Kako unaprijediti analizu ulja za podmazivanje klipnog kompresora primjenom induktivno spregnute plazme?

Otkrijte nov način analize ulja za podmazivanje u klipnim kompresorima primjenom inovativne tehnike induktivno spregnute plazme.

Jedan od vodećih uzroka preranog otkazivanja strojarske opreme su problemi sa podmazivanjem, konkretnije, čestice nečistoće prisutne u mazivima.

Prema istraživanju kompanije SKF iz 2023., 2% godišnjeg budžeta održavanja otpada na troškove kvarova nastalih zbog problema sa podmazivanjem, 40% troškova održavanja otpada na provođenje aktivnosti podmazivanja, dok 50% preranih otkazivanja ležajeva nasta zbog onečišćenog ulja i neadekvatnog podmazivanja.

Pravilno održavanje sustava podmazivanja i filtracije kod velikih strojeva u naftnoj industriji smanjuje potrebu za zamjenom ulja za 25%, za novim rezervnim dijelovima do 60%, čime izravno doprinosi smanjenju CO2.

Podmazivanje klipnih kompresora u procesnoj industriji se vrši prisilnom cirkulacijom ulja pripremljenog u sustavu pomoćne opreme.

Slika 1.: Klipni kompresor

Kao i brojnu drugu strojarsku opremu, sustav pomoćne opreme za podmazivanje zahtijeva održavanje, servisiranje, redovite analize ulja, nadopune količine ulja prema potrebama rada ili zamjene cjelokupne količine.

U  nekim postrojenjima se kompletna zamjena ulja za podmazivanje manjih kompresora vrši svakih 2000 h, što je uzaludno trošenje resursa. Brojna maziva su visokotehnološka i namijenjena su korištenju više tisuća sati ako se sustav podmazivanja pravilno održava.

Primjena tehnologije induktivno spregnute plazme za analizu ulja za podmazivanje klipnih kompresora omogućava racionalnije upravljanje sustavom podmazivanja, uštede na količinama ulja prilikom zamjene koja se ne vrši prema satima rada ili kalendarskim intervalima već stvarnom fizikalnom i kemijskom stanju maziva te unaprjeđuje korištenje sustava podmazivanja.

Što čini sustav podmazivanja klipnog kompresora?

Sustav podmazivanja klipnog kompresora je poput krvotoka kod ljudi, samo što je glavni element ulje na mineralnoj ili sintetičkoj osnovi.

Norma ISO 10438 pod nazivom Podmazivanje, brtvljenje vratila i kontrola sustava podmazivanja u naftnoj, petrokemijskoj industriji definira zahtjeve za konstrukciju i upravljanje sustavima podmazivanja strojarske opreme.

Norma API 618 pod nazivom Klipni kompresori u naftnoj, kemijskoj i plinskoj industriji objašnjava sve o konstruiranju, upravljanju i ograničenjima sustava podmazivanja ovisno o zahtjevima rada i namjene samog klipnog kompresora.

Klipni kompresori imaju sustava podmazivanja podijeljen u 2 dijela:

1. Sustav podmazivanja kućišta
2. Sustav podmazivanja klipova i cilindara

Za kompresore snage jednake ili veće 150 kW, podmazivanje kućišta mora biti isključivo prisilno. Podmazivanje prskanjem se može primijeniti na kompresore horizontalne konstrukcije koji imaju ležajeve sa kotrljajućim elementima.

Temperatura ulja za podmazivanje koljenastog vratila ne smije prijeći 70ºC pri čemu se u karteru ili spremniku ulja ne smije ugrađivati izmjenjivač topline za hlađenje.

Sustav za podmazivanje klipnih kompresora mora obavezno imati sljedeće elemente:

• Spremnik ulja, obično u karteru kompresora ali često i zasebno izdvojen na skid jedinici
• Glavna pumpa podmazivanja, može biti pokretana koljenastim vratilom ili zasebnim elektromotorom
• Pomoćna uljna pumpa pokretana zasebnim elektromotorom
• Izmjenjivač topline
• Dvojni filter (dupleks folter)
• Grijač, ako je potrebno
• Sigurnosni ventil za zaštitu svake pumpe
• Odvojeni regulacioni element za regulaciju tlaka ulja
• Odvojeni regulacioni element za regulaciju temperature ulja
• Potrebni ventili
• Cijevi i armatura odgovarajućih dimenzija
• Minimalno potrebni instrumenti: 1 indikator tlaka, 2 indikatora temperature, 1 indikator razine ulja na spremniku uli na karteru, 1 transmiter za indikaciju niskog tlaka koji aktivira alarm i pokreće pomoćnu pumpu, 1 transmiter niske razine ulja u spremniku ili u karteru, 1 transmiter diferencijalnog tlaka na filterima, 1 transmiter niskog tlaka koji štiti sustav i obustavlja kompresor

Slika 2.: Strojevi  i oprema u sustavu prisilnog podmazivanja klipnog kompresora (Izvor)

Radni tlak u sustavu podmazivanja kućišta i konstrukcije ne smije biti niži od 10 bar, iako proizvođači često preporučuju nešto niži tlak ulja za podmazivanje ležajeva.

Tlak otvaranja sigurnosnog ventila ne smije biti veći od zbroja svih normalnih tlakova ulja za podmazivanje ležajeva te gubitka tlaka kroz cjevovod, pada tlaka na filterima pri normalnom protoku ulja i minimalnoj temperaturi 27ºC.

Kako bi se spriječila kontaminacija ulja ako dođe do propuštanja na izmjenjivaču, tlak ulja mora biti veći od tlaka vode za hlađenje. Spremnik ulja mora imati nivokazno staklo sa označenom minimalnom i maksimalnom razinom.

Svi kompresori snage > 150kW moraju imati neovisnu pomoćnu pumpu sa automatskim startom koja se pokreće u rad na signal niskog tlaka ulja u sustavu i nastavlja raditi još neko vrijeme nakon što je kompresor stao s radom.

Pumpa treba biti konstruirana tako da može prepumpavati ulje kinematičke viskoznosti veće od 1000 cSt (mm²/s).

Izmjenjivači topline trebaju biti cijevnog tipa i imati površine veće ili jednake 0.5 m² sa mogućnošću izvlačenja cijevnog snopa prema normi TEMA Class C te odušak na najvišoj točki i drenažni priključak na najnižoj točki.

Cijevi moraju imati minimalan vanjski promjer 16 mm i debljinu stijenke minimalno 1.2 mm.

Filteri moraju imati minimalnu efikasnost 90% uklanjanja čestica veličine 10 μm (β10 > 10) i minimalno 99.5% za čestice veličine 15 μm (β15 >200), prema normama ISO 16889 i API 614 te diferencijalnom tlaku 3.5 bar.

Minimalan diferencijalni tlak na filterima mora biti 5 bar.

Podmazivanje cilindara i brtvenica može biti zasebnim strojem tkz. lubrifikatorom ili ubrizgavanjem na određenim mjestima.

Kada se cilindri podmazuju, uljni film mora biti tanak i ravan na stapajici po čitavoj duljini.

Glavna pumpa za podmazivanje povezana sa koljenastim vratilom ili lubrifikator moraju imati 100% povećanje protoka ili 25% smanjenje te se prilagođavati dok je kompresor u radu. Ako dođe do kvara, oglasit će se alarm.

Sustav mora imati predpodmazivanje prije pokretanja kompresora u rad.

Svaki cilindar mora imati svoje zasebno mjesto ubrizgavanja ulja te dvostruki kontrolni ventil od nehrđajućeg čelika ugrađen što bliže mjestu podmazivanja.

Ostala armatura mora biti odabrana tako da može raditi na maksimalnom radnom tlaku lubrifikatora.

Prolazi za ubrizgavanje ulja u cilindar se izvode kroz košuljicu i spajaju sa cjevčicama dovoda ulja od lubrifikatora. Cjevčice su bešavne, izrađene od austenitnog nehrđajućeg čelika i moraju imati vanjski promjer minimalno 6 mm (1/4”)  te minimalnu debljinu stjenke 1.5 mm.

