Środki smarne w przedłużaniu trwałości majątku technicznego fabryki

 

Używając odpowiednich smarów, można zyskać wydłużenie okresu trwałości maszyny oraz oszczędność energii. Z kolei przy odpowiednich analizach środka smarnego możliwe jest zmniejszenie liczby awarii maszyn.

Warto zwrócić uwagę na fakt, że odpowiednio dobrany środek smarny może przyczynić się do oszczędności energii. Jednak świadomość korzyści w tym zakresie jest niska i w wielu zakładach przemysłowych nie przywiązuje się uwagi właśnie do tej kwestii. Największy wpływ na oszczędność energii mają takie parametry środka smarnego, jak lepkość kinetyczna oraz lepkość dynamiczna. W następnej kolejności ważna jest odporność na starzenie i smarność.

Największą oszczędność energii zapewniają oleje syntetyczne. Wynika to z mniejszej lepkości oraz dokładnej penetracji w trudno dostępnych miejscach. Z kolei dzięki smarom plastycznym oszczędność energii jest uzyskiwana przy niskich prędkościach. Szacuje się, że stosując odpowiednie środki smarne, można uzyskać o 1–5% mniejsze zapotrzebowanie na energię. Rzecz jasna wynika ono ze zmniejszenia tarcia. Wartość ta może wydawać się niewielka, jednak oszczędności będą znaczące w dużych fabrykach przy dużej liczbie punktów smarowania.

Parametry środków smarnych w dużej mierze zależą od temperatury pracy, np. lepkość olejów maleje wraz ze wzrostem temperatury i odwrotnie. Ważna jest więc konstrukcja mechanizmów, w których części nie stykają się. Pomiędzy elementami musi pozostawać mikroskopijnie cienka warstwa oleju tworząca film olejowy. Maszyny pracujące przy stałej temperaturze zapewniają większe oszczędności energii. Tym sposobem środek smarny powinien być dobierany właśnie z uwzględnieniem temperatury pracy. Oleje dobierane do wysokich temperatur są bardziej lepkie podczas rozruchu. Z kolei w przypadku niskich temperatur przez kilkanaście pierwszych sekund po uruchomieniu smarowanie maszyny jest znacznie ograniczone, a pierwsze minuty pracy powodują największe zużycie. W efekcie praca mechanizmów, które są zimne, wymaga większej energii.

Z myślą o oszczędności energii projektuje się specjalne łożyska. Na przykład łożyska Y SKF cechuje moment tarcia o 50% mniejszy niż w przypadku standardowych łożysk Y jednakowych rozmiarów. Istotne zmniejszenie momentu tarcia uzyskano dzięki użyciu odpowiednich uszczelnień stykowych i zastosowaniu niskotarciowego smaru. W efekcie zmniejszenia momentu tarcia temperatura łożysk Y SKF klasy E2 podczas pracy jest o 30°C (85°F) niższa niż łożyska standardowe. Wiąże się to ze zwiększeniem trwałości smaru i wydłużeniem trwałości eksploatacyjnej łożysk.

 

Oleje do trudnych warunków eksploatacyjnych

W trwałości maszyn istotną rolę odgrywa prawidłowy wybór środków smarnych pracujących w trudnych warunkach eksploatacyjnych. Ważne są tutaj przede wszystkim zalecenia producenta, a szczegółowe wymagania w tym zakresie powinna zawierać dokumentacja techniczno-ruchowa maszyny. Warto zadbać o zebranie możliwie najwięcej informacji na temat warunków jej pracy. Chodzi głównie o temperaturę, prędkość, obciążenia mechaniczne, a także możliwość wystąpienia wody, pyłów, pary czy też agresywnych gazów. Podczas wyboru oleju do trudnych warunków eksploatacyjnych należy uwzględnić rodzaj aplikacji, w jakiej będzie on pracował, np. w przypadku przekładni ważna jest wielkość przenoszonej mocy, prędkość obrotowa, charakterystyka obciążeń, temperatura pracy oraz stopień redukcji. Kluczową rolę odgrywa przy tym zarówno najwyższa, jak i najniższa temperatura pracy. Nie mniej istotny jest sposób sterowania i smarowania oraz powierzchnia styków zębów.

Na przykład olej hydrauliczny Hydrol® Extra L-HV przeznaczony jest głównie do smarowania układów hydraulicznych mobilnych maszyn budowlanych i górniczych pracujących w bardzo trudnych warunkach, zmiennej temperaturze i wilgotności powietrza. Olej może być stosowany w stacjonarnych maszynach przemysłowych, zapewniając smarowanie układów przeniesienia siły, napędu i sterowania hydraulicznego mechanizmów regulujących i sterujących, przekładni hydraulicznych oraz innych podobnych urządzeń.

