Wybór właściwego środka smarnego do sprężarki powietrza może zmniejszyć czas przestoju oraz wydłużyć okres eksploatacji maszyny. W artykule opisujemy pięć podstawowych środków smarnych do sprężarek.
Proces wyboru środka smarnego do sprężarki może przypominać nieco zakupy płatków śniadaniowych. Jest tyle opcji, jak zatem w ogóle zabrać się do tego? Sprężarki powietrza wymagają zastosowania takiego środka smarnego, który zapewni im maksymalny czas bezawaryjnej pracy oraz maksymalną sprawność energetyczną, ale przy tak wielu różnych preparatach dostępnych na rynku wybór właściwego może być trudny. Na myśl może przyjść nam wiele pytań, takich jak: Dlaczego sprężarki potrzebują środków smarnych? Który z nich wybrać? Jakie są różne materiały bazowe? Czy olej bazowy ma w ogóle znaczenie? Co z tym kłopotliwymi osadami?
Zanim dokonamy wyboru nowego środka smarnego do naszej sprężarki, rozważmy te i inne kwestie, aby upewnić się, że podejmujemy właściwą decyzję i mamy na uwadze dobro naszej firmy oraz samej sprężarki.
Dlaczego sprężarki śrubowe powietrza wymagają środków smarnych?
Aby zrozumieć, dlaczego sprężarki (kompresory) powietrza wymagają środków smarnych, ważne jest zrozumienie podstawowych funkcji tych środków. Środek smarny jest tym dla sprężarki powietrza, czym krew dla ludzkiego organizmu, jest linią życia. Serce pompuje krew, powodując jej krążenie, aby utrzymać funkcjonowanie naszego organizmu. Tak samo jak sprężarka powietrza powoduje obieg środka smarnego, aby utrzymać funkcjonowanie urządzenia.
Trzy podstawowe funkcje środków smarnych do sprężarek to:
- Smarowanie łożysk. Środek smarny musi utrzymywać łożyska w stanie nasmarowanym.
- Uszczelnienie wirników. Ponieważ wirniki się nie stykają, środek smarny tworzy za pomocą swojego filmu niezbędne, mocne uszczelnienie.
- Odprowadzanie ciepła. Środek smarny musi odprowadzać ciepło wydzielające się w procesie sprężania. To ciepło nie powstaje w wyniku tarcia, ale wynika z fizyki samego sprężania powietrza.
Cztery inne ważne funkcje środków smarnych w sprężarkach to:
- Praca sprężarki bez powstawania trwałych osadów na powierzchni metalu (ang. varnish). Trwałe osady na powierzchniach metalowych są dominującą przyczyną awarii modułów śrubowych (ang. airend) sprężarek. Ich obecność prowadzi do przegrzewania się podzespołów sprężarki i zmniejszenia jej sprawności energetycznej.
- Mniejsze zaolejenie sprężanego powietrza (ang. oil carryover). Więcej oleju do uzupełniania w ciągu roku oznacza dodatkowe koszty.
- Uzyskanie wysokiej temperatury zapłonu. Wysoka temperatura zapłonu jest konieczna dla zapewnienia bezpieczeństwa.
- Kompatybilność z systemem. Jeśli środek smarny jest niekompatybilny z elektrozaworami, uszczelnieniami, wężami, uszczelkami lub materiałami elementów instalacji znajdujących się za sprężarką, może dojść do wycieków i/lub uszkodzeń.
Ciepło i osady to dwaj główni wrogowie śrubowych sprężarek powietrza, a obydwa są ze sobą bezpośrednio powiązane. Wysoka temperatura powoduje powstawanie większej ilości osadów, a większa ilość osadów powoduje powstawanie większej ilości ciepła. Gdy te dwa zjawiska się połączą, powstaje niebezpieczne błędne koło.
Podstawowe informacje na temat pięciu najbardziej popularnych rodzajów olejów bazowych
Przy wyborze środka smarnego do sprężarki istnieje wiele możliwości wyboru. Istnieją setki środków smarnych do sprężarek, dziesiątki producentów i jeszcze więcej sprzedawców tych preparatów. Zacznijmy od przeanalizowania składników, z których wykonany jest środek smarny. Każdy środek smarny posiada składnik podstawowy, czyli bazę olejową. Każda baza ma inne właściwości, wady i zalety.
Pięć najczęściej spotykanych olejów bazowych to:
- Węglowodory podstawowe (oleje mineralne).
- Węglowodory hydrorafinowane.
- Węglowodory syntetyczne (polialfaolefiny, PAO).
- Mieszanki/diestry poliglikoli.
- Estry poliglikolu/poliolu (glikole polialkilenowe, PAG / oleje poliestrowe, POE).
