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!

Osnove preventivnog održavanja zračnih hladnjaka

Zračni hladnjaci su vrsta strojarske opreme namijenjena pothlađivanju vršnih produkata koji izlaze iz kolona ili posuda i usmjeravaju se u druge etape procesa prerade. U procesnoj industriji se najčešće koristi tip zračnih hladnjaka sa prisilnim strujanjem.

Najveća prednost ovakvih izmjenjivača topline je što nema potrebe za rashladnom vodom jer se izmjena topline vrši direktno sa zrakom iz okoline. Druga prednost je sama veličina izmjenjivača koja može varirati od malih izmjenjivača ugrađenih u osobne automobile do izmjenjivača koji se koriste za hlađenje kondenzata parne turbine snage 1,2 MW. Na slici 1. prikazani su sastavni dijelovi jednog izmjenjivača zračnog hladnjaka.

Slika 1. Izmjenjivač zračnog hladnjaka sa prisilnim strujanjem zraka (Izvor)

1. Ventilator  2. Zaštitni prsten  3. Nosiva konstrukcija 4. Mlaznica 5. Distributor radnog medija 6. Cijevni snop  7. Pogonski stroj-elektromotor   8. Nosač  9. Kanal za usmjeravanje strujanja zraka

Ventilator je pokretan elektromotorom pa uzrokuje prisilno strujanje zraka među cijevima cijevnog snopa i na taj način dovodi do izmjene topline. Radi redundancije obično se ugrađuju po 2 ventilatora sa elektromotorima. Jednolika distribucija zraka među cijevima je važna za kontinuiranu i predvidljivu izmjenu topline. To se postiže gubitkom statičkog tlaka duž cijevnog snopa. Dobra inženjerska praksa je ostvariti minimalno 40% pokrivenosti cijevnog snopa sa površinom koju „prebrišu“ lopatice prilikom vrtnje ventilatora jer je tada gubitak statičkog tlaka jednak do 3.5 puta brzini strujanja zraka kroz zaštitni prsten. Ako imamo 2 ventilatora, tada omjer duljine cijevi u cijevnom snopu i širine snopa treba biti 3 do 3.5, pri čemu cijevi moraju biti položene u 4 reda po visini konstrukcije. Na slici 2. su prikazani sastavni dijelovi sklopa ventilatora.

Slika 2. Sastavni dijelovi ventilatorskog sklopa (Izvor)
1. Prirubnica na glavčini,  2. Stezaljke za montažu lopatice na glavčinu,  3. Vijci za pričvršćivanje,  4. Matice,  5. Lopatica,  6. Glavčina

Promjer lopatica može varirati od 900 mm do 8000 mm, dok se broj lopatica kreće od 2 do 20 i uvijek su prisutne u parnom broju radi postizanja dinamičke ravnoteže prilikom vrtnje. U procesu prerade nafte ventilatori  obično imaju 4 do 6 lopatica, nešto rijeđe ih imaju po 8. Lopatice se izrađuju od čelika, aluminija ili ojačanog fiberglasa, pri čemu poprečni presjek može biti pun ili šuplji.

Lopatice su fiksne ili podesive, tada se podešavanje vrši ručno kada je ventilator obustavljen ili automatski dok je ventilator u radu. Automatsko podešavanje vrši se primjenom pneumatske dijafragme koja se oslanja na oprugu smještenu u glavčini ventilatora, pritom je potreno imati dotok tehničkog zraka.

Cijevni snop se sastoji od točno određenog broja cijevi montiranih unutar zajedničkog okvira. Površina cijevi izložena je strujanju zraka i prekrivena tankim pločicama što omogućava povećanje površine podložne hlađenju i kompenzira nisku razinu izmjene topline sa okolnim zrakom pri atmosferskom tlaku i pri nižoj brzini vrtnje ventilatora da bi se postigla razumna potrošnja električne energije za pokretanje elektromotora. Cijevni snopovi se izrađuju od konstrukcijskih materijala prikladnih za primjenu u naftnoj industriji tj. materijala otpornih na koroziju uz ograničenje tlaka i temperature. Pločice se na cijevi montiraju okomito ili helikoidalno, što je prikazano na slici 3., najčešće se izrađuju od aluminija zbog niske cijene i dobre termičke vodljivosti.

Slika 3. Pločice montirane na cijevi

Pouzdanost i termička efikasnost zračnih hladnjaka ovisi o konstrukciji i o načinu održavanja mehaničkih dijelova. Svaki zračni hladnjak ima do 3 ventilatora pokretana elektromotorima. Ventilator i elektromotor mogu biti povezani remenskim prijenosom (zupčastim ili klinastim remenom) ili preko reduktora. Remenski  prijenos ima po 2 ležaja na strani elektromotora i još 2 ležaja na strani ventilatora koje treba redovito podmazivati mašću, po preporuci većine proizvođača interval podmazivanja je jednom mjesečno ako su ventilatori u kontinuiranom radu 24/7. Kada se uklanja stara mast, ostatke treba pregledati u potrazi za prisutnošću metalnih čestica. Ako se nađu metalne čestice, to može ukazivati na pojačano trošenje.  Zategnutost remenskog prijenosa treba redovito provjeravati, najčešće svakih 6 tjedana te pritom detaljno vizualno pregledati remene u potrazi za tragovima trošenja.

Kada je ventilator u radu, prilikom dnevnih obilazaka opreme u postrojenju, treba obratiti pažnju na zvuk. Nepravilan i/ili lupajući zvuk ukazuje da je došlo do problema sa ležajevima pa je potrebno isključiti ventilator iz rada. Zvuk cviljenja ukazuje na proklizavanje i istrošenost remena pa ih je potrebno čim prije zamijeniti. Redovita vizualna kontrola dijelova ventilatora kada je isključen iz rada te provjera ima li prisutnih tragova maziva i prljavštine omogućava pravovremeno otkrivanje i spriječavanje potencijalnih problema sa podmazivanjem.

Praćenje temperature radnog medija pomoću termometara ugrađenih prije i nakon izmjenjivača pokazuje učinkovitost hlađenja te ispravnost rada ventilatorskog agregata. U slučaju aktivacije alarma zbog premale razlike u temperaturi, potrebno je obustaviti stroj i napraviti provjere. Također, potrebno je periodički napraviti termovizijsko snimanje elektromotora i reduktora, ukoliko ventilator ima takvu vrstu prijenosa. Na slici 4. prikazan je termovizijski snimak reduktora i elektromotora jednog procesnog izmjenjivača topline.

Slika 4. Termovizijska snimka elektromotora (lijevo) i reduktora (desno) koji pokreću ventilator zračnog hladnjaka

Jednom godišnje potrebno je pregledati ventilator tako da se detaljno pregledaju lopatice po čitavoj dužini te spojevi sa glavčinom za slučaj da ima prisutnih pukotina, tragova trošenja ili pojačanog trenja. Kod vijaka koji spajaju lopaticu sa glavčinom potrebno je provjeriti moment dotezanja, ako nije u skladu sa momentima preporučenim od strane proizvođača treba ponovno izvršiti dotezanje. U tablici su prikazani momenti dotezanja ovisno o veličini vijaka i matica koji se koriste za pričvršćivanje lopatice na glavčinu preporučeni od strane proizvođača ventilatora (Izvor).

Nakon toga slijedi provjera kuta nagiba lopatica i po potrebi podešavanje. Ventilator koji radi sa samo jednom od lopatica pod neodgovarajućim kutem nagiba, uzrokovat će smanjenje efikasnosti pothlađivanja radnog medija u izmjenjivaču do 3%. Kut nagiba treba podesiti prema vrijednostima navedenim u korisničkom priručniku, zato što se vrijednosti razlikuju od proizvođača do proizvođača.

