Na sprawne i bezawaryjne działanie wielu urządzeń technicznych znaczący wpływ ma jakość stosowanych środków smarnych. Dbanie o ich czystość chroni przed przedwczesną utratą właściwości smarnych i ochronnych. Filtracja olejów jest obecnie skutecznym sposobem na obniżenie kosztów utrzymania maszyn i urządzeń.
W trakcie użytkowania w maszynie olej ulega degradacji. Gromadzą się w nim zanieczyszczenia powstające np. ze zużywających się elementów ruchomych, z powodu działania wysokiej temperatury, przedostawania się wody do oleju itp. Stosunkowo łatwo można się pozbyć zanieczyszczeń stałych, trudniej usunąć wodę i produkty starzenia się oleju.
Obecnie dostępne są różne technologie filtrowania i pielęgnacji olejów, które znacznie wydłużają okres ich użytkowania, a równocześnie zwiększają ochronę samych maszyn i ich bezawaryjną eksploatację.
Badanie rodzaju i poziomu zanieczyszczeń pojawiających się w środkach smarnych jest obecnie jedną z metod diagnozowania stanu maszyny i podstawą konserwacji prewencyjnej (proaktywnej). Dlatego warto zadać sobie pytania, jaką technologię filtracji warto w danym przypadku zastosować, jakie są związane z tym koszty i co będzie można otrzymać w zamian. Dodatkowe wydatki na filtrację powinny przynieść zwrot z inwestycji. Choć filtracja oleju ma pozytywny wpływ na maszyny, w których jest on użytkowany, to nie zawsze jej wdrożenie jest opłacalne. Na pewno nie uzyska się optymalnego rezultatu bez wiedzy o tym, jak dany sposób filtracji wpływa na układy olejowe.
Na rodzimym rynku działają firmy, które od wielu dziesięcioleci zajmują się problematyką filtracji, jak np. C.C. Jensen. Firma od 60 lat specjalizuje się w produkcji profesjonalnych urządzeń oraz filtracji oleju, usuwaniu cząsteczek wody, kwasów i pokostów z danego medium. Dodatkowym atutem firmy jest możliwość przygotowania indywidualnego projektu oraz produkcji filtrów dla wymagających gałęzi przemysłu. Produkty tej firmy spełniają wysokie wymagania w przemyśle spożywczym, automotive, papierniczym, ciężkim etc. Warto również wspomnieć o firmie Parker Hannifin, która z kolei od ponad 50 lat produkuje i projektuje rozwiązania do filtracji hydraulicznej dla wielu różnych sektorów rynku, w tym dla przemysłu papierniczego, maszynowego i narzędziowego, obróbki metali oraz energetycznego. Jak podają jej przedstawiciele, dziś liczy się nie tylko wyższa produktywność, ale również fakt, że urządzenia przemysłowe coraz częściej pracują w niebezpiecznych lub niedostępnych dla ludzi miejscach, a jednocześnie wymaga się od nich wyższego poziomu niezawodności. Jak podają pracownicy firmy Parker, zanieczyszczenia oleju są odpowiedzialne za 80% uszkodzeń i przestojów. Przy okazji warto wspomnieć, że włóknina filtracyjna Microglass Parkera jest obecnie swego rodzaju punktem odniesienia w branży, w szczególności w zastosowaniach dla przemysłu.
Właściwa technologia filtracji
Za najważniejszy element przy doborze technologii oczyszczania oleju Janusz Toman z firmy EKSPERT z Cieszyna uważa jej uniwersalność. Nie może się ona ograniczać tylko do samej filtracji, co prawie zawsze oznacza usuwanie z olejów tylko zanieczyszczeń w postaci cząstek stałych, i to wyłącznie tych o rozmiarach powyżej 5 μm, które stanowią tylko 15% wszystkich zanieczyszczeń znajdujących się w olejach. Wybrana technologia, jego zdaniem, powinna gwarantować usunięcie z oleju wszystkich zanieczyszczeń powstałych w czasie eksploatacji, tzn. oprócz cząsteczek stałych, bez względu na ich wielkość, również produkty starzenia się olejów oraz wilgoć. Radzi on, by zdroworozsądkowo ocenić rzeczywistą skuteczność proponowanej technologii. Zdarza się, że oferent filtrów o porowatości 2,5 μm obiecuje usunięcie cząstek stałych o rozmiarach powyżej 0,8 μm, a nawet zanieczyszczeń miękkich – produktów utleniania i wody (sic!). W opinii Janusza Tomana termin „technologia filtracji” pochodzi z ubiegłego wieku, a dziś powinno się raczej mówić o „technologii oczyszczania olejów”.
