Właściwa gospodarka smarownicza

-- niedziela, 22 wrzesień 2013

Maszyny i urządzenia przemysłowe do sprawnego funkcjonowania potrzebują odpowiednio dobranych środków smarnych, które skutecznie chronią je przed przedwczesnymi awariami, a co za tym idzie – zapobiegają niepotrzebnym postojom i stratom finansowym ponoszonym z tytułu przerwania ciągłości procesu produkcyjnego.

Umiejętne zarządzanie gospodarką smarną w zakładzie oraz zastosowanie nowoczesnych metod badawczych olejów, umożliwiających aktywną diagnostykę maszyn i urządzeń, ma bezpośrednie przełożenie na wzrost efektywności produkcji. Niestety bardzo często smarowanie elementów urządzeń i maszyn jest albo całkowicie bagatelizowane, albo przeprowadzane w sposób niewłaściwy. A trzeba pamiętać, że czynność ta jest niezwykle istotnym zabiegiem konserwacyjnym i powinna być na stałe wpisana na listę zadań związanych z utrzymaniem ruchu. Wybór odpowiedniego środka smarnego oraz wszelkie działania zmierzające do optymalizacji gospodarki smarowniczej skutecznie mogą zapobiec pojawieniu się wielu niepożądanych skutków, takich jak zmniejszenie niezawodności i dyspozycyjności maszyn i urządzeń, nadmierne zużycie środków smarnych oraz części zamiennych, zanieczyszczenie środowiska, a także wzrost kosztów UR.

– Jeżeli zaakceptujemy pogląd, że środki smarowe to również części zamienne, podlegające typowym dla tych elementów procesom zużycia, to ich rola w utrzymaniu ruchu jest taka sama jak łożysk, śrub, nakrętek, układów scalonych, łańcuchów i pasów napędowych, zaworów, reduktorów, przekładni czy silników. W utrzymaniu ruchu są dobrze znane zasady ich doboru, montażu i eksploatacji, a także możliwości współpracy z serwisem producenta. Dlaczego tych samych reguł nie zastosować do olejów i smarów? – zastanawia się Paweł Kaczmarczyk, starszy specjalista ds. serwisu olejowego w firmie Orlen Oil.

Prewencja to podstawa

Zdaniem Janusza Tomana z firmy EKSPERT opłacalność wprowadzenia określonych działań czy poniesienia nowych inwestycji jest dzisiaj głównym czynnikiem decydującym o ich wdrożeniu. W większym niż kiedykolwiek stopniu dotyczy to również sposobu prowadzenia gospodarki smarowniczo-olejowej, co jest m.in. efektem tego, że ta część zadań służb utrzymania ruchu była dotychczas traktowana „po macoszemu”. W ostatnich latach okazało się jednak, że jest to część zadań służb utrzymania ruchu, których odpowiednia reorganizacja może w znaczący sposób obniżyć koszty produkcji – i to prawie w każdej branży, bo niewiele jest takich, gdzie oleje przemysłowe nie miałyby zastosowania.

Potwierdzeniem tych stwierdzeń jest nie tylko wzrost zainteresowania problematyką olejową wśród przedstawicieli zakładów produkcyjnych, ale również wychodząca im naprzeciw oferta dostawców technologii i urządzeń służących do prowadzenia nowoczesnej gospodarki smarowniczo-olejowej.

Prewencyjne UR opiera się na szeroko pojętej diagnostyce: termo-, wibro-, elektro- itp. Szczególnie ważnym narzędziem jest tribodiagnostyka, polegająca na ocenie stanu maszyny i znajdującego się w niej oleju poprzez wykonywanie określonych badań stanu olejów. Oczywiście pojedyncze wyniki badań i analiz olejowych niewiele mówią. Pokażą ewentualnie, czy stan oleju i maszyny jest krytyczny, czy jeszcze nie, ale przecież nie ma to nic wspólnego z prewencją. Chodzi przecież o to, żeby nie doprowadzić do stanu krytycznego. Aby tak było, trzeba spełnić kilka założeń.

