ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ СИСТЕМ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОЙ СМАЗКИ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР НА ОБОГАТИТЕЛЬНОМ ОБОРУДОВАНИИ И ЭКСКАВАТОРНОЙ ТЕХНИКЕ.

Семинар в Губкинском институте (филиале) ФГБОУ ВПО «МГОУ имени В.С.Черномырдина».

( НА ОСНОВЕ МЕТОДИК ПРОЕКТИРОВАНИЯ КОМПАНИИ DELIMON.)

Докладчик – Ефимов С.М., Представитель компании Bijur Delimon International в СНГ.

Стабильность работы любой техники зависит от стабильности работы ее составляющих. Это особенно важно в сложных климатических условиях, таких как: запыленность, высокие и низкие температуры, повышенная влажность и обильные осадки.

Одной из важной составляющей частью оборудования является система централизованной смазки узлов трения. Как ни странно, но проблема промерзания таких систем в большинстве случаев зависит не от имени производителя смазочного оборудования, а, прежде всего, от подхода к тому, как построена система и на какие температурные режимы она рассчитывалась.

На рис. 1 приведены факторы, влияющие на работоспособность и надежность эксплуатируемых смазочных систем при низких температурах.

Факторы снижения воздействия низких температур на процесс и качество смазки.

Рис.1 Факторы снижения воздействия низких температур на процесс и качество смазки.

Средняя зимняя температура на территории Российской Федерации колеблется в диапазоне от 0 до -35 градусов. Сразу оговорюсь, что под низкими температурами подразумевается диапазон от 0 до -40 С. Все что ниже, считается сверхнизкой температурой, при которой, как правило, все оборудование машины работает во внештатном (не паспортном) режиме, не считая, специально созданных для работы в таких условиях, машин.

Остановимся подробнее на каждом из перечисленных факторов и расшифруем их значение, исходя из практики проектирования инженеров компании Делимон.

1. Подборсмазочногоматериала.

Смазочные системы и марка смазочного материала неразрывно связаны друг с другом.

Основным свойством смазочного материала для применения в смазочных системах является его прокачиваемость и текучесть, которые неразрывно связаны с вязкостью последнего и его химическим составом. Допустимым классом вязкости для большинства типов смазочных насосов является 2 и, редко, 3 класс по классификации NLGI.

Класс вязкости зависит от типа загустителя и базового масла. Чем меньше в загустителе парафина, тем смазка имеет более стабильный класс вязкости при снижении температуры. Наличие литиевого загустителя улучшает адгезию смазки.

Для справки: смазка состоит из: загустителя (около 10%), присадок, базового масла. В качестве загустителя применяется мыло литиевое или кальциевое. Для базового масла используют парафиновые, нафтановые, эфирные и растительные масла.

Соответственно. Постоянство класса вязкости в требуемом диапазоне температур обеспечивает прокачиваемость смазки плунжерными парами насоса и его нормальное всасывание, снижая при этом риск разрыва потока во всасывающих каналах насосов.

В табл. 1 показаны диапазоны температур в зависимости от типа базового масла и ценовой фактор.

Таблица 1. Диапазоны температур в зависимости от типа базового масла и и ценовой фактор


Базовое масло

Номинальный рабочий диапазон температур

Фактор цены

Парафиновое

от - 12 до 140° C

+

Нафтановое

от - 35 до 120° C

++

Рапсовое

от - 20 дo 80° C

++

Подсолнечное

от - 18 до 110° C

+++

Синтетические эфиры

от - 30 до 177° C

++++++++

Диэфир

от - 73 to 204° C

++++++++

Полиолэфир

от - 46 to 204° C

++++++++++

Синтетический углеводород (PAO)

от - 62 дo 177° C

+++++++++

Полиалкилен гликоль

от - 40 дo 177° C

+++++++++++

Силиконовое

от - 73 дo 232° C

+++++++++++++

Флюорокремниевая

от - 46 дo 232 ° C

++++++++++++++

Перфлюоринированные полиэфиры

дo 315° C

+++++++++++++++

Кинематическая вязкость определяет прокачиваемость смазок при низких температурах, стартовые характеристики и сопротивление вращению при установившихся режимах, а так же возможность заправки узлов трения (см.Табл. 2).

Таблица 2. Применения масел при различной кинематической вязкости.

