Aktualności

Klasyfikacja olejów do sprężarek powietrza i pomp próżniowych

02-02-2018

1. Sprężarki – klasyfikacja i układy smarowania

Sprężarki, zwane również kompresorami, są to maszyny służące do zwiększania ciśnienia sprężanego czynnika (powietrza, gazu, czynnika chłodniczego) do żądanej wartości końcowej. Podstawowym parametrem charakteryzującym pracę sprężarek jest stopień sprężania, czyli stosunek ciśnienia tłoczenia do ciśnienia ssania. Ponieważ proces sprężania wiąże się ze wzrostem temperatury gazu, w przypadkach gdy wymagane jest wysokie ciśnienie tłoczenia, stosuje się sprężanie wielostopniowe. W sprężarkach wielostopniowych gaz schładzany jest pomiędzy kolejnymi stopniami w pośrednich chłodnicach powietrznych lub wodnych.

Ze względu na rodzaj zastosowania sprężarki dzielą się na:

  • Sprężarki powietrza
  • Sprężarki gazowe
  • Pompy próżniowe
  • Sprężarki chłodnicze

Układy smarowania sprężarek wynikają z ich budowy konstrukcyjnej i są bardzo różnorodne. W układach tych stosowane są praktycznie wszystkie techniki smarowania statycznego i hydrodynamicznego. W najbardziej rozpowszechnionych sprężarkach tłokowych smarowane są dwa podstawowe zespoły części: mechanizmy (łożyska wołu korbowego i korbowodu, wodziki) oraz cylindry (tłoki, pierścienie tłokowe uszczelniające, ścianki cylindrów, zawory). Doprowadzenie środka smarującego do powierzchni trących może być rozwiązane metodami bezciśnieniowymi (np. smarowanie rozbryzgowe, grawitacyjne) lub ciśnieniowymi (np. smarowanie poprzez wtrysk oleju).

Zadania jakie musi spełniać olej sprężarkowy, w każdym zastosowanym układzie smarowania są następujące:

  • zmniejszenie tarcia
  • zmniejszenie zużycia współpracujących części
  • odprowadzenie ciepła powstającego na skutek tarcia i sprężania gazu
  • odprowadzenie produktów zużycia i innych zanieczyszczeń stałych z układu smarowania
  • ochrona przed korozją
  • uszczelnianie komór roboczych

2. Warunki pracy i wymagania ogólne.

Podstawowymi parametrami pracy, wpływającymi na jakość stosowanego oleju  sprężarkowego są: temperatura, ciśnienie i czystość sprężonego czynnika.

Temperatura pracy definiuje wymaganą lepkość oleju; w temperaturze maksymalnej olej musi wykazywać lepkość na tyle wysoką, oby ochronić powierzchnie trące i pełnić funkcje uszczelniającą. Wysoki indeks lepkościowy zabezpiecza odpowiednią lepkość oleju w wyższych temperaturach i jednocześnie zapewnia dobry start sprężarki oraz szybkie dostarczenie czynnika smarującego do wszystkich skojarzeń trących. Oleje sprężarkowe muszą wykazywać dobrą stabilność termiczna, określoną poprzez niską pozostałość po skoksowaniu, ponieważ w wysokich temperaturach pracy i w kontakcie z powietrzem, olej występujący w postaci cienkiego filmu ulega łatwo procesowi destrukcji termicznej, tworząc koks. Rozgrzany koks, osadzony no ściankach układu wylotowego może doprowadzić do zapalenia mieszaniny powietrza i mgły olejowej i doprowadzić do wybuchu sprężarki.

Oleje sprężarkowe nie powinny zawierać lotnych składników, Temperatura zapłonu tych olejów powinno wynosić o 40'C do 50'C więcej niż najwyższa temperatura występująca w układzie sprężania. Wzrost ciśnienia powoduje wypychanie oleju z pomiędzy pierścieni tłoka i ścianki cylindra (w sprężarkach tłokowych), względnie między ścianą wirnika i łopatkami (w sprężarkach łopatkowych), stwarzając ryzyko przerwania ciągłości smarowania. Z tego powodu lepkość oleju musi być odpowiednio wysoko. Pożądane są również dobre własności przeciwzatarciowe oleju.

Wewnętrzne przemieszczanie się czynnika sprężanego wymusza transport cząstek kurzu do sprężarki, co może powodować powstawanie osadów stałych z przewagą składników nieorganicznych nad organicznymi. Problemom tym może przeciwdziałać sprawny system filtracji sprężonego czynnika (powietrza).

Kolejnym parametrem wpływającym na jakość oleju jest wilgoć. Im wyższa jest temperatura sprężanego gazu, tym wyższa jest zawartość w nim wilgoci. Wilgoć może kondensować i powodować korozję powierzchni części trących, np., tłoka lub końcówek łopatek. Podczas pracy sprężarki produkty korozji zostają usunięte, o nieosłonięte powierzchnia wystawiona jest na dalsze działanie korozyjne, Wynikiem tego są głębsze wżery, ścieranie i niszczenie powierzchni trących. Olej sprężarkowy winien adsorbować i usuwać z układu produkty korozji i wodę. Jeśli ilość wilgoci jest duża, olej powinien tworzyć z nią emulsję o własnościach kohezyjnych, tj. przyczepną do metalu. Zabezpieczeniem przed problemami związanymi z obecnością wilgoci w układzie jest osuszanie wlotowego gazu. Oleje do sprężarek gazowych i sprężarek powietrza otrzymywane są najczęściej z rop naftenowych, z bardzo dokładnie zrafinowanych wąskich frakcji próżniowych. Oleje wyższych klas jakościowych mogą zawierać dodatki przeciwutleniające, przeciwkorozyine, myjące i przeciwpienne. Natomiast nie stosuje się dodatków polimerowych, poprawiających własności niskotemperaturowe i reologiczne, ze względu na ich skłonność do koksowania. Jako bazy w produkcji olejów sprężarkowych stosowane są również oleje syntetyczne, głównie polialfaolefiny (PAO) oraz zblokowane przestrzennie estry poliglikoli i kwasów tłuszczowych. Oleje do pomp próżniowych powinny charakteryzować się niską prężnością par, dobraną właściwie do parametrów uzyskiwanej próżni oraz dobrą stabilnością chemiczną i termiczną. Najczęściej stosowane są oleje mineralne, uzyskiwane z głębokorafinowanych, wąskich frakcji próżniowych lub specjalne oleje syntetyczne o niskiej prężności par.