Za podmazivanje se smiju koristiti isključivo sintetička ulja.

Spremnik ulja za podmazivanje mora imati toliki volumen da omogući minimalno 30 sati rada pri normalnim radnim protocima. 

Sustavi blokade rada kompresora i pomoćne opreme su sljedeći: a) sustav koji detektira temperaturu i tlak plina za obradu i b) sustav koji detektira tlak ulja za podmazivanje.

Kako se održava pomoćna oprema u sustavu podmazivanja?

Pregledajte različite dijelove sustava ima li tragova hrđe, posebno ako je kompresor stajao duže vrijeme i nije bio konzerviran.

Uklonite snopove cijevi izmjenjivača ulja i temeljito ih očistite. Ponovo ih sastavite .

Uklonite uloške ili kartuše filtra ulja i zatvorite kućište filtra nakon njegovoga pažljivog čišćenja. Ponovo vratite kartuše ili ih zamijenite novima.

Nakon svakog generalnog servisa ili revizije, a prije pokretanja u rad, potrebno je napraviti cirkulaciju ulja da se ispere čitav sustav. Ulje prvo treba biti zagrijano do maksimalno 80°C.

Tijekom postepenog zagrijavanja obavezno pratite temperaturu na termometru.

Započnite naizmjenično ispirati tako da upotrijebite glavnu i pomoćnu pumpu za ulje ako imaju vlastiti pogon, inače primijenite zasebnu elektromotornu pumpu samo u ovu svrhu.

Kod klipnih kompresora velike snage glavna pumpa je obično povezana direktno sa koljenastim vratilom.

Provjerite da se vrši ispiranje u svim granama sustava podmazivanja prateći indikatore protoka.

Na određena mjesta u sustavu treba montirati 2 do 3 mrežice za sakupljanje većih čestica prljavštine.  Periodično zaustavite ispiranje, pregledajte mrežice i uklonite nečistoću.

Ispiranje je zadovoljavajuće ako nakon najmanje 2 sata cirkulacije ulja nema više od 3 čestice po 1 cm².

Ispustite ulje za ispiranje kroz postojeći drenažni ventil i uklonite montirane mrežice. Očistite izmjenjivač topline, očistite filtere i uloške ili ih zamijenite te kemijski i mehanički očistite unutrašnjost spremnika ulja ili karter, ovisno o konstrukciji sustava podmazivanja.

Čisto ulje također treba dati na analizu. Ulje treba zamijeniti ako kemijsko-fizikalna analiza otkrije prisutnost onečišćenja.

Kada kompresor dostigne nazivnu brzinu vrtnje, zaustavite pomoćnu pumpu za predpodmazivanje ako je pokreće vlastiti motor i ako nije blokirana tlačnom sklopkom. U svakom slučaju, provjerite tlak ulja.

Provjerite temperaturu ulja na ulazu u kućište. Provjerite razinu ulja u karteru ili u spremniku.

Po potrebi dolijte ulje u spremnik dok oznaka na nivokaznom staklu ne pokaže da je razina dosegla maksimum.

Provjerite da ulje nije postalo emulzija i da ne sadržava toliku količinu zraka koja bi loše utjecala na podmazivanje.

Svaki zrak prisutan u sustavu podmazivanja bit će uklonjen kroz otvore za odzračivanje u sustavu.

Prije potpunog opterećenja klipnog kompresora, temperatura ulja u sustavu treba biti na 30°C do 35°C.

Ulje za podmazivanje kućišta ne smije pjeniti, razina na nivokazu mora biti konstantna, u sustavu ne smije biti prisutan zrak ili druge tekućine te pumpa podmazivanja mora raditi ispravno.

Kod klipnih kompresora koji imaju podmazivanje cilindra, stapajice i uljne brtvenice provjerite razinu ulja u spremniku ili karteru, provjerite količinu protoka ulja i ispravan rad svakoga voda za ulje.

Prisutnost strane tekućine poput vode u ulju može dovesti do preopterećenja na klipnjači i ostalim dijelovima (cilindrima, itd.) te može uzrokovati pukotine na dosjedima ventila, prstenima i oprugama.

Čak i kapljice tekućine male veličine prisutne između dosjednih površina imaju isti učinak kao krute čestice uslijed velike brzine sudara na dosjede, i mogu teško oštetiti klipne prstenove.

Ako se plinom kao radnim medijem prenose frakcije tekućih ugljikovodika, ulje za podmazivanje cilindra će se razrijediti, što dovodi do slabog podmazivanja.

Količina ulja prilikom podmazivanja u cilindrima mora biti kao što je odredio proizvođač, ali može doći do promjena podmazivanih dijelova u radu.

Upamtite da prekomjerno podmazivanje u jednakoj mjeri kao i nedovoljno podmazivanje mogu dovesti do problema sa ventilima, klipnim prstenima i brtvama.

Nagla promjena temperature glavnih rukavaca na ležajevima naznaka je problema kao što je odvajanje ili pregrijavanje bijelog metala.

Odvojene čestice bijelog metala će otići dalje kroz sustav podmazivanja zbog turbulentnog strujanja ulja.

Izmjenjivač topline ili hladnjak ulja treba povremeno čistiti s vodene strane, posebno u slučaju otvorenog kruga.

Ulje za podmazivanja treba analizirati najmanje jednom mjesečno, i posebno provjeravati: a) viskoznost, b) korozivnost (dopušteno samo u tragovima), c) čestice bijelog metala (nagli porast), d) voda (dopušteno samo u tragovima).

Svakako spriječite miješanje zraka s uljem i nastanak pjene jer ulje nije šampanjac i neće vas razveseliti mjehurićima.

Pjenjenje dovodi do smanjenja viskoziteta i stvara brojne probleme u radu klipnog kompresora. Povremeno provjerite brtvljenje cijevi koje spajaju spremnik ulja i pumpu u potrazi za tragovima propuštanja.

Koljenasto vratilo izrađeno je od jednog komada i ima protuutege radi smanjenja dinamičkog opterećenja u temeljima. Vratilo se izbuši iznutra da pruži prolaz za distribuciju ulja za podmazivanje. Za dobro podmazivanje, otvori moraju biti uvijek čisti i prohodni.

Klizne površine križne glave (papučice) pokrivene su oblogom bijelog metala.

Papučice imaju posebne kanale za distribuciju ulja za podmazivanje. Podmazivanje se provodi dovođenjem ulja pod tlakom u gornju i donju vodilicu kliznog tijela križne glave.

Za cilindre koji se podmazuju, provjerite poklapa li se geometrija provrta za podmazivanje na cilindru sa provrtima na košuljici.

Kod cilindara koji se ne podmazuju, jedina je razlika u tome što nije potrebno poravnati provrte za ulje za podmazivanje prilikom montaže nove košuljice.

Usisni i tlačni ventili trebaju izgledati čisto, bez naslaga i prisutnih kondenziranih tekućina.

Jedino ventili ugrađeni u cilindre koji se podmazuju trebaju biti prekriveni vrlo tankim, ravnomjernim slojem ulja.

Filter je smješten blizu ulaza razvodnika ulja za podmazivanje kućišta. Kada se rabi dvostruki filter, njegovi dijelovi se mogu spajati naizmjenično pomoću sustava ventila, što osigurava kontinuitet protoka tijekom preklapanja.

Na taj način, uložak filtra jednog dijela se može zamijeniti ili čistiti, dok drugi osigurava normalan rad. Unutar kartera ili spremnika, na ulazu cjevovoda usisa, smješteno je usisno sito ili mrežica.

Sito ili mrežica vrši početno grubo filtriranje ulja, sprječavajući ulaz nečistoća većih dimenzija u sustav i oštećenje pumpe podmazivanja.

Kompresor je opremljen privremenim filterom smještenim na ulaz razvodnika ulja na okviru.

Privremeni filter zadržava svu preostalu prljavštinu u dijelu sustava nizvodno od glavnog filtra. Može se dogoditi da njegovo začepljenje dovede do povećanog pada tlaka ulja. U tom slučaju, zaustavite kompresor i očistite filter.