Кинематическая вязкость
при 40° C

Применение

< 100 cSt

Очень низкие температуры, высокая скорость, низкая нагрузка

100 cSt - 200 cSt

Средняя температура, скорость, нагрузка,“автомобильные”

200 cSt - 500 cSt

Средняя скорость, нагрузка от средней до высокой,
“промышленные”

500 cSt - 1000 cSt

Низкая скорость, тяжелая нагрузка “тяжелые промышленные”

> 1000 cSt

Очень низкая скорость, очень тяжелая нагрузка

Для комбинирования смазочных материалов большинство из производителей имеет в своей номенклатуре так называемые высокотемпературные и низкотемпературные смазки. Имея средний диапазон температур, можно подобрать тип универсальные смазки для определенного применения. Однако при их хорошей универсальности они имеют высокую стоимость. В качестве примера таких смазок в табл. 3 приведены наиболее популярные смазки ведущих мировых производителей.

Таблица 3. Перечень универсальных смазок зарубежных производителей

Производитель

НАИМЕНОВАНИЕ
Централизованная пластичная смазка

Температурный
диапазон.

1

FUCHS

RENOLIT CX-EP 2

-3°…+14°

RENOLIT JP 1619

-50C°…+120C°

2

SHELL

ALVANIA EP2

-20С°…+12°

RETINAX HD2

-20С°…+13°

3

ExxonMobil

MobilGrease XHP 461

-20С°…+150С°

Mobilux EP 0,1,2

-25С°…+150С°

Mobilith SHC 460

-40С°…+150С°

В диапазоне температур от -20 до +50 °С допускается применение отечественных и импортных смазок с классом вязкости NLGI от 000 до 2.

Из отечественных марок в диапазоне до -10С рекомендуется применять смазки:

  • Литол 24 (ГОСТ 21150-87) с классом вязкости, соответствующему NLGI2. Температурный диапазон -10C…+70C.
  • ИП-1л (летняя) (ТУ 38.101820-80) с классом вязкости, соответствующему NLGI2. Температурный диапазон 0C…+70C.
  • ИП-1з (зимняя) (ТУ 38.101820-80) с классом вязкости, соответствующему NLGI2. Температурный диапазон -10C…+70C.

2. Использование специальных методик гидравлического расчета (на примере методики компании DELIMON).

Методика расчета системы смазки с учетом максимального колебания температур

Рис. 2 Методика расчета системы смазки с учетом максимального колебания температур

Исходные данные для расчета

Рис. 3. Исходные данные для расчета

Математический аппарат для расчета параметров смазочной (гидравлической) системы представлены на Рис. 4.

Математический аппарат расчета параметров смазочной системы

Рис. 4. Математический аппарат расчета параметров смазочной системы (используется инженерами компании DELIMON).

Так как кинематическая вязкость входит в формулу расчета в коэффициент потерь по длине трубопровода, необходимо учитывать длину и диаметр трубопровода при выборе типа насоса, его давления и расхода. И наоборот, имея определенную аппаратную часть, подобрать геометрические параметры трубопровода.

Компании Delimon GmbH совместно с компанией Shell была составлена таблица зависимости параметров насоса и размеров трубопровода для трех усредненных значений температур ( -20С, 0С, +20С), см. таблица 3. Таблица создана на основе лабораторных тестов для смазки класса NLGI 2 марки Shell Alvania EP2. Так, например, для насоса с подачей 7 л/ч потеря давления на одном метре трубы диаметром 10х1,5 составляет 13 бар и максимальная длина, на которую можно прокачать смазку, составляет 22 м. Это при температуре 0Сº. А при температуре -20Сº смазку можно прокачать только на 3 метра при тех же параметрах системы.

Табл. 4. Зависимость потерь давления по длине от параметров двухмагистральной системы компании (Совместные исследования компании DELIMON и SHELL)

Dual Line System

Кроме этого, в зависимости от типа смазочной системы, необходимо учитывать и местные потери в распределителях смазки. Это, в большей степени, касается прогрессивных систем смазки. Распределители, в таких системах, являются проточными и по этой причине накладывают ограничения на их применение в крупногабаритном оборудовании. Как правило, в таком оборудовании расстояние от источника смазки до самой удаленной точки смазки не должно превышать 10 – 15 метров.

Правильный подбор смазочного оборудования.

Нижнее допустимое значение температуры в паспорте аппарата определяется конструкцией и предельным значением температур, составляющих его компонентов. Как правило разработчик, конструируя такой аппарат, исходит из того, что все применяемые компоненты должны работать в предельных условиях.

