Smary i oleje w zakładach produkcyjnych

-- czwartek, 22 październik 2009

Nowoczesne urządzenia o dużej wydajności pracują przy znacznych obciążeniach. Dlatego właściwe smarowanie jest ważne. Zapewnić je mogą nowoczesne oleje i smary. Stale szuka się w tej dziedzinie oszczędności, a obowiązujące przepisy wprowadzają coraz bardziej restrykcyjne wymagania, zarówno w zakresie bezpieczeństwa, jak i ochrony środowiska.

Ogólnie można powiedzieć, że smary tworzy się poprzez dyspersję środka zagęszczającego w płynnym środku smarnym. Skład smaru to od 75 do 95 proc. bazy, którą jest płynny środek smarny, na przykład olej, a pozostałą część stanowią elementy zagęszczające. W przypadku smarów kompleksowych stosuje się dwa różne kwasy tłuszczowe, z których jeden jest czynnikiem głównym. Stosowane obecnie dodatki to najczęściej: przeciwutleniacze, dodatki przeciwkorozyjne, przeciwzużyciowe oraz dodatki EP chroniące przed odklejaniem się smaru i płynięciem. Nowoczesne smary to obecnie bardzo złożone, wyspecjalizowane produkty, od których wiele się oczekuje, na przykład zgodności z uszczelnieniami, ale od użytkownika wymaga to również umiejętności w doborze produktu do potrzeb.

Waga inżynierii smarowania w strategii utrzymania ruchu systematycznie rośnie. Wyzwania, jakie stawiane są przed środkami smarnymi, to między innymi wyższe temperatury eksploatacji (odporność na utlenianie nawet w skrajnych warunkach), większe obciążenia powstające w zazębieniach, ograniczanie zużycia energii. Te nowe wyzwania stara się zaspokajać krajowy rynek producentów i dostawców olejów i smarów oraz firm świadczących usługi na przykład związane z audytem olejowym i analiz olejowych. Producenci środków smarnych prowadzą prace nad rozwojem technicznym i chemicznym, by minimalizować tarcie, zwiększać szybkość działania i działanie czyszczące.

Inżynieria smarowania
Jak twierdzą specjaliści z firmy Ecol w inżynierii smarowania chodzi o to, by właściwie smarować i odpowiednio wcześnie rozpoznawać – na podstawie analizy zmieniających się właściwości środka smarnego – zużycie urządzeń. Pozwala to reagować i przeprowadzać remont maszyn w zaplanowanym czasie zanim wystąpi awaria. To dzisiaj jedyna właściwa droga do ograniczania kosztów eksploatacji maszyn. Dlatego warto wprowadzić w zakładzie kompleksowy serwis olejowo-smarowniczy. Strategia utrzymania ruchu (UR) powinna zawierać taki serwis jako część tak zwanej strategii aktywnego (czynnego) utrzymania ruchu (Proactive Maintenance).

Jak mówi Andrzej Dudek z gdańskiej firmy Top Oil, z jego ponad 40-letniego doświadczenia wynika, że nie do końca rozumiemy rolę i miejsce środków smarowych w utrzymaniu ruchu. Profilaktyka czynna (czyli zapobieganie), a nie bierna (filtracja, wymiana) powinna być podstawą działalności służb utrzymania ruchu. Według niego zasadą powinno być – nie leczmy, a zapobiegajmy. W krajach zaawansowanych technologicznie poprzez racjonalizację gospodarki smarowniczej (czyli przez realizację profilaktyki czynnej) obniża się koszty utrzymania ruchu nawet o 30%, a jak to osiągnąć, prezentuje się na licznie prowadzonych szkoleniach. Andrzej Dudek przytacza też jedną z częstych wypowiedzi uczestników takich szkoleń – „uświadomiłem sobie, jak trudno jest zauważyć rzeczy oczywiste”. Jak twierdzi, wiele działań zmierzających do poprawy w tym zakresie jest prostych i bezinwestycyjnych.

Jeśli monitoruje się olej w trakcie eksploatacji, to może on być znakomitym i tanim źródłem informacji o stanie technicznym urządzenia. Warunkiem jest systematyczne badanie pod względem zawartości i rodzaju cząstek zużyciowych oraz zmian parametrów fizykochemicznych i czystości. Jeśli ustali się właściwie limity graniczne dla poszczególnych parametrów (różne dla każdego układu maszyny i oleju), to można interweniować, zanim wystąpią wyraźne objawy zużycia urządzenia. Specjaliści radzą tu zwracać większą uwagę na zanieczyszczenie oleju cząstkami zużyciowymi, niż tylko na parametry fizykochemiczne oleju. Prawidłowe wdrożenie serwisu olejowego może przynieść wiele korzyści nie tylko bezpośrednio w gospodarce olejami w zakładzie.