Prilikom zamjene lopatica novima ili prilikom demontaže postojećih lopatica, potrebno je izvršiti vaganje svake lopatice. Sve lopatice moraju imati jednaku masu radi postizanja dinamičke ravnoteže prilikom vrtnje te ravnomjernog opterećenja glavčine i posljedično tome, remenica i remenskog prijenosa.

Sljedeća provjera je kreću li se sve lopatice u istoj ravnini unutar zaštitnog prstena, na slici 1. prikazani su pod pozicijama 1 i 2. Tada također treba ispitati jesu li svi rubovi lopatica jednako udaljeni od unutrašnjeg promjera zaštitnog prstena. Ventilatori novijeg datuma proizvodnje također imaju ugrađenu kočnicu za sprječavanje oštećenja remenskog spoja koja ujedno predstavlja sigurnosnu mjeru od neovlaštenog pokretanja ventilatora u rad dok djelatnici vrše održavanje.

Jednom godišnje također treba dobro oprati cijevni snop kako bi se otklonile nakupljene naslage prašine i prljavštine koje djeluju kao izolator na cijevima i na pločicama, čime se smanjuje dostupna površina za izmjenu topline a time i efikasnost hlađenja.

Koje metode preventivnog održavanja primjenjujete za zračne hladnjake? Koliko ste zadovoljni postojećim stanjem? Podijelite svoja iskustva u komentarima!

Zašto se elektromotori kvare?

Do kvara elektromotora ne dolazi samo zbog njihove starosti ili zbog broja radnih sati.

Danas ćemo vidjeti kakav utjecaj na elektromotor imaju drugi uzroci kojima rjeđe posvećujemo pažnju.

Nepravilnosti u opskrbi električnom energijom, naprezanje uslijed povišenih radnih temperatura, stalna i povećana prisutnost vlage, nedostatak podmazivanja, prljavština te promjenjivo radno opterećenje tijekom vremena dovode do slabljenja dijelova i posljedičnog otkazivanja elektromotora. Ispitivanja su pokazala da se životni vijek elektromotora poveća za nekoliko stotina tisuća radnih sati kada se otklone ovakvi problemi u radu.

Nepravilnosti u opskrbi električnom energijom uzrokuju 80% problema u radu elektromotora u rafinerijskim i petrokemijskim postrojenjima.

Prilikom opskrbe električnom energijom procesnih postrojenja najčešće se događaju neki od problema kao što su: harmonici koji uzrokuju pregrijavanje i smanjenje učinkovitosti, previsok napon koji smanjuje učinkovitost i faktor snage, premali napon koji povećava jačinu struje i uzrokuje pregrijavanje te smanjuje učinkovitost rada pri puno opterećenju.

Idealna opskrba električnom energijom se manifestira kao savršeni sinusni val za svaku fazu pri nazivnoj jakosti struje i frekvenciji što je u stvarnim uvjetima teško postići.

Neravnoteža napona također dovodi do pregrijavanja i smanjenja učinkovitosti pri čemu neravnoteža veća od 1% usporava rad elektromotora.

U tom slučaju elektromotori ne bi trebali raditi u sustavu napajanja koji ima više od 5% prisutne neravnoteže napona.

Nagli skokovi napona uzrokovani su djelovanjem kapacitatora ili stojnim valovima koji se šire kabelima i potječu od elektromotora s varijabilnim frekvencijskim regulatorima (VFD).

Skokovi napona često uzrokuju oštećenja izolacije. Kada elektromotori s varijabilnim frekvencijskim regulatorima rade kod frekvencije manje od 60 Hz potrebno je smanjiti okretni moment ili osigurati dodatno hlađenje jer dolazi do pregrijavanja elektromotora.

Elektromotori s varijabilnim frekvencijskim regulatorima također mogu uzrokovati nastanak vrtložnih struja koje oštećuju ležajeve.

U ovakvim slučajevima preporučuje se provjeriti kod proizvođača elektromotora može li ponuditi ležajeve od materijala koji se ponaša kao izolator, mast za podmazivanje koja nema električnu vodljivost ili ugraditi posebno prilagođen sustav uzemljenja.

Prljavštinu je nemoguće u potpunosti spriječiti da uđe u kućište elektromotora, bez obzira na konstrukcijsku izvedbu kućišta.

Prljavština šteti jer uzrokuje koroziju i abrazivno djelovanje na unutrašnje dijelove te dovodi do pregrijavanja jer se ponaša kao sloj toplinskog izolatora. Zavojnice elektromotora se savijaju u radu i čestice prljavštine oštećuju premaz na žicama.

Neke tvari poput soli ili grafita postaju električno provodljive i tada elektricitet djeluje kroz pukotine u izolaciji, što se ubrzava ako je pritom prisutna vlaga. Velika količina čestica nečistoće također blokira prolaze za hlađenje s vanjske strane ili unutarnje što dovodi do pregrijavanja.

Nepravilno podmazivanje je poprilično standardan uzrok kvarova, pri čemu mast može sadržavati čestice prljavštine te onečistiti ležajeve ako se ne dozira pažljivo i upotrebom čistih mazalica. Različiti elektromotori imaju različite zahtjeve za podmazivanjem i uklanjanjem stare masti. Detaljnije o podmazivanju elektromorora smo razmatrali u prethodnom članku.

Promjenjivo mehaničko opterećenje može povećati naprezanje ležajeva ili deformaciju kućišta uzrokujući povećanje zračnosti što dovodi do vibracija ili pregrijavanja namotaja.

Treba izbjegavati necentričnost spojke, prečvrsto montiran remen ako je elektromotor spojen remenskim prijenosom s pogonjenim strojem, necentrične remenice, soft foot (mekana stopala), krivo postavljene podloške ili bailage, dinamički debalans opterećenja ili debalans rotora, montažu pogrešnog tipa ležajeva te neriješena rezonancija kod elektromotora s varijabilnim frekvencijskim regulatorom (VFD).

Vlaga postaje problem kada je elektromotor dulje vrijeme isključen i njegova temperatura se izjednači s temperaturom okoline.

Tada dolazi do kondenzacije vlage iz okoline na unutarnjim ili vanjskim dijelovima elektromotora.

Vlaga slabi dielektričnu snagu izolacije te uzrokuje koroziju ležajeva i drugih mehaničkih dijelova.

Kondenzacija vlage se može spriječiti ako je motor stalno topao i radi na određenoj temperaturi.

Ostale metode eliminacije vlage su: održavanje okoline u kojoj je elektromotor ispod 80% relativne vlage grijanjem ili odvlaživanjem, osiguravanje dodatnog grijanja kada elektromotor nije u radu te redovitim okretanjem vratila na ruku kada je elektromotor isključen i u mirovanju da se mazivo ravnomjerno raspoređuje po površinama ležajeva.

Koje ste uzroke kvarova elektromotora dijagnosticirali? Kako ste ih otklonili? Podijelite vaša iskustva u komentarima! Komentare, prijedloge i pitanja mi također možete uputiti mailom na katarina_knafelj@hotmail.com

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!

7 mitova o mastima i podmazivanju

Osnove  podmazivanja smo već razmatrali u ranijim člancima o povećanju pouzdanosti, odrivnim ležajevima, podmazivanju elektromotora, analizama ulja i mastima.

Danas ćemo vidjeti koje pogrešne pretpostavke o mastima i podmazivanju kruže među djelatnicima zaduženim za održavanje i rad strojeva u proizvodnim pogonima te zašto su te pretpostavke pogrešne i kako ih promijeniti.