Określić stan początkowy maszyny i oleju, czyli sprawdzić stan oleju od dostawcy zaraz po zalaniu nowej maszyny. Praktycznie wszyscy dostawcy olejów zalecają filtrowanie oleju podczas procesu zalewania maszyny oraz później, podczas uzupełniania stanów, więc olej w zbiorniku maszyny będzie miał inne parametry „startowe” od tego w beczce czy kontenerze.

W określonych, stałych odstępach czasu należy wykonywać zaplanowane badania próbek olejów pobranych zawsze z tego samego miejsca i w ten sam sposób do odpowiednich, tzn. czystych i szczelnych pojemników.

Niezwykle ważnym elementem jest czas pomiędzy pobraniem próbki, wykonaniem jej badań oraz przekazaniem wyników zlecającemu. Próbka zbadana po kilku tygodniach od jej pobrania nie jest reprezentatywna dla oleju w maszynie, z której została pobrana. Wyniki analiz otrzymanych po okresie dłuższym niż 2 tygodnie od pobrania próbki nie mają już związku z aktualnym stanem oleju i maszyny.

Otrzymywane wyniki badań trzeba zestawiać w tabelach tak, żeby bez problemu móc śledzić trendy poszczególnych parametrów olejów w każdej maszynie z osobna. Dopiero to pozwala na działania zapobiegające awariom.

Utrzymywanie olejów w stanie odpowiadającym ich najlepszym parametrom. Na pytanie: „Jaki stopień zanieczyszczenia oleju jest dopuszczalny dla bezpiecznej eksploatacji maszyn?” odpowiedź jest jednoznaczna – jakiekolwiek zanieczyszczenie, nawet najmniejsze, ma negatywny wpływ na pracę maszyny.

Jak podkreśla Janusz Toman, przedstawione punkty to tylko podstawowe założenia. Oczywiście wdrożenie procedur regularnych analiz olejowych oraz działań gwarantujących utrzymywanie olejów w stanie niezmiennych własności fizyczno-chemicznych wiąże się z pewnymi kosztami, które jednak są minimalne w porównaniu z kosztami związanymi z przestojami maszyn w następstwie awarii.

Tak więc analizy olejowe to bez wątpienia istotny element działań prewencyjnych. Czy są one systematycznie przeprowadzane w zakładach osób, które wzięły udział w naszej ankiecie? Z wykresu nr 2 wynika, że jedynie 35% ankietowanych odpowiedziało na pytanie twierdząco. W porównaniu do wyników badania przeprowadzonego w 2009 r. przez redakcję Inżynieria i Utrzymanie Ruchu Zakładów Przemysłowych okazuje się, że w ciągu tych kilku lat nie dokonał się radykalny wzrost świadomości użytkowników co do konieczności przeprowadzania analiz olejowych. Wręcz przeciwnie – w ankiecie z 2009 r. w zakładach prawie połowy respondentów (ok. 49%) analizy olejowe były stałym elementem działań prewencyjnych. Wówczas w ok. 58% przypadków były one zlecane firmom zewnętrznym, a obecnie tego typu rozwiązanie cieszy się jeszcze większą popularnością. Jak pokazuje tegoroczny sondaż, analizy olejowe zlecane są firmom zewnętrznym przez 79% respondentów. Tylko 14% ankietowanych prowadzi je wewnątrz zakładu, natomiast pozostały odsetek odpowiadających preferuje obie formy (wykres 3).

Zastanawiające jest, dlaczego nadal w tak niewielu zakładach regularnie przeprowadza się analizy olejowe. A przecież olej w maszynie to niejako krew systemu. Regularne monitorowanie oleju pod kątem np. obecności cząstek zużyciowych oraz różnego rodzaju zanieczyszczeń może dostarczyć wielu cennych informacji na temat stanu technicznego urządzenia. Dzięki temu możliwe jest wczesne wykrycie zużycia i podjęcie działań naprawczych, zanim jeszcze dojdzie do poważnej awarii. Niestety, jak się okazuje, diagnostyka jest często spychana na dalszy plan, ustępując miejsca konserwatywnemu podejściu do problemu.