Z kolei Krzysztof Bojdoł z firmy PONAR Silesia jest zdania, że dobór technologii filtracji powinien być ściśle uzależniony od aplikacji i układu, dla którego ma być przeznaczona. Na przykład stosowanie filtracji na ssaniu jest konieczne w układach smarnych (olejowo-smarnych), ale często również w układach hydraulicznych, w których jest możliwość wprowadzenia zanieczyszczeń do zbiornika z otoczenia, jak choćby wtryskarki wprowadzenia granulatów. Filtry na układzie tłoczenia, czyli ciśnieniowym, są stosowane w przypadku zabezpieczenia
elementów sterowania wrażliwych na zanieczyszczenia, a ich uszkodzenie powoduje zatrzymanie maszyny. Koszty postoju, wymiany i zakupu nowego elementu przekraczają kilkakrotnie wartość wkładu filtracyjnego. Jak mówi Krzysztof Bojdoł, stosuje się wtedy najczęściej filtry o bardzo dużej dokładności filtracji 5, 6 μm, a nawet 3 μm. Stosowanie filtrów na powrocie medium do układu zbiornika zabezpiecza układ przed wprowadzeniem zanieczyszczeń powstałych w wyniku zużywania się elementów sterujących lub wprowadzonych przy wymianie przewodów i innych ingerencjach w układ. Natomiast stosowanie filtracji bocznikowej pozwala utrzymać dobre parametry klasy czystości medium. Stosuje się je też do pielęgnacji oleju i wydłużenia jego żywotności oraz elementów sterowania.
Trzeba zgodzić się z przedstawioną opinią, że stosowanie filtrów oddechowych w aplikacjach przemysłowych jest konieczne dla wszystkich systemów i powinno być zawsze stosowane. Mogą być one wzbogacone o zastosowanie filtrów z węgla aktywnego, do eliminacji przedostawania się wody z powietrzem do układów lub zanieczyszczeń stałych z otoczenia. Jak z tego wynika, kryteria wyboru są różne, a decyzję podejmuje konstruktor układu, który zna: system pracy, częstotliwość i dynamikę pracy, wpływ układu na całą produkcję oraz otoczenie, w którym pracuje.
– Przy doborze technologii filtracji klienci szczególną uwagę zwracają na efektywność ekonomiczną – podkreśla Rafał Zawisz z firmy Ad Moto. Jednak zakładając, że pozytywny efekt filtracji można osiągnąć kilkoma metodami, istotne są też: czas, obsługa i gabaryty urządzeń. Jego zdaniem, na łączną efektywność składają się takie czynniki, jak: koszt inwestycji i materiałów eksploatacyjnych, dostępność serwisu, w tym części zamiennych oraz energochłonność. Dziś na rynku dostępnych jest bardzo wiele rozwiązań, ale to optymalny dobór jest kluczem do sukcesu. Jak twierdzi ekspert, poza znajomością specyfikacji urządzeń nieoceniona staje się wiedza i doświadczenie. Jako przykład podaje sytuację, gdy rozwiązanie ma dużą wydajność i wymaganą dokładność, ale olej poddawany filtracji jest zbyt brudny, co prowadzi do częstej wymiany wkładów i wysokiego kosztu zakupu nowych. Takie procesy można zoptymalizować, stosując system kilkustopniowy.
Użytkownicy często pytają, czy dany olej nadaje się jeszcze do filtracji? Jak dodaje Rafał Zawisz, odpowiedź na tak postawione pytanie wymaga dokładnej analizy parametrów oleju oraz kalkulacji kosztów związanych z przywróceniem pierwotnych parametrów. Czasami z pozoru nieopłacalna filtracja, po zmianie metody może przynieść znaczne oszczędności. Niektóre zlecenia z powodu ograniczenia czasowego usługi wymagają dużej koncentracji sprzętu i są wykonywane za pomocą nawet kilkunastu agregatów ustawionych kaskadowo.