Jaki olej, smar?
Choć wydaje się to oczywiste, w praktyce w wielu zakładach podchodzi się do doboru środków smarnych bez należytej dbałości o ich parametry techniczne i użytkowe. Wbrew pozorom specjalistyczne środki smarne nie są dziś używane tylko w miejscach o szczególnych warunkach pracy i eksploatacji maszyn, gdzie muszą być spełnione na przykład wymogi HACCP, jak to jest w przemyśle spożywczym, gdzie smary i oleje muszą gwarantować bezpieczeństwo higieniczne procesów (mieć klasę NSF H1 lub H2) lub tam, gdzie stosuje się smary specjalistyczne w zakresie temperatur nawet od -70°C do +1100°C. Dla substancji smarujących trudne warunki pracy występują obecnie w wielu nowoczesnych maszynach.

W opinii Piotra Siwka z działu doradztwa technicznego Klueber Lubrication Polska oprócz sprawdzonych produktów stosowanych z powodzeniem od wielu lat w przemyśle warto zwrócić uwagę na nowości. Cechy nowych produktów to: zapewnienie wysokiej nośności zatarciowej (przekładnie są wystarczająco chronione przed szkodami zatarciowymi, również przy ekstremalnie wysokich obciążeniach szczytowych, wibracjach i drganiach) i wysoki stopień zapobiegania mikro-korozji wżerowej. Jak twierdzi Siwek, stabilność nowoczesnych olejów syntetycznych pod względem starzenia i utleniania się zapewnia wyraźne wydłużenie żywotności w stosunku do produktów standardowych.

Trudno tu nie zgodzić się z opinią, że poprzez wydłużenie żywotności olejów i smarowanych elementów maszyn możliwe jest znaczne zmniejszenie kosztów utrzymania ruchu (napraw, przestojów związanych z remontami). Również małe powstawanie osadów po utlenianiu w obwodzie oleju obniża koszty eksploatacji dzięki wydłużeniu żywotności filtrów i separatorów oleju. Stosowanie nowoczesnych olejów syntetycznych może wydłużać okresy między pracami serwisowymi, a nawet w określonych przypadkach realizować smarowanie na cały okres pracy urządzenia.

Na rynku są też dodatki do oleju zmniejszające tarcie i zużycie metali, jak choćby Mind M – kompleks węglowodorowy zaprojektowany do zmniejszenia zużycia i tarcia metali żelaznych i nieżelaznych. MIND M (przedsiębiorstwo „MIND” działa na rynku usług technologiczno-eksploatacyjnych w zakresie gospodarki smarowniczej) łączy się chemicznie z metalem, tworząc mikroskopijną, jednocząsteczkową, odporną na zużycie warstwę.

Jednak należy podchodzić do tego typu rozwiązań ostrożnie ze względu na różnorodność dodatków uszlachetniających stosowanych przez producentów olejów. Nie znaczy to, że w konkretnym zastosowaniu nie okaże się to rozwiązaniem optymalnym.
O różnorodności oferty smarów mówi także Radosław Berłowski z firmy Albeco: – Nie ma właściwej eksploatacji maszyny bez odpowiedniego smarowania. Jednak by ono przyniosło maksymalne korzyści, konieczny jest właściwy dobór środka smarującego. Oferta smarów dostępnych na rynku jest niezwykle bogata: poprzez smary uniwersalne do łożysk, przekładni, łańcuchów i do dużych obciążeń, występuje cała gama smarów specjalistycznych i przeznaczonych np. do przemysłu spożywczego, do niskich i wysokich temperatur, odpornych na wibracje, zapylenie i ciężkie warunki pracy, często stosowanych w układach centralnego smarowania. Dostępne są produkty do każdego zastosowania i każdych warunków pracy, jednak tak szeroka oferta smarów utrudnia klientom odnalezienie tego najwłaściwszego.

Z kolei, jak mówią specjaliści z Zakładów Automatyki „POLNA”, każdy, nawet najlepszy środek smarny spełni swoje zadanie pod warunkiem, że zostanie doprowadzony we właściwe miejsce, w odpowiedniej ilości, pod odpowiednim ciśnieniem i w odpowiednich odstępach czasu. Zadania te związane z dystrybucją środków smarnych spełniają urządzenia centralnego smarowania.