Treba izvršiti pregled filtera prilikom prve iduće zamjene ulja. Ako je filter čist, obzirom da nije projektiran za stalni rad, uklonite ga.

U protivnom, ugradite ga ponovno nakon što ste ga očistili i ponovno pregledali kod slijedeće promjene ulja. Ako opet bude prljav, preporuča se izvršiti pažljiv pregled sustava radi utvrđivanja i konačnog uklanjanja izvora prljavštine.

Preporuča se ponovno ugraditi filter, kad god se izvode mehanički radovi bilo na cjevovodu i/ili opremi uzvodno od njega, i pridržavati se procedure slične prethodno opisanoj.

Glavna pumpa ulja za podmazivanje je obično zupčasta po konstrukciji i servisira se kada je klipni kompresor na generalnom remontu. Istrošenost i kvarovi dijelova pumpe obično su rezultat promjene izlaznog tlaka i problema u njegovoj regulaciji.

Slika 3.: Položaj zupčaste pumpe podmazivanja na klipnom kompresoru

Ako dođe do propuštanja ulja iz zupčaste pumpe, zamijenite njen brtveni prsten. Nakon demontaže pumpe s kućišta, rastavite različite dijelove, označivši markerom međusobni položaj dva zupčanika kako biste bili sigurni da ćete ih sastaviti u ispravan položaj. Temeljito očistite sve dijelove razrjeđivačem i zamijenite sve brtve.

Upamtite da podtlak na usisu pumpe ne smije biti niži od 0.2 bara, a tlak u kućištu pumpe treba biti reda veličine nekoliko desetinki bara. Radi nadzora ispravnog rada pumpe i uljnog sustava, treba imati vakuumski mjerač tlaka. Ovaj instrument će biti spojen kroz dva spoja, jedan na usisu a drugi na kućištu pumpe.

Temeljem sati rada kompresora treba preventivno planirati radove pregleda, mehaničkog i kemijskog čišćenja izmjenjivača.

Drugi način je praćenjem temperature rashladne tekućine i/ili temperature ulja za podmazivanje.

Porast temperature, pogotovo ako se događa sve brže i brže ukazuje da je došlo do zaprljanja rashladnih površina izmjenjivača.

Prilikom pregleda izmjenjivača provjerite stanje površina u potrazi za prisustvom pukotina da rashladno sredstvo i ulje podmazivanja ne mogu doći u doticaj.

Ako tijekom rada dođe do propuštanja i ako je tlak ulja veći od onoga rashladnog sredstva, ulje će ući u rashladni sustav i gubiti se.

Ovaj kvar će se pokazati smanjivanjem razine ulja u spremniku ili karteru. Ako je izgubljena značajna količina ulja, tlačna sklopka stavljena u krug ulja podmazivanja će reagirati i dovesti do obustave kompresora.

Ako je nasuprot tome tlak ulja niži od tlaka rashladnog sredstva, ono će ući u ulje, dovodeći do zagađenja i nakon toga oštećenja (čak vrlo teškog) zupčanika.

Iz tog razloga, obavezno treba raditi s tlakom ulja većim od tlaka rashladnog sredstva. Ako postoji grijač ulja s radnim medijem npr. parom, preporuča se da tlak radnog medija za zagrijavanje bude nižim od onoga ulja.

Funkcija glavnog filtera je uklanjanje različitih krutih čestica prljavštine iz ulja za podmazivanje, koje bi mogli oštetiti podmazivane dijelove. Vrijeme u kojem kartuša ili uložak postaje prljav je ono koje prođe od pokretanja u rad do postizanja maksimalno dopuštenog pada tlaka i iznosi približno 2500 sati.

Kažem približno jer će vrijeme potrebno da dođe do zaprljanja filtera ovisiti i o intenzitetu kompresora, radnom opterećenju, parametrima radnog medija, brzini cirkulacije ulja, stanju i starosti samog sustava podmazivanja i pomoćne opreme te kvalitete uložaka ili kartuša.

Broj sati je podložan promjeni, ovisno o količini prisutnih čestica prljavštine u sustavu. U slučaju papirnatih uložaka ovisi i o količini vode sadržanoj u ulju.

Redovito treba provjeravati stanje čistoće filtra, pomoću diferencijalnog mjerača tlaka ili tlačne sklopke. U nedostatku tih instrumenata, provjerite mjerač tlaka smješten na kraju razdjelnika ulja podmazivanja na okviru.

Preniska vrijednost tlaka se događa isključivo uslijed začepljenja uloška.

Kartušu ili uložak treba zamijeniti na pola vremena između zamjena ulja. Ulošci ili kartuše su obično izrađeni od žičanog pletiva ili od papira. Ulošci od žičanog pletiva se mogu reparirati prema specifikaciji proizvođača.

Uzmite u obzir da se svakim čišćenjem smanjuje stvarna površina uloška, tako da se može očekivati skraćenje vremena trajanja. Iz tih razloga, nakon izvjesnog broja reparacija, biti će potrebno zamijeniti kartušu ili uložak, čak i ako vizualno izgleda cjelovit i neoštećen.

U svakom slučaju, čišćenje uranjanjem u petrolej ili perolin treba izbjegavati, jer bi čestice nečistoće mogle doći s petrolejem u unutrašnjost filtra.

Papirnati ulošci se ne mogu reparirati, već se uvijek moraju zamijeniti novim ulošcima. Osjetljivi su na količinu vode sadržane u ulju podmazivanja. Maksimalno dopušteni sadržaj vode je 100 p.p.m. tj. 0.01%.

Porastom prisutne količine vode, pad tlaka kroz novi uložak će biti vrlo brz i mnogo veći od očekivanog. Maksimalna dopuštena vrijednost može se postići nakon samo nekoliko sati rada.

Ulje za podmazivanja klipnog kompresora smanjuje trenje između površina koje uzajamno kližu, uklanja toplinu proizvedenu trenjem i pruža zaštitu unutarnjih površina od djelovanja agresivnih sastojaka sadržanim u radnom mediju kojeg se komprimira.

Svojstva ulja podmazivanja mogu se značajno izmijeniti u prisutnosti čestica prljavštine ili starenjem, što rezultira oksidacijom. Preporuča se zamijeniti ulje nakon prvih 100 sati rada.

Nakon toga ulje se mijenja nakon 1000 sati, a potom nakon svakih 4000 sati. Navedeni vremenski intervali su isključivo preporuka proizvođača, s obzirom na to da su potrošnja, zagađenje i gubitak svojstava ulja rezultat djelovanja različitih čimbenika u različitim situacijama.

Obavezno treba provjeravati: viskozitet i zagađenje plinom, tekućinom, te krutim česticama različitih vrsta. Treba uvijek uzeti u obzir da niski viskozitet slabi svojstvo podmazivanja ulja.

Zagađenje plinom kao radnim medijem može dovesti ne samo do smanjenja viskoziteta, već i do snižavanja točke zapaljenja, s posljedično opasnim situacijama.

Nazočnost tekućina, osim smanjenja viskoziteta, može povećati kemijsko oštećenje na dijelovima kompresora. Nazočnost krutih čestica može dovesti do oštećenja kliznih površina i začepljenja vodova ulja.

Za pravilan program analize (učestalost i raspored rada, kriterij prihvatljivosti), uvijek su odlučujući iskustvo korisnika, preporuke proizvođača kompresora i preporuke proizvođača ili dobavljača ulja podmazivanja.

Kod zamjene ulja, potpuno ispraznite sustav. Tijekom generalnog remonta kompresora, temeljito očistite cijeli sustav. Taj postupak treba izvesti u svakom slučaju kada se uoči ili posumnja u nazočnost taloga u spremniku ili karteru.

Ulje se može mijenjati samo kada je stroj u mirovanju. Pražnjenje se može obaviti brže i temeljitije ako se ulje zagrije na temperaturu od približno 50-60°C.  U nedostatku grijača, možete koristiti izmjenjivač/hladnjak, tako da kroz njega pustite vruću tekućinu. U svakom slučaju, ulje treba cirkulirati pomoću glavne ili pomoćne pumpe.

