작성자: Paul Klick, Donaldson의 글로벌 유압 및 대량 연료 제품 관리자
제 할 일을 하지 못하는 덤프트럭이라면 별로 쓸모가 없습니다.
그래서 현재의 공급망 관련 어려움과 교체 부품의 리드 타임을 고려하면 민감한 유압 구성요소, 즉 펌프, 밸브 및 액추에이터를 보호하는 것이 그 어느 때보다 중요합니다. 또한 이러한 어려움으로 인해, 효과적인 유압 필트레이션의 중요성과 더 나아가서는 유압 필트레이션 테스트의 중요성도 두드러집니다.
유압 필트레이션 제품의 테스트 방식에 대해 깊게 생각해 본 적이 없더라도 괜찮습니다. 대부분의 차량 관리자와 장비 운영자는 단순히 필터가 설치되었는지만 확인합니다. 대개는 필터가 유압 구성요소를 보호하고 장비가 계속 작동되도록 유지해 주는지 물어보지 않습니다.
그렇게 간단하고 모든 테스트 표준이 똑같다면 얼마나 좋을까요?
유압 필트레이션 제조업체가 필터에 대한 미크론 등급 및 효율성을 게시하려면 ISO 테스트 표준을 따라야 하며, 성능은 해당 표준에 설정된 실험실 테스트를 통해 측정해야 합니다. 현재 승인된 테스트 표준인 ISO 16889는 23년 전에 게시된 것으로, 유압 필터가 작동해야 하는 실제 조건을 정확하게 반영하지 못합니다. 이 테스트는 유압 펌프의 정상 유량을 모방하지만 일반적으로 최대 400%의 유량 변화를 주는 밸브 개폐, 실린더 팽창 및 수축의 진정한 교반 특성을 모방하지는 못합니다.
새로운 알파 테스트 표준
유압 장비는 실험실의 벤치 테스트로 정확하게 재현되지 않은 환경에서 작동하게 되는 경우가 많습니다. 건설 현장에서는 유압 시스템에 가할 수 있는 모든 변수와 응력을 완벽하게 재현할 수는 없으며, 이전 표준에서는 이러한 변수를 비슷하게 모방하는 테스트 절차가 필요하지 않았습니다. 필터 제조업체는 이제 새로운 알파 ISO 테스트에 따라 해당 매개변수를 모방하고 실제 조건을 재현하는 동적 유량을 통해 필터의 효율성, 용량, 먼지 파티클의 포집 및 잔류를 평가할 수 있습니다. ISO 23369에 대한 2021년 산업 비준을 통해, 이 새로운 표준에 대한 실험실 테스트에서는 이제 필터의 실제 작동 조건을 더 정확하게 재현합니다. 즉, 어제의 베타 효율성 유압 필트레이션 기술이 오늘날의 알파 효율성 테스트 표준에서 잘 작동하도록 개선되어야 하는 것입니다.
이전에는 필터가 특정량의 오염 물질을 보유하거나 유지하는지에 대해 평가되었지만, 그러한 양에서는 필터가 응력을 받거나 정지 및 시작 중에 실제로 유지되는 오염 물질의 양이 고려되지 않았습니다. 다양한 유량 및 압력에 노출되는 유압 필터는 이전의 실험실 테스트 방법에서 나타난 결과보다 덜 효율적인 것으로 드러났습니다.
이를 좀 더 시각적으로 표현하자면 물 한 컵에 흙이나 토사를 채웁니다. 결국 흙은 바닥에 가라앉고 물은 대부분 맑아 보이게 될 것입니다. 이제 컵을 살짝 흔들어 보세요. 물 속에서 흙이 구름처럼 피어 오르는 것이 보이시죠? 컵이 예측할 수 없는 방식으로 끊임없이 부딪히고 흔들린다고 상상해 보세요. 컵의 바닥은 이전 ISO 표준을 충족하는 유압 필터라고 생각하면 됩니다. 이상적인 조건에서는 유체에 먼지가 없도록 유지하는 데 더할 나위가 없지만, 유량 변동과 같은 변수를 더하면 오염 물질이 약간 방출됩니다.