Rynek
Według danych Polskiej Organizacji Przemysłu i Handlu Naftowego pierwszy kwartał 2009 r. dla rynku olejów smarowych był niestety okresem spadków. Do niskiego wyniku przyczynił się głównie spadek sprzedaży w segmencie olejów dla przemysłu, który rok do roku zmalał o prawie 33 proc. Każde spowolnienie gospodarki powoduje mobilizację użytkowników i poszukiwanie oszczędności. Miejmy nadzieję, że analiza ekonomiczna nie zakończy się jedynie na oferowanej przez dostawców cenie. Producenci muszą odpowiadać na takie wyzwanie rynku. To też dobry moment na przetestowanie nowych produktów. Na polskim rynku działają zarówno duże międzynarodowe koncerny, jak i wiele wyspecjalizowanych firm zajmujących się produkcją i dostarczaniem środków oraz usług związanych z szeroko rozumianym smarowaniem. Ważną rolę odgrywają tu usługi, takie jak: badania i analizy olejów, audyt smarowniczy, doradztwo tribologiczne itp. Dla użytkowników nowoczesnych środków smarnych ich dobór i optymalizacja stanowi spore wyzwanie, a zaprojektowanie rozsądnego systemu zarządzania gospodarką smarowniczą w zakładzie może przekraczać kompetencje zatrudnionych w firmie pracowników. Dlatego usługi tego typu są poszukiwane, choć trudno się nam jeszcze przyzwyczaić do płacenia za wiedzę.

Koncerny naftowe prowadzą szeroki program badań mających na celu wytworzenie coraz doskonalszych produktów. Shell ma (spośród koncernów naftowych) najwięcej instytutów badawczo-rozwojowych. Jak mówi dr inż. Andrzej Tippe – Technical Services Manager w Shell Polska – koncern współpracuje z największymi producentami urządzeń, takich jak: sprężarki powietrza, systemy hydrauliczne czy przekładnie przemysłowe, i opracowuje dla nich środki smarne, dostarcza oleje i smary do napełniania fabrycznego i jako oleje GPO (często niemające żadnego powiązania z firmą Shell w nazwie). – Dzięki współpracy umieszczani jesteśmy w księgach obsługi i kartach smarowniczych, co niezmiernie ułatwia klientom w Polsce dobór najwyższej jakości środka smarnego – podkreśla Andrzej Tippe.

Firma Shell unowocześnia produkty, opracowując nowe, bardziej przyjazne dla środowiska pakiety dodatków uszlachetniających. Dzięki temu oleje hydrauliczne, sprężarkowe czy przekładniowe spełniają swoje funkcje przy zmniejszonej o połowę ilości dodatków, co wpływa na ochronę środowiska. W ofercie Shella jest zestaw środków smarnych z rodziny Cassida dla przemysłu spożywczego, kosmetycznego, farmaceutycznego czy opakowań. Są też oleje hydrauliczne, przekładniowe, sprężarkowe, różnorodne smary i środki specjalistyczne. Andrzej Tippe poleca  wersje olejów hydraulicznych Shell Tellus, oleje przekładniowe z rodzin Omala I Tivela, oleje do sprężarek powietrza z rodziny Shell Corena, oleje Shell Clavus do sprężarek chłodniczych, oleje turbinowe Shell Turbo T, oleje do obróbki metali oraz smary. Firma oferuje usługę LubeAnalyst umożliwiającą użytkownikom monitorowanie kondycji olejów i urządzeń. Wprowadzanie nowości jest najczęściej powiązane ze sprowadzaniem do Polski nowoczesnych urządzeń. Przykładowo coraz większa liczba silników gazowych wykorzystujących lokalne źródła wymaga smarowania olejami Shell Mysella.

Podobne podejście prezentują też inni znaczący dostawcy działający na naszym rynku, nie ograniczając się tylko do prostej sprzedaży swoich produktów.