Warto dodać, że zarówno w tegorocznej ankiecie, jak i w ankiecie przeprowadzonej 4 lata temu poprosiliśmy uczestników badania o odpowiedź na pytanie: „Czy podczas planowania i prowadzenia zadań smarowniczych firma wspomaga się systemem informatycznym?”. Mimo upływu czasu odpowiedzi są bardzo zbliżone. W 2009 r. takim narzędziem wspomagało się 39% osób, natomiast aktualnie system informatyczny wykorzystywany jest przez 35% respondentów (wykres 4).

Smar smarowi nierówny

Smar stały to środek smarny o gęstej konsystencji, składający się z oleju smarowego, zagęszczacza i dodatków uszlachetniających. Istotnym elementem jest baza olejowa, która wpływa na zachowanie smaru w wysokiej i niskiej temperaturze, definiuje temperaturę kroplenia, zdolność wypompowania oraz okres trwałości użytkowej smaru.

W zależności od użytej bazy olejowej smary stałe można podzielić na mineralne i syntetyczne. Ważną rolę odgrywa również zagęszczacz, który ma wpływ na konsystencję, wytwarza strukturę smaru poprzez związanie bazy olejowej, ma wpływ na zachowanie względem wody oraz pomaga w wytworzeniu powłoki smarowej. W zależności od tego, jaki zagęszczacz zostanie użyty, smar może być mydlany lub nie zawierający mydeł. Do zagęszczaczy mydlanych można zaliczyć mydła metalowe (litowe), złożone mydła metalowe (aluminiowe, litowe, wapniowe, sodowe), natomiast zagęszczacze niemydlane to związki organiczne i nieorganiczne (betonit, hektoryt hydrofilowy, polimocznik, krzemionka itp.). Ważne funkcje pełnią też dodatki – zapewniają właściwości, jakich nie mają smary bazowe, jak również poprawiają właściwości pożądane i ograniczają niepożądane. Najczęściej stosowane są dodatki zapobiegające zużyciu, skutkom skrajnych ciśnień, inhibitory korozji oraz dodatki spajające.

Wybór środka smarnego

Optymalny wybór środków smarowych jest bezpośrednim wynikiem dobrej organizacji działań w całym zakresie gospodarki smarowniczej prowadzonej w firmie. – Czy tego chcemy czy nie, środek smarowy jest elementem konstrukcyjnym maszyny, urządzenia, silnika i ważnym, niejednokrotnie kluczowym czynnikiem procesu technologicznego. Jest to przy tym element najsłabszy, najłatwiej ulegający destrukcji i najczęściej wymieniany. A jako taki ma decydujący wpływ na trwałość i niezawodność bazującego na nim procesu lub urządzenia – mówi Paweł Kaczmarczyk.

Przedstawiciel firmy Orlen Oil tłumaczy, że pierwszym technicznym kryterium mającym zastosowanie przy wyborze środka smarowego są zalecenia producenta maszyny. Środek smarowy, jako integralna część maszyny, został przez konstruktora dobrany pod kątem znormalizowanych wymagań jakościowych i lepkościowych, do których dochodzą jeszcze precyzyjnie określone specyfikacje. W instrukcji obsługi lub dokumentacji techniczno-ruchowej urządzenia podawane są wymagania stawiane środkom smarowym lub zamieszczana jest lista konkretnych produktów, które spełniają te wymagania, a dodatkowo zyskały jeszcze aprobatę producenta maszyny. Jeszcze przed zakupem i montażem urządzenia warto sprawdzić te zalecenia i ustalić, czy w okresie gwarancyjnym i pogwarancyjnym można stosować alternatywne środki smarowe innych firm olejowych, o takich samych parametrach. Takie postępowanie ułatwi później procesy logistyczne i zakupowe, umożliwiając ich dywersyfikację.