Prije ispuštanja ulja, isključite električni grijač (ako postoji) radi izbjegavanja prskanja. Kod stavljanja svježeg ulja, pazite da grijač ne bude previše zagrijan, radi izbjegavanja prskanja ulja.

Nakon zamjene ulja  potrebno je odzračiti sustav u najvišoj točki, obzirom na to da je unutra možda ostalo zarobljenog zraka.

Uložak filtra može se oštetiti iznenadnim protokom ulja, ako u sustavu ima zraka stoga treba temeljito odzračivanje.

Punjenje spremnika ulja treba biti do vrha. Provjeravajte razinu ulja u pravilnim vremenskim razmacima. Dobra inženjerska praksa je da, dok stroj radi, razina ne padne više od 15 mm od sredine nivokaza na spremniku.

Manja razina može rezultirati slabijim podmazivanjem, uslijed ulaska zraka u sustav. Ulje se ulijeva kroz čep ili otvor obično smješten na vrhu spremnika.

Prilikom ulijevanja ulja obično treba biti otvoren odušak za odzračivanje da se ispušta zrak. Preporuča se da razina ulja ne premašuje najvišu oznaku na nivokazu za više od 15 mm.

Čak i s prevelikom razinom ulja u karteru može doći do slabog podmazivanja uslijed pjenjenja koje uzrokuje koljenasto vratilo ako udara u površinu ulja.

Što je induktivno spregnuta plazma i kako funkcionira emisijska spektroskopija?

Induktivno spregnuta plazma optičke spektrometrije ICP je laboratorijska analiza koja se koristi kao alat u rutinskoj analizi i kontroli kvalitete maziva.

Norma ASTM D5185 opisuje načine određivanje elemenata aditiva, čestica trošenja metala te kontaminacije u korištenim uljima za podmazivanje i određivanje izabranih elemenata u baznim uljima primjenom induktivno spregnute plazme optičkom emisijskom spektrometrijom (ICP-OES Inductively coupled plasma – optical emission spectrometry).

Maziva sadrže aditive uz osnovnu komponentu baznog ulja ili masti. Svrha aditiva je ili poboljšati željenu karakteristiku baznog ulja ili omogućiti svojstvo koje izvorno nije prisutno u baznom ulju ili kombinacija svega navedenog.

Količine aditiva u novoproizvedenim mazivima moraju imati točno određene minimalne razine kako bi se osiguralo da proizvod ispunjava sve navedene specifikacije performansi podmazivanja.

Iako minimalne razine moraju biti zadovoljene u novoproizvedenim mazivima, količina dodavanih aditiva mora biti pažljivo kontrolirana jer je većina aditiva iznimno skupa u usporedbi s baznim uljem, a prekomjerno dodavanje će se smanjiti profitabilnosti bez stvaranja bilo kakve dodatne koristi.

Po utvrđivanje razine aditiva u rabljenim mazivima, moguće je predvidjeti je li vijek trajanja maziva prekoračen, te je li poželjno produljiti vijek trajanja selektivnim nadopunjavanjem određenog aditiva.

Moguće je ispitati korištena maziva na prisutnost elemenata trošenja koji potječe od opreme u sustavu podmazivanja ili od dijelova klipnog kompresora, a ne od maziva, i analizom trendova procijeniti stanje opreme i potencijalni kvar.

Kada se atomi kemijskih elemenata zagriju do određene temperature, emitiraju svjetlost na frekvencijama koje su karakteristične za taj određeni element.

Svi elementi se sastoje od atoma sa jezgrama okruženim elektronima koji rotiraju oko jezgri u fiksnim orbitama. Ako se na atom primijeni dovoljno energije, neki od elektrona se kreću prema višoj orbiti, apsorbirajući energiju.

Kada se izvor energije ukloni, elektroni koji su podignuti u više orbite se vraćaju u izvornu orbite, emitirajući energiju u obliku svjetlosti tijekom povratka.

Međutim, svjetlost koja se emitira djelovanjem induktivno spregnute plazme nije normalna multifrekventna bijela svjetlost, nego se sastoji od niza fiksnih frekvencija koje su karakteristične za određeni kemijski element.

ICP uređaj konstruiran je za generiranje plazme, odnosno plina u kojem su atomi prisutni u ioniziranom stanju, na temperaturama od nekoliko tisuća stupnjeva °C. U tim intenzivnim uvjetima elektroni svih kemijskih elemenata se podižu u više orbite i emitiraju svjetlost karakterističnih frekvencija kada se vraćaju natrag u njihova izvorna stanja.

Slika 4.: ICP spektrometar proizvođača Perkin Elmer, model NexION^® 2000

Spektar emitiranog zračenja je podijeljen frekvencijama pomoću konvencionalnog spektrometra i ima intenzitet zračenje na različitim frekvencijama koje se mjeri pomoću fotomultiplikatora.

Emisijska jedinica ICP spektrometra sastoji se od tri koncentrične cijevi, najčešće od kvarca. Ove cijevi, nazvane vanjska petlja, srednja petlja i unutarnja petlja zajedno čine baklju ICP-a.

Slika 5.: Baklja za stvaranje induktivno spregnute plazme, Izvor Wikipedia

A – ulaz rashladnog plina, B – vanjski plin, C – srednji i unutarnji plin nosi uzorak za analizu, D – indukcijska zavojnica, E – vektori sile magnetskog polja, F – plazma izlazi u obliku baklje

Baklja je smještena unutar vodeno hlađene zavojnice od radiofrekvencijskog generatora. Kako se plinovi uvode u baklju, radiofrekvencijsko polje se aktivira pa zbog toga plin u području zavojnice postaje električno vodljiv. Ovaj slijed događaja stvara plazmu.

Stvaranje plazme ovisi o jakosti magnetskog polja i uzorku strujanja plina. Plazma se održava induktivnim zagrijavanjem plinova koji struje. Indukcija magnetskog polja stvara prstenastu električnu struju visoke frekvencije unutar vodiča. Vodič se, pak, zagrijava zbog svojeg ohmskog otpora.

Kako bi se spriječio mogući kratki spoj i taljenje, plazma mora biti izolirana od ostatka instrumenta. Izolacija se postiže istodobnim protokom tri vrste plinova kroz sustav: vanjski plin, srednji plin i unutarnji ili nosivi plin. Vanjski plin je obično argon ili dušik.

Dokazano je da vanjski plin služi održavanju postojanosti plazme, stabilizaciji položaja i toplinskoj izolaciji plazme iz vanjske cijevi.

Argon se obično koristi za srednji i unutarnji plin. Namjena srednjeg plina je da prenese analizirani uzorak u plazmu.

ICP spektrometar stoga uključuje sljedeće komponente: sustav za uvođenje uzorka, ICP baklja, generator visoke frekvencije, prijenosna optika i spektrometar, računalno sučelje

Za ICP analizu kemijski elementi koji će se analizirati moraju biti u otopini pa se obično koristi voda.

Budući da su maziva gotovo u potpunosti na bazi ulja, normalno je odrediti razine aditiva izravno u mazivu bez prethodnog izgaranja nakon čega slijedi otapanje pepela u vodi.

Na razinama aditiva koji su tipično prisutni u većini maziva, obično se razrijedi mazivo s nekim otapalom prije mjerenja zbog ekstremne osjetljivost analize. Čvrste čestice se moraju ukloniti jer može doći do začepljenja instrumenata.

Uzorak u tekućem obliku se ubacuje brzinom od 1 ml/min, obično s peristaltičkom pumpom u sustav za uvođenje uzorka, gdje se pretvara u fini aerosol s plinom argonom pri protoku 1 l/min.

Fine kapljice aerosola, koji predstavljaju samo 1%-2% uzorka, odvajaju se od većih kapljica pomoću komore za raspršivanje.

Fini aerosol izlazi iz izlazne cijevi komore za raspršivanje i transportira se u plazma baklju preko injektora uzorka.

Svjetlost koju emitiraju atomi nekog elementa u ICP-u se trebaju pretvoriti u električni signal koji se može kvantitativno mjeriti.

To se postiže razdvajanjem svjetla na njegovu komponentu zračenja pomoću difrakcijske rešetke i zatim se mjeri intenziteta svjetlosti s fotomultiplikatorskom cijevi na specifične valne duljine za svaki elementa.