Mit br. 1: Svaka mast je čista mast

Koliko puta ste vidjeli kanticu masti koja leži uokolo, nije dobro zatvorena, ne nalazi se uskladištena u originalnom pakiranju ili nema originalni poklopac? Takvi uvjeti dovode do ulaska nečistoće u mast, pogotovo metalnih čestica koje će uzrokovati trošenje materijala od kojeg je izrađen ležaj kada se takva mast koristi za podmazivanje ležaja i skraćenje njegovog životnog vijeka. Mast mora biti u originalnom pakiranju sa čvrsto zatvorenim poklopcem i koristiti se čistim špatulama prilikom vađenja iz pakiranja i nanošenja na ležaj ili u mazalicu. Također, i same mazalice treba s vremena na vrijeme očistiti, pogotovo priključak koji se spaja na ležajno kućište.

Mit br. 2: Ako je malo masti dobro dodati ležajevima, onda je više masti još bolje. 

Da parafraziramo, bolje da ima više nego da fali ili što bi rekli, od viška glava ne boli. U ovom slučaju će višak masti itekako uzrokovati glavobolju jer će dovesti do preuranjenog oštećenja ležaja i do kvara stroja. Proizvođači ležajeva poput SKF, FAG, NTN, TIMKEN i sl. preporučuju da ležajno kućište treba biti ispunjeno mašću do 30% volumena. Podmazivanje prema vremenskim intervalima, praćenje stanja stroja i dodavanje količine masti prema preporukama proizvođača ležaja povećavaju pouzdanost stroja i trajnost ležajeva.

Mit br. 3: Ako na ležajnom kućištu imamo priključak za ubacivanje masti mazalicom, onda tom stroju definitivno treba ležaj podmazati mašću.

Put do pakla popločen je dobrim namjerama pa bi vas ovakva dobra namjera mogla dovesti do preuranjenog oštećenja ležaja jer a) Prvo treba provjeriti što proizvođač stroja preporučuje u korisničkom priručniku jer neki elektromotori dolaze s ugrađenim samopodmazivim ležajevima koji se ne mijenjaju tijekom čitavog radnog vijeka stroja i nije ih potrebno podmazivati. Međutim u serijskoj proizvodnji kućišta ostavljen je priključak za spajanje mazalice na položaju ležajeva;  i

b) Morate poznavati svoj stroj i njegove potrebe za podmazivanjem jer jednom kada priključite mazalicu i utisnete mast ne možete je više vratiti natrag, poput istiskivanja paste za zube iz tubice. Čemu dodavati mast ako nije bila potrebna?

Mit br. 4: Svaka mast je dobra mast

Sve masti nisu jednake. Postoje jeftine masti koje jedva da ispunjavaju zahtjeve za podmazivanjem i postoje skupe masti obogaćene kompleksnim aditivima i koriste se za svemirske shuttle-ove. Kada se bliži interval podmazivanja i djelatnik ustanovi da nema odgovarajuću mast ili je nema dovoljno, može se poslužiti nekom drugom masti koja mu je pri ruci. Ovakvo brzinsko rješenje će donijeti više štete nago koristi jer mast koja se tako zgodno našla pri ruci nema ista svojstva i aditive kao mast koja se inače koristi (npr. antioksidansi, manji ili veći viskozitet, inhibitori korozije i sl.) te neće ispunjavati potrebne zahtjeve za podmazivanjem stroja i uzrokovati prijevremenu havariju. Također, mast treba biti odgovarajuće skladištena i korištena jer nisu svi strojevi i svi radni uvjeti jednaki. Koristite jednu od masti koju propisuje proizvođač u korisničkom priručniku i pobrinite se da je uvijek imate dovoljno na raspolaganju.

Mit br. 5: Dodao sam malo masti i “sve je u redu”

Dodali ste mast ležajevima i nakon pokretanja stroja u radi dalje čujete isti zveckavi zvuk? Ispitivanje ultrazvukom prije i nakon dodavanja malo masti ne pokazuje razliku? Kada imate ovakav slučaj, zapitajte se koliko ste zapravo masti dodali i kamo je ta količina otišla? Kada mast uđe u ležaj, ultrazvučno mjerenje će pokazati pad decibela za ležaj u radu kojem nedostaje masti ili porast decibela za ležaj koji je previše podmazan (zagušen mašću). Provjerite jesu li cjevčice za dovod masti začepljene pa mast ne može u kućište. Ako se radi o elektromotoru, provjerite je li mast otišla skroz do namotaja. Provjerite je li tijekom posljednjeg servisa elektromotora ležaj zamijenjen samopodmazivim tipom. Ovo su samo neki od razloga zašto nema promjene u radu nakon što ste dodali mast jer takva situacija nije u redu.

Mit br. 6: Podmazivanje se radi jednom godišnje

Nekim strojevima ležajevi se podmazuju jedanput svake godine, npr. prilikom godišnjeg servisa. Ponavljam, samo nekim, a ne svim strojevima na čitavom postrojenju. Većina strojeva se podmazuje svakih 3, 6, 9 mjeseci ili ovisno o broju radnih sati, uvjetima rada, opterećenju i brojnim drugim faktorima. Primjer je interval podmazivanja elektromotora. Zato treba provjeriti u korisničkom priručniku koji je interval podmazivanja i toga se pridržavati u kombinaciji sa opažanjima iz svakodnevnog rada. Po potrebi dodatno konzultirajte proizvođača stroja da kaže svoju preporuku, po mogućnosi u pisanom obliku tako da imate primjerak za dokumentaciju i podsjetnik za buduću upotrebu.

Mit br. 7: Program za praćenje podmazivanja je gubitak vremena

Izrada i implementacija programa za praćenje podmazivanja su lavovski posao koji zahtijeva vrijeme i strpljenje. Jednom kada program uspostavite, ostatak posla je jednostavna rutina koju treba usvojiti Međutim, ljudi često doživljavaju ovo kao dodatno opterećenje uz postojeće radne zadatke jer pritom ne vide širu sliku kako su dobili alat koji im pomaže u praćenju rada stroja koji će dovesti do postupnog smanjenja troškova održavanja. Praćenje podmazivanja vam omogućava da točno znate koji stroj troši koje mazivo, u kojim količinama i u kojim vremenskim intervalima. Tako početkom godine znate koliko maziva trebate naručiti dobavljaču i koliki će vam biti godišnji trošak pa ćete lakše planirati budžet za preventivno održavanje.

Koje mitove o podmazivanju ste susreli? Koje netočne pretpostavke o mastima ste čuli? Podijelite vaša iskustva u komentarima!

 

 

3 načina za unaprijediti proces ispiranja sustava ulja

Čišćenje i ispiranje sustava ulja za podmazivanje kompresora, pumpi i turbina se često pokaže slabom točkom kada je stroj u mirovanju tijekom obustave proizvodnog procesa.

Ovakvi strojevi ima pomoćni sustav ulja za podmazivanje o kojem ovisi pouzdanost rada.

Čišćenje sustava ulja za podmazivanje se uobičajeno provodi nakon generalnog servisa stroja i traje određeno vrijeme koje ulazi u opseg radova.

Proizvođači strojeva propisuju načine čišćenja i ispiranja sustava podmazivanja, dok u praksi svaka tvrtka za održavanje strojeva provodi čišćenje na drugačiji način.

Danas ćemo razmotriti načine za unaprijeđenje i standardizaciju procedure ispiranja i čišćenja sustava ulja koja je prijeko potrebna svakom velikom rotacijskom stroju.

Prvi korak je kompletno pražnjenje spremnika korištenog ulja, izmjenjivača, filtera i sustava cijevi i armature.

