Praktické zkušenosti s diagnostikou plastických maziv

Praktické zkušenosti s diagnostikou plastických maziv

Příspěvek popisuje způsob aplikace tribodiagnostiky plastických maziv pro mazání ložisek elektromotorů v praxi s cílem prodloužení doby mezi opravami. Jsou v něm uvedeny konkrétní aplikace a srovnání jak s ostatními bezdemontážními diagnostikami, tak se skutečným stavem zjištěným při opravě.


Úvod


Obrázek 1 Místo odběru vzorku

Diagnostika mazacích olejů (všeobecně procesních kapalin) je dobře známá a hojně využívaná metoda moderních údržbářských postupů. Ne všechny třecí uzly jsou však mazány kapalnými mazivy – oleji. Ve velké míře je využíváno i plastické mazivo, které je, zejména u menších strojů a elektromotorů, používáno častěji než olej. Velká část strojů je mazána právě plastickým mazivem.

Také v naší společnosti využíváme plastické mazivo, a proto jsme se rozhodli vyzkoušet v praxi metody tribodiagnostiky na aplikace, pro které se plastická maziva používají.

Cílem projektu bylo zjistit aktuální stavu plastického maziva, a to s ohledem na vhodnost jeho použití. Dalším z cílů bylo zjistit, zda pro domazávání není zvolen příliš krátký interval a nedochází-li k degradaci maziva. Také jsme ověřovali, zda lze pro určení stavu valivých ložisek využít tribodiagnostiku plastického maziva.

Hlavním cílem bylo prodloužit dobu mezi opravami výrobních zařízení.

Při výběru diagnostických metod jsme vycházeli ze dvou požadavků:

  1. Diagnostická metoda musí být rozšířená a běžně používaná.
  2. Náklady na diagnostickou metodu musí být přiměřené.

Zvolené metody:

  • Infračervená spektroskopie [IČ]
  • Stanovení konzistence NLGI
  • Stanovení množství otěrových kovů
  • Stanovení mechanických nečistot
  • Vizuální charakteristika plastického maziva

Jako referenční plastické mazivo bylo zvoleno mazivo, které je používáno na nejvíce aplikací. Mazivo má tyto parametry: NLGI stupeň 3, lithné mýdlo, základový olej minerální, viskozita při 100 °C – 11 mm2/s , viskozita při 40 °C – 100 mm2/s a bod skápnutí 180 °C. 

Pro zjištění stavu ložisek byly zvoleny tyto metody:

  1. Vibrodiagnostika
  2. Měření akustické emise
  3. Měření teploty ložisek 

Postup projektu: 

  1. Volba druhu zkušebních metod
  2. Stanovení referenčních hodnot nového plastického maziva
  3. Vytipování strojů a odběr vzorků
  4. Porovnání výsledků s jinými diagnostickými metodami
  5. Interpretace výsledků 


Naměřené výsledky a jejich interpretace 

Vzorky č. 3 až 6

První skupina měření proběhla u elektromotorů (výkon: 108 až 132 kW, proud: 146 až 176 A, otáčky: 2980 až 2990 1/min). Elektromotory jsou umístěny v uzavřené čerpací stanici pro čerpání horkých médií a jsou vystaveny vyšším okolním teplotám. Interval domazávání je 2 000 až 4 000 hodin.

Vzorek plastického maziva byl odebrán z přebytečného maziva, které unikalo z labyrintů ven. Výsledky jsou uvedeny v tabulce č. 1 níže. Na obrázku č. 2 a 3 jsou zobrazena IČ spektra těchto vzorků. Z nich není patrný žádný významný rozdíl mezi dvěma referenčními vzorky nového maziva. Je patrný jen mírný nárůst oxidačních produktů viz obrázek č. 3.

Lze tedy vyvodit, že i když motory nepracují v ideálním prostředí je interval domazávání (obnovy plastického maziva) elektromotorů takový, že nedochází k nadměrné degradaci maziva. Naopak můžeme uvažovat o jeho prodloužení. Vzorky těchto maziv obsahovaly minimální množství otěrových kovů.  

Tabulka č. 1 Přehled výsledků laboratorních zkoušek

 

Vzorek 3–5

 

Vzorek 6

Vzorek 7

 

Vzorek 8

Vzorek 9

 

Vzorek 10, 11

Vzorek 12,13

Vzorek 14

Konzistence NLGI

2–3

3

3

3

2–3

2–3

2–3

Ø  4

Barva

Tmavší hnědá až načernalá

Světle hnědá

Tmavě hnědá – místy mírně načernalá

Světle hnědá

Světle hnědá

Světle hnědý

Tmavě hnědý

černá

Celkový stav

Dobrý

Dobrý

Zvětšený obsah prach. částic

Dobrý

Dobrý. Zvětšený obsah prach. částic

Velké množství kovových částic

Velké množství kovových částic

Velmi špatný

FTIR

V pořádku

V pořádku

Náznak mírné oxidační degradace

V pořádku

V pořádku

V pořádku

 