Svjetlost koju emitira atomi ili ioni u ICP-u se pretvaraju u električne signal pomoću fotomultiplikatora u spektrometru.

Intenzitet signala elektrona se uspoređuje s prethodno izmjerenim intenzitetima poznatih koncentracija elementa i potom se izračunava koncentracija u uzorku.

U sljedećoj tablici prikazane su valne duljine pojedinih kemijskih elemenata koji potječu od različitih strojnih dijelova. Kemijski elementi su se našli u ulju za podmazivanje zbog trošenja strojnih dijelova i otkriveni su laboratorijskom analizom koristeći induktivno spregnutu plazmu u emisijskoj spektrometriji.

Svaki kemijski element ima određenu granicu otkrivanja ovisno o valnoj duljini.

Kako unaprijediti analizu ulja za podmazivanje klipnog kompresora primjenom induktivno spregnute plazme?

Trošak uzrokovan problemima sa podmazivanjem klipnog kompresora i potreba za hitnim održavalačkim radovima je visok u pogledu materijala i resursa te se reflektira kroz gubitak profita i vrijeme stajanja opreme.

Metodom ispitivanja ulja za podmazivanje po normi ASTM D5185 može se odrediti 22 elemenata, što omogućava motrenje stanja opreme korištenjem ulja te definiranjem kada je potreban preventivni rad.

Istraživanje stručnog časopisa Tribology & Lubrication Technology, studeni 2023 pokazuje kakvo je stanje po pitanju upravljanja podmazivanjem u svjetskim kompanijama.

58% ispitanih kompanija je izjavilo da uzima uzorke ulja prema rasporedu, 65% kaže da su otkrili probleme zahvaljujući rezultatima analize ulja.

46% ispitanih tvrdi da je su upravo zahvaljujući rezultatima analize definirali ganice alarma, 35% strojarske opreme je imalo probleme čiji se uzrok razotkrio upravo zbog rezultata analize ulja a rezultati 69% analiziranih uzoraka doveli su do poretanja različitih preventivnih i korektivnih aktivnosti.

Svaka ozbiljna kompanija ima sustav upravljanja podmazivanjem za rotacijske strojeve. Analize ulja doprinose spriječavanju kvarova i smajuju rizik od skupih zastoja proizvodnje.

Analizom maziva je potrebno pratiti prisutnost velikih čestica trošenja materijala jer su prvi znakovi sve većeg trošenja i nadolazećih problema u radu klipnog kompresora u stroju.

Temeljna premisa praćenja stanja stroja prema analizi količine čestica istrošenosti je da ukazuju na probleme u sustavu podmazivanja, probleme sa opremom ili probleme sa dijelovima kompresora u radu.

Količina čestica u ulju se obično analizirala ferografijom. ICP je naprednija metoda za identificirati stvarne promjene u stanju klipnog kompresora i treba je uključiti u aktivnosti upravljanja podmazivanjem klipnih kompresora.

Postoje različiti mehanizmi za uklanjanje čestica kao što su filtracija i taloženje, što znači da će se koncentracija vrlo finih otopljenih čestica trošenja metala nastaviti taložiti sve dok ulje ne bude u potpunosti promijenjeno jer se čestice nikada ne izgube u sustavu podmazivanja.

Ako se redovito uzimaju uzorci ulja iz stroja koji normalno radi, koncentracija i raspodjela veličine čestica trošenja trebala bi biti više ili manje ista tijekom vremena.

Razumijevanje ovog koncepta ključno je za postavljanje pravih razina alarma za praćenje prisutne količine čestica u sustavu podmazivanja.

Ograničenja i nedostaci analize induktivno spregnutom plazmom

Savršena analitička metoda ulja za podmazivanje ne postoji. Analiza spektroskopijom induktivno spregnute plazmen ina određene nedostatke i ograničenja.

Granice detekcije i valne duljine nekih uobičajenih kemijskih elemenata su su one primjenjive na elemente u vodenoj otopini.

Kada se koristi ICP za otkrivanje istrošenih elemenata i razine kontaminacije ulja za podmazivanje treba biti pažljiv, budući da je tehnika prikladna samo za mjerenje elemenata u otopini ili raspršenih u vrlo male čestice, promjera manjeg od 3μ.

Budući da se čestice trošenja obično kreću u rasponu od < 1μ do > 30μ, korištenje ICP-a će otkriti samo mali dio ukupno prisutnih elemenata. Tada je potrebno osigurati da sve čestice nečistoće budu u otopini oksidacijske kiseline prije analize.

Složeni spektrometar za analizu poput onog prikazanog na slici 4. zahtijeva visoko kvalificirane djelatnike za rutinske operacije te za popravke i održavanje uređaja.

Za kvalitetnu analizu potrebna je stroga kontrola temperature i vlažnosti spektrometra.

Spektri emisije su složeni, a moguće su interferencije među elementima ako je valna duljina jednog kemijskog elementa vrlo blizu valne duljine nekog drugog elementa.

Npr. jedan od valnih duljina fosfora upada u intereferenciju jedne valne duljine od bakra i aluminija.

Kao i kod atomske apsorpcijske spektroskopije, ako su prisutan čvrste čestice, uzorak koji se analizira mora se rastaviti prije analize kako bi se otopio element koji želimo analizirati.

Istažujući dostupnost primjene ICP u Hrvatskoj, našla sam samo jednu kompaniju koja komercijalno provodi ovu vrstu analize. Spektrogram sa induktivno spregnutom plazmom dostupan je samo na institutima i na nekolicini fakulteta pa nema mogućnosti komercijalne dostupnosti na tržištu.

Posljednji ograničavajući faktor je vrtoglavo visoka cijena samog uređaja, što dovodi u pitanje isplativost. Nabava i komercijalna isplativost uređaja je moguća samo za laboratorije koji obrađuju preko 1000 uzoraka dnevno i imaju veliku bazu klijenata.

​Prednosti korištenja ICP spektroskopije

S druge strane, inovativna tehnika analize temeljem induktivno spregnute plazme je veliki iskorak u laboratorijskim analizama.

Analizom je moguće identificirati brojne kemijske elemente (u teoriji njih 70) istovremeno u jednom uzorku. Uređaj za ICP je lako podložan automatizaciji, čime se poboljšava točnost, preciznost i propusnost.

Visoka produktivnost uređaja za ICP dopušta vrlo konkurentne cijene analize, dajući značajan povrat.

Primjena ICP-a uvelike je unaprijedila kvalitetu proizvodnje maziva tako da su specifikacije pouzdano ispunjene.

Analize korištenih ulja za podmazivanje, posebno kod rotacijskih strojeva kao što su klipni kompresori omogućavaju pravovremeno otkrivanje prisutnih čestica prljavštine i spriječavanje štete nastale zaribavanjem.

Određivanjem vrste kemijskog elementa u prisutnim česticama ukazuje na probleme s određenim dijelom stroja, poput ležajeva ili cijevi izmjenjivača.

Tako se na vrijeme stignu planirati radovi održavanja i intervali obustave stroja čime se posljedično spriječavaju veliki gubici u proizvodnji.

Koje vrste analize ulja za podmazivanje koristiti? Koje kvarove ste otkrili na taj način? Podijelite iskustva u komentarima!

Brzi test ravnalom za procjenu količine vode u uzorku ulja

Kada stroj radi nepravilno, često se sumnja na problematično podmazivanje. Nivokazna stakla na spremnicima ulja ili na ležajnim kućištima nisu uvijek lako dostupna, analiza ulja zahtijeva više vremena, a želimo napraviti vizualnu kontrolu ulja, pogotovo radi provjere je li u prisutna voda. Jednostavna metoda provjere prisutnosti i količine vode (%) u ulju je tkz.”test ravnalom”.