Spremnik ulja i kućišta filtera treba kemijski i mehanički očistiti. Ugrađuju se novi filtarski elementi (ulošci, kartuše, mrežice, ovisno o tipu filtera).

Postavlja se pomoćna cijev kojom se zaobilaze priključci uljovoda spojeni s ležajevima, reduktorom i brtvenicama. Instrumenti se također blokiraju na priključcima.

Cjevovodi uljnog sustava se demontiraju, mehanički čiste i montiraju nazad.

Ove radnje su potrebne kako bi se izbjeglo gomilanje zaostalih čestica prljavštine i osigurali dijelovi strojeva i instrumenti od onečišćenja tijekom ispiranja.

Na određena mjesta na cijevima dovoda ulja se postavljaju posebne mrežice, najčešće između 2 prirubnice.

Mrežice su najčešće u obliku stošca, cilindra ili plosnate okrugle s mikronskim dimenzijama oka.

U praksi se koriste i različiti oblici mrežica u različitim dijelovima sustava podmazivanja, npr. stožasta s većim promjerom oka na ulazu u sustav, plosnata s mikronskim okom prije ležajnog kućišta i sl. Potom se spremnik napuni novim ulje odgovarajuće viskoznosti.

Pomoćna pumpa za podmazivanje se pokreće u rad i kreće cirkulacija ulja kroz čitav sustav.

Cirkulacija ulja tijekom ispiranja može trajati minimalno 24 sata sve do nekoliko dana, ovisno o veličini stroja, količini ulja za podmazivanje i kompleksnosti sustava podmazivanja.

Ispiranje se ponekad može odužiti sve dok se ne ukloni nečistoća te uzrokovati velika kašnjenja u pokretanju stroja a time i čitavog proizvodnog procesa, što nas dovodi do ekonomskih gubitaka proizvodnje.

Da bismo izbjegli gubitke, pogledajmo na koje načine možemo unaprijediti proces ispiranja sustava ulja:

1) Primjena drugačijeg ulja kao medija za ispiranje:
Većinom se isto ulje koje koristimo za ispiranje također koristi za podmazivanje stroja nakon pokretanja u rad.

Međutim, za ispiranje je bolje koristiti ulja manje gustoće u odnosu na gustoću ulja za podmazivanje, npr. ako za podmazivanje koristimo ulje gradacije 30W, za ispiranje možemo koristiti ulje gradacije 10W ili 20W, samo moramo paziti da ga nakon dovršetka procesa ispiranja u potpunosti ispumpamo iz sustava i napunimo ulje gradacije 30W prije pokretanja stroja u rad.

Također, u ulje za ispiranje se mogu dodati aditivi u vidu deterdženata ili kemikalije za pročišćavanje prije početka ispiranja koji će na sebe vezati mikroskopske čestice nečistoće.

2) Poboljšanje protoka ulja tijekom ispiranja:
Veliki, turbulentan protok ulja je ključan za temeljito ispiranje i uklanjanje nečistoće iz sustava. Turbulentan protok u cijevima sustava podmazivanja se postiže tako da:

a) koristimo hidraulična fleksibilna crijeva minimalnog promjera i fiting spojnice za prespoj,

b) uklonimo sve potencijalne prepreke iz sustava cijevi,

c) privremeno montiramo ventile na prespojnim cijevima kako bismo lakše regulirali kojom linijom ide protok,

d) koristimo dodatnu pumpu većeg kapaciteta (npr. pumpu s dijafragmom) umjesto postojeće pomoćne pumpe radi povećanja protoka te kada to nije moguće, postavimo dodatni ventil za regulaciju protoka u samo jednoj grani cijevi kako bi se protok povećao.

Prednost rada pumpe s dijafragmom umjesto postojeće vijčane ili zupčaste pumpe je stalan protok te pulsacija ulja u cijevima, što dovodi do turbulentnog strujanja ulja.

Ponekad se dodatno ubrizgava plinoviti dušik koji uzrokuje turbulentno strujanje ulja za ispiranje, međutim potrebne su visoke mjere opreza prilikom izvođenja tog postupka.

Mjesto ubrizgavanja dušika mora biti nakon filtera i instrumenata, u smjeru protjecanja ulja radi izbjegavanja oštećenja. Dušik je također potrebno filtrirati prije ubrizgavanja i ubacivati ga isključivo kada je ulje u cirkulaciji, tj. kada pomoćna pumpa radi i prepumpava ulje kroz sustav.

Zbog fizikalnih karakteristika plinovitog dušika, kada ubrizgamo malu količinu plina u sustav cirkulirajućeg ulja doći će do pojave velikih vibracija.

Trenutak ubrizgavanja dušika se treba poklopiti s trenutkom kada pomoćna pumpa s dijafragmom napravi jedan puls, dakle treba postići usklađenje.

Prilikom izvođenja ovog postupka treba udaljiti sve djelatnike koji nisu potrebni u tom vremenu iz sigurnosnih razloga.

Napominjem da se opisani postupak u praksi jako rijetko primjenjuje i izvode ga samo obučeni djelatnici. Prednost postupka je zaista temeljito čišćenje sustava podmazivanja a glavni nedostatak povećani rizik.

3) Unaprijeđenje procedure ispiranja:
Uobičajeno je da se ulje tijekom ispiranja zagrijava, cirkulira i potom kontrolira količina prikupljenih nečistoća na mrežici sve dok ulje ne proglasimo čistim.

Po potrebi se mrežica nekoliko put mijenja. Prije izmjene mrežice potrebno je zaustaviti cirkulaciju ulja i čekati da se ono ohladi.

Nedostatak ovog procesa je taj što nema strojara koji će vam pouzdano reći koliko će cijeli proces trajati, čime se potencijalno produljuje vrijeme dovršetka radova i pomiče rok pokretanja stroja u rad.

Nakon dovršetka cirkulacije ulja, potrebno je ukloniti sve pomoćne cijevi koje su služile za prespoje, pomoćne ventile i dodatnu pumpu te spojiti instrumente.

Cijevi moraju biti skroz čiste. Potom se uključuje pomoćna uljna pumpa u radi i sada kreće prava cirkulacija te je potrebno sustav u potpunosti ispuniti uljem uz otvoreni odzračnik.

Kada na odzračniku počne teći ulje, znači da smo iz sustava izbacili sav zrak iz cijevi i možemo ga zatvoriti. Često će protok ulja biti nešto sporiji u odnosu na protok sa prespojem zato što sada ulje prolazi kroz ležajeve ili brtvenice koji se zbog svoje konstrukcije ponašaju poput neke vrste prigušnica.

Glavni parametar tijekom cirkulacije ulja i ispiranja sustava je radna temperatura ulja.

Na početku procesa ispiranja ulje treba zagrijati. Svaki proizvođač u korisničkom priručniku stoja navodi vrijednosti temperature koje mora imati ulje tijekom ispiranja.

Nakon završetka cirkulacije, ulje treba rashladiti na najnižu dozvoljenu temperaturu koju je preporučio proizvođač stroja.

Grijanje i hlađenje ulja za ispiranje treba ponavljati sve dok se ne postigne čistoća u sustavu podmazivanja.

Ulje treba grijati postepeno do preporučene temperature koja je npr. za sustav podmazivanja manjih kompresora između 65°C i 85°C.

Treba paziti da ne dođe do propuštanja vrućeg ulja i poduzeti sve mjere opreza.

Grijanje i hlađenje ulja tijekom ispiranja se postiže izmjenom topline u cijevnim izmjenjivačima sustava podmazivanja. Po potrebi je moguće spojiti dodatne izmjenjivače, pri tome moramo paziti da ulje ne pregrijemo ili ne pothladimo previše.