Wytyczne doboru właściwej technologii filtracji, według Janusza Jeziorki z firmy HYDAC z Mikołowa, w budowanych od nowa układach olejowych wynikają z założeń przyjętych przez projektanta układu olejowego. System filtracji może się składać z wielu elementów, a ich dobór zależy od takich czynników, jak: wymagania czystości oleju dla elementów użytych w układzie pomp, zaworów itp., podawanych w katalogach, warunków pracy układu (np. przemysł hutniczy, morski, papierniczy, górniczy itp.), przewidywanego rodzaju zanieczyszczeń, mogących występować w układzie (zanieczyszczenia cząstkami stałymi, zanieczyszczenia wodą, produkty starzenia się oleju, gazy), stopnia separacji zanieczyszczeń (wartości β x(c)) wkładów filtrujących oraz wydajności i chłonności zanieczyszczeń przez urządzenia filtracyjne.
Podsumowując przedstawione opinie, trzeba też dodać, że stale rozwijane są nowe technologie filtracji i utrzymania właściwego stanu cieczy roboczych.
Kiedy lepiej wymienić niż filtrować?
Zdaniem Janusza Tomana, po pierwsze wymiana oleju niezbędna jest wówczas, gdy liczba kwasowa znacząco wykracza poza górną granicę normy, bo to wskazuje, że degradacja oleju jest całkowita i nieodwracalna. Drugi z istotnych czynników to znaczny stopień (>500 ppm) zanieczyszczenia oleju wodą, jednak przy założeniu, że postój maszyny w celu wymiany oleju nie pociągnie za sobą dużych strat. Jeśli koszty postoju są znaczne, bo np. maszyna stanowi element linii, lepiej (tzn. taniej) przeprowadzić usunięcie wody z oleju bez przerwy w pracy, poprzez bocznikowe podłączenie dehydratora.
Na pytanie, kiedy olej lepiej wymienić niż filtrować, odpowiedź według Janusza Jeziorki może być tylko jedna – praktycznie nie ma takiej alternatywy. Olej hydrauliczny zawsze należy filtrować.
Jak dodaje, olej jako element konstrukcyjny maszyny ulega również zmianom jakościowym, właściwym dla okresów eksploatacji maszyny. Nawet najlepsze oleje pozostawione w układzie „same sobie”, pozbawione kontroli i filtracji, szybko tracą swoje właściwości i nie spełniają wszystkich funkcji w układzie olejowym.
Oleje odpowiednio filtrowane (przez filtry ciśnieniowe, powrotne, agregaty bocznikowe) gwarantują wydłużenie żywotności komponentów hydraulicznych oraz ograniczenie do minimum wystąpienia awarii, przestojów instalacji i układów hydraulicznych. Olej należy wymieniać zgodnie z instrukcją użytkowania maszyny (zgodnie z DTR urządzenia) lub gdy olej hydrauliczny nie spełnia już parametrów technicznych wymaganych przez projektanta układu hydraulicznego, producenta maszyn i komponentów hydraulicznych.
Krzysztof Bojdoł z PONAR Silesia również uważa, że odpowiedź może dać tylko analiza fizykochemiczna, ale jeżeli użytkownik jest świadomy pracy układu i na przykład zdarzyło mu się przegrzanie oleju przez dłuższy czas, to wie, że olej został zdegradowany przez wypalenie dodatków uszlachetniających, które podwyższają liczbę kwasową. Również wie, że jeśli z układu chłodzenia wodno-olejowego lub z innego powodu do systemu dostała się woda, a zbiornik nie przekracza pojemności 2000 litów, to należy wymienić olej na nowy, bo koszty oddzielania wody od oleju oraz czyszczenia są zbyt wysokie w stosunku do wartości nowego oleju.
Jak mówi wspomniany już Rafał Zawisz, większość problemów, z którymi zwracają się do jego firmy klienci, wskazuje, że opłaca się filtrować. Nie należy oszczędzać na dobrych środkach smarnych i na ich właściwej pielęgnacji, a dobrze zadbane systemy codziennie przynoszą profity swoją bezawaryjną pracą.
Gdzie warto szukać oszczędności?
