Súčasné poznatky z filtrácie olejov v praxi

Súčasné poznatky z filtrácie olejov v praxi

Za posledných 25 rokov filtrácia olejov prešla veľkými zmenami. Olejom sa začala venovať väčšia pozornosť, a to najmä z toho dôvodu, že povolené tolerancie a mechanické namáhanie pohyblivých častí v hydraulických a mechanických systémoch, ktoré sú mazané olejmi sa zmenilo až 10 násobne. Hydraulické systémy, ktorých tolerancie pohyblivých častí boli 25 až 50 µm dnes pracujú s toleranciách od 1–5 µm. Väčšia presnosť výroby a nižšie tolerancie priniesli zo sebou aj vyššie požiadavky na oleje, ktoré tvoria náplne týchto systémov. Tieto oleje majú lepšie fyzikálne (napr. čistota, viskozita a viskozitný index) a taktiež aj chemické vlastnosti (obsah vody, TAN, TBN).

V niektorých prípadoch pracujú pri vyšších prevádzkových teplotách a s predĺženým intervalom výmeny.

Tieto požiadavky na oleje si vyžadujú zvýšenú starostlivosť v celom prevádzkovom procese. Už procese manipulácie v skladoch, pri plnení hydraulických systémov ako aj pri práci v strojoch je potrebné týmto mazivám venovať zvýšenú pozornosť.

Nedodržiavanie správnych postupov pri nakladaní s olejmi má za následok ich predčasné znehodnotenie. Prítomnosť vody, kovových častíc a vzduchu spúšťa proces oxidácie olejov, čoho dôsledkom je strata chemických a fyzikálnych vlastností oleja.

V procese oxidácie oleja vznikajú v oleji voľné radikály, ktoré chemicky reagujú a začnú tvoriť kyseliny, alkoholy, estery a ďalšie nežiadúce chemické látky. Predmetné látky ďalej reagujú a môžu sa zhlukovať, vďaka čomu začnú z oleja vypadávať (mäkké kaly). Ďalšie reakcie vytvárajú v oleji nerozpustné produkty degradácie, ktoré začnú tvoriť v olejovom systéme usadeniny rôznych foriem, od mäkkých rôsolovitých cez lepivé až po tvrdé a lesklé kaly.

Tieto produkty degradácie je možné vyriešiť použitím vhodnej filtrácie.

Na obrázku sú uvedené základné typy filtrov, ktoré sa používajú v hydraulických systémoch. Veľkosť a správne nastavenie jemnosti filtračných médií týchto filtrov ma rozhodujúci vplyv nielen na chod hydraulického systému, ale aj na kvalitu hydraulickej kvapaliny.

Pre lepšie znázornenie sú jednotlivé druhy filtrov uvedené na nižšie uvedených obrázkoch. Jednotlivé druhy filtrov podľa ich umiestnenia v systéme rozdeľujeme nasledovne:

  1. Sacie – umiestnenie na saní čerpadla, veľkosť od 50 do 150 µm
  1. Tlakové – za čerpadlom, pred citlivými hydraulickými prvkami, 3–25 µm
  1. Odpadové – na vratnej vetve do nádrže, 25–50 µm
  1. Plniace sitá – sú súčasťou nalievacieho hrdla na olejovej nádrži, 100–500 µm
  1. Odvetrávacie – inštalujú sa na najvyšší bod olejovej nádrže, 3–10 µm

Vyššie uvedené filtre sú nevyhnutné pre správne fungujúci hydraulický systém. Plnia však primárnu funkciu z tohoto dôvodu ich môžeme nazvať primárne filtre. Primárne filtre majú za úlohu v krátkom čase prefiltrovať veľké množstvo hydraulickej kvapaliny pri vysokých tlakoch. Tieto filtre však neriešia životnosť hydraulických prvkov a mazacích kvapalín z dlhodobého hľadiska.

Túto problematiku v plnom rozsahu rieši obtoková by-passová filtrácia. Obtoková filtrácia má sekundárnu funkciu, preto ich môžeme nazvať sekundárne filtre. To znamená, že v hydraulickom systéme nie sú nevyhnutné. Ich obrovským prínosom je, že pri pomerne malých prietokoch a nízkych tlakoch zbavujú hydraulické kvapaliny kontaminantov, ktoré nie sú schopné primárne filtre odstrániť.

Pri vhodnom použití obtokového by-passového filtra je možné z oleja dlhodobo odstraňovať nielen kontaminanty kovového a nekovového pôvodu, ale aj vodu, ktorá je jedným z hlavných spúšťačov degradácie olejov.

Na obrázku č. 2 je uvedený jeden zo spôsobov obtokovej by-passovej filtrácie, ktorý sa veľmi často používa v praxi, spolu s odstránením vnútorných a vonkajších vplyvov znečistenia hydraulických kvapalín.

Pomocou tejto filtrácie je možné veľmi účinne odstrániť aj produkty oxidácie tzv. mäkké kaly.

Príklad odstránenia mäkkých kalov z oleja je uvedený na nasledujúcom obrázku č. 3.   

Ďalšou veľmi vhodnou aplikáciou obtokových filtrov vyrobených z celulózy je filtrácia a vysušovanie transformátorových olejov. Nieje potrebná investícia do drahých a náročných vysušovacích technológií. S použitím špeciálne navrhnutých a vyrobených filtračných vložiek je možné už pri prvom prietoku dosiahnuť obsah vody 1 ppm.

Výhody obtokovej by-passovej filtrácie 

Na základe analýz a praktických skúseností pri obtokovej by-passovej filtrácii je možné konštatovať, že takýto spôsob filtrácie má nasledovné prínosy: 

  • odstránenie kontaminantov: kovových, nekovovových častíc,
  • dosiahnutie triedy čistoty ISO 4406: 13/11/8, NAS 1638: 2,
  • odstránenie „veľkej voľnej vody“ 3000 ppm až na hodnoty 150 ppm a tým zamedzenie vzniku oxidačných produktov,
  • odstránenie viazanej vody napr. v transformátorových olejov až na 1 ppm,
  • odstránenie mäkkých kalov,
  • niekoľkonásobné predĺženie intervalu výmeny oleja,
  • predĺženie životnosti plnoprietokových filtrov: väčšina kontaminantov je zachytená obtokovým filtrom, čím sa zabraňuje nasýteniu plnoprietokového filtra,
  • dôležitá redukcia opotrebenia: zachytenie časticových kontaminantov zabraňuje „pieskovaciemu“ efektu týchto častíc na komponenty stroja,
  • zabránenie poškodeniu: zablokovanie dynamických vôli v komponentoch,
  • predĺženie životnosti stroja: redukcia opotrebenia predlžuje životnosť stroja,
  • redukcia nákladov na opravy,
  • ekonomický prínos,
  • zlepšenie pôsobenia na životné prostredie: preventívna údržba a predĺženie životnosti oleja zabraňuje znečisteniu prírodných zdrojov. 

Z doterajších skúseností vieme, že užívatelia zariadení často riešia problém filtrácie hydraulických kvapalín, až v prípade keď stroj prestane pracovať. Toto riešenie je však veľmi drahé, lebo nesie zo sebou zvýšené náklady na výmenu komponentov pri opravách a prestojoch. Z toho dôvodu doporučujeme už pri nových zariadeniach uvažovať o aplikácií obtokovej by-passovej filtrácie na zariadeniach, aby sme predišli vyššie uvedeným problémom pri prevádzke vo výrobných závodoch.

Recenzent: Ing. Ladislav Hrabec, 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