Cilj je postići apsolutnu čistoću u sustavu ulja za podmazivanje u raspoloživom vremenu.

Nakon dovršetka cirkulacije ponekad se također preporučuje zamijeniti sve brtve na prirubničkim spojevima cijevima jer njihove površine predstavljaju potencijalne džepove gdje se nakupljaju metalne čestice ili prljavština koju ulje ne ispere.

Preporučuje se montirati klingeritne brtve odgovarajućih fizikalnih i kemijskih svojstava.

Cirkulaciju tijekom ispiranja treba početi pri niskom tlaku i temperaturi ulja te provjeravati sve spojeve radi propuštanja.

Ako primijetimo propuštanje, zaustaviti cirkulaciju i pritegnuti spoj. Potom se postepeno povećava tlak i ulje se grije. Čitavo vrijeme treba paziti na moguća propuštanja.

Kada ulje dostigne puni radni tlak i temperaturu, potrebno je s vremena na vrijeme provjeravati vrijednosti na instrumentima i bilježiti koliko je vremena proteklo.

Potom postepeno snižavati tlak i temperaturu, rashladiti ulje i obustaviti cirkulaciju.

Treba provjeriti količinu nečistoće nakupljenu na mrežicama, zamijeniti ih i započeti čitav postupak cirkuliranja ispočetka i ponavljati ga sve dok na mrežici ne bude nečistoća.

Napominjem da je postupak ispiranja i čišćenja sustava podmazivanja rotacijskih strojeva obično dio paketa usluge generalnog servisa i rijetko se ugovara zasebno.

Međutim, tijekom izvođenja radova potrebno je provjeravati situaciju s djelatnicima tvrtke koja izvodi radove i potvrditi u primopredajnom zapisniku da je ispiranje izvršeno i da je sustav čist.

Preporučujem da tijekom izrade specifikacija za izvođenje generalnog servisa navedete specifične zahtjeve za ispiranjem i čišćenjem sustava ulja za podmazivanje te dodate plan ispiranja.

Plan ispiranja se može naći u korisničkom priručniku stroja ili možete poslati upit proizvođaču stroja da vam pošalje plan ispiranja za dotični stroj.

Koju proceduru ispiranja primjenjujete? Jeste li zadovoljni čistoćom sustava podmazivanja nakon obavljenog ispiranja? Podijelite svoja iskustva u komentarima!

Osnove podmazivanja odrivnog ležaja

Odrivni ležaj s podesivim segmentima je vrsta kliznog ležaja konstruiran tako da prenosi visoka aksijalna opterećenja nastala vrtnjom vratila uz minimalne gubitke snage, jednostavnu ugradnju, i barem u teoriji, jednostavno održavanje. Promjeri vratila rotacijskih strojeva na koje se ugrađuju odrivni ležajevi se kreću u rasponu od 20 mm do preko 1 000 mm. Maksimalno opterećenje koje mogu nositi odrivni ležajevi ovisno o konstrukciji i se kreće u rasponu od 500 kg do 500 tona.

Postoje 2 tipa različite geometrije u konstrukciji ležaja. Prvi tip odrivnog ležaja nema disk za uravnoteživanje i koristi se u reduktorima i drugim sklopovima gdje je potrebno osigurati okomitost među osi vratila i ležajnog lica. Drugi tip ležaja ima disk za uravnoteženje i obično se montira na vanjskoj, neradnoj strani višestupanjskih centrifugalnih pumpi ili centrifugalnih kompresora.

Odrivni ležaj koji danas razmatramo se tipično sastoji od parnog broja aksijalnih, samopodesivih segmenata poredanih u obliku kružnog vijenca. Odrivni prsten nosi nivelirajuće segmente koji se uparuju s odrivnim segmentima. Na slici 1. s lijeve strane je prikazan jedan rastavljeni odrivni ležaj, dok s desne strane vidimo odrivni ležaj u sklopu montiran u ležajno kućište.

Slika 1. Rastavljeni odrivni ležaj i montirani ležaj u ležajnom kućištu (izvor)

Mogućnost segmenata da se sami podešavaju ovisno o djelovanju opterećenja stvara samoodrživi hidrodinamički uljni film. Ležaj obično ima zračnost između 0,355 mm i 0,5 mm u odnosu na disk i ulje se ubrizgava između ležaja i diska. Ubrizgano ulje poprima oblik klina debljine 20–25 μm i podnosi djelovanje tlaka do 35 bar pa proizvođači opreme biraju veličinu ležaja koji će pri normalnim radnim uvjetima biti podmazivan uljem što podnosi tlak opterećenja do 17 bar.

Odrivni ležajevi sa samopodesivim segmentima se preporučuje koristiti kako bi se u rotacijskim strojevima vibracije održale u dozvoljenim granicama pri različitim brzinama vrtnje i radnim opterećenjima, za razliku od ležaja s blazinicom u obliku limuna kod kojih nastaju uljni vrtlozi. Također, ležajevi s blazinicom u obliku limuna ne mogu stabilizirati vibracije ako opterećenje djeluje pod kutem u odnosu na centralnu os ležaja, s obzirom na to da krutost uljnog filma u tom području nije dovoljna da bi pomogla u ublažavanja nestabilnog rada uzrokovanog povećanjem vibracija.

Odrivni ležaj sa samopodesivim segmentima ima prednost pred drugim vrstama ležajeva zato što osigurava povećanu kontaktnu površinu s obzirom na to da se svaki segment zasebno prilagodi položaju orbite koju stvara vratilo u određenom trenutku. Ova vrsta ležaja također učinkovito sprječava nastanka uljnih vrtloga jer između segmenata prilagodbom položaja nastaje smanjena zračnost koja istiskuje višak ulja. Mehanički gubici nastali tijekom rada ovise o protok ulja te radnoj temperaturi ležaja ako ona prijeđe preko 17°C više od dozvoljene radne temperature.

Različiti proizvođači nude odrivne segmente izrađene od raznih materijala. Segmenti izrađeni od polimernih materijala mogu podnijeti temperature i do 120°C više u usporedbi s bijelim metalom koji je ograničen na temperaturu 240°C. Također, promjena položaja odrivnog segmenta tijekom rada utječe na radnu temperaturu samog segmenta.

Centrično smješteni nivelirajući segmenti pri umjerenim brzinama vrtnje ne utječu na podnošenje radnog opterećenja. Necentrično smješteni nivelirajući segmenti mogu smanjiti temperaturu na površini odrivnih segmenata i tako povećati razinu nosivosti radnog opterećenja tijekom rada stroja.

Kako funkcionira podmazivanje odrivnog ležaja?

Postoje 2 načina podmazivanja ležajeva. Prvi način je takav da se ležajno kućište u potpunosti ispuni uljem u koje se ležaj uroni i primjenjuje se kod ležajeva koji rade na manjim brzinama vrtnje. Drugi način je prisilnim ili direktnim usmjeravanjem ulja direktno na odrivne površine odakle ulje slobodno otječe u nazad kućište. Ovaj način podmazivanja primjenjuje se kod ležajeva koji rade na velikim brzinama vrtnje i danas ćemo ga detaljnije razmotriti jer je kompleksniji i pruža određene prednosti.

Direktno podmazivanje se odvija u zatvorenom sustavu koji čine spremnik, pomoćna pumpa za prepumpavanje ulja, filter, izmjenjivač topline te cjevovodi i prateća armatura. Ulje za podmazivanje odrivnog ležaja se iz spremnika prepumpava kroz filter i kroz izmjenjivač. Ulje prolazi kroz mjernu blendu kojom se kontrolira ili prigušuje količina protoka i održava tlak ulja, minimalno u rasponu od 0.7 bar do 1.0 bar za spriječiti propuštanje. Ako konstrukcija sklopa uključuje ulaz i izlaz vratila iz ležajnog kućišta, na tim dijelovima kućišta će biti montirane gumene brtve.