Szukającym oszczędności, specjaliści podpowiadają, że na pewno warto przedłużyć żywotność oleju przez poprawienie parametrów pracy układu. Do podstawowych źródeł oszczędności można zaliczyć: uszczelnienie systemu, likwidację i zbieranie wycieków oraz selektywną zbiórkę oleju. Krzysztof Bojdoł nie radzi oszczędzać na filtrach. Koszty wkładów w stosunku do kosztu nieprzewidzianej awarii są niewielkie. Natomiast, jego zdaniem, można wydłużać pracę i ograniczać zużycie wkładów przez monitorowanie układu hydraulicznego oraz stosowanie układów bocznikowych. Brak kontroli stanu zanieczyszczeń wkładów oraz oszczędzanie na wkładach filtracyjnych doprowadzi do zanieczyszczania się układu i awarii aparatów sterujących. Jak dodaje Janusz Jeziorko, niekiedy producenci układów olejowych szukają oszczędności i minimalizują układy filtracji, co zmniejsza cenę sprzedaży (koszty inwestycyjne), ale znacznie zwiększa koszty eksploatacyjne dla użytkownika. Wiąże się to ze zwiększoną pracochłonnością (wzrasta częstotliwość wymiany wkładów), ale też z wyłączaniem maszyn, a niekiedy również z większymi kosztami utylizacji zużytych wkładów filtrujących. Czasem opłaca się kupić wkład droższy, ale o większej chłonności i rzadziej go wymieniać. Jego zdaniem oszczędności należy szukać w odpowiednio dobranym systemie filtracji, w tym również w zastosowaniu wspomnianych już przez jednego z ekspertów agregatów filtracyjnych bocznikowych, które nie tylko oddzielają zanieczyszczenia stałe, ale również gazowe i wodę. Agregaty filtracyjne opcjonalnie mogą być wyposażone w urządzenia do określania klasy czystości oleju i czujniki zawartości wody w oleju. Sposobem na oszczędność jest też śledzenie stanu oleju i na tej podstawie dobranie filtracji lub podjęcie decyzji o wymianie oleju. Firma HYDAC produkuje wkłady filtracyjne do filtrów ciśnieniowych, powrotnych oraz bocznikowych, dla których βx(c) ≥ 1000. Ważne jest także, aby parametry techniczne skuteczności chłonności zanieczyszczeń wkładów filtracyjnych obliczane były zgodnie z testem Multi-Pass wg ISO 16889. Tylko ta procedura, dzięki dokładnie zdefiniowanym warunkom testu i normalizacji pyłu testowego (ISO MTD), umożliwia porównanie danych wydajności różnych wkładów.
Z kolei Rafał Zawisz uważa, że prostym sposobem na uzyskanie oszczędności jest „drugie życie środka smarnego”, osiągane przez jego uzdatnienie bądź ponowne użycie w innym układzie. Jednak zawsze należy pamiętać o wymaganiach, jakie są stawiane środkom smarnym dla danej aplikacji. Z jego doświadczenia wynika, że w wielu przypadkach głównym parametrem wpływającym na decyzję o wymianie środka smarnego było jego zabrudzenie, ale gdyby został właściwie oczyszczony, mógłby nadal pracować.
Podsumowanie
Mówiąc o oczyszczaniu olejów, należy pamiętać, że w zależności od sytuacji stosuje się wiele różnych technologii i metod. Mają one swoje zalety, ale również pewne ograniczenia. Mogą to być filtry stałe wykonane z różnych materiałów, technologie odśrodkowe (usuwa się też wodę), metody filtracji wykorzystujące próżnię lub eliminacji cząstek zanieczyszczeń metodą elektrotechniczną. Ostatnia z wymienionych metod jest dokładna, ale jak mówi Krzysztof Bojdoł, na efekty czeka się nawet bardzo długo (w zależności od pojemności układu). Na pewno warto zwrócić uwagę na stałe monitorowanie stanu olejów i systematyczne wykonywanie analiz olejowych. Śledzenie poziomu i rodzaju zanieczyszczeń pozwala wyznaczyć trend zużycia olejów i maszyn. Na pewno nigdy nie opłaca się doprowadzać do stanu nadmiernego wyeksploatowania oleju i maszyny. Dobrą praktyką jest systematyczne przeprowadzanie analizy olejów, bo dla przykładu produkty starzenia się mogą wystąpić nawet w nowym oleju i w wyglądającym na czysty układzie olejowym.
Autor: Bohdan Szafrański jest od początku lat 90. związany z branżą informatyczną. Ukończył studia podyplomowe z zakresu informatyki i telekomunikacji na Politechnice Warszawskiej. Zajmował się zagadnieniami normalizacyjnymi w Polskim Komitecie Normalizacyjnym. Publicysta, dziennikarz. Obecnie publikuje m.in. w prasie specjalistycznej skierowanej do służb utrzymania ruchu w przemyśle.
Fot. archiwum autora