3. Klasyfikacja olejów do sprężarek.

Aktualnie stosowaną klasyfikacją olejów sprężarkowych jest klasyfikacja według lSO 6743 - 3A 1987. Dotyczy ona olejów do sprężarek tłokowych i rotacyjnych oraz do mechanicznych pomp próżniowych, tj. środków smarowych z grupy D (wg lSO 6743). Do grupy tej należą również oleje do sprężarek gazu i sprężarek chłodniczych, których klasyfikację przedstawia norma lSO 6743-3B:  198. Obu wymienionym normom lSO odpowiada równoważna norma PN-91 /C-96099/05.

Ponadto, jako norma próbna, funkcjonuje norma międzynarodowa ISO/CD 6743-3: 1994, obejmująca następujące podgrupy:

  • A (A-air) -oleje do sprężarek powietrza
  • V (V-vacum} -oleje do pomp próżniowych
  • G (G - gas) - oleje do sprężarek gazu
  • R (R - refrigerator) - oleje do sprężarek chłodniczych

W tabeli nr 1 przedstawiono klasyfikację środków smarowych do sprężarek powietrza i pomp próżniowych, wg PN-91/C-96099/05 (lSO 6743 - 3A).

Dla ustalania typu pracy sprężarek (lekko, średnia, intensywna) norma podaje wskazówki ułatwiające użytkownikowi dobór środków smarowych, tj. graniczne wartości temperatury i ciśnienia tłoczenia oraz stopnia sprężania gazu. Zostały one przytoczone,.

  • w tabeli 2 - dla sprężarek powietrznych tłokowych i łopatkowych smarowanych kroplowo,
  • w tabeli 3 – dla sprężarek powietrznych rotacyjnych z wtryskiem oleju.

Norma lSO 6743 - 3A przewiduje również możliwość zastosowania dla obu typów sprężarek oleju wyższej klasy, niż wynika z warunków pracy, w przypadku dużej wilgotności powietrza wlotowego lub małej ilości oleju w układzie smarowania.

W Polsce często stosowana jest również klasyfikacja, wg niemieckiej normy DlN 51506: 1985, olejów do tłokowych i rotacyjnych sprężarek powietrza smarowanych kroplowo obejmująca: czyste oleje mineralne (kategorie VB i VC) oraz oleje zawierające dodatki przeciwutleniające i przeciwkorozyjne (kategorie VB-L, VC-L, VD-L). W tabeli 4 podano podstawowe kryteria klasyfikacji olejów do sprężarek wg w/w normy.

Tabela 1 - Klasyfikacja środków smarowych do sprężarek powietrza wg lSO 6743-3A

Podstawowe zastosowanie

Szczegółowe zastosowanie

Szczególnie wskazane zastosowanie

Kod literowy oznaczający rodzaj produktu ISO-L

Typowe zastosowanie (warunki pracy)

Uwagi

Sprężarki powietrza

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Pompy próżniowe

Wyporowe sprężarki powietrza z komorami sprężania smarowanymi olejem

 

 

 

 

 

 

 

Wyporowe sprężarki powietrza z nie smarowanymi komorami sprężania

 

 

 

 

 

 

 

Sprężarki przepływowe

 

 

 

 

Wyporowe pompy próżniowe o smarowanych komorach sprężania

Sprężarki tłokowe (wodzikowe i bezwodzikowe) lub obrotowe (łopatkowe) smarowane kroplowo

 

Sprężarki obrotowe (łopatkowe i śrubowe) zalewane olejem

 

 

Sprężarki z pierścieniem cieczowym oraz sprężarki łopatkowe i śrubowe zalewane wodą

Sprężarki tłokowe bezsmarowe

Sprężarki obrotowe bezsmarowe

 

Turbosprężarki promieniowe i osiowe

 

 

 

 

Pompy próżniowe tłokowe, pompy próżniowe obrotowe smarowane kroplowo

Pompy próżniowe obrotowe (łopatkowe i śrubowe)

 

Uszczelniane olejowo pompy próżniowe obrotowe (łopatkowe i nurnikowe)

DAA

DAB

DAC

 

 

 

DAG

DAH

DAJ

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

DVA

 

 

 

DVB

 

 

 

DVC

 

 

 

 

DVD

 

 

 

DVE

 

 

 

 

DVF

 

Lekkie

Średnie

Ciężkie

 

 

 

Lekkie

Średnie

Ciężkie

 

 

-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-

 

 

 

 

 

Niska próżnia, do gazów nieagresywnych

 

Niska próżnia, do gazów agresywnych

 

Średnia próżnia, do gazów nieagresywnych

 

Średnia próżnia do gazów agresywnych

 

Wysoka próżnia, do gazów nieagresywnych

 

Wysoka próżnia, do gazów agresywnych

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Stosuje się środki smarowe jak do kół zębatych, łożysk i przekładni

 

 

 

 

 

 

 

Stosuje się środki smarowe jak do łożysk i przekładni zębatych

 

 

Niska próżnia

od 10²

do 10