 

Diagnostyka maszyn na podstawie oleju

Wydłużenie trwałości majątku trwałego można uzyskać dzięki właściwie przeprowadzonym analizom pracujących środków smarnych. Dobrą praktyką jest przeprowadzanie analizy olejowej w momencie uruchomienia nowej maszyny. Jednak czynności w tym zakresie są rzadko wykonywane z racji założenia, że jeżeli maszyna jest na gwarancji, to ewentualne naprawy leżą po stronie producenta. Oprócz tego zazwyczaj producent wymaga wymiany oleju po przepracowaniu odpowiedniej liczby motogodzin lub upływie określonego czasu, niezależnie od stanu. Tym sposobem nie zawsze jest możliwość wykonania oceny od początku pracy maszyny.

Przykładowa analiza oleju obejmuje badanie parametrów oleju pod kątem zawartości pierwiastków, widma spektrum w podczerwieni (FTIR), całkowitej wagowej zawartości zanieczyszczeń na membranie, klasy czystości, zawartości wody, a także liczby kwasowej i lepkości w 40oC. Oprócz tego można przeprowadzić szereg innych badań, ale te wymienione z reguły są wystarczające. Należy pamiętać, że nie wszystkie badania wykonuje się tak samo często, np. analizę FTIR można wykonać raz na rok, a analizę liczby kwasowej co pół roku. Z kolei badania obejmujące pomiar lepkości, zawartości wody, zanieczyszczeń i pierwiastków z reguły przeprowadza się raz na kwartał.

 

Pomiar zanieczyszczeń na membranie

Norma PN-EN 12662 określa wymagania dotyczące przeprowadzania pomiaru zanieczyszczeń na membranie 0,45 μm. Badania w tym zakresie przeprowadzane są praktycznie tylko w odniesieniu do olejów turbinowych, które pracują w turbinach gazowych. Sporadycznie analizy wykonuje się w olejach sprężarkowych, a jeszcze rzadziej w olejach przekładniowych, maszynowych i hydraulicznych.

Istotna jest przy tym zależność pomiędzy wagową zawartością zanieczyszczeń a liczbą awarii maszyn. Wraz ze spadkiem wagowej zawartości zanieczyszczeń na membranie 0,45 μm zmniejsza się liczba awarii maszyn. Należy podkreślić, że taka właściwość nie występuje w przypadku klas czystości oleju ISO4406 i NAS1638, co może wynikać z obejmowania zanieczyszczeń, których wielkość przekracza > 4 μm. Liczba awarii zmniejsza się wraz z uzyskaniem wyniku ≤ 50 mg/kg. Łącząc to badanie z wizualną oceną membrany, można określić stopień zużycia oleju. Analizując membranę z uwzględnieniem 50-krotnego powiększenia, możliwe jest określenie źródła zanieczyszczeń.

 

Dodatki zmniejszające tarcie

Niejednokrotnie zastosowanie znajdują dodatki do środków smarnych, które mają dodatkowo zmniejszyć tarcie. Typowe preparaty tego typu pozwalają na zwiększenie smarności oleju pracującego w maszynach bez filtrów. Chemicznie łączone są warstwy powierzchniowe stopów łożyskowych żelaznych i nieżelaznych w efekcie działania mikroskopijnej jednocząsteczkowej ochrony. Substancja utrwala się na powierzchni metalu, chroniąc ją przed negatywnym wpływem zimnych startów. Ważna jest stabilna część filmu smarowania, która oddziela powierzchnie styku metali. W efekcie powierzchnie są wzajemnie polerowane, a nie ścierają się w sposób ciągły, zatem ograniczane jest nadmierne zużycie przy redukcji tarcia i zmniejszeniu zapotrzebowanie na energię.

 

Smarowanie centralne

Szereg korzyści, łącznie z oszczędnością i wydłużeniem trwałości maszyn, można uzyskać, stosując układy smarowania centralnego. Oferta rynkowa w zakresie rozwiązań tego typu jest bardzo obszerna, zatem konkretny system dobiera się ściśle do aplikacji. Na przykład układy kroplowo-natryskowe bazują na tym, że środek smarny jest dozowany ze zbiornika pompy bezpośrednio lub za pomocą rozdzielaczy do dysz natryskowych. Z kolei w układach olejowo-powietrznych dzięki pracy agregatu środek smarny przepływa do punktów smarnych równolegle z powietrzem transportującym medium.

