Zanieczyszczenie cieczy smarnych w mechanizmie hydrostatycznym
Główną przyczyną awarii pomp hydraulicznych, elementów sterowniczych i regulacyjnych są zanieczyszczenia oleju i osady nagromadzone w układzie. Przez dłuższy czas badano zależności pomiędzy „zachowaniem“ mechanizmów hydrostatycznych i zanieczyszczeniem oleju. Badany był wpływ zanieczyszczeń na żywotność oleju, temperatury robocze i awaryjność agregatów. Dane zbierano, korzystając z różnych typów urządzeń hydraulicznych w warunkach eksploatacji. Celem badań nie było tylko zgromadzenie danych technicznych, ale również obliczenie oszczędności w przypadku stosowania systemowej pielęgnacji układów olejowych. Pielęgnacja opierała się na metodzie elektrostatycznego czyszczenia oleju (ELC).
Celem ww. oczyszczania było usunięcie wszelkich zabrudzeń, a zatem również produktów „starzenia“ olejów, które mają zdecydowanie największy udział wśród zanieczyszczeń. Produkty „starzenia“ to substancje polarne, które bardzo szybko „odkładają się“ w układzie olejowym. Osady mogą mieć grubość nawet kilkudziesięciu mikronów, są kleiste i tylko w ograniczonym stopniu rozpuszczalne. Zanieczyszczony olej ma wyraźny wpływ na jego przegrzewanie i żywotność, zatykanie filtrów, zacieranie serwozaworów, spowalnianie cykli, niewłaściwą sygnalizację awarii systemów sterowniczych, awaryjność pomp, zużycie części zamiennych, wycieki z instalacji oraz zużycie energii elektrycznej i czynnika chłodzącego. Podstawowym celem pielęgnacji było, oprócz osiągnięcia stanu idealnej czystości oleju oraz układu maszyny, także ustalenie zależności pomiędzy prawidłową pracą maszyny i stanem oleju.
Badanie wpływu zanieczyszczeń na żywotność oleju
Celem pielęgnacji układów olejowych jest nie tylko osiągnięcie zalecanego wskaźnika czystości oleju zgodnie z NAS czy ISO, ale także trwała stabilizacja zanieczyszczeń poniżej poziomu zagrażającego prawidłowej pracy maszyn. „Bezpieczny“ poziom zanieczyszczeń oleju nie istnieje, nie określa go żadna norma, nie można jej również wyznaczyć dla maszyn danego producenta czy też maszyn tak samo długo eksploatowanych. Każde urządzenie jest inne i inaczej reaguje na ogólne zanieczyszczenie oleju. Podstawowym celem pielęgnacji jest poza osiągnięciem maksymalnego poziomu czystości oleju, także znalezienie korelacji pomiędzy prawidłową pracą maszyny i stanem oleju.
Zmierzone wartości wskazują na tendencję spadkową ogólnego zanieczyszczenia oleju. Wartość początkowa zanieczyszczenia 310 mg/kg zmniejszyła się o 83% – do poziomu 54 mg/kg.
Według analizy końcowej, olej zgodnie z ogólnie obowiązującymi zaleceniami nawet po około 14 tys. roboczogodzin nadaje się do użytku i nie ma potrzeby jego wymiany.
Badanie wpływu zanieczyszczeń na temperaturę roboczą oleju
Za optymalną temperaturę roboczą olejów hydraulicznych uznaje się 45°C. Każde jej podwyższenie o 10°C powoduje dwukrotne przyspieszenie utleniania oleju (prawo Arrheniusa). Ogrzewanie oleju przy jego kompresji jest naturalnym zjawiskiem, powstawanie ciepła zalicza się przy tym do nieodwracalnych, a zatem negatywnych przemian energii. Większość pras hydraulicznych jest wyposażona w chłodzenie. Musimy jednak pamiętać o tym, że chłodzenie oleju zwiększa koszty robocze. Na testowanej maszynie temperaturę zmierzono na płaszczu zbiornika hydraulicznego oraz na rozdzielaczu. Na początku czyszczenia (20.10.03) temperatura na płaszczu wynosiła 52°C, zaś na rozdzielaczu 67°C. Na końcu pierwszego cyklu czyszczenia (23.10.03) temperatura na zbiorniku spadła o 7°C do 45°C. Temperatura rozdzielacza spadła o 9°C do 58°C. Pomiary odbywały się przy wtryskiwaniu tej samej wytłoczki i podobnym ustawieniu prasy.