 

V pořádku

Totální rozklad maziva

Ostatní diagnostické metody

Bez nálezu

Bez nálezu

Bez nálezu

Bez nálezu

Vibro-diagnostika doporučila opravu

Vibro-diagnostika doporučila opravu

Vibro-diagnostika doporučila opravu

Vibro-diagnostika doporučila opravu

Poznámka

Dosud nedošlo k demontáži

Dosud nedošlo k demontáži

Dosud nedošlo k demontáži

Dosud nedošlo k demontáži

Došlo k demontáži – zvětšené radiální vůle

Poškozené ložisko

Poškozené ložisko

Poškozené ložisko

Vzorek č. 7

Ve vzorku č. 7 byl opět zaznamenán mírný nárůst oxidačních produktů, viz obrázek č. 4, a také zvýšený obsah mechanických nečistot, převážně prachových částic. Tyto prachové částice se do maziva dostaly s největší pravděpodobností až po vytečení maziva z ložiska při domazávání. 

Vzorky č. 9 až 12

Tyto vzorky byly odebrány přímo z ložisek, která byla doporučena vibrodiagnostikou do opravy, a to po jejich demontáži. Ani v jednom případě mazivo nevykazovalo známky oxidačních produktů, i když barva byla tmavá. Mazivo obsahovalo velké množství kovových částic, viz obrázek č. 6. Obsah železa byl ve třech případech v rozmezí 350 až 920 ppm, v jednom případě pak 9 500 ppm. Ložiska byla aplikována ve vzduchovém ventilátoru 1420 1/min, výkon el motoru 45 kW.

Stav ložisek je zřejmý z obrázku č. 7.

Vzorek č. 13

Vzorek byl odebrán z ložiska, které bylo doporučeno vibrodiagnostikou k opravě po jeho demontáži ze stroje. Odebraná hmota mazivo nepřipomínala.

Dle laboratorního rozboru zbytky maziva neobsahovaly téměř žádnou olejovou složku, ale jen zpevňovadlo, karbon a nečistoty. Došlo zde k totální degradaci a oxidaci olejové složky. Kovové nečistoty v mazivu obsažené dosahovaly velikosti okolo 1 mm.

Po tomto zjištění došlo ke změně plastického maziva a úpravě (zkrácení) mazacích intervalů. Mazivo bylo aplikováno v Rootsově dmychadle, výkon el. motoru 315 kW, 1 480 1/min, provozní teplota 80 až 95 °C. 

Vzorek č. 14

Jedná se o napájecí čerpadlo na horký kondenzát. Výměnu ložisek doporučila vibrodiagnostika. Ložisko, ze kterého byl vzorek odebrán, bylo zkrápěno horkou vodou z poškozené provazcové ucpávky. Byl tedy možný její průnik do ložiskového domku.

Z hlediska oxidace je toto mazivo v pořádku. V porovnání s novým mazivem na FTIR diagramu nejsou patrné žádné změny. Mazivo obsahovalo velké množství kovových částic – zejména Fe. Velikost částic dosahovala velikosti až 100 µm.

Stávající mazivo bylo nahrazeno mazivem podobných parametrů, avšak s větší odolností vůči vodě.


Závěr

Touto provozní zkouškou jsme se naučili vhodně odebírat, skladovat a transportovat vzorky plastického maziva. Nepotvrdil se však náš základní cíl, kterým bylo zjištění aktuálního stavu maziva a ložisek. Plastické mazivo, které bylo odebíráno mimo ložisko, neobsahovalo žádný otěrový kov a s výjimkou jednoho případu ani známky oxidačních produktů. Vypovídající hodnoty měly vzorky odebrané přímo z ložiska. Tato metoda však vyžaduje demontáž ložisek a nelze ji použít při prediktivní údržbě.

Praktické využití tribodiagnostiky plastických maziv při použití výše uvedených metod nevidíme jako perspektivní diagnostický nástroj u aplikací s rozsahem otáček 1 400 až 3 000 1/min. Potenciál je pro velká pomaloběžná ložiska.

Výsledky rozborů je možné použít pro úpravu typu použitého maziva a domazávacích intervalů na konkrétní pozici.

Nadále budeme tuto metodiku využívat při zjišťování kořenových příčin poškození strojů, respektive ložisek.

Recenzent: Ing. Jan Blata, Ph.D., VŠB-TU Ostrava, certifikovaná osoba na funkci Technik diagnostik tribodiagnostik – kategorie II

Řízení a údržba průmyslového podniku

Časopis Řízení a údržba průmyslového podniku již přes 10 let patří mezi neodmyslitelný zdroj informací v oblasti průmyslové údržby a diagnostiky. Část obsahu je z pera licenčních autorů Plant Engineering z USA.

www.udrzbapodniku.cz