Iz spremnika ulja ili iz ležajnog kućišta se u valjkastu prozirnu posudu izdrenira količina uzorka maziva u rasponu 0,3 l do 0,5 l, ovisno o ukupnom volumenu spremnika (često se koriste teglice ili prazne boce op.a.). Za spremnike velikih turbostrojeve dozvoljeno je uzeti uzorak do 1 l. Potom se posuda postavi na ravnu površinu i pričeka 15 min da se izdrenirana količina maziva stabilizira kako bi se ulje i voda razdvojili. Kada je stabilizacija završena, uz posudu se prisloni ravnalo ili se vertikalno razvuče mjerna traka (metar). Na ravnalu se očita visina vode (V) te ukupna visina maziva (H). Zabilježiti izmjerene visine i te % prisutne količine vode izračunati prema:

% količine vode = (V/H) X 100%

Sada ćemo vidjeti kako test ravnalom izgleda u praksi. U stabiliziranom uzorku izmjerena visina vode je V = 40 mm. Izmjerena ukupna visina tekućine iznosi H = 97 mm.

Postotak prisutne vode u uzorku iznosi:

% vode = (V/H) X 100% = (40/97) X 100% = 41,24%

Brzi test ravnalom je gruba procjena prisutne količine vode i koristi se isključivo terenski. Za detaljnu procjenu onečišćenosti ulja i točne podatke, pogotovo po pitanju kvalitativnog i kvantitativnog sadržaja čestica nečistoće, potrebno je napraviti laboratorijsku analizu.

Koje vrste analiza ulja za podmazivanje provodite? Koliko ste zadovoljni rezultatima? Podijelite iskustva u komentarima!

Osnovne karakteristike ulja za podmazivanja plinske turbine

Održavanje plinske turbine podrazumijeva stalnu brigu o sustavu podmazivanja. Danas ćemo razmotriti opće smjernice za podmazivanje plinskih turbina i karakteristike maziva.

Sustav podmazivanja plinske turbine je konstruiran tako da omogući neometanu dobavu filtriranog maziva pri odgovarajućoj temperaturi i tlaku. U sustavu podmazivanja postoje i zaštitni uređaji kako bi zaštitili turbinu od niske razine ulja, niskog tlaka i previsoke temperature. Zaštitni uređaji aktiviraju alarme ili izbacuju turbinu iz rada ako se dogodi neki od navedenih slučajeva.

Količina ulja za podmazivanje u cirkulaciji unutar plinske turbine je puno manja u usporedbi s dizel motorom iste izlazne snage, pa je specifična potrošnja ulja značajno niža, npr. neke turbine imaju zabilježenu potrošnju 0.1 l/h. Manja količina dobave znači da je ulje podložno većem fizikalnom i kemijskom naprezanju nego kod dizel motora, dok smanjena potrošnja znači da se ulje rjeđe mijenja. Tako se snižavaju godišnji troškovi sustava podmazivanja.

Tijekom rada turbine ulje je izloženo određenom rasponu temperatura s obzirom na to da cirkulira čitao vrijeme. Prije pokretanja turbine u rad potrebno je cirkulirati ulje da postigne odgovarajuću viskoznost pri temperaturi 24 ̊C. Temperatura ulja za podmazivanje ležajeva mora biti minimalno 54 ̊C. U praksi navedeni uvjeti mogu varirati ovisno o uvjetima okoliša, temperaturi rashladnog sredstva, konstrukcijskim specifičnostima turbine i radnom opterećenju.

Sustav hlađenja maziva je konstruiran za održavati temperaturu na 54 ̊C ako je dostupna velika količina rashladnog sredstva. Međutim, kada u sustavu imamo izmjenjivače, temperatura će biti održana dulje vrijeme, ali će postepeno porasti na 71 ̊C. Preporučuje se da ulazna temperatura rashladne vode za ležajeve bude 32 ̊C. Kod nekih plinskih turbina ležajna kućišta su smještena u okolini gdje je prisutna povišena temperatura do 260 ̊C. Na ulaznim i izlaznim cijevima rashladne vode obično su postavljeni termometri kojima se prati temepratura.

Ležajno kućište ima labirintne brtve i protok zraka takav da je prostor kućišta pod atmosferskim tlakom. Vrlo mali dio ulja će se pomiješati s malom količinom zraka koji služi za brtvljenje i u vrtložnom strujanju isprati metalne površine ležaja. Temperatura ulja u spremniku će biti od 24 ̊C to 32 ̊C niža od radne temperature.

Osim podmazivanja ležaja i drugih ključnih dijelova plinske turbine, ulje ima funkciju intenzivnog odvođenja topline. Za razliku od ulja za dizel motore, ulje za podmazivanje turbine ne dolazi u kontakt sa procesom izgaranja i ne treba uklanjati produkte izgaranja ili neutralizirati kiseline nastale izgaranjem goriva koje sadrži sumpor.

Kod nekih tipova plinskih turbina, koncentracija snage i količine topline u kombinaciji sa relativno malom količinom ulja za podmazivanje u cirkulaciji rezultira vršnim temperaturama preko 200°C. Mineralna ulja nisu prikladna za ovaj tip plinskih turbina zato što bi ubrzo oksidirala na temperaturama većim od 200°C. Nastale bi naslage čađe, kiseline i koksa te bi se ubrzano bi povećala viskoznost ulja. Preferiraju se sintetička ulja zbog svoje sposobnosti da podnesu puno veće temperature u odnosu na mineralna ulja.

Sve metalne površine plinske turbine u dodiru s mazivom moraju biti zaštićene od korozije. Unutarnje stijenke spremnika ulja moraju biti premazane bojom otpornom na djelovanje kemikalija u ulju. Unutarnje površine sustava podmazivanja poput cijevi, ležajeva, hidrauličnih kontrolnih uređaja, ventila i ostale opreme su presvučene premazom otpornim na hrđanje i djelovanje uljnih para. Prije pokretanja turbine u rad i nakon servisa potrebno je isprati i očistiti sustav podmazivanja. Uljne pare moraju biti odzračene jer će uzrokovati pjenjenje ulja i spriječiti separaciju vode iz sustavu.

Dvije najčešće korištene vrste ulja dostupnih za podmazivanje plinskih turbina su standardno ulje i ulje obogaćeno inhibitorima korozije. Prema podacima nekih istraživanja, većina kompanija koja koristi plinske turbine upotrebljava premium ulja za inhibiciju korozije zbog veće zaštite ležajeva i  drugih dijelova. Razlog tome je dobra otpornost prema nastajanju koksa, dobre karakteristike ekspanzije volumena te kemijska kompatibilnost sa brtvama kao poželjne karakteristike sintetičkih ulja za podmazivanje mlazno pogonjenih plinskih turbina.

Koks čine naslage tvrdih, krutih čestica ugljika nastale zbog djelovanja visokih temperatura, što može dovesti do začepljenja uljnih kanala. Tendencija ulja da se razlaže i stvara koksne naslage se može pogoršati određenim načinima rada turbine, kao što je brza akceleracija i iznenadno zaustavljanje, zbog čega je ulje stalno podložno visokim temperaturama.

Zgušnjavanje ulja nastaje kada sintetički materijal brtvi reagira sa sintetičkim komponentama ulja pa dolazi do upijanja ulja. Djelomičo upijanje je poželjno radi osiguravanja brtvljenja i nepropusnosti, ali previše upijanja može dovesti do oštećenja materijala od kojih su brtve izrađene i pojave propuštanja. Dodatno, ulje i elastomeri koji dolaze u kontakt trebaju biti kompatibilni sa drugim kemijskim svojstvima kako bi se izbjeglo trošenje.

Sintetičko mazivo za plinske turbine je proizvod za inhibiciju korozije koje ima poželjna svojstva te dobru termičku, oksidacijsku i hidrolitičku stabilnost uz otpornost na koroziju. Također ima odgovarajuću viskoznost od 5 cSt pri 100°C.

Sintetičko ulje za podmazivanje se također koristi za brodske plinske turbine uz odličnu visokotemperaturnu i oksidacijsku stabilnosti te visoku sposobnost podnošenja opterećenja. Također ima svojstva koja spriječavaju nastajanje hrđe i trošenje brtvi. Turbina je zaštićena tijekom ekstremno hladnih vremenskih uvjeta prilikom pokretanja i tijekom duljeg rada pri visokim temperaturama, nastajanje naslaga ili taloga je spriječeno duljim intervalima ispiranja te redovitim dreniranjem.

