż 50% element ów w działającym układzie, to przyjmuję założenie, że buduję nowy układ. Oznacza to, że na podstawie istniejącej dokumentacji zabudowuję układ hydrauliczny według istniejącego schematu hydraulicznego. Jeżeli planowane zmiany w układzie nie są większe niż 50% staram się tak zaplanować zmiany modernizacyjne w układzie, aby ograniczyć przebudowę orurowania i wymiany płyt montażowych elementów do niezbędnego minimum. Oddzielnym problemem jest sposób sterowania. Najczęściej modernizując układ staram się zachować sposób sterowania maszyną.
Jeżeli modernizuję układ hydrauliczny to przyjmuję założenie, że dobieram do układu elementy, które zastąpią dotychczasowe, nie zmieniam jednak schematu hydraulicznego maszyny, a jedynie zastępuję stare rozwiązania techniczne nowymi elementami. Ma to na celu ułatwienie serwisu i zapewnienia łatwego dostępu do części zamiennych, przez zastosowanie najbardziej typowych, czytaj łatwych do zakupienia, elementów hydraulicznych. Jeżeli w ramach modernizacji mam dokonać zmian w technologii realizowanego procesu technologicznego najczęściej zakładam od początku, że buduję nowy układ i zakładam możliwość zmian w sterowania maszyną, bo w inny sposób nie możliwe jest dokonanie zmiany technologii procesu produkcji.
Przystępując do modernizacji należało by zacząć od określenia:
- Po pierwsze, które z elementów układu wykazują największą awaryjność.
- Drugim kryterium w mojej ocenie jest dostępność danego elementu na rynku.
- Trzecim aspektem jest zamienność nowego ze starym pod względem realizacji funkcji w układzie.
Często w starszych układach hydraulicznych są zastosowane elementy dedykowane wyłącznie do tej maszyny i wykonane przez producenta maszyny lub na jego zamówienie. Najczęściej jednak można je zastąpić typowymi elementami hydrauliki siłowej bo są one po prostu blokami łączącymi w sobie kilka typowych funkcji zamkniętych w jednym podzespole.
Jeżeli już podejmiemy decyzję, które elementy muszą być zastąpione analizujemy, co z dostępnego asortymentu typowych elementów hydrauliki siłowej będzie najbardziej odpowiednie pod względem przyłączy hydraulicznych, a za tym które sprawią najmniejszy problem w montażu. Dobierając elementy do modernizacji trzeba zwrócić uwagę także na parametry techniczne. To w sumie bywa najtrudniejszy problem do rozwiązania, bo często są to elementy, do których nie ma dokumentacji i nie wiadomo jaki mają zakres maksymalnego przepływu czy ciśnienia roboczego. Problem taki spotyka się często w prasach hydraulicznych dla przemysłu stolarskiego czy drzewnego gdzie ruch jałowy siłowników w dół odbywa się grawitacyjnie, a pompa wykorzystywana jest jedynie do wytworzenia ciśnienia prasowania, natomiast otwarcie prasy realizowane jest przy pomocy dodatkowych znacznie mniejszych siłowników. Napotkać tu można duże problemy nawet przy zastosowaniu zaworów logicznych do upustu oleju bo wymagają one choćby minimalnego ciśnienia roboczego co w przypadku rozwiązań grawitacyjnych może być bardzo trudne do przebrnięcia. Tak czy inaczej dokonując doboru nowych zaworów czy regulatorów musimy wiedzieć z jakimi parametrami pracują poszczególne elementy napędzane przy pomocy modernizowanego układu. Jeżeli mamy do czynienia z układem bez ruchów grawitacyjnych to sprawa jest prostsza bo wystarczy znać wydajność pompy i wiadomo prawie wszystko. Choć trzeba pamiętać, że nawet napędzanie najprostszego siłownika dwustronnego działania może powodować multiplikowanie przepływu związane z różnicą objętości obu stron siłownika.
Jeżeli przystąpimy do budowy nowego układ układu hydraulicznego to musimy odpowiedzieć sobie na jedno podstawowe pytanie czy chcemy zmieniać sposób sterowania hydrauliką, czy nie. Ta decyzja jest podstawą do dalszych prac. Jeżeli mamy budować układ współpracujący z dotychczasowym układem sterowania to musimy przyjąć określone ograniczenia, które nakłada na nas układ sterowania. Jeżeli maszyna nie ma dotychczas sterowania proporcjonalnego to nasz układ też musi być budowany z zaworów sterujących manualnych. Możliwości modernizacji takiego układu i tak są duże ponieważ można dokonać zmiany sposobu regulacji ciśnienia i przepływu na pewno można zmienić zawory sterujące kierunkiem przepływu. Niestety w takiej sytuacji nie będziemy mogli skorzystać z płynnej regulacji przepływu i ciśnienia co ma znaczenie na przykład dla energochłonności układu hydraulicznego, choć i tu mamy możliwość zastosowania pompy o zmiennej wydajności co w znacznym stopniu poprawia sprawność układu hydraulicznego. Z doświadczenia wiem, że taki sposób budowy układu jest dosyć trudny bo mając możliwość zastosowania wielu nowoczesnych rozwiązań musimy czasami ograniczać się do półśrodków. Czasami może być to jednak nawet wskazane bo przecież jeżeli możemy coś produkować bez stosowania wysoko zaawansowanych technologiczne urządzeń to po co wydawać pieniądze na wysublimowane technicznie elementy, które są zazwyczaj drogie i trudne w serwisie.
