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!

10 pokazatelja efikasnog programa podmazivanja

Podmazivanje strojeva i opreme u brojnim proizvodnim postrojenjima se često previdi iz jednostavnog razloga što ga većina djelatnika smatra osnovnim poslom „koji se podrazumijeva“ i koji je toliko prizemno jednostavan „da ne možeš promašit“.

Međutim, brojni kvarovi pumpi i zaribavanje ležajeva su bili direktna posljedica nedovoljnog i nekvalitetnog podmazivanja. Izrada i uvođenje kvalitetnog programa podmazivanja svih strojeva koje imate nije nimalo jednostavan zadatak. Zahtijeva puno vremena i strpljenja ali donosi sjajne rezultate u obliku pouzdanijeg rada strojeva, smanjenja rizika od nastanka iznenadne havarije i smanjenja troškova radi neplaniranog zastoja proizvodnje. Također, program i plan podmazivanja moraju imati proizvodne kompanije koje podliježu pregledu i certifikaciji akreditacijskih kuća i osiguravajućih društava.

Danas ćemo razmotriti pokazatelje temeljem kojih možete procijeniti vaš program podmazivanja ako ga imate. Ako ga nemate, ovi pokazatelji će vas konkretno usmjeriti na što trebate obratiti pozornost prilikom izrade i implementacije vašeg programa podmazivanja.

1. Pravilno skladištenje maziva daje izravan uvid u stanje programa podmazivanja,tj. izgled prostorije ili spremišta u kojima se nalaze maziva te način na koji djelatnici zaduženi za obavljanje podmazivanja vode brigu o uljima i mastima. Je li prostorija čista i provjetrena? Jesu li sva maziva u originalnim pakiranjima? Jesu li čvrsto zatvorena i označena? Je li staro i novo ulje pomiješano? Na koji način su maziva organizirana? Znate li koliko čega ima na raspolaganju i čega treba naručiti?

Ako je samo jedan negativan odgovor na ova pitanja, znači da imate slabu točku u programu podmazivanja. Čisto i organizirano spremište za maziva je bitno radi sprječavanja onečišćenja ulja i greške da se zabunom određeni stroj ne podmaže neodgovarajućim uljem.

2. Manji broj različitih vrsta maziva olakšava svakodnevan rad i vođenje evidencije o potrošnji, postojećim količinama i budućim narudžbama maziva. Koliko različitih vrsta maziva za isti tip stroja trenutno imate u programu? Koliko različitih vrsta maziva naručujete od dobavljača i koliko različitih dobavljača imate? Koliki su rokovi isporuke i što poduzimate u slučaju kašnjenja?

Nastojite koliko god je moguće koristiti ista maziva ili njihove domaće ekvivalente za većinu strojeva ako prilike to dopuštaju te koristiti provjerene dobavljače koji daju popust na količinu. Ovakav unificirani pristup će vam pojednostaviti program podmazivanja i uštedjeti vrijeme i novac.

3. Izbjegavanje miješanja različitih vrsta maziva – kada imate jasno označena maziva, smanjuje se rizik da će doći do miješanja. Da biste skroz uklonili ovaj rizik, potrebno je također imati označene mazalice i kanistre s oznakama maziva za koje se koriste. Tako izbjegavate da se npr. ulje viskoznosti ISO VG 46 onečisti jer se prenosilo od skladišta do stroja u kanistru koji služi za prenošenje ulja viskoznosti ISO VG 32 zato što na kanisteru nije bilo nikakve oznake.

4. Čistoća maziva – jeste li kad provjerilii koliko je čisto ulje koje ste primili od dobavljača? Ulje vam je dostavljeno čisto, međutim je li razina čistoće prihvatljiva za vaše strojeve ako npr.imate proizvodno postrojenje u farmaceutskoj industriji? Prije nego ulijete ulje iz bačve u karter motora, provjerite čistoću ulja slanjem na analizu. Nakon rezultata analize za svaku sigurnost možete ga filtrirati prije korištenja da biste otklonili sitne čestice.

5. Sprječavanje zaprljanja pomaže održati mazivo u dobrom stanju dok u isto vrijeme štiti stroj. Počinje čistim i suhim spremištem za maziva, održava se redovitim čišćenjem mazalica, kanistera za prijenos te čišćenjem priključaka na strojevima, ležajnih kućišta i svih drugih tipova spremnika u sustavu podmazivanja svakog stroja.