Warto zwrócić uwagę na układy obiegowo-olejowe. Agregat z pompą zębatą z regulatorem przepływu, filtrami, grzałkami, chłodnicami oraz czujnikami temperatury i poziomu pompuje olej do przekładni łożyska bezpośrednio lub poprzez rozdzielacze. Niejednokrotnie zastosowanie znajdują układy wielotłokowe, w których przewody są prowadzone z pompy wielotłokowej bezpośrednio do punktów smarnych. Ważna jest przy tym regulacja wydajności dzięki przełożeniu przekładni lub w sposób bezpośredni na elementach pompujących. W układach jednoliniowych dwa główne przewody zasilające przechodzą przez rozdzielacze zasilające poszczególne punkty smarne. Rozwiązania tego typu bardzo często uwzględniane są przy smarowaniu łożysk, ślizgów oraz panewek, zwłaszcza w przemyśle spożywczym i maszynowym. Niejednokrotnie zastosowanie znajdują układy dwuliniowe, w których środek smarny jest doprowadzany do rozdzielaczy za pomocą dwóch głównych przewodów zasilających.

Na przykład rozdzielacz Woerner VZF-B do układów dwuliniowych nabyć można w dwóch wersjach, różniących się między sobą materiałem wykonania. Może to być stal powlekana lub stal nierdzewna. Budowa bazuje na konstrukcji monoblokowej. Liczba wyjść wynosi od 2 do 8, przy wydajności z jednego punktu osiągającej od 0,15 do 0,60 cm3/skok.

Dużym uznaniem cieszą się progresywne układy smarowania, gdzie pompa zasilająca doprowadza środek smarny do rozdzielacza progresywnego lub do zespołu rozdzielaczy doprowadzających środek smarny bezpośrednio do punktów smarnych lub następnych rozdzielaczy progresywnych.

Przykładowo pompa smarowa ACF firmy Tribotec to wielowylotowa pompa tłoczkowa z napędem elektrycznym. Jest ona stosowana jako źródło ciśnienia środka smarnego w progresywnych układach centralnego smarowania. Pompa może tłoczyć oleje o lepkości powyżej 50 mm²/s (cST) oraz smary plastyczne o konsystencji do 2. klasy według NLGI. Pompa w sposób ciągły lub okresowy zasila środkiem smarnym węzły tarcia maszyn i urządzeń. W przypadku układu wieloprzewodowego zależnie od liczby zastosowanych sekcji roboczych pompa jest w stanie bezpośrednio zasilać środkiem smarnym od 1 do 3 punktów smarowania.

 

Sytuacja na rynku środków smarnych

Nie ma jeszcze pełnych danych za 2015 r. dotyczących tendencji na rynku środków smarnych. Z kolei, jak podaje raport Polskiej Organizacji Przemysłu i Handlu Naftowego, rynek olejów smarowych w 2014 r. osiągnął wielkość ok. 236 600 ton, co oznacza niewielki, prawie 3-procentowy wzrost w porównaniu z rokiem 2013 r. Oznacza to także, że po 2 latach kurczenia się popytu doszło do przełamania niekorzystnego trendu. Trudno jednak mówić o zdecydowanej poprawie skoro rynek jako całość znajduje się nadal mniej więcej w połowie pomiędzy szczytem z 2007 r. a dołkiem zanotowanym w 2009 r. Po okresie silnych wahań rynek po 2010 r. wyraźnie ustabilizował się na poziomach w pobliżu 230 000 ton.

W porównaniu z rekordowym dotąd rokiem 2007 rynek pozostaje na poziomie niższym o niecałe 6%, co jednak jest jednym z najlepszych wyników w Europie, gdzie w żadnym kraju nie udało się jak dotąd odrobić strat zadanych przez kryzys. Ważne jest, że polski rynek nadal w szybkim tempie dogania rynki bardziej rozwiniętych państw europejskich, zaś w czasach kryzysów dystans ten skraca się nie mniej intensywnie. Według ekspertów średni ubytek rynku w krajach Europy Zachodniej wyniósł w latach 2007–2013 ok. 20%. Taki właśnie spadek odnotowała Francja. Gorzej wypadły Włochy (spadek o 25%), a jeszcze słabiej rynek hiszpański, który zanotował w porównywalnym okresie spadek o 35%, a zatem o 188 000 ton. Niemcy zanotowały z kolei najniższy w tej grupie krajów spadek o 5%, co stawia je – obok Polski – wśród najodporniejszych na kryzys rynków olejowych w Europie. Sytuacja w branży olejowej tych krajów dość dobrze odzwierciedlała zróżnicowany stopień dotknięcia ich gospodarek kryzysem.

