Materiały - Sprężarki smarowane olejem

W inżynierii sprężonego powietrza, w kontekście sprężarek (czyli urządzeń służących do pompowania i sprężania gazów, głównie kompresorów), warianty smarowania determinują nie tylko konstrukcję samej maszyny, ale również architekturę całej stacji uzdatniania, dobór materiałów rurociągowych oraz procedury utrzymania ruchu. Zasadniczo generatory dzieli się na dwie główne kategorie: maszyny smarowane olejem (oil-lubricated) oraz bezolejowe (non-oil-lubricated).

Generatory smarowane olejem (z wtryskiem oleju)

W kompresorach wyporowych, takich jak sprężarki śrubowe czy łopatkowe, wtryskiwany do komory sprężania olej pełni trzy fundamentalne funkcje inżynieryjne:

Odbiór ciepła (chłodzenie): W procesie kompresji olej absorbuje około 85% generowanego ciepła, po czym jest schładzany w chłodnicy oleju z poziomu 85°C do około 55°C.
Uszczelnianie: Olej uszczelnia szczeliny między obracającymi się wirnikami (lub łopatkami) a obudową bloku sprężającego, co drastycznie podnosi sprawność wolumetryczną.
Smarowanie: Zapewnia film smarny dla łożysk i elementów ruchomych kompresora.

Dobór środka smarnego jest ściśle uregulowany. Zgodnie z normą DIN 51506 zabrania się stosowania olejów typu HD (High Density), ponieważ mają one tendencję do emulgowania i szybkiej utraty właściwości smarnych. Inżynierowie utrzymania ruchu mogą wybierać pomiędzy dwiema bazami:

Oleje mineralne: Charakteryzują się żywotnością rzędu 2000 do 3000 roboczogodzin w normalnych warunkach eksploatacyjnych.
Oleje syntetyczne: Stanowią znacznie bardziej zaawansowane technologicznie rozwiązanie. Zapewniają żywotność do 8000 godzin w sprężarkach tłokowych i nawet do 9000 godzin w sprężarkach śrubowych. Ich główną przewagą jest wysoka stabilność oksydacyjna i odporność na starzenie, co eliminuje powstawanie niepożądanych osadów w obwodzie olejowym. Dodatkowo, oleje syntetyczne cechują się niższą lotnością (co bezpośrednio redukuje tzw. oil carry-over, czyli przenoszenie oleju do sieci pneumatycznej) oraz doskonałym zachowaniem lepkości w szerokim zakresie temperatur.

Jeśli system pneumatyczny zasila produkcję spożywczą lub farmaceutyczną, gdzie istnieje ryzyko incydentalnego kontaktu z produktem, bezwzględnie wymaga się stosowania olejów z certyfikatem dopuszczenia do kontaktu z żywnością (Food Grade / USDA-H1).

Ubocznym skutkiem wtrysku oleju jest zanieczyszczenie samego medium. Powietrze opuszczające stopień sprężający przechodzi przez mechaniczny separator, który obniża zawartość oleju do poziomu 1-3 mg/m³. Aby osiągnąć wyższe klasy czystości według ISO 8573-1, konieczne jest zastosowanie filtrów koalescencyjnych (mikrofiltrów) oraz kolumn z węglem aktywnym, które fizycznie adsorbują opary węglowodorów, redukując ich zawartość do poziomu 0,003 - 0,005 mg/m³. Kondensat wodny wytrącający się w systemach smarowanych olejem osiąga zazwyczaj neutralne pH, ponieważ olej wypłukuje z powietrza agresywne związki i osiada na ściankach instalacji, chroniąc je. Taki kondensat zawiera jednak od 200 do 1000 mg/l oleju, co wymusza stosowanie separatorów olej-woda przed jego zrzutem do kanalizacji, z uwagi na restrykcyjne limity środowiskowe (często wynoszące 20 mg/l).

Generatory bezolejowe (pracujące na sucho)

W rozwiązaniach bezolejowych komora sprężania jest całkowicie odizolowana od obiegu smarowania. Przykładowo, w bezolejowych sprężarkach śrubowych wirniki są ze sobą połączone zsynchronizowaną przekładnią zębatą, dzięki czemu nie stykają się mechanicznie i nie wymagają uszczelniania ani smarowania olejem. Do tej grupy należą również dmuchawy Rootsa oraz sprężarki z pierścieniem cieczowym (wykorzystujące np. wodę jako barierę uszczelniającą).

Z punktu widzenia inżynierii jakości, generatory bezolejowe są krytyczne w zakładach, gdzie medium nie może zawierać najmniejszych śladów węglowodorów ropopochodnych (przemysł spożywczy, rozlewnie napojów, laboratoria czy branża farmaceutyczna).

Technologia ta niesie jednak specyficzne konsekwencje projektowe dla całej infrastruktury. Brak wtrysku oleju powoduje, że powstający ze sprężonego powietrza kondensat staje się wysoce kwasowy (pH waha się w granicach od 4 do 5). Pozbawienie układu cienkiego, ochronnego filmu olejowego potęguje ryzyko intensywnej korozji rurociągów. Z tego względu dobre praktyki inżynieryjne (GMP) przy stosowaniu bezolejowych generatorów kategorycznie wymuszają stosowanie rur wykonanych z materiałów odpornych na korozję, takich jak stal nierdzewna, eliminując rury ze zwykłej stali węglowej.

KOMENTARZE (0)