6. Određena mjesta podmazivanja se temelje na aktualnom popisu strojeva, označenih mjesta podmazivanja na strojevima te vrste, količine maziva i definiranih intervala podmazivanja. Sve je potrebno označiti kako bi djelatnici tijekom obilaska strojena ne bi izostavili niti jedno mjesto.

7. Zamjena ulja kod strojeva kritičnih za proizvodni proces se temelji na rezultatima analize, a ne na vremenskom intervalu. Analiza će pokazati stanje ulja i stanje stroja temeljem zatečene količine čestica i njihovog kemijskog sastava. Uspješna analiza ulja se temelji na pravilnom uzimanju uzoraka. Iz tog razloga, vaš program podmazivanja bi trebao sadržavati i pisanu proceduru prikupljanja uzoraka ulja. Ako nemate znanje za izradu takve procedure, pitajte ispitni laboratorij s kojim surađujete da vam izradi proceduru uzorkovanja kao dodanu vrijednost na usluge koje pruža te da održi obuku djelatnicima na koji način se pravilno uzimaju i šalju uzorci ulja.

8. Educirani i obučeni djelatnici – za svaki novi program koji se uvodi u poslovanje treba obučiti i educirati djelatnike. Edukacija može biti interna ili eksterna ako je druga tvrtka izradila program podmazivanja. U inozemstvu postoje priznati certifikati iz ovog područja, međutim u Hrvatskoj za sada postoje samo interni (kompanijski) certifikati kojim se potvrđuje obuka djelatnika. Odgovarajuća obuka djelatnika ovisi o kompleksnosti programa podmazivanja, broju različitih strojeva i sl. i treba je pružiti osoba ili tvrtka koja ima reference i dugogodišnje iskustvo u praktičnoj primjeni podmazivanja.

9. Evaluacija programa podmazivanja i potrebne prilagodbe temeljem praćenja rezultata kvartalno, polugodišnje i godišnje uz dostupnu i ažurnu dokumentaciju vam pruža informaciju koliko je vaš program napredovao od uvođenja i koje su slabe točke. Koliko evaluacija ste do sada napravili=

10. Smanjenje troškova podmazivanja iz godine u godinu je direktan rezultat kvalitetnog programa podmazivanja. Ako ste dosljedno provodili evaluacije i ispravljali slabe točke, tada ćete primijetiti niže troškove nakon određenog vremena.

Npr. ako ste naručivali 5 različitih vrsta ulja koji su vas godišnje koštali 6000 kn pa ste nakon promjene ustanovili da možete naručivati i koristiti 3 vrste ulja koji su vas godišnje koštali 3800 kn, slijedi da ste u drugoj godini provođenja programa uštedjeli 2200 kn. Nije loše za početak 🙂

Efikasan program podmazivanja se stvara tijekom duljeg vremena i usavršavanja. Kad jednom krenete, pripremite se da neće sve biti savršeno iz prvog pokušaja i ne razbijajte previše glavu oko toga, za početak je bolje imati jednostavan program podmazivanja nego nikakav, dokle god se u praksi aktivno provodi u djelo a nije samo skup procedura na papiru za koji su svi čuli ali ga nitko nije vidio niti primijenio u praksi.

Počnite malim koracima, izradite probni program za nekoliko strojeva i počnite pratiti podmazivanje te kroz nekoliko mjeseci napravite evaluaciju, ispravite nedostatke i uključite dodatne strojeve pa nastavite dalje.

Kakav program podmazivanja ste uveli? Koje prednosti i nedostatke ste primjetili? Podijelite vaše iskustvo u komentarima!

Podmazivanje elektromotora

      Prisilno podmazivanje elektromotora je postupak koji unosimo mast u ležajno kućište elektromotora pomoću mazalice kako bismo podmazali ležajeve. Mast dodajemo sve dok stara mast nije u potpunosti izašla kroz čep i nova mast ispunila kućište. Postupak se izvodi u postrojenju kada je motor isključen iz rada te ima određene nedostatke. Često se prilikom rastavljanja havariranog elektromotora otkrije oštećenje statora ili ležajeva a motor je potpuno ispunjen mašću. Neki aditivi kemijski djeluju na izolaciju ili uzrokuju dodatno zagrijavanje te smanjuju vijek trajanja elektromotora jer rastopljena mast teče kroz ležajeve i kaplje na namotaje, iako je čep za izlaz masti otvoren. Pravilno podmazivanje ležajeva je procedura dodavanja taman onoliko maziva koliko je potrebno da se podmažu površine ležaja kod kojih dolazi do trenja te uklone eventualni tragovi nečistoće iz ležajnog kućišta.