Tijekom rada treba redovito provjeravati temperaturu i tlak ulja u sustavu (jesu li u skladu s dozvoljenim vrijednostima prema korisničkom priručniku i specifikacijama, ima li propuštanja) te pratiti čistoću ulja uzimanjem uzoraka i slanjem na analizu, pročišćavanjem i po potrebi dodavanjem aditiva. Propuštanje vode se također vidi u uzorku. Ispitivanja i laboratorijske analize provjeravaju krakteristike i stanje ulja prema standardima ASTM D445, ASTM D974, ASTM D2272, ASTM D6971, ASTM D 6304, ASTM D 3427, ASTM D4378 ASTM D5452 i ASTM D7214.

Koja svojstva maziva smatrate bitnima? Koje probleme ste imali u sustavu podmazivanja? Podijelite iskustva u komentarima!

 

Osnove tehničke dijagnostike (4)

     Nakon Osnova tehničke dijagnostike (1), (2) i (3), danas razmatramo podjele, način rada i sredstva dijagnostike. Podjela može biti bezbroj, stoga sam ih klasificirala prema zajedničkim obilježjima. Za dobivanje prave slike stanja promatranog strojnog sustava u praksi, tehnička dijagnostika donosi zaključke istovremenom primjenom nekoliko dijagnostičkih instrumenata i kombinacijom metoda dijagnosticiranja. Rezultati ne smiju ovisiti o subjektivnom raspoloženju djelatnika koji vrši dijagnostiku niti o utjecajima okoline.

      Način rada u tehničkoj dijagnostici odgovaraju na standardna pitanja tko, što, gdje, kada i kako. Općenito, obučeni djelatnik za izvođenje dijagnostike ima popis strojeva i definirani vremenski rok unutar kojega treba izvršiti prikupljanje podataka, npr. prikupiti uzorke ulja za podmazivanje iz ležajnog kućišta i odnijeti ih na analizu u ispitni laboratorij. Prikupljanje ulja se vrši pomoću epruveta sa čepovima i oznaka epruvete je identična oznaci stroja.U laboratoriju se spektrogramom vrši analiza ulja i rezultati analize dolaze u obliku izvještaja koje ovjerava ovlašteni djelatnik. Svaki uzorak ima svoj izvještaj tako da je u konačnici poznato stanje ulja za podmazivanje svakog pojedinačnog stroja. Izvještaji se arhiviraju u odjelu dijagnostike. Opisani sustav možete prilagoditi tako da najbolje potrebama vaše tehničke dijagnostike. Velike tvrtke obično imaju zasebne odjele tehničke dijagnostike, dok male tvrtke često koriste vanjske suradnike, zavisno o broju strojeva koje je potrebno analizirati.

     Osnovni postupci tehničke dijagnostike mogu biti standardna mjerenja radnih parametara (broj okretaja, tlak, temperatura i sl.), geometrijska kontrola provjerom dimenzija, vizualna kontrola, provjera debljine sloja boje, kontrola trošenja materijala (ferografija), kontrola vibracija i kontrola električnih parametara (napon, jakost, otpor).

Klasifikacija dijagnosticiranja radnih parametara prema obilježjima može biti:
– primjena alata dijagnostike: subjektivna i objektivna
– temeljitost dijagnostičkog postupka: općenita i sistematična
– svrha dijagnostike: utvrđivanje trenutnog stanja ili prognostika budućeg stanja
– način prikupljanja vrijednosti radnih parametara: metoda ispitivanja, metoda funkcionalnosti ili obje
– strojni sustav: pojedina komponenta, sklop komponenti ili čitav stroj
– vrsta izmjerene vrijednosti: spektralna, korelacijska, kalibracijska, superpozicijska, granična
– promjena radnih parametara: neprekidna i diskretna
– tipovi radnih parametara: kvalitativni i kvantitativni
– modeli dijagnostike: matematički, fizikalni, fenomenološki
– tipovi dijagnostike: linearni, orijentirani, stohastičke aproksimacije, logičko-metodički

      Uređaji i naprave za izvođenje tehničke dijagnostike mogu biti pokretni, nepokretni i prijenosni. Prema kontinuitetu upotrebe dijele se na uređaje za jednokratnu primjenu, periodičnu i kontinuiranu primjenu. Ovisno o povezanosti sa sustavom upravljanja, mogu biti funkcionalno povezani ili nezavisni. Uređaji prikazuju prikupljene informacije u analognom ili digitalnom obliku te se koriste za opću ili lokalnu dijagnostiku. Mjerenje radnih parametara može ići preko jednokanalnih ili višekanalnih poveznica sa sustavom obrade signala. Razina automatizacije prilikom korištenja uređaja za dijagnostiku može biti automatska, poluautomatska ili ručna.

     Finalni dokaz svake tehničke dijagnostike je izvještaj u kojem mora pisati: oznaka stroja (tag number), vrijeme i datum analize, izmjerene vrijednosti radnog parametra (ili više njih), vrijeme trajanja mjerenja, zaključak o sadašnjem stanju stroja, zaključak o predviđenom kvaru i vremenu nastanka kvara, preporuke za otklanjanje kvara, napomene o primijećenom stanju (npr. potrebno podmazati ili očistiti) te potpis djelatnika koji je izvršio dijagnostiku i djelatnika koji je analizirao prikupljene podatke.

Osnove tehničke dijagnostike (3)

       Nakon upoznavanja sa pojmovima u prethodnim člancima Osnove tehničke dijagnostike (1) i Osnove tehničke dijagnostike (2), danas nastavljamo sa trećim člankom u nizu od četiri. Za strojne sustave koji su već dulje vrijeme u radu, tehnička dijagnostika nastupa nakon utvrđivanja trenda ponašanja u prethodnom razdoblju. Za nove sustave dijagnostika se primjenjuje prilikom probnog puštanja u rad. Utvrđivanje trenda ponašanja određenog dijagnostičkog parametra je vrlo bitan dio tehničke dijagnostike. Izbor dijagnostičkog parametra prilikom analize stanja stroja i utvrđivanje vremena kada će otkazati pojedinačna komponenta analiziranog stroja se temelji na proučavanju načina funkcioniranja stroja i utjecaja kemijskih i fizikalnih svojstava radnog medija na ponašanje stroja, analize povezanih parametara i čimbenika iz okoline koji utječu na stroj te analize vremenskog spektra. Struktura tehničke dijagnostike obuhvaća proučavanje trendiranja ponašanja stroja u prošlosti, utvrđivanje trenutnog stanja, prognostiku budućeg ponašanja i vrijeme nastanka kvara ili otkazivanja radnog stanja te periodičnu dijagnostiku prema potrebama postrojenja ili prema preventivno planiranim radovima.

Npr. jednostupanjska centrifugalna pumpa za prepumpavanje kondenzata ima radnu temperaturu 40°C i svakog dana radi 10 do 12 sati pri brzini vrtnje 1450 rpm, pokreće je elektromotor snage 15 kW. Povijesni podaci pokazuju da nakon 6 do 8 mjeseci dolazi do povećanja vibracija na ležajevima pa je preporučljivo jednom godišnje napraviti planski generalni servis uz balansiranje rotorskog sklopa i zamjenu ležaja.

      Prilikom projektiranja i potom izgradnje strojnog sustava obavezno treba konstrukciju čitavog sustava prilagoditi mogućnostima mjerenja radnih parametara i provedbi tehničke dijagnostike npr. ugraditi sonde za mjerenje temperature i vibracija ležajeva te povezati ih kabelima s kontrolnim panelima u kontrolnoj sali. U projektu treba predvidjeti mogućnost kontrole rada stroja (lokalno, automatski ili kombiniranjem dviju opcija) te automatizirati mjerenja, prikupljanje i memoriranje podataka primjenom odgovarajućih metoda očitavanja i redovite kalibracije radi osiguranja točnosti podataka.