- Węglowodory podstawowe
Środki smarne na bazie węglowodorów istnieją od tak dawna jak śrubowe sprężarki powietrza. W przeszłości niemal we wszystkich sprężarkach śrubowych stosowano środki smarne na bazie węglowodorów. W ostatnich latach technologia została jednak ulepszona do tego stopnia, że węglowodory podstawowe są już w odwrocie. Większość środków smarnych opartych na tych węglowodorach ma dobre właściwości smarujące mechanizmy i uszczelniające wirniki oraz zawiera dodatki antykorozyjne. Zaletą tych produktów są niższe koszty zakupu, a wadą gorsze odprowadzanie ciepła w porównaniu do preparatów opartych na olejach syntetycznych.
Wnioski: Węglowodory podstawowe w środkach smarnych były popularne w przeszłości, ale obecnie technologia dokonała ewolucji. Większość nabywców sprężarek śrubowych wybiera dziś inne środki smarne, aby lepiej chronić swoje maszyny przed nagarem.
- Węglowodory hydrorafinowane
Węglowodory hydrorafinowane mają dobre własności smarujące i dają dłuższą żywotność sprężarek niż węglowodory podstawowe. Ponadto są tańsze w zakupie (w porównaniu do syntetycznych), ale – podobnie jak w przypadku węglowodorów podstawowych – dodatkowe koszty powstaną później. Węglowodory hydrorafinowane mogą tworzyć trwałe osady na metalu i mają niższą przewodność cieplną. Nie mogą być również stosowane w wysokich temperaturach. Węglowodory hydrorafinowane wymagają ponadto odprowadzania kondensatu.
Wnioski: Środki smarne oparte o węglowodory hydrorafinowane różnią się od opartych o węglowodory syntetyczne, ponieważ niektóre z podstawowych składników węglowodorowych powodujących powstawanie nagaru są usuwane ze środka smarnego w procesie destylacji hydrorafinacyjnej. Ostatecznie jednak nadal charakteryzują się umiarkowanym zaolejaniem sprężanego powietrza, słabym odprowadzaniem ciepła i będą powodować odkładanie się osadów.
- Węglowodory syntetyczne (PAO)
PAO (ang. polyalphaolefin) to najlepsze środki smarne, jakie mają do zaoferowania firmy z branży naftowej. Są to najwyższej klasy produkty na bazie węglowodorów. To dobre smary, jeśli są prawidłowo wymieniane w odpowiednich odstępach czasu. Oleje na bazie PAO mają dłuższą żywotność niż te produkowane na bazie węglowodorów i dobrą kompatybilność z instalacją pneumatyczną. Mają również umiarkowaną temperaturę zapłonu (450°F/232°C). Zapewniają wyższy poziom czystości niż węglowodory podstawowe, ale nadal mają wiele ich wad.
Mają na przykład ograniczoną przewodność cieplną i przy wysokich temperaturach pracy tworzą osady. Kondensat ze sprężarki, powstały podczas stosowania tych produktów, również nie ulega biodegradacji, a jego usunięcie będzie wymagało poniesienia kosztów.
Wnioski: Środki smarne na bazie PAO zapewniają wprawdzie lepszą wydajność niż węglowodory mineralne, ale mogą powodować odkładanie się trwałych osadów na powierzchni metalu i prowadzić do mniejszej sprawności energetycznej sprężarki. Ponadto kondensat ze sprężarki musi być również usunięty, co bezpośrednio wpływa na wynik finansowy firmy.
- Diestry
Środki smarne na bazie diestrów zostały początkowo opracowane do stosowania w tłokowych sprężarkach powietrza, aby pomóc zapobiegać odkładaniu się osadu węglowego na zaworach i przegrzewaniu się maszyn. Zastosowanie diestrów może rozwiązać te dwa problemy. Jednak w sprężarkach śrubowych są one niekompatybilne z wieloma elastomerami i mogą tworzyć szlam. Powstawanie szlamu wynika głównie z tego samego procesu reakcji chemicznej i twardych osadów, jednak szlam powoduje inne konsekwencje.
Diestry są często stosowane jako podstawowy składnik mieszanek olejów do sprężarek. Należy tu zachować ostrożność, ponieważ wiele mieszanek poliglikol/ester okazuje się bazą diestrów z minimalną ilością poliglikolu.
Wnioski: Środki smarne na bazie diestrów mogą powodować powstawanie szlamu. Szlam ten może być bardzo kosztowny dla firmy, ponieważ zmniejsza wydajność sprężarki i gdy już się utworzy, jest bardzo drogi do usunięcia z jej systemu. Kondensat sprężarki wytwarzany przez smary na bazie diestrów nie ulega również biodegradacji.
- Poliglikole
Środki smarne na bazie poliglikoli to „śmietanka” środków smarnych do sprężarek. Chociaż są one droższe w zakupie, mają niewiele minusów. Te środki smarne nie powodują powstawania trwałych osadów w maszynie i usuwają istniejące podczas wymiany oleju połączonej z płukaniem układu. Oleje te mają wyższą przewodność cieplną, co pomaga w chłodzeniu sprężarek, ułatwiając stabilizację ich temperatury roboczej.