Jak mówi Marek Dębiński, kierownik Serwisu Olejowego LOTOS OIL, w krajach wysoko rozwiniętych trudno dziś znaleźć firmę, która nie korzysta z możliwości tkwiących w serwisie. Należy równocześnie pamiętać, że Serwis Olejowy to nie tylko napełnianie maszyn, filtracja, dolewki, próbkowanie, analizy i odbiór olejów zużytych. Serwis to komplementarny system zaprojektowany tak, aby koszty oleju i koszty utrzymania ruchu w przedsiębiorstwie były jak najniższe. Jak uważa Dębiński, w wielu przypadkach wyniki badań olejów pobranych z maszyn są zestawiane z olejem świeżym, a oparcie się na takich danych prowadzić może do podejmowania błędnych decyzji co do trybu i częstotliwości wymian oleju. Lotos Oil daje nabywcom olejów i innym użytkownikom olejów smarnych możliwość wykorzystania w praktyce pełnego monitoringu oleju i oceny stanu maszyny poprzez szerokie badania własności od A do Z. Badanie takie obejmuje również pomiary specyficznych własności olejów przemysłowych, jak emulgowanie, pienienie, filtrowanie do pomiarów zawartości elementów pochodzących ze smarowanych powierzchni od pomiarów spektrograficznych zawartości pierwiastków do oznaczania ścieru metalicznego w formie cząstek ferromagnetycznych zawartych w oleju. Jak podkreśla Dembiński, tylko badanie w takiej formie i zakresie zapewnia pełne rozeznanie o bezpieczeństwie smarowania, odpowiada na najczęstsze pytanie mechanika: czy z pracy oleju w maszynie powstaje ścier i w jakiej ilości.

Można także korzystać z wyspecjalizowanych firm na zasadach outsourcingu, choćby takich jak Ecol, by prowadzić racjonalną gospodarkę paliwowo-smarowniczą. Dzięki temu firma może spełnić wymagania związane z zarządzeniem ministra przemysłu chemicznego z dnia 6 kwietnia 1968 r. w sprawie wytycznych dotyczących gospodarki paliwowo-smarowniczej, które nakłada na przedsiębiorstwa (zakłady) zużywające paliwa ciekłe, oleje i smary, niezależnie od schematu organizacyjnego, obowiązek wydzielenia komórki organizacyjnej lub osoby odpowiedzialnej za gospodarkę paliwowo-smarowniczą. Zagadnienia związane z wprowadzeniem struktury gospodarki smarowniczej w zakładzie można też powierzyć oprogramowaniu Ecol System.

Nie zawsze można korzystać z „wolnego rynku”, producenci maszyn w okresie gwarancyjnym narzucają korzystanie ze wskazanych marek olejów i smarów.

Ankieta
W przeprowadzonym pod koniec ubiegłego roku podobnym badaniu ankietowym okazało się, że regeneracja olejów jest prowadzona tylko przez 16 proc. zakładów naszych respondentów. Oczywiście nie wszędzie regeneracja jest możliwa i opłacalna. Dlatego popularność tej metody przedłużania wykorzystania olejów dotyczy raczej użytkowników zużywających ich duże ilości. Jak się okazuje, z programu dostaw produktów smarnych oferowanego przez firmy zewnętrzne korzysta aż połowa firm biorących udział w naszym badaniu. Plan smarowania dla swojego zakładu miało wtedy ponad 2/3 firm z ankiety.

W obecnej ankiecie zapytaliśmy, czy serwis olejowo-smarowniczy jest prowadzony w formie outsourcingu – jak się okazuje, nie jest to jeszcze preferowana forma, choć przez specjalistów zajmujących się problematyką smarowania jest wskazywana jako godna zainteresowania. Również porządkujące oraz wspierające planowanie i prowadzenie zadań smarowniczych systemy informatyczne nie są wykorzystywane w 60 proc. firm, zgodnie z uzyskanymi wynikami w badaniu ankietowym. Do odwadniania, odgazowywania, filtrowania oleju nasi respondenci używają między innymi produktów firm: Pall Corporation, Hydac, Kleentek, C.C Jensen, Lubcon, Mahle.

W opinii specjalistów w ostatnich kilku latach z powodu niedoboru wykwalifikowanych pracowników przemysł – w tym na przykład górnictwo – coraz częściej wymaga uporządkowania programów związanych z utrzymaniem ruchu, w tym ze smarowaniem. Programy te coraz częściej muszą być realizowane przy pomocy zewnętrznych, wyspecjalizowanych zespołów utrzymania ruchu. Jak wynika z ankiety, w prawie 50 proc. zakładów systematycznie prowadzone są analizy olejowe i najczęściej są one zlecane firmom zewnętrznym.

Podsumowując – warto polecić stałe pogłębianie wiedzy z zakresu inżynierii smarowania. Niestety brak dobrych i aktualnych opracowań na naszym rynku wydawniczym, jak choćby pozycja „Smary plastyczne” Ryszarda Czarnego, wydana przez Wydawnictwa Naukowo-Techniczne w 2004.

Jak uważa dr inż. Andrzej Tippe z Shell Polska, nie warto oszczędzać na środkach smarnych, na to mogą sobie pozwolić tylko bogaci, a często najpierw kupuje się najtańszy olej, potem trzeba remontować urządzenie, by na koniec kupić właściwy produkt o odpowiedniej jakości.