표준 ISO 23369에 따라 설계 및 테스트된 필트레이션 제품은 필수 순환 흐름 테스트 및 "동적 흐름에서의 용량" 테스트 덕분에 응력을 받는 유체에 먼지가 없도록 더 잘 유지할 수 있습니다.
필터 효율성 테스트
차량 관리자의 경우 유압 필터는 특정한 효율성으로 특정한 크기의 오염 물질을 포집해야 합니다. 그렇지 않으면 장비가 결국 고장나게 됩니다. 그런데 파티클의 크기와 효율성이 얼마나 되어야 하는지는 어떻게 알 수 있을까요? 새로운 ISO 표준은 필터의 이상적인 기준이 되는 데 중요한 요소지만, 모든 필터가 새로운 표준에서 작동하도록 설계된 것은 아닙니다.
일반적으로 고급 필트레이션 제품은 결과물이 뛰어납니다. 제품이 캔에 표시되어 있는 경우 베타 비율을 기록하여 필터의 품질을 알 수 있습니다. 하지만 모든 유압 필터 제조업체에서 베타 비율을 표시하는 것은 아니므로 주의해야 합니다. 효율성을 계산하는 예전의 방식은 "공칭"이라고 했는데, 일반적으로 이는 필터가 주어진 크기의 파티클에 대해 파티클 2개(베타 2)당 1개를 포집한다는 것을 의미합니다. 베타 비율이 공칭 10 미크론이라면 필터가 10 미크론 이상의 파티클을 포집하는 데 약 50%의 효율성을 갖추고 있다는 뜻입니다. 절대 또는 베타 75는 일반적으로 98.7%의 효율성을 가진 것으로, 또는 주어진 미크론에 대해 파티클 75개당 74개를 포집하는 것으로 간주됩니다.
지난 20년 동안 대부분의 고품질 필터 제조업체는 주어진 미크론에 대해 베타 200(99.5%) 또는 베타 1000(99.9%)의 효율성을 가진 것으로 필터를 평가했습니다. 새로운 ISO 23369 표준에서, 알파 등급은 이제 동적인 실제 흐름 조건에서 유압 필터가 얼마나 효율적인지 파악합니다. 베타 비율이 "10 미크론 알파 1000"이라면 10 미크론 이상의 크기(99.9%)가 요구되는 1,000개당 999개의 파티클을 포집하는데 이때 유량은 4배 변동합니다.
유압 시스템을 보호할 때 핵심적인 요소는 바로 필터 효율성입니다. 유압 시스템 고장의 가장 큰 원인은 오염된 유체로 인한 표면 마모입니다. 실제로 고장의 최대 70%는 유체 오염으로 돌아갑니다. 유체가 오염되면 마모 및 마찰이 발생할 수 있습니다. 적혈구보다 작은 먼지 파티클이라도 심각한 문제를 일으킬 수 있습니다. 예컨대, 적혈구의 크기는 8 µm밖에 되지 않습니다!
기억해야 할 또 한 가지는, 오염은 항상 더 심한 오염으로 이어진다는 것입니다. 시스템 주위를 10,000 psi로 순환하는 먼지 파티클이 있다고 생각해 보세요. 구성요소가 패이거나 마모되고 크기가 해체되어 줄어들면서 더 많은 파티클이 생겨납니다. 이러한 문제는 기하급수적으로 늘어나 백 개의 미세한 파티클이 천 개, 백만 개가 됩니다. 결국 서보 밸브나 피스톤이 손상되고 유지 관리 부서에 전화해서 굴삭기 수리를 맡기게 됩니다. 또한 계획되지 않은 가동 중지 시간은 곧 수익 손실과도 같습니다.
효과적인 필트레이션은 귀사에 얼마나 중요한가요? 장비가 고장나면 수익을 얼마나 잃게 되나요?
제 할 일을 하지 못하는 덤프트럭이라면 아무런 쓸모도 없는 것입니다.
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