      Čest tip ležaja koji se može naći u elektromotorima je NBR C3 čija je unutarnju zračnost među površinama od 0,07 mm do 0,1 mm gdje prolazi mazivo za smanjiti trenje i trošenje. Na slici 1. prikazan je presjek elektromotora i pozicija ležajeva. Ležajevi se zapravo podmazuju uljem, mast je zapravo smjesa ulja i aditiva u krutom stanju čija viskoznost ovisi o temperaturi, okolišu, kemijskim svojstvima aditiva, proizvođaču i potrebama stroja. Mast u svojoj strukturi sadrži ulje koje počinje teći tijekom rada među elemente ležaja te na taj način smanjuje trenje među njihovim površinama. Kuglični ležajevi imaju mikroskopski hrapave površine na kuglicama, te površine uzrokuju gibanje ulja po cijeloj kuglici.

Slika 1. Presjek elektromotora (izvor)

      Kada se dodaje previše masti, doći će do njene kompresije među površinama ležaja što rezultira zagrijavanjem. Premalo masti uzrokuje povećanje trenja među površinama i također dovodi do zagrijavanja. U oba slučaja, ako se čuje povećana buka tijekom rada znači da je ležaj zakazao. Dodavanje masti kako bi se smanjila buka u radu ležaja nepotrebno stvara trošak i ugrožava elektromotora, a daje tek lažnu sigurnost da je ležaj u redu kada je već kasno i oštećene su površine njegovih elemenata. Mazalica prosječno utiskuje oko 28 g masti kada se pritisne 20 puta za redom. Svaki proizvođač elektromotora u korisničkom priručniku preporučuje koje tipove masti treba koristiti za podmazivanje i toga se treba pridržavati jer nisu sve masti kompatibilne za sve namjene, aditivi u nekim mastima se ne miješaju i mogu uzrokovati očvršćivanje ili tečenje.

Procedura podmazivanja

      Elektromotor treba biti isključen iz rada. Prvo je potrebno očistiti priključak na elektromotoru gdje se spaja mazalica od nečistoće, hrđe i ljuskica boje. Uklonite čep na priključku i očistite očvršćenu mast pomoću čvrste četkice te obrišite staru mast. Spojite mazalicu i dodajte potrebnu količinu masti ovisno o tipu ležaja. Na slici 2. prikazan je presjek ležaja sa priključkom gdje se spaja mazalica na gornjoj strani kućišta te priključkom za izlaz viška unesene masti na donjoj strani kućišta.

Slika 2. Ležaj elektromotora i priključak za unos masti

U tablici 1. je prikazan primjer potrebnih količina masti u gramima ovisno o veličini kugličnog ležaja i brzini vrtnje elektromotora te interval podmazivanja u satima rada. Uklonite mazalicu i pustite elektromotor da radi 2h kako biste bili sigurni da se mast ravnomjerno rasporedila po ležaju i da je višak izašao van. Vratite čep. Kod prvog pokretanja ili nakon podmazivanja ležaja može se pojaviti privremeni porast temperature ležaja i trajati približno 10 do 20 sati. Intervali podmazivanja temelj se na radnoj temperaturi od 80°C. Povećanjem okolne temperature povećava se i temperatura ležaja. Vrijednosti bi trebale biti upola manje kod povećanja temperature ležaja za 15°C i mogu se udvostručiti za smanjenje temperature ležaja od 15°C. Veća brzina rada, npr. kod elektromotora s frekventnim pretvaračem ili manja brzina s većim opterećenjem zahtijeva kraće intervale podmazivanja.

     Za svaki elektromotor treba zabilježiti količinu i vrstu masti te datum svakog podmazivanja. Često se može standardizirati procedura podmazivanja i koristiti isti tip masti na svim elektromotorima u postrojenju. Preporučuje se obavijestiti i servis za popravak elektromotora koju mast treba koristiti kako bi se izbjegla nekompatibilnost. Kod ponovnog podmazivanja treba upotrijebiti samo mast za kuglične ležajeve koja ima u svom sastavu litijev sapun ili polialfaolefinsko ulje, osnovne viskoznost ulja 100-160 cST pri 40°C za konstantni raspon temperature od -30°C do +140°C. Ako je elektromotor montiran u vertikalnom položaju ili radi pri visokim temperaturama primjenjuje se drugačije količine i intervali podmazivanja. Navedeni uvjeti vrijede za rad u okolini temperatura između -30°C i +55°C, dok je radna temperatura ležaja je ispod 110°C.