Oczywiście nie należy zapominać o automatycznych systemach smarowania, które zapewniają smarowanie wszystkich punktów smarnych maszyny czy pojazdu. Zalety tego coraz powszechniej stosowanego rozwiązania są bezdyskusyjne. Uniezależnia smarowanie od obsługi urządzenia,  dostarcza właściwą ilość smaru podczas pracy maszyny (uniemożliwia dostęp zanieczyszczeń, na przykład wody czy błota).

Na pewno jeszcze przez długi czas będziemy musieli korzystać ze środków smarnych, oby z roku na rok coraz lepszych, wydajniejszych i mniej szkodliwych dla środowiska. Cały czas trwają też prace, by urządzenia wykorzystywane w przemyśle pracowały bez smarów. Przykładem choćby nowoczesne tworzywo opracowane przez polskich naukowców z Instytutu Inżynierii Materiałowej Politechniki Łódzkiej. Wykonana z niego powłoka ma grubość około 0,5 µm, ale twardość tej cieniutkiej warstewki jest czterokrotnie większa niż hartowanej stali. Wynalazek opracował zespół naukowców pod kierunkiem prof. Bogdana G. Wendlera. Zapotrzebowanie na powłoki o niskim współczynniku tarcia jest dzisiaj coraz większe.

Wojciech Majka, prezes zarządu Ecol

Z moich doświadczeń w pracy, w firmie od lat specjalizującej się w serwisie olejowo-smarowniczym wynika, że problemy związane ze smarowaniem urządzeń są bardzo powszechne i pojawiają się we wszelkich branżach przemysłowych. W polskim przemyśle zostało jeszcze wiele do zrobienia – dotyczy to zarówno wdrażania nowoczesnych technik, takich jak diagnostyka urządzeń na podstawie wyników badań środków smarnych w eksploatacji, ale również takich spraw, jak czystość układów olejowych, jakość środków smarnych, pielęgnacja oleju czy dystrybucja wewnątrzzakładowa. Przyczyn tego stanu rzeczy można się doszukać w błędach popełnianych podczas budowania strategii utrzymania ruchu, która nie przewiduje kompleksowego podejścia do problematyki smarowania. Istotnymi aspektami tej strategii są m.in. ustalenie odpowiedzialności za poprawne smarowanie (definiowanie potrzeb, nadzór i wykonanie prac), dobór właściwych środków smarnych, odpowiednia polityka remontowa i konserwacyjno-pielęgnacyjna, integracja technik diagnostycznych z wykorzystaniem monitoringu środków smarnych, prowadzenie zapisów z wykonywanych czynności oraz odpowiednie kwalifikacje personelu realizującego zadania.

Mówiąc o niezawodności i innych wskaźnikach techniczno-ekonomicznych, nie zapominajmy o tym, że wydatki poniesione na wdrożenie i utrzymanie odpowiedniego programu smarowniczego przełożą się na uniknięcie wielu kosztów związanych z awariami, tj. remontami, a zwłaszcza z utraconą produkcją. W praktyce najważniejsze (ale i najtrudniejszą) umiejętnością w prowadzeniu diagnostyki olejów jest umiejętność wiązania faktów eksploatacyjnych i ich korelacji w wynikami analiz i pomiarów. Do tego potrzebna jest dobra znajomość środków smarnych i smarowanych urządzeń.

Arkadiusz Czaplicki, przedstawiciel techniczny – układy smarowania firmy Dropsa, Masterpol Poznań – Grupa Brammer

Raport pokazuje dwa zjawiska: z jednej strony coraz większa jest gama dostępnych produktów o coraz lepszych parametrach, z drugiej strony wiedza, jak stosować te produkty i unikać licznych nieprawidłowości w technice smarowania, jest ciągle niedostateczna. Bardzo ważne, moim zdaniem, jest zagadnienie dotyczące sposobu dostarczania smaru w odpowiedni sposób, w odpowiedniej ilości i w odpowiednim czasie do punktu smarnego. Takie możliwości dają układy centralnego smarowania. Dopiero skojarzenie odpowiednio dobranego, wysokiej jakości środka smarnego z odpowiednim układem smarowania daje możliwości zwiększenia parametrów niezawodnościowych maszyn i możliwości produkcyjnych oraz oszczędności w zakresie utrzymania ruchu. Należy też zauważyć, że coraz częstsze stosowanie takich układów daje możliwości zastosowania środków smarnych w całej ich gamie dostępności bez ograniczeń.

Autor: Bohdan Szafrański