 

Damian Żabicki

***

KOMENTARZE EKSPERTÓW

 

Analiza oleju jako technika monitoringu stanu technicznego maszyn i urządzeń

 

dr Andrzej Kubik

kierownik laboratorium

Fuchs Oil Corporation (PL) Sp. z o.o.

 

Celem prowadzenia regularnej diagnostyki środków smarnych – olejów przemysłowych – jest zagwarantowanie użytkownikom maszyn i urządzeń niezawodności ich pracy oraz pomoc w osiągnięciu konkretnych oszczędności związanych z obniżeniem kosztów eksploatacyjnych: wzrostu wydajności pracy urządzeń, mniejszej awaryjności (redukcja kosztów przeglądów technicznych, napraw i części zamiennych), szybkiej i efektywnej obsługi, a także obniżenia kosztów produkcyjnych poprzez redukcję czasu przestojów.

 

Środek smarny musi być rozpatrywany jako integralna część maszyny. Tradycyjnie analiza oleju była i jest stosowana w wielu gałęziach przemysłu do określenia aktualnych własności środka smarnego będącego w użyciu. Jednak w coraz liczniejszych gałęziach przemysłu – szczególnie w przemyśle lotniczym i samochodowym – analiza środka smarnego stała się narzędziem do określenia stanu technicznego samej maszyny (monitoring trybologiczny). Nawet najlepszy olej nie wyeliminuje jednak całkowicie problemów mechanicznych i nie zastąpi dobrze wykonywanych czynności obsługowych.

 

W Fuchs Oil rozwijamy diagnostykę stanu urządzeń w licznych zastosowaniach przemysłowych, w oparciu o właściwie dobrane i zastosowane techniki analityczne, jakim poddany zostaje środek smarny (olej). Jest on nośnikiem materiału pochodzącego z zużycia ciernego części maszyn w węzłach tarcia, z zanieczyszczeń zewnętrznych oraz ze składu samego oleju i produktów jego przeobrażeń.

 

Dla zapewnienia wysokiej efektywności monitoringu i wypełnienia jego zadania, którym jest szybka detekcja wszelkich negatywnych zjawisk zachodzących w maszynie, niezbędne jest wypełnienie kilku fundamentalnych zasad:

 

 

Jak powinna wyglądać prawidłowo realizowana gospodarka smarna?

 

Piotr Barylak

główny specjalista ds. gospodarki smarowniczej

Fuchs Oil Corporation (PL) Sp. z o.o.

 

Podstawowym zadaniem służb utrzymania ruchu jest zapewnienie ciągłości pracy maszyn i urządzeń. Jednym z elementów utrzymania ruchu jest prowadzenie gospodarki smarowniczej. Problemy z nią związane są wielopłaszczyznowe i obejmują wiele obszarów zakładów przemysłowych. Dlatego prawidłowo prowadzona gospodarka smarownicza powinna obejmować następujące obszary:

Wyżej wymienione obszary wykraczają poza zadania działu utrzymania ruchu, dlatego aby wszystko funkcjonowało, trzeba zadać sobie trud integracji obszarów, stworzenia procedur i komunikacji miedzy różnymi działami firmy. Pozwala to na analizę bieżących danych i zdarzeń związanych z gospodarką smarowniczą w całym zakładzie. Z doświadczenia wiem, że najważniejszy jest przepływ informacji na linii produkcja – utrzymanie ruchu.

Prawidłowo realizowana gospodarka smarownicza pozwala na:

Modernizacja parków maszynowych czy nowe inwestycje cały czas wymuszają na specjalistach od utrzymania ruchu i smarowania nowe zadania. Ciągle muszą być oni otwarci na nowe środki smarne i propozycje nowych rozwiązania zwiększających efektywność prowadzonej gospodarki smarowniczej. Coraz częściej firmy decydują się na przekazanie gospodarki smarowniczej firmie specjalistycznej. Pozwala im to w większym stopniu skupić się na swojej podstawowej działalności produkcyjnej.

Strona korzysta z plików cookies w celu realizacji usług zgodnie z Polityką prywatności. Możesz określić warunki przechowywania lub dostępu do cookie w Twojej przeglądarce lub w konfiguracji usługi. Polityka prywatności.