Iskustvena preporuka je da se koristi mazivo za velike brzine za dvopolne strojeve kada je faktor brzine veći od 480.000 koji se izračunava po formuli:

f = Dm × n

gdje je

Dm = promjer ležaja, mm

n = brzina vrtnje vratila, rpm

Npr. za ležaj 6220 promjera 180 mm je montiran na vratilo elektromotora koji vrti brzinom 1450 rpm, faktor brzine će biti

f = 180 x 1450 = 261 000

stoga se u ovom slučaju za podmazivanje ne treba koristiti mazivo za strojeve koji rade na velikim brzinama.

Kako podmazujete elektromotore? Kako pratite intervale i količinu maziva? Podijelite svoja iskustva u komentarima!

Osnove održavanja elektromotora

      Elektromotori su najzastupljeniji pogonski strojevi i naći ćete ih u svim zamislivim vrstama postrojenja. Uz pravilno rukovanje, redovito preventivno održavanje i servise mogu trajati po nekoliko desetljeća. Neki proizvođači primjenjuju princip pouzdanosti koji kaže da će 99% elektromotora sigurno izdržati do završetka roka trajanja a pravilno održavanje će zasigurno doprinijeti. Održavanje i popravke elektromotora izvode isključivo obučeni djelatnici uz poštivanje sigurnosnih procedura pri čemu je elektromotor u mirovanju i isključen iz trafo stanice te prekidač uključno isključne sklopka blokiran lokotom. Izvode li se radovi održavanja na postrojenju, preporučuje se prije početka još provjeriti ima li u okolišu zapaljivih plinova ili povećane koncentracije prašine.

Slika 1. Niskonaponski elektromotori (izvor)

      Osnovni korak preventivnog održavanja elektromotora su redovite provjere u planiranim vremenskim intervalima. Potrebno je s vremena na vrijeme očistiti kućište s vanjske strane da bi se osigurao slobodan protok zraka i omogućilo učinkovito odvođenje topline, pogotovo ako je u okolišu često prisutna velika količina prašine. Pregledajte brtvu na izlazu vratila iz kućišta, ako je guma napukla, brtvu treba zamijeniti. Uobičajeni interval zamjene brtvi je 8000 sati rada ili maksimalno dvije godine, ovisno o uvjetima okoline. Provjerite u kojem su stanju svi priključni kabeli te stanje spojnih vijaka na poklopcima kućišta. Zavrtite vratilo na ruku i provjerite ležajeve. Dok je elektromotor u radu, stanje ležajeva se kontrolira mjerenjem vibracija, mjerenjem temperature (termovizija) ili provjerom istrošenosti maziva. Više o kvarovima elektromotora naći ćete u prethodnom članku.

      Podmazivanje je važno jer omogućava pouzdan rad svakog stroja. Ne smiju se miješati različite vrste maziva jer neodgovarajuće mazivo može trajno oštetiti ležaj pa ste time napravili više štete nego koristi. Za podmazivanje kugličnih ležajeva maziva moraju biti prema preporuci proizvođača, odgovarajuće kvalitete i viskoznosti, s litijevim sapunom i mineralnim polialfaolefinim uljem pri čemu je osnovna viskoznost ulja 100-160 cSt pri 40°C za rad na temperaturama od -30°C do +140°C. Spomenute karakteristike maziva će odgovarati kada je temperatura okoline u rasponu od -30°C do +55°C, a radna temperatura ležaja ide do 110°C. Za vertikalno postavljene elektromotore ili pri visokim temperaturama preporučuje se viša gradacija viskoznosti. Mazivo za visoke brzine se koristi isključivo za dvopolne elektromotore pi čemu faktor brzine mora biti veći od 480.000. Faktor brzine računa se po formuli:

f = Dm × n

gdje je:

Dm = prosječan promjer ležaja, mm

n = brzina vrtnje, o/min

         Intervali podmazivanja se uzimaju u obzir pri prosječnoj radnoj temperaturi 80°C i temperaturi okoline 20°C-25°C. Povećanjem temperature okoline povećava se radna temperatura ležaja jer je smanjena izmjena topline s okolinom. Intervali podmazivanja traju upola kraće kada se radna temperatura ležaja poveća za 10°C i povećavaju se dvostruko ako dođe do smanjenja radne temperature za 10°C. U tablici su navedeni intervali podmazivanja za kuglične ležajeve kod horizontalno montiranih elektromotora:

      Tako za elektromotor veličine okvira 160 količina maziva u gramima za svaki ležaj iznosi 25g, ako uzmemo u obzir da je brzina vrtnje elektromotora 1500 o/min što je čest slučaj kod pumpnih agregata, tada će interval podmazivanja iznositi 7000h ili cca 292 h ako motor radi 24h dnevno bez prestanka. Za vertikalno postavljene elektromotore intervali podmazivanja traju upola kraće, u prethodnom slučaju to bi bilo 3500h ili cca 146 dana.

      Podmazivanje ležajeva elektromotora može biti plansko ili trajno. Plansko podmazivanje navedeno je u korisničkom priručniku i određeni su intervali podmazivanja s obzirom na položaj elektromotora, temperaturu okoliša i brzinu vrtnje. Često se dogodi da se nakon prvog pokretanja ili nakon redovitog podmazivanja ležaja javlja povećanje radne temperature i traje cca 10 do 20 sati nakon čega se temperatura stabilizira. Plansko ručno podmazivanje vrši se mazalicama kojima se ubrizga određena količina maziva u ležaj. Potom elektromotor treba pustiti da radi 1 do 2 sata kako bi eventualni višak maziva izašao iz ležaja. Višak maziva očistiti kada motor nije u radu. Ako se elektromotor podmazuje u mirovanju, tada ubrizgajte polovicu ukupne količine maziva i pokrenite elektromotor da vrti na maksimalnom broju okretaja 3 do 5 min, potom ga zaustavite i ubrizgajte ostatak maziva. Tako ste se pobrinuli da se mazivo jednoliko rasporedilo po cijelom ležaju.

Kada govorimo o trajnom podmazivanju, obično su trajno podmazani ležajevi vrste 1Z, 2Z, 2RS i sl. Predviđeni radni sati trajno podmazanih ležajeva pri temperaturi okoline 25°C i 40°C i dopuštenom radnom opterećenju za horizontalno postavljene elektromotore poput ovih na slici 1. su prikazani u tablici:

      Za elektromotor veličine okvira 160 s 4 do 8 polova ima 76 000 predviđenih radnih sati za trajno podmazane ležajeve pri temperaturi okoline 25°C. Kada govorimo o vertikalno postavljenim elektromotorima, predviđeni radni sati iznose polovicu vremena navedenog u tablici pa će za isti elektromotor veličine okvira 160 s 4 do 8 polova u vertikalnom položaju predviđeni broj sati biti 38 000h.

**** Na koji način održavate elektromotore? Podijelite svoja iskustva sa mnom u komentarima!

Inteligentno podmazivanje cilindara brodskog motora

     Zahtjevi ulja za podmazivanje dvotaktnih brodskih motora mogu varirati i uvelike ovise o uvjetima rada. Motori s velikim promjerom cilindara trebaju 1g maziva po svakom taktu i ta količina se mora ravnomjerno rasporediti po unutrašnjoj stijenci cilindra. Brzina trošenja košuljice, klipnih prstena i utora prstena su posljedica varijacije radnog opterećenja, kvalitete goriva i maziva, količine maziva te atmosferske vlage. S druge strane, pretjerano podmazivanje negativno utječe na tribološke uvjete košuljica i prstena.

     Tradicionalni sustavi dobave ulja za podmazivanje, gdje se ubrizgava fiksno određena količina ulja proporcionalna brzini vrtnje  koljenastog vratila u minuti ili proporcionalna srednjem efektivnom tlaku, mogu ostvariti prihvatljive uvjete rada. Međutim, takvi uvjeti će biti rezultat dugih perioda pretjeranog podmazivanja i kraćih perioda bez dobave ulja jer se zbroj utjecaja svih faktora mijenja na dnevnoj bazi ili ponekad unutar nekoliko sati. Nadalje, postoji rizik da će se prekinuti ovakav način podmazivanja cilindara ako se loši faktori ne otkriju i ako se na vrijeme ne poduzmu odgovarajuće mjere.