Badanie wpływu zanieczyszczeń na zużycie energii elektrycznej
Większość badań teoretycznych nie zajmuje się wpływem czystości oleju i układu hydraulicznego na zużycie energii elektrycznej. Wykonane pomiary na różnych typach agregatów hydraulicznych w realnych warunkach roboczych pokazują, jakich korzyści technicznych i ekonomicznych można oczekiwać. Badania przeprowadzono w ciągu jednego roku według tej samej metodyki na różnych typach agregatów hydrostatycznych oraz pomp hydraulicznych. Pomiar poboru prądu elektrycznego wykonano najpierw za pomocą transformatora pomiarowego PK 460, graficzny zapis przeprowadzono za pomocą rejestratora VAREX 10. Kolejne pomiary zrealizowano za pomocą uniwersalnego multimetru FLUKE 189, dane przeniesiono do komputera, gdzie zostały zarchiwizowane. Wartości prądu odczytano na jednym przewodzie silnika elektrycznego pompy. Pierwszy pomiar wykonano przed oczyszczaniem oleju, drugi – po jego elektrostatycznym (ELC) oczyszczeniu. Zanieczyszczenie oleju oceniono metodą grawimetryczną, zgodnie z normą ČSN EN 12 662. Pomiary odbywały się zawsze przy ustawieniu jednakowych parametrów maszyny.
Badanie wpływu zanieczyszczeń na awaryjność prasy
W ciągu 8000 roboczogodzin porównywano awaryjność maszyn. W pierwszym przypadku na trzech prasach wtryskowych i w drugim – na liniach kroczących do formowania blachy. Na prasach wtryskowych ELC zastosowano w czterech cyklach czyszczenia, zawsze po trzech miesiącach eksploatacji. Na liniach kroczących ELC zastosowano stacjonarnie, pielęgnacja oleju odbywa się na bieżąco. Wyniki awaryjności podsumowano w tabelach 2,3 oraz wykresach obok.
Ocena ekonomiczna
Kalkulację zaoszczędzonych środków przeprowadzono na podstawie wewnętrznych przepisów firm używających testowanych pras wtryskowych oraz linii kroczących.
Podsumowanie
Wyniki badań jednoznacznie potwierdziły wyraźnie negatywny wpływ zanieczyszczonego oleju na koszty produkcji. Pielęgnacja oleju powoduje nie tylko wydłużenie jego żywotności, ma ona wpływ również na inne elementy kosztowe. Największe oszczędności pojawiły się w zakresie zmniejszania długości czasów przestojów oraz zużycia energii elektrycznej. Przy skutecznej pielęgnacji oleju stosowanej w odniesieniu do większej ilości maszyn można liczyć na oszczędności rzędu milionów koron czeskich*.
Inż. Milan Soukup na przełomie lat 80/90 pełnił funkcję kierownika produkcji w zakładach produkujących formy i prasy, następnie przez 7 lat był kierownikiem działu sprzedaży w czeskim przedstawicielstwie szwajcarskiej firmy BLASER SWISSLUBE. Od 2001 r. jest przedstawicielem handlowym w czeskim przedstawicielstwie japońskiej firmy KLEENTEK – producenta urządzeń do elektorstatycznego oczyszczania olejów przemysłowych.
* wyliczenie oszczędności dokonano na podstawie cen energii elektrycznej z 2005 r. (1,30 KCZ/kWh = około 0,182 zł/kWh), można więc założyć, że od tego czasu wzrosły one co najmniej o 30%. Aktualna cena dla przedsiębiorstw w Polsce kształtuje się na poziomie minimum 0,24 zł/kWh. Obliczenia wykonano przy kursie z 10.10.2008: 1 CZK = 0,1427 zł
Autor: Milan Soukup