      Različiti mjerači i sonde za motrenje radnih parametara moraju imati softverski definirane vrijednosti za okidanje alarma kada se izmjeri nedopušteno prekoračenje. Razine alarma definirane su kriterijima sigurnosti, tehničko tehnološkim zahtjevima i (ne)prihvatljivom granicom rizičnosti u slučaju obustave postrojenja uslijed nastanka kvara. Određivanje granične vrijednosti radnog parametra postavlja se temeljem eksperimentalnih istraživanja, ispitivanja u ispitnim stanicama, empirijskih iskustava i praćenja te teorijskih proračuna ili matematičkih modela. Granice promatranih parametara poput brzine vibracija, količine čestica u ulju ili povećanja temperature se također definiraju i normama ISO, DIN, ASME, API, preporukama proizvođača opreme, preporukama proizvođača dijagnostičke opreme i iskustvom u promatranju sličnih sustava. Npr. sonda za mjerenje temperature ima mjerno područje rada od -40°C do 185°C koje definira proizvođač.

     Određivanje tehničke dijagnoze kod jednostavnog sustava i promatranja samo jednog radnog parametra svodi se na mjerenje vrijednosti radnog parametra i sustavnog uspoređivanja s normiranim vrijednostima. S druge strane, tehnička dijagnostika kod složenog strojnog sustava i promatranja n radnih parametara, broj mogućih stanja sustava će biti 2n i kompleksnu analizu.

      Niti jedan način dijagnostike nije savršen i moramo biti svjesni nastanka grešaka u tehničkoj dijagnostici. Greške mogu nastati kao posljedica smetnji u prenošenju mjerenog signala, netočnog mjerenja, vremenske promjenjivosti radnog parametra, kvara mjernog uređaja, kvara sondi ili mjerača signala, subjektivnih promatranja djelatnika koji vrši dijagnostiku, netočnog signala, vanjskih uvjeta, promjene fizikalnih i kemijskih svojstava radnog medija, naglih promjena u proizvodnom procesu, pogrešnoj konstrukciji tehničkog sustava za tehničku dijagnostiku i neodgovarajuće izabranih uređaja za mjerenje radnih parametara.

*** Jeste li primjenjivali tehničku dijagnostiku? Podijelite svoja iskustva u komentarima!

 

6 vrsta analiza ulja

      Za rotacijsku opremu koja godišnje ima veliki broj radnih sati, analize ulja za podmazivanje su neizostavni dio dijagnostike i alat za određivanje „zdravstvene slike“ stroja. Danas razmatramo 6 vrsta analiza ulja, međutim izbor odgovarajuće analize ovisi o tipu ulja, vrsti stroja, razini kritičnosti za rad postrojenja te rizicima vezanim za sigurnost u slučaju onečišćenja ulja.

1. Gravimetrijska analiza koristi uzorak ulja koji se prethodno razrijedi otapalom. Uzorak se potom ulije u smjesu ispitnih čestica različitih veličina (u mikrometrima), vrsta ispitnih čestica ovisi o volumenu uzorka ulja (u mililitrima) ili o količini čestica nečistoće koje očekujemo naći u uzorku ulja. Nastala mješavina se potom isuši i izvaže laboratorijskom vagom. Idući korak je pregled čestica pod mikroskopom, pri čemu se gleda sastav i struktura čestica, količina, oblik i sl. Gravimetrijska analiza se koristi za ulja za podmazivanje dizel motora na brodovima i kamionima te planetarnim prijenosnicima snage.

2. Ferografija je vrsta analize kojom se proučava količina metalnih čestica u uzorku ulja i pomaže pri utvrđivanju načina i uzroka trošenja metalnih površina. Nezamjenjiva je u prediktivnom održavanju prilikom određivanja trošenja strojnih dijelova u ranoj fazi kako bi se na vrijeme poduzele korektivne aktivnosti i spriječila havarija stroja. Ferografska analiza se koristi za uzorke ulja za podmazivanje kritičnih strojeva u proizvodnom pogonu poput kompresora, turbina i sl.

3. Ferografska analiza s direktnim očitanjem je statistička metoda za klasifikaciju čestica. Čestice se po veličini klasificiraju na velike i male. Povećanje udjela velikih čestica u odnosu na male čestice ukazuje na porast trošenja metalnih površina tijekom vremena.

4. Analiza uzorka pomoću elektronskog mikroskopa je pregled uzorka pod lećom mikroskopa i određivanje sastava i količine čestica metala u ulju za podmazivanje. Često se uzorci ferografije i gravimetrijske analize pregledavaju pomoću mikroskopa, što je prikazano na slici 1.

Slika 1. Čestice metala u uzorku ulja pod mikroskopom (Izvor)

5. Analiza količine čestica pomoću optičkog brojača određuje brojčanu količinu i oblik pojedinih čestica prema standardnima ISO, SAE i sl. Koristi se za provjeru kvalitete filtriranja u sustavu podmazivanja, obično ulja u hidrauličkim strojevima, reduktorima, motorima s unutarnjim izgaranjem manjih snaga i sl.

6. Automatska optička analiza se izvodi pomoću računalno upravljanog elektronskog mikroskopa koji snima čestice i izdvaja ih prema veličini. Tako se analiziraju čestice pojedinih metala, poput bijelog metala, čestica bakra ili čelika pa se statistički može zabilježiti veličina i količina pojedine vrste čestica prema ISO standardu.

*** Koju vrstu analize ulja za podmazivanje primjenjujete? Koliko često? Podijelite svoja iskustva u komentarima!

Kako interpretirati analizu ulja u 5 minuta?

       Proučavanje izvještaja o različitim analizama ili radu strojeva može biti jako naporno, pogotovo ako dnevno primate na desetke izvještaja. Danas učimo kako si pojednostaviti situaciju kada morate razmatrati izvještaj o analizi ulja za podmazivanje nekog stroja, npr. centrifugalnog kompresora kojeg pokreće turbina i pritom utrošiti 5 minuta ili manje.

1. Provjerite je li odgovarajuće ulje iz spremnika ulja za podmazivanje kompresora poslano na analizu, provjerite je li navedena ispravna oznaka kompresora te tip i oznaka ulja
2. Provjerite je li viskoznost u dozvoljenim vrijednostima za navedeno ulje
3. Usporedite količinu i veličinu prisutnih čestica metala s referentnom vrijednosti (možete usporediti i s rezultatima zadnje 3 analize kako biste vidjeli je li prisutan porast količine čestica metala, tj. je li prisutan trend)
4. Provjerite je li prisutna količina vlage (vode) u ulju unutar dozvoljenih vrijednosti
5. Razmotrite kiselinski (TAN) i bazni broj (TBN) te njihova odstupanja u odnosu na dozvoljene vrijednosti
6. Provjerite zabilježeno izdvajanje zraka i točku paljenja

Sve očitane vrijednosti iz izvještaja o analizi ulja za podmazivanje zabilježite (najbolje u .xls tablicu) i pogledajte koje vrijednosti idu prema nedozvoljenim granicama. Bilježenje će također olakšati trend praćenja promjene ovih vrijednosti u određenom razdoblju. Naravno, postoje i iznimke jer će nam za različite strojeve neki parametri biti važniji od drugih, npr. u analizi ulja za podmazivanje zupčanika u reduktoru povećana količina i veličina čestica metala ukazivat će da je došlo do pojačanog trošenja zubi na zupčanicima. Potrebno je tkođer analizirati zabilježene trendove nakon određenog vremena. Ako je za neki stroj iskustveno poznato da s vremenom dolazi do povećanog izdvajanja zraka, prilikom prvih nekoliko analiza ne bi nas trebalo zabrinuti kada primijetimo da je vrijednost izdvajanja zraka nešto veća. Međutim, primijetimo li da je druga analiza ulja pokazala 50% veće izdvajanje zraka u odnosu na prvu analizu, tada trebamo detaljnije proučiti uvjete rada stroja te pronaći i otkloniti uzroke koji su doveli do povećanog izdvajanja zraka. Što više budete proučavali analize ulja i pratili potrebne parametre, tako će se povećavati vaše znanje, iskustvo i brzina u interpretiranju izvještaja.

*** Koje vrijednosti su vam bitne kada provjeravate rezultate analize ulja? Podijelite svoja iskustva u komentarima!