     Radni uvjeti izvan propisanih su neizbježni, pa se često događa da brdski motori budu pretjerano podmazani zbog lažnog uvjerenja da će motori “uvijek sigurno raditi” ( ili što bi rekli, bolje da ima više nego da nedostaje). Međutim, pretjerano podmazivanje je skupo i kontraproduktivno kada se radi o struganju prevelike količine naslaga i/ili poliranju površine košuljice tijekom uhodavanja. Optimalne količine ulja za podmazivanje motora trebaju biti proporcionalne opterećenju motora i sadržaju sumpora u gorivu. Moderni sustavi kontrole dobave količine ulja za podmazivanje se baziraju na praćenju radnog opterećenja motora. Drugi način je kontrola podmazivanja proporcionalno srednjem efektivnom tlaku. Kontrola podmazivanja u ovisnosti o sadržaju sumpora u gorivu može biti izvedena automatski – temeljem signala o količini dobave u izlaznom cjevovodu dovoda goriva- ili ručno, ovisno o sadržaju sumpora navedenom na kontrolnoj listi goriva, ili prema podacima dobivenim iz laboratorijske analize goriva.

     Elektronski kontrolirani sustav podmazivanja je konstruiran da bi ubrizgavao ulje u cilindre direktno na poziciji klipnih prstena. Sustav sadrži određeni broj rasprskača koji ubrizgavaju specifičnu količinu maziva u cilindre svakih 4,5,6, itd,. okretaja koljenastog vratila. Svaki rasprskač ima mali klip za ubrizgavanje ulja i mlaznicu u košuljici cilindra. Rasprskač pokreće snaga tlačnog sustava, koju generira pumpa. Slika 1. prikazuje shemu dobave ulja za podmazivanje iz spremnika preko pumpi do pojedinog rasprskača.

Slika 1.: Elektronski sustav podmazivanja cilindara(izvor)

     Svojstva cilindarskog ulja sastruganog sa stijenke košuljice odražavaju kemijska svojstva okoline te fizikalno stanje prstena i košuljice, stoga, postoji direktna povezanost između nekih ključnih komponenti sastruganog ulja i stvarnog stanja cilindara. Temeljem podataka iz analize sastruganog ulja, količine doziranog ulja, opterećenja motora i razini trošenja cilindara moguće je sastaviti algoritam podmazivanja. Automatska optimizacija doziranja količine ulja za podmazivanje se mijenja online motrenjem sastava sastruganog ulja iz svakog cilindra, podaci se šalju izravno u glavno računalo (s algoritmom podmazivanja) te se signali šalju prema svakom rasprskaču. Kontrola trošenja stijenke košuljice uzrokovanog korozijom se temelji na kontroli količine dobave.

     Elektronski sustav podmazivanja dozvoljava značajno smanjenje količina maziva u odnosu na mehaničke sustave podmazivanja. Motori s cilindrima velikog promjera imaju po 2 rasprskača za svaki cilindar, dok motori s cilindrima malog promjera imaju po 1 rasprskač. Smanjenje potrošnje ulja za podmazivanje je se postiže i kontroliranjem količine sumpora u kombinaciji s elektronskim sustavom podmazivanja pri čemu se dobavlja mazivo proporcionalno količini sumpora u gorivu koja ulazi u cilindar. Ograničenja elektronskog sustava su sljedeća: dozirana količina maziva nesmije biti manja od minimalno potrebne količine za podmazivanje, količina aditiva za lužnatost mora biti dovoljna isključivo za neutralizaciju produkata izgaranja i održavanje čistih klipnih prstena.

*** Kakva su vaša iskustava s elektronskom kontrolom podmazivanja? Podijelite ih u komentarima!

Kako odrediti količinu masti za podmazivanje i interval primjene?

Prvi korak u određivanju količine masti za podmazivanje ležajeva i intervala primjene je prikupljanje podataka o uvjetima u kojma se mast upotrebljava.

a) Količina masti

Potrebna količina masti za podmazivanje ležajeva izračuna se na način da se dimenzije ležaja, tj. njegova širina (B) i vanjski promjer (D) odrede u mm. Dimenzije pomnožimo te dobiveni rezultat pomnožimo sa koeficijentom 0.005. Krajnji rezultat predstavlja potrebnu količinu masti u gramima.

Pokazat ću vam na primjeru kugličnog ležaja tipa 6205 prikazanog na slici 1.