Na slici 2. prikazan je odrivni ležaj montiran na vratilo koje se u radu vrti na određenom broju okretaja. Podmazivanje odrivnog ležaja smještenog u ležajnom kućištu se odvija tako da ulje prvo ulazi preko vanjskog brida osnovnog prstena (1), potom prolazi kroz radijalne žljebove na stražnjoj strani osnovnog prstena (2) i protječe kroz zračnost između provrta osnovnog prstena i vratila (3).

Slika 2. Način podmazivanja odrivnog ležaja (izvor)

Ulje zatim protječe kroz unutarnji provrt odrivnog diska (4) i ulazi kroz segmente (5) da bi na obodu odrivnog diska došlo do izbacivanja posvuda uokolo diska zbog centrifugalne sile nastale vrtnjom vratila (6). Na kraju ulje tangencijalno odlazi s diska prema van, tj. slijeva se u donji dio kućišta (7). Prisilno podmazivanje smanjuje temperaturu ležaja i hladi ga prilikom rada odvodeći toplinu.

Odrivni ležajevi koji se podmazuju na oba načina mogu biti istih dimenzija i imati jednako velike odrivne segmente. Kod direktnog podmazivanja tlak ulja za podmazivanje je u rasponu od 1.4 bar do 2 bar (ponekad i 2.5 bar, ovisno o konstrukciji i namjeni). Brzina strujanja ulja kroz prolaze ne smije premašiti 3 m/s kako bi se osigurao dovoljan tlak. Kućište mora imati dovoljno veliki volumen u koji stane potrebna količina ulja te spriječiti preveliki odljev ulja u području oboda na disku.

U zatvorenom sustavu podmazivanja potrebno je odgovarajuće vanjsko hlađenje i zato se ugrađuje cijevni tip izmjenjivača. Kvaliteta ulja za podmazivanje je kritična ako želimo imati dug životni vijek ležaja. Krute čestice i prljavština mogu oštetiti radne površine ležaja i kontaminirati ulje te promijeniti svojstva podmazivanja. Zato u sustavu podmazivanja postoji filter s odgovarajućom mrežicom koji treba čistiti ili zamijeniti mrežicu kada poraste diferencijalni tlak na manometru.

Izbor ulja s odgovarajućim viskozitetom je važan za svaki odrivni ležaj i treba se pridržavati preporuka proizvođača. Upotreba manje viskoznog ulja može dovesti do stvaranja uljnog filma opasno male debljine; ulja većeg viskoziteta će nepotrebno stvorti podeblji uljni film i povećati gubitke snage.

Prije puštanja stroja u rad potrebno je pokrenuti pomoćni sustav podmazivanja i pustiti ulje kroz odrivni ležaj. Pri prvom pokretanju, pri pokretanju nakon generalnog servisa ili nakon duljeg stajanja stroja pratite temperature ležajeva radi mogućih anomalija. Temperature ležaja mogu varirati s brzinom vrtnje i temperaturom okoline. Kada su prisutne normalne sezonske temperature okoline, upravljački krugovi instrumenata kojima se prate vrijednosti temperature mogu se podesiti sukladno tome. Obično će se alarm za prekoračenje temperature postaviti na 8°C iznad normalne radne temperature. Visoka razina prorade zaštite od previsoke temperature obično je postavljena na 14°C iznad najviše normalne radne temperature ili u sukladnosti prema uputama proizvođača opreme. Maksimalna radna temperature ležaja mora se ograničiti na 130°C pri čemu se ulje tangencijalno odvodi u smjeru rotacije diska.

Pratite li podmazivanje odrivnih ležajeva kod vaših rotacijskih strojeva? Koje ste najčešće kvarove imali? Podijelite svoja iskustva u komentarima!

 

Stabilnost kliznog ležaja

Krivac za današnju temu je klizni ležaj parne turbine koji je (pogađate već) zaribao. Glavna namjena kliznog ležaja je nošenje opterećenja vratila uz što manje trošenja. U industrijskoj namjeni  klizni ležajevi su neizostavni dio rotacijskih strojeva. Ugrađuju se u motore, puhala, kompresore, ventilatore, pumpe, turbine različite snage i generatore. Ako je radna brzina vrtnje 3000 rpm i veća te snaga stroja prelazi 370 kW, preporučuje se koristiti ležajeve podmazivane uljnim filmom. Klizni ležajevi ugrađeni na turbinama manjih snaga održavaju stabilnost rotorskog sklopa i nose njegovu težinu. Na slici 1. vidite demontirani i rastavljeni klizni ležaj turbine, s ležajnog bloka do spojke na radnoj strani turbine. Unatoč tome što sam slikala na otvorenom dok je padala kiša, na lijevoj strani slike, tj. unutarnjoj strani ležaja, primjetit ćete jednoliko raspoređene paralelne riseve ili ogrebotine. Niti vratilo nije prošlo bez oštećenja, međutim danas ćemo razmotriti faktore koji su utjecali na gubitak stabilnosti kliznog ležaja i doveli do teških oštećenja te onesposobili turbinu.

Slika 1. Rastavljeni klizni ležaj turbine

Zašto je klizni ležaj izgubio stabilnost?

Pravilno ugrađeni, podmazivani i održavani klizni ležajevi u teoriji imaju neizmjerno dugačak životni vijek, međutim u praksi to nije tako. Postoje brojni razlozi otkazivanja kliznih ležajeva. Glavni uzrok je gubitak podmazivanja, što zapravo nije kvar samog ležaja nego kažemo da je zakazao sustav podmazivanja. Drugi uzrok je zamor materijala i zato treba paziti na vrstu materijala prilikom izbora kliznih ležajeva. Tanka bijela kovina (tkz.babbitt materijal) ima veću otpornost na zamor materijala nego bijela kovina nanesena u sloju debljem od 0,3 mm.

Potom, debalans rotorskog sklopa uzrokuje vrtnju ležaja u obliku različitih orbita unutar kućišta. Tada dolazi do oscilirajućeg dinamičkog naprezanja koje djeluje na površinu bijele kovine. Ponekad vršno statičko opterećenje može biti 3 do 5 puta veće nego što je maksimalno dozvoljeno. Oscilirajuće gibanje vratila dodatno opterećuje površinu bijele kovine ležaja. Zamor bijele kovine prvo nastaje u obliku sitnih pukotina na površini. Opterećenje nastavlja djelovati, pukotine se šire i povećavaju te naposljetku dolazi do otkidanja komadića materijala s površine. Komadić materijala je odvojen, ali ne ide dalje zbog male zračnosti između ležaja i vratila te udara po površini ležaja dok se ne usitni u još manje komadiće koje u konačnici ispere uljni film. Odnošenje komadića bijele kovine zaglađuje površinu ležaja na mjestu nastanka pukotine. Nastalo oštećenje kliznog ležaja se ponekad krivo tumači kao posljedica kavitacija ili erozije.

Kod svih kliznih ležajeva je prisutna kavitacija zato što ulje za podmazivanje sadrži otopljene plinove koji prelaze iz tekuće u plinovitu fazu na mjestu smanjenog opterećenja na površini ležaja. Kako se opterećenje ponovno povećava, dolazi do ponovnog otapanja plinova u ulju. Proces se stalno i postepeno ponavlja te ne predstavlja opasnost oštećivanja ležaja. Postoje slučajevi gdje je normalan prekid uljnog filma kao npr. kod brzohodnih motora s unutarnjim izgaranjem. Tada dolazi do pojave mjehurića pare koji brzo implodiraju i pritom udaraju po površini ležaja uzrokujući lokalni zamor materijala. Zarobljeni zrak samo pogoršava situaciju.