Oleje te mają również najwyższą temperaturę zapłonu (262,8 °C), powodują bardzo niskie zaolejenie powietrza i powstawanie biodegradowalnego kondensatu. Większość smarów poliglikolowych nadaje się również do recyklingu ze względu na wysoką wartość opałową oraz powstawanie niewielkiej ilości popiołu. Oznacza to, że firma nie ponosi dodatkowych kosztów utylizacji środków smarnych.
Smary poliglikolowe są ponadto kompatybilne z elementami wszystkich sprężarek powietrza. Dlatego użytkownicy mogą stosować je do swoich sprężarek bez obawy o powstanie jakichkolwiek problemów.
Wnioski: Poliglikolowe środki smarne dają wiele korzyści. Sprężarki, w których stosuje się te oleje, wytwarzają biodegradowalny kondensat, co zmniejsza ślad ekologiczny firmy oraz koszty utylizacji kondensatu. Środki smarne na bazie poliglikoli nie powodują również odkładania się trwałych osadów na powierzchniach metali i usuwają istniejące, które mogły nagromadzić się w sprężarce. Pomaga to stworzyć bardziej energooszczędną maszynę i może przedłużyć żywotność sprężarki.
Dlaczego niektóre środki smarne wytwarzane na bazie węglowodorów powodują odkładanie się trwałych osadów na powierzchni metalu?
Jeśli chodzi o trwałe osady, to ich powstawanie tak naprawdę zależy od tego, czego użyto do produkcji środka smarnego. Jaka jest jego baza olejowa? Niektóre bazy po nagrzaniu do wysokiej temperatury tworzą więcej osadów. Na przykład węglowodory są tanie, ale ich słabe odprowadzanie ciepła może prowadzić do nagrzewania się sprężarek do zbyt wysokich temperatur, co prowadzi do przestojów i awarii maszyn.
Wszystkie składniki węglowodorowe w temperaturze otoczenia są cieczami. Niektóre krzepną w wyższych temperaturach. Blokują tym części metalowe, np. wirniki, ponieważ pomiędzy dwoma wirnikami jest bardzo mały luz. Powoduje to wzrost temperatury i powstanie większej ilości składników stałych.
Zagrożenia związane z odkładaniem się osadów
Dwoma głównymi wrogami sprężarek śrubowych powietrza są ciepło i osady. Oba są ze sobą bezpośrednio powiązane, ponieważ w wysokich temperaturach tworzą się większe ilości osadów. Z kolei większa ilość osadów powoduje wytwarzanie więcej ciepła. W połączeniu ze sobą te dwa czynniki tworzą błędne koło.
Tańszy środek smarny nie oznacza oszczędności
W czasach, gdy mnogość środków smarnych do sprężarek może być przytłaczająca dla użytkowników, pomocne jest zrozumienie zalet i wad oraz składu każdego z nich. Chociaż niektóre środki smarne wydają się dawać oszczędności na początku, większość właścicieli sprzętu nie zdaje sobie sprawy z wpływu tańszych preparatów na wewnętrzne elementy sprężarki, a potem jest już za późno.
Trzy szybkie fakty
✔️ Najczęstszą przyczyną niezdolności sprężarki tłokowej do osiągnięcia wystarczającego ciśnienia jest uszkodzony zawór kontaktronowy, który może odprowadzać powietrze z wlotu powietrza w modelach jednostopniowych lub przez zawór bezpieczeństwa intercoolera w przypadku uszkodzonego zaworu kontaktronowego w dwustopniowej sprężarce tłokowej.
✔️ Zazwyczaj, jeżeli napełnianie sprężarki powietrzem trwa długo, oznacza to zwykle problem z uszczelnieniem, uszkodzenie uszczelki albo awarię zaworu wlotowego lub ciśnieniowego.
✔️ Celem tych dwóch wskaźników jest odróżnienie regulacji ciśnienia powietrza wysyłanego do zbiornika od intensywności wzrostu ciśnienia, które występuje wewnątrz zbiornika.
Kyle Treble jest starszym menedżerem ds. cyklu życia w firmie Sullair. Odpowiada on za zarządzanie produktami, ustalanie cen, zaopatrzenie w części zamienne i zarządzanie nimi. W ciągu ponad dziewięciu lat pracy w Sullair zajmował wiele stanowisk o coraz większej odpowiedzialności, w tym montera maszyn, ekspedytora ds. zakupów oraz inżyniera sprzedaży na rynku wtórnym. Posiada dyplom ukończenia studiów prawniczych na Uniwersytecie Vincennes (Indiana, USA). Obecnie Kyle Treble mieszka w Lawrenceburgu (Indiana).