Slika 1.: Kuglični ležaj tipa 6205 (izvor)

Sa slike 1. očitavamo dimenzije ležaja, vanjski promjer D = 52 mm i širina B=15 mm.

Umnožak    D*B = 52 * 15 = 780 mm

Potrebna količina masti za navedeni tip ležaja iznosi: 780 * 0,005 = 3,9 g.

Masti se na tržištu prodaju u pakiranjima različitih veličina. Pretpostavimo da ste kupili mast koja se prodaje u pakiranju od 250 g. Praktičan način vaganja količine masti od 3,9 grama je stavljanje pakiranja masti na preciznu vagu i njeno izvlačenje špatulom dok vaga ne pokaže preostalu količinu masti umanjenu za količinu koja vam je potrebna. U ovom primjeru, uzmite pakiranje masti od 250 g, stavite ga na vagu i špatulom izvlačite mast dok precizna vaga ne pokaže 246,1 g (250 g – 3,9 g = 246,1 g).

b) Interval podmazivanja

Nakon što smo izračunali potrebnu količinu masti, potrebno je odrediti interval (frekvenciju) podmazivanja. Za određivanje navedenog intervala, potrebno je poznavati radne uvjete stroja, a to su: temperatura, uvjeti okoline u kojem stroj radi, položaj ležaja, vibracije te oblik nosivog elementa u ležaju. Ukoliko je prisutna viša temperatura, prašina i vlaga, biti će potrebno učestalije podmazivanje.

Ako je ležaj montiran na vertikalno postavljeno vratilo, mast će se brže trošiti što će opet zahtijevati učestalije podmazivanje. Povišene vibracije prilikom rada stroja dovode do razdvajanja baznog ulja i ugušćivača koji čine mast, pa će ulje više „bježati“ i na taj način će se konstanto smanjivati količina masti na ležaju. Nosivi element ležaja, u ovom primjeru kuglica, prilikom rada manje stvara naprezanje na površini masti, za razliku od valjčića koji stvara veće naprezanje masti. Svi opisani uvjeti izražavaju se preko faktora korekcije navedenih u tablici 1.

Tablica 1. Faktori korekcije ovisno o uvjetima rada i okoline

Ukupni faktor korekcije se računa množenjem prethodno opisanih pojedinačnih faktora korekcije po formuli:

K = Ft x Fc x Fm x Fv x Fp x Fd

Ukupan faktor korekcije je bez dimenzijska veličina. Za ležaj tipa 6205 pretpostavimo da su prema nabrojenim radnim uvjetima potrebni faktori korekcije očitani iz tablice 1.:

– rad na temperaturi 40°C,  Ft = 1,0

– u okolini je prisutna gusta prašina koja nije abrazivna, Fc = 0,7

– u okolini je povremena prisutnost kondenzata, Fm = 0,4

– izmjerene vibracije u radu iznose 1,0 mm/s,  Fv = 1,0

– vratilo na kojem je montiran ležaj se nalazi u horizontalnom položaju,  Fp = 1,0

– ležaj ima kuglične elemente,  Fd = 10

Kada pomnožimo očitane faktore, dobit ćemo faktor korekcije

K = 1,0 x 0,7 x 0,4 x 1,0 x 1,0 x 10

K = 2,8

Interval podmazivanja se računa po formuli:

 (Izvor: http://www.machinerylubrication.com)

pri čemu je:

T – vrijeme potrebno do sljedećeg podmazivanja (h)

K – ukupan faktor korecije

n – broj okretaja min^-1

d – unutarnji promjer ležaja, mm

Uzmimo za potrebe izračuna da se radi o stroju čije se vratilo vrti brzinom 1500 min^-1, dok sa slike 1. očitavamo unutarnji promjer ležaja d = 25 mm.

Interval podmazivanja će biti:

Interval podmazivanja iznosi 4947 h. Ukoliko rezultat podjelimo sa 24 h dobit ćemo broj dana između dva podmazivanja:

4947 h : 24 h = 206, 125 ≈ 206 dana

Zaključak

Na primjeru ležaja tipa 6205 izračunali smo da potrebna količina masti za podmazivanje iznosi 3,9 grama. Interval podmazivanja ovog ležaja je 206 dana kada treba dodati navedenu količinu masti.

Na koji način vršite podmazivanje ležajeva? Jeste li pravilno odredili potrebnu količinu masti za podmazivanje? Podijelite svoja sikustva u komentarima 🙂