Z punktu widzenia konstrukcyjnego najlepszym rozwiązaniem jest budowa nowego układu hydraulicznego wraz z nowym systemem sterowania. Jeżeli mamy urządzenie które pod względem realizowanej technologii jest nadal współczesne, a dzięki zmianom systemu hydraulicznego i sterowania możemy poprawić jego sprawność to warto się z tym zmierzyć. Jest to oczywiście zadanie nie najprostsze, ale jeżeli zostanie dobrze przeprowadzone, to daje najbardziej widoczne efekty. Podchodząc do takiego projektu możemy pozwolić sobie na spojrzenie na zagadnienie nie tylko z punktu widzenia serwisu ale też technologii i ekonomii. Zastosowanie na przykład sterowania proporcjonalnego przepływem przynosi wiele technicznych możliwości i podnosi sprawność układu hydrauliki. Dzięki proporcjonalnemu sterowaniu wydajnością pompy możemy ograniczyć straty energii na grzanie oleju ponieważ dzięki pompie o zmiennej wydajności możemy w sposób płynny dostarczać do układu odpowiednią ilość oleju zamiast ograniczać przepływ. To daje olbrzymie oszczędności. Wykorzystując do zabudowy nowego układu rozdzielacze proporcjonalne ograniczamy ilość elementów regulacyjnych i dajemy możliwość płynnej regulacji parametrów technologicznych. Na przykład stosując rozdzielacze proporcjonalne możemy rozbudować możliwości technologiczne maszyny związane z koniecznością zmiany szybkości posuwów, co w efekcie eliminuje straty czasu związane z ruchami jałowymi maszyny. Jeżeli zastosujemy proporcjonalny regulator ciśnienia to dajemy do ręki technologów możliwość ciągłego dopasowania ciśnienia roboczego układu do potrzeb procesu produkcji. Przy zastosowaniu regulatorów proporcjonalnych możemy ograniczyć ilość punktów regulacji w układzie hydraulicznym co w oczywisty sposób ogranicza ilość możliwych miejsc wystąpienia awarii. Bardzo ważnym zagadnieniem związanym ze zmianą systemu sterowania jest możliwość kontrolowania parametrów technologicznych przez ciągły pomiar ciśnienia. Rzadziej spotyka się pomiar przepływu ale w przypadku procesów technologicznych bardzo wrażliwych na zmiany ciśnienia i przepływu, przy zastosowaniu ciągłego pomiaru tych parametrów w połączeniu ze sterowaniem proporcjonalnym możemy w sposób ciągły kontrolować proces technologiczny. W zasadzie jedyną wadą takiego rozwiązania jest jego cena. Niestety hydraulika proporcjonalna i pompy o zmiennej wydajności to obecnie najwyższa półka cenowa wśród elementów hydrauliki siłowej. Do tego dochodzi jeszcze problem serwisu, który musi być prowadzony niestety prze specjalistów. Do naprawy takich maszyn nie wystarczy już elektryk czy mechanik. Aby dobrze serwisować takie układy musimy mieć do dyspozycji automatyka. Po dokonaniu zabudowy takiego układu wzrosną też wymagania jakościowe dla czystości oleju ponieważ elementy proporcjonalne mają znacznie większą wrażliwość na zanieczyszczenia.
Podsumowując trudno jest dać prostą odpowiedź na pytanie czy naprawiać czy budować nowy układ hydrauliczny. Moim zdaniem nie da się stworzyć uniwersalnej formuły, która dała by w sposób prosty odpowiedź na tak postawione pytanie. Za każdym razem decyzja czy naprawiać, czy modernizować, czy budować nowy układ będzie lub powinna być sumą różnych składowych w zależności od specyfiki procesu produkcji. Można by spróbować w jakiś sposób ująć to w równanie którego wynikiem będzie cena końcowa określonego rozwiązania problemu w porównaniu do ceny zakupu nowego urządzenia, niestety składowe tego równania prawie zawsze będą inne. Na pewno nie należy podejmować decyzji o budowie nowego układu hydraulicznego na podstawie kilku czy nawet kilkunastu awarii. Z mojego doświadczenia serwisowego wynika, że raczej nie buduje się nowych układów w maszynach które maja mniej niż 15 lat, ponieważ postęp techniczny, a zwłaszcza technologiczny nie jest aż tak duży w hydraulice siłowej aby należało co kilka lat przebudowywać układ hydrauliczny. No chyba że mamy dosyć nowy układ ale zabudowany jeszcze na bardzo starych konstrukcyjnie elementach. Obecnie na rynku dostępne są rozwiązania techniczne w hydraulice siłowej znane od kilkunastu lat. Różnica polega jedynie na dostępności określonej technologii i jej cenie. W tej chwili hydraulika proporcjonalna stała się na tyle tania że czasami można podjąć decyzję modernizacji młodszych maszyn niż pisałem wcześniej, bo w niektórych przypadkach, aż się prosi o zastosowanie takich rozwiązań, a nie zostały one użyte przez producenta bo w momencie konstruowania maszyny były bardzo drogie. Jedno jest pewne, każda decyzja powinna być oparta o rzeczową analizę określonego przypadku. W sumie niestety o wszystkim nadal decydują pieniądze czyli rachunek nakładów i zysków. Niestety czasami najbardziej ciekawe rozwiązania dające satysfakcję inżynierom nie budzą wielkiego entuzjazmu u księgowych czy ekonomistów. Zawsze na pytanie, czy modernizować, czy budować nowy układ hydrauliczny będzie odpowiadać rachunek ekonomiczny.