Ovakav mehanizam uzroka kvara je rezultat radnih uvjeta koji su suprotni preporučenim uvjetima rada za koje je klizni ležaj konstruiran, uključujući čestice nečistoće ili vode u ulju, preopterećenja, degradacije viskoznosti ulja i sl. Elektrostatički i elektromagnetski izboji u uljnom filmu tijekom vremena dovode do erozije bijele kovine. Korozija bijele kovine se rijetko događa ako se tijekom vremena održava pravilan uljni film.

Na slici 2. vidimo klizni ležaj montiran na vratilo, smješten u ležajnom kućištu. Donji dio kućišta ispunjen je uljem za podmazivanje. Tijekom vrtnje vratila, uljni prsten ili deflektor omogućava zapljuskivanje i raspodjelu ulja po sklopu ležaj vratilo te doprinosi održavanju uljnog filma. Pritom su varijacije radne temperature u aksijalnom smjeru duž ležaja vrlo male, dok laminarno strujanje ulja uzrokuje povećanje temperature u odnosu na turbulentno strujanje oko oboda ležaja. Povećanjem brzine vrtnje i/ili radnog opterećenja, mijenjaju se svojstva podmazivanja i radne karakteristike kliznog ležaja, prvenstveno temperatura na obodu. Ako se temperatura poveća preko određene granice, utjecat će na pad viskoznosti ulja te na zračnost u sklopu ležaja i vratila. Varijacija u viskoznosti ulja na obodu ležaja utječe na varijaciju lokalne krutosti materijala te efekt prigušenja koje ulje ima na vibracije, čime se narušava stabilnost sustava podmazivanja. Efekt prigušenja i krutost materijala su direktno odgovorni za stabilnost rada kliznog ležaja.

Slika 2. Podmazivanje kliznog ležaja u ležajnom kućištu

      Potom, necentriranost kliznog ležaja može biti uzrokovana položajem vratila, pogrešnim sastavljanjem, pogreškama prilikom izrade te nesimetričnom raspodjelom opterećenja. Tijekom rada turbine, necentričnost ima značajan učinak na statičku i dinamičku stabilnost ležaja te može dovesti do ubrzanog trošenja, povećanih vibracija i težih kvarova. Proklizavanje ili pritisak između površine vratila i površine ležaja koje razdvaja tanak uljni film rezultira pojavom hidrodinamičkog tlaka, tj. kažemo da dolazi do hidrodinamičkog podmazivanja. U idealnom slučaju osi vratila i osi kliznog ležaja su savršeno paralelne prilikom montaže i ostaju u takvom položaju tijekom rada stroja, prilikom nošenja opterećenja i promjena brzine vrtnje. Međutim, u praksi je ovakav idealan uvjet rijetko prisutan i vratilo doživljava određeni stupanj necentričnosti dok se vrti unutar kliznog ležaja.

Koje su posljedice necentričnosti?

Primarna posljedica je značajno stanjenje debljine uljnog filma koji štiti površine od direktnog kontakta. Posljedično tome, smanjena debljina uljnog filma također mijenja područje tlaka i temperatura ulja koje služi podmazivanju. Maksimalne vrijednosti tlaka i temperature ulja kod necentrično postavljenog kliznog ležaja u odnosu na vratilo su daleko veće u odnosu na ležaj koji je savršeno poravnat s vratilom. Za korigiranje ovakvih događaja i dodira dviju površina ponekad se utječe na geometriju ležaja promjenom debljine uljnog filma. Necenričnost također može biti posljedica elastičnog savijanja vratila pod djelovanjem opterećenja (ili same težine vratila), asimetrično raspoređenog opterećenja, deformacije nastale djelovanjem težine ležajnog kućišta, deformacije nastale djelovanjem naglih promjena temperature, nepravilnom montažom, greškama nastalim u proizvodnom procesu (pogrešne tolerancije kliznog ležaja, tokarenja ili glodanja) ili kombinacije nabrojenih faktora.

Glavna posljedica necentričnosti kliznog ležaja je drastična promjena debljine uljnog filma po obodu i u aksijalnom smjeru. Ležajevi moraju funkcionirati kada su podvrgnuti većim opterećenjima i brzinama vrtnje. S obzirom na to da su radni zahtjevi sve kompleksniji i pomiču se prema granicama izdržljivosti, utjecaj povećane temperature treba uzeti u obzir još u fazi konstruiranja ležaja. Izvedba kliznog ležaja mora biti takva da se nastala toplina pravilno rasporedi duž ležaja inače se njegov očekivani životni vijek značajno smanjiti. Klizni ležajeve na turbini poput onog sa slike 1. imaju unutarnju površinu presvučenu zaštitnim slojem bijele kovine koja počinje plastično teći na temperaturi 150°C, što je u direktnoj vezi s maksimalnom radnom temperaturom ležaja koja se povećava proporcionalno povećanju necentričnosti vratila i kliznog ležaja.

Visoke temperature dovode do preuranjenog trošenja bijele kovine koja onečišćuje ulje za podmazivanje. Zato prilikom konstruiranja i izbora kliznog ležaja treba uzeti u obzir raspon radne i maksimalno dozvoljene temperature. Na vratilu dolazi do jednolikog povećanja temperature čitavom dužinom, za razliku od statički opterećenih ležajeva gdje se povećanje temperature događa u središnjoj ravnini gdje je prisutna minimalna debljina uljnog filma. Kod dinamički opterećenih ležajeva, cca 10% nastale topline se širi duž ležaja. Promatrajući klizne ležajeve na turbini, u konačnici možemo zaključiti da se nastala toplina širi radijalno, po obodu i aksijalno, međutim intenzitet topline nije jednoliko rasprostranjen.

Radna karakteristika necentričnog kliznog ležaja je isključivo pod utjecajem radnog opterećenja, može biti statička i dinamička. Dinamička karakteristika obuhvaća koeficijent krutosti, koeficijent prigušenja te stabilnost ležaja. Statička karakteristika uključuje faktor ekscentričnosti, kut nagiba, Sommerfeldov broj, silu trenja, minimalnu debljinu uljnog filma, maksimalni hidrodinamički tlak, protok maziva te maksimalnu temperaturu. Neentričnost dovodi do nejednolike raspodjele tlaka ulja za podmazivanje te smanjuje količinu protoka ulja pri većem opterećenju. Gubitak energije se povećava prilikom necentričnosti zbog većeg trenja i smanjenog protoka maziva.

Povećanje hrapavosti površine kliznog ležaja dovodi do povećanja protoka maziva međutim, smanjuje nosivost ležaja pri čemu nesmije doći do kontakta površine ležaja i vratila. Površinska hrapavost kompenzira smanjenje debljine uljnog filma i raspodjelu ulja duž površine ležaja.

Kako ste riješili problem stabilnosti kliznog ležaja? Koje najčešće kvarove ste imali kod kliznih ležaja i kako ste ih otklonili? Podijelite svoja iskustva 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!

7 najčešćih kvarova višestupanjske centrifugalne pumpe

      Višestupanjska centrifugalna pumpa je svaka pumpa koja ima više od jednog rotora na istom vratilu ili na 2 paralelno montirana vratila.

Ako želimo postići veći tlak radnog medija, rotori se montiraju serijski jedan iza drugoga na istom vratilu.