Конструкторы компании Делимон Delimon работают над совершенствованием выпускаемых аппаратов много десятков лет. Как результат таких исследований, «родились» насосы серии ZP 3000, 4000, 5000, 6000 (см. Рис.3), имеющих нижние значение температуры -30С по паспорту. Эти насосы успешно применяются на роторных экскаваторах и обогатительном оборудовании СНГ, на многочисленных прессах немецкой компании Erfurt (PELLS).

Самые последние модели насосов компании Delimon рассчитаны на температуру -40Сº без применения специальных устройств подогрева. Но, тем не менее, применяемая смазка должна быть прокачиваемость при низкой температуре.

Такие модели насосов как: Dynamis, Dynamis Maxx имеют специальный героторный редуктор для создания высокого крутящего момента от двигателя постоянного тока. Кроме этого применяется высокопрочный пластик для баков.

Рис.5. Насосы ZP5000 и ZP6000 производства DELIMON (Германия).

Насосы ZP5000 и ZP6000 производства DELIMON

Класс защиты IP67 позволяет работать при прямом воздействии атмосферных осадков, сохраняя внутреннюю и внешнюю герметичность аппарата. Конденсатоотводчики предотвращают скопления влаги (конденсата) внутри корпуса насоса, предотвращая короткие замыкания и замерзания компонентов. Фото насосов представлены на рис.4.

Конструкции насосов Dynamis и Dynamis MAXX

Рис.6. Конструкции насосов Dynamis и Dynamis MAXX (Bijur Delimon International).

3. Настройка параметров системы.

При изменении температуры окружающей среды важное значение при работе системы смазки имеет правильная настройка параметров работы системы, а именно: настройка давления предохранительного клапана насоса, периодичность работы системы, настройка дозы в точку смазки, настройка температуры подогрева насосной станции, настройка температуры подогрева шкафа, увеличение токового предела срабатывания автоматов в шкафах управления, изменение количества одновременно работающих контуров и др. Как правило, на зимний параметр давление срабатывания предохранительных клапанов необходимо увеличивать на величину, достаточную для компенсации роста перепада давления в системе. Все остальные параметры изменяются в соответствии с указаниями руководства по эксплуатации смазочных систем и ее компонентов.

4. Использование специальных устройств подогрева.

В больших стационарных системах с большим количеством точек и удаленностью насосного агрегата от дальних точек смазки компания Delimon рекомендует использовать специальные устройства подогрева для: насосных станций циркуляционных систем, насосных станций подачи густой смазки, для трубопроводов и распределителей. Фото таких устройств, применяемых компанией Delimon в своих системах, представлены на рис. 7, 8, 9.

Обогрев распределителей типа ZVC, РисОбогрев насосов типа BH-C

Рис.7 Обогрев распределителей типа ZVC Рис.8 Обогрев насосов типа BH-C

Обогрев бочковых насосов типа BF-G

Рис.9. Обогрев бочковых насосов типа BF-G

На рис.10 показана уникальная система подогрева смазки сопел типа SDU для распыления смазки на подвенцовые шестерни и приводные зубчатые зацепления. Подогревающий элемент со встроенным термостатом позволяет подогревать смазку от 0 до +70С. От сети с питанием 220В переменного тока.

Сопло SDU с подогревом

Рис. 10. Сопло SDU с подогревом (термостат до +70Сº)

Шкафы с подогревом дополнительно оснащаются вентиляторами для кондиционирования воздуха внутри шкафа (Рис.9). Шкаф оснащается теном для подогрева. Внутри шкафа на стенках устанавливаются термостата. Распределители и трубопроводу обматываются специальным подогревающим проводом и защищаются внешней оболочкой из стекловаты в стеклоткани..

Шкаф с подогревом

Рис.11. Шкаф с подогревом (открытый и закрытый, для температуры – 40…+40Сº)

Панели распыления удерживают тепло излучаемое подогревающим элементом сопел SDU с помощью утепленного защитного короба (см. Рис.10).

 Панель распыления с установленными соплами с подогревом и защитным коробом

Рис.12. Панель распыления с установленными соплами с подогревом и защитным коробом

В заключении отметим, что применение смазочных систем в условиях низких температур возможно, но при условии учета данных критериев. Только комплексный подход поможет повысить надежность и работоспособность, как смазочного оборудования, так и всей машины в целом.

Презентация была представлена на Международном научно-практическом семинаре в Губкинском институте (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московского государственного университета имени В.С. Черномырдина» (ГИ (ф) МГОУ имени В.С. Черномырдина). И проходила 27-28 ноября 2012 г.