Z ankiety przeprowadzonej przez magazyn Inżynieria i Utrzymanie Ruchu Zakładów Przemysłowych wynika, że użytkownicy chętnie sięgają po środek już wcześniej sprawdzony w eksploatacji. To kryterium zostało uznane za najważniejsze przez 74% osób.

Naszych ankietowanych poprosiliśmy również o ocenę rangi ważności w skali od 1 do 5 punktów kilku innych czynników decydujących o wyborze produktu z zakresu smarowania (oczywiście poza spełnieniem wymogów technicznych). Przyjrzyjmy się teraz, jak wyglądają oceny większości. Okazuje się, że najwięcej, bo 32% sondowanych przyznało 5 punktów uznanej marce, natomiast 35% oceniło na 4 punkty kryterium związane z nowymi właściwościami środka smarnego deklarowanymi przez producenta. Jeśli chodzi o cenę, to okazuje się, że 29% osób biorących udział w ankiecie przypisało jej 4 punkty, tyle samo osób przyznało cenie 3 punkty.

Warto podkreślić, że w ciągu minionych 12 miesięcy ok. 74% respondentów nie zmieniało marki smarów i olejów wykorzystywanych w swoim zakładzie ani swojego dostawcy. Pozostała część ankietowanych dokonała takiej zmiany, na którą wpływ miała przede wszystkim cena.

Syntetyczny kontra mineralny

Syntetyczne środki smarne, zyskujące coraz bardziej na popularności, zawierają oleje bazowe powstające w procesie syntezy, które mają cząsteczki bardziej jednorodne w odróżnieniu od tych wykorzystywanych w konwencjonalnych olejach mineralnych. Poszczególne syntetyki różnią się między sobą budową chemiczną, a tym samym również właściwościami. Najważniejszymi bazowymi cieczami wyjściowymi używanymi do wytworzenia syntetycznych środków smarnych są: syntetyczne węglowodory (np. PAO), poliglikole, estry kwasu karboksylowego i kwasu fosforowego oraz oleje silikonowe.

W porównaniu z olejami mineralnymi oleje syntetyczne produkowane są w bardziej zaawansowanych procesach rafinacji, mają wyższą klasę czystości i jakość. W procesach produkcji tych olejów nie tylko usuwa się więcej niepożądanych składników, możliwe jest także dostosowanie poszczególnych cząsteczek oleju do wymagań nowoczesnych silników. Te dostosowane cząsteczki zapewniają wyższy poziom ochrony i lepsze parametry eksploatacyjne. Oleje syntetyczne mają wiele zalet, do których można zaliczyć m.in. znakomitą płynność w niskich temperaturach, dzięki czemu zachowują lepszą pompowalność oraz wyższy wskaźnik lepkości w szerokim zakresie temperatury. Oleje te cechuje też większa odporność na utlenianie i stabilność termiczna, co skutkuje mniejszym wzrostem lepkości wraz ze starzeniem się oleju oraz lepszą kontrolą i ograniczeniem powstawania osadów, co prowadzi do rzadszej wymiany oleju i krótszych przestojów.

Wielką zaletą syntetycznych środków smarnych jest to, że są czystsze i bardziej przyjazne dla środowiska – zapewniają obniżenie emisji silnika w porównaniu z konwencjonalnymi olejami mineralnymi zawierającymi większe ilości zanieczyszczeń, np. siarki, reaktywnych i niestabilnych węglowodorów, które nie sposób całkowicie usunąć podczas konwencjonalnej rafinacji ropy naftowej.

Polski rynek w liczbach

Według danych Polskiej Organizacji Przemysłu i Handlu Naftowego całkowity rynek olejów smarowych w 2012 r. wyniósł w przybliżeniu ok. 222 tys. ton sprzedanych gotowych olejów dla motoryzacji, przemysłu oraz sklasyfikowanych jako „pozostałe”. Oznacza to, że po dwóch latach wzrostów rynek skurczył się rok do roku o ok. 7,61%, osiągając poziom mniej więcej z 2006 r. Należy podkreślić, że o końcowym wyniku przesądził III i zwłaszcza IV kwartał, gdyż do połowy roku 2012 rynek zachowywał się dość stabilnie. Segment motoryzacyjny odnotował spadek o 5,2% w stosunku do poziomów z zeszłego roku, natomiast segment olejów dla przemysłu skurczył się w roku 2012 o 8%. Wynik ten nie jest tak zły, zważywszy na to, że we wcześniejszych latach spadki osiągały nawet kilkadziesiąt procent w segmencie olejów dla przemysłu.

Outsourcing gospodarki smarowniczej

Outsourcing Total Fluid Management (TFM), czyli bezpośrednia i ścisła współpraca producenta środków smarowych wraz z jego produktem w procesach technologicznych klienta oferuje wymierne korzyści. Zdaniem Pawła Kaczmarczyka należą do nich:

 

– Najlepsze efekty zapewni optymalne dla potrzeb dobranie zakresu usług. Całkowity outsourcing pozwala na większą elastyczność, ale nie wszędzie możliwa jest współpraca w takiej skali. Zintegrowanie outsourcingu olejowego z outsourcingiem utrzymania ruchu wydaje się wygodniejsze, ale wiodąca w tym przypadku rola serwisu mechanicznego najlepiej sprawdza się w typowo eksploatacyjnych kategoriach obsługi, związanej z okresową wymianą olejów i smarowaniem maszyn. W przypadku zaawansowanych procesów technologicznych, np. przy obróbce skrawaniem, utrata wiodącej roli serwisu olejowego na rzecz usługi uniwersalnej może wiązać się z pewnym ryzykiem – tłumaczy ekspert z Orlen Oil.

Czy serwis olejowy w formie outsourcingu jest praktyką powszechnie stosowaną? Z ankiety przeprowadzonej w lipcu br. wynika, że jedynie 16% firm korzysta z tego rozwiązania (wykres 5). Okazuje się, że pod tym względem niewiele się zmieniło od 2009 r., kiedy podczas przeprowadzania sondażu zadaliśmy użytkownikom takie samo pytanie i uzyskaliśmy niemal identyczną odpowiedź. Wówczas 17% respondentów deklarowało korzystanie z outsourcingu olejowego.

– Outsourcing TFM charakteryzuje się cechami właściwymi dla wszystkich projektów. Aby prawidłowo funkcjonował, musi być odpowiednio przygotowany, wdrażany i zarządzany. Jego cele powinny być znane, a oczekiwane efekty mierzalne – podkreśla Paweł Kaczmarczyk. W celu osiągnięcia dobrych efektów realizacji outsourcingu TFM konieczne jest pełne zaangażowanie najlepszych menedżerów mających wiedzę o outsourcingu, rozpoznanie ryzyka biznesowego, dobry plan komunikacji, korzystanie z zewnętrznych źródeł wiedzy, dobre zarządzanie relacjami i odpowiednie tempo wdrażania projektu.

Tak samo dobrze jak proces wdrożenia i prowadzenia outsourcingu TFM powinien być przygotowany proces bezpiecznego wyjścia z takiej relacji czy ewentualna wymiana realizatora usługi. A zapewnić to powinien kompetentny nadzór ze strony zleceniodawcy oraz na bieżąco aktualizowana baza danych.

Nowoczesne środki smarne

Środki smarne nowej generacji, a zwłaszcza produkty syntetyczne, wyznaczają nowy kierunek w dziedzinie związanej ze smarowaniem. Produkty te są dostępne w ofercie wielu firm działających na polskim rynku.

Na przykład ExxonMobil, jeden z najbardziej znanych na świecie producentów syntetycznych środków smarnych dla przemysłu, ma do zaoferowania swoim klientom m.in. w pełni syntetyczne oleje przekładniowe serii Mobil SHC Gear, których używanie gwarantuje zwiększenie produktywności i ograniczenie kosztów eksploatacyjnych. Co ważne, oleje Mobil SHC Gear umożliwiają osiągnięcie znacznych korzyści energetycznych w wielu obszarach, gdzie stosuje się przekładnie. Z kolei stosowanie syntetycznych olejów przekładniowych i do łożysk o podwyższonym standardzie Mobil serii SHC 600 zapewnia wysoką ochronę sprzętu, bezproblemową eksploatację – zarówno w wysokiej, jak i niskiej temperaturze oraz w trudnych warunkach – a także zwiększenie wydajności. Ponadto produkty te są odporne na ścinanie mechaniczne nawet w przekładniach pracujących pod dużym obciążeniem i w łożyskach wysokoobrotowych, czego skutkiem jest brak spadku lepkości.

Ciekawą ofertę posiada też Shell. Szeroki asortyment firmy obfituje w takie produkty, jak oleje do przekładni Shell Omala (m.in. najnowszy produkt Shell Omala S4 GX, odznaczający się wyjątkową żywotnością w ekstremalnych warunkach i temperaturze) czy oleje do sprężarek Shell Corena zapewniające sprawność układów dzięki obniżeniu pienienia, uwalnianiu powietrza i szybkiej separacji zbierającej się wody. Dużą popularnością cieszą się także smary Shell Gadus, które dzięki właściwie skomponowanej formulacji z wykorzystaniem różnych typów zagęszczaczy i fachowej pomocy we właściwym doborze do warunków pracy zapewniają niskie koszty eksploatacji i bezawaryjną pracę oraz produkty Shell Tonna. Shell Tonna to olej, dzięki któremu uzyskuje się duże oszczędności z uwagi na zmniejszenie ilości przejść przy obróbce detalu, poprawienie jakości powierzchni obrabianej (niższa chropowatość i mniejsze błędy kształtu). Bardzo ważną cechą jest szybka separacja oleju Shell Tonna z cieczy obróbkowej, dzięki czemu wydłuża się jej trwałość.Shell Tonna chroni prowadnice, przekładnie, łożyska i elementy układów hydraulicznych przed korozją i zużyciem.

Uzupełnieniem oferty wielu firm są usługi zapewniające uzyskanie specjalistycznej wiedzy oraz wsparcie, a także dostęp do praktycznych narzędzi i szkoleń. Przykładem niech będą: Shell LubeAdvisor (fachowe doradztwo w zakresie doboru oleju w celu podniesienia wydajności i ograniczenia kosztów eksploatacji), Shell LubeAnalyst (system zapewniający wczesne ostrzeżenia i umożliwiający identyfikację potencjalnych nieprawidłowości związanych z olejem lub urządzeniami, zanim staną się one krytyczne) czy Shell LubeMatch (bezpłatne internetowe narzędzie umożliwiające dobranie optymalnych środków smarnych dla pojazdów i sprzętu). Interesującą propozycją jest też oferowana przez firmę Mobil analiza oleju za pomocą programu Signum. Za pomocą tego nowoczesnego programu można monitorować krytyczne wskaźniki w zużytym oleju na podstawie specyfikacji najważniejszych producentów urządzeń i norm międzynarodowych.

Raport powstał w oparciu o dane uzyskane z ankiety przeprowadzonej w lipcu 2013 r. wśród czytelników miesięcznika Inżynieria i Utrzymanie Ruchu Zakładów Przemysłowych. Oprócz tego przy tworzeniu raportu bazowano na informacjach pochodzących od producentów oraz dostawców smarów i olejów. Raport nie stanowi pełnego obrazu rynku.

UR