Na slici 1. prikazan je nacrt pumpe s 12 rotora, tj. 12 stupnjeva te sastavnim dijelovima. U ovom slučaju svi rotori su smješteni u jedno zajedničko kućište.

S druge strane, postoje konstrukcije kućišta sastavljene iz niza segmenata, tako da svaki rotor ima zaseban segment kućišta.

Također, radijalno i aksijalno opterećenje vratila je na kliznim ležajevima.

Na slici 2. prikazan je trodimenzionalni presjek pumpe s 4 rotora pri čemu vratilo nose kuglični i valjkasti ležajevi smješteni u prednji i zadnji ležajni blok. Svaka višestupanjska pumpa ima 2 mehaničke brtvenice smještene do i nasuprot spojke.

Slika 1. Presjek višestupanjske pumpe i sastavni dijelovi

Slika 2. Višestupanjska pumpa sa 4 rotora

Kvarovi su najčešće posljedica loše konstrukcije, neodgovarajućih radnih uvjeta i nedovoljnog održavanja ili kombinacija navedenog.

Najčešći simptomi kvarova koji se mogu pojaviti kod višetuspanjskih pumpi su:

1) Pumpa nema dobavu na tlačnoj strani nakon uključivanja u rad. Uzrok tome je nedovoljna količina radnog medija u kućištu (kažemo da pumpa mora biti u potpunosti potopljena) ili zaostali zračni džepovi u kućištu i usisnoj cijevi.

Drugi uzroci su nedovoljna brzina vrtnje, krivi smjer vrtnje te začepljen rotor. Za otklanjanje navedenih uzroka je potrebno osigurati da je kućište pumpe u potpunosti ispunjeno radnim medijem na odgovarajućoj temperaturi i odzračeno, uz 100% otvoren usisni ventil.

Treba provjeriti jesu li faze elektromotora odgovarajuće spojene i ispitati postiže li elektromotor potrebnu brzinu vrtnje. Jednom prilikom faze elektromotora su bile zamijenjene i elektromotor je zavrtio višestupanjsku pumpu u krivom smjeru.

Posljedica svega su bile oštećene unutarnja i vanjska brtvenica te lagano oštećenje prednjeg ležaja.

2) Pumpa ne postiže dovoljan protok ili potrebnu visinu dobave. Ponovo, uzrok može biti krivi smjer vrtnje elektromotora, začepljenje tlačne cijevi, začepljenje usisnog filtera, premala brzina vrtnje, zračni džepovi, oštećeni potrošni prsteni kućišta ili rotora te oštećeni rotor.

Usisni filter treba redovito čistiti te osigurati da su usisna i tlačna cijev prohodne.

Pumpu obavezno odzračivati prije pokretanja te prilikom svakog servisa ispitati stanje rotora i potrošnih prstena (ima li pukotina, površinskih oštećenja i sl.) te osigurati odgovarajući zračnost tijekom montaže rotorskog sklopa.

3) Pumpa se isključuje iz rada ubrzo nakon pokretanja te tijekom rada troši više ili manje snage od potrebne. Uzrok ovih kvarova može biti nedovoljna ili prevelika brzina vrtnje, pokvaren elektromotor te prevelika ili premala viskoznost radnog medija, neispravno montirani prednji i zadnji ležaj, necentriranost pumpnog agregata te prejaka zategnutost jedne ili obje brtvenice.

Obavezno osigurati da radni medij ima potrebnu viskoznost, redovito ispitivati elektromotor i vršiti podmazivanje. Prilikom sastavljanja pumpe obratiti pozornost na ispravnu montažu ležajeva te osigurati odgovarajuću zategnutost brtvenica.

Prije pokretanja pumpe u rad provjeriti jesu li pumpa i elektromotor centrirani i korigirati po potrebi.

4) Brtvenica propušta radni medij. Do propuštanja najčešće dolazi zbog oštećenja brtvenih lica uslijed trenja prevelike količine čestica u radnom mediju po površinama brtvenih lica, prevelike aksijalne sile na rotorski sklop koji potom opterećuje brtvenicu te ona propusti, a može biti i da je izabran pogrešan tip brtvenice.

Obavezno postaviti filter ili sito s mrežicom u usisni cjevovod, paziti da se održava odgovarajući tlak pumpanja tj. kemijska i fizikalna svojstva radnog medija moraju biti unutar dozvoljenih granica koje su definirane za svaku pumpu te provjeriti s proizvođačem brtvenica je li izabran odgovarajući tip brtvenice s obzirom na radne uvjete

5) Pumpa ima povećane vibracije ili radi jako bučno. Velike nakupine zraka unutar kućišta mogu uzrokovati ovakvo ponašanje u radu ili nedovoljno otvoren usisni ventil, NPSH je preniska ili pumpa ne postiže radnu točku, rotorski sklop je u debalansu, potrošni prsteni su oštećeni ili su se ležajevi istrošili.

Otklanjanje ovih uzroka kreće od najjednostavnije provjere je li usisni ventil do kraja otvoren i pumpa u potpunosti odzračena.

Treba provjeriti u korisničkom priručniku koja je potrebna NPSH i radnu točku pumpe te ispunjava li ove uvjete pumpa u sadašnjem stanju.

Mjerenjem vibracija će se utvrditi je li potrebno balansirati rotorski sklop ili je došlo do oštećenja potrošnih prstena, međustupanjskih čahura i ležajeva. Preporučuje se prilikom svakog servisa izbalansirati rotorski sklop.

6) Ležajevi se pregrijavaju ili se prebrzo troše. Necentriranost pumpnog agregata, pogrešno mazivo i nedovoljno podmazivanje ležajeva te oštećena spojka su najvećim dijelom uzrok ovog kvara.

Potom slijedi debalans rotorskog sklopa i prevelika aksijalna sila tijekom rada. Redovito vršiti podmazivanje ležajeva i koristiti isključivo vrste maziva koje je preporučio proizvođač. Provjeriti ima li mazivo zadovoljavajuću viskoznost.

Prije pokretanja pumpe provjeriti stanje spojke. Prilikom zamjene ležajeva koristiti ležajeve koje preporučuje proizvođač.

Mjeriti vibracije u redovitom intervalima i bilježiti rezultate koji će pokazati radi li se o debalansu i koliko je vremena preostalo prije otkazivanja ležajeva. Po potrebi ponovno centrirati pumpni agregat.

7) Pumpa se pregrijava tijekom rada. Uzrok ovog kvara je trenje među dijelovima pumpe koji su se olabavili pa dolazi do trenja, iskrivljenost vratila, prečvrsto dotegnute brtvenice te prevelika aksijalna sila na rotorski sklop.

Prilikom svakog servisa montirati dijelove na ispravan način, provjeriti stanje vratila na tokarskom stroju („baca“ li izvan dozvoljene granice), prije montaže spojke provjeriti jesu li brtvenice odgovarajuće dotegnute, centrirati agregat i nakon pokretanja u rad paziti da je pumpa postigla radne uvjete.

      Dijagnostika kvarova kod višestupanjske pumpe je kompleksnija u usporedbi sa jednostupanjskom pumpom jer treba obuhvatiti više potencijalnih uzroka i njihovog međudjelovanja, često u praksi nekoliko čimbenika istovremeno uzrokuje određeni kvar stoga je potrebno detaljnije istražiti o čemu se radi.

Kada se neki kvarovi ponavljaju i mjere prevencije ne djeluju, preporučuje se kontaktirati proizvođača pumpe za dodatno tehničko mišljenje, ako je pumpa u garantnom roku može se zatražiti i tvornički servis ili zamjena pumpe.

 Koje kvarove višestupanjskih pumpi ste otkrili? Kako ste ih uklonili?

Podijelite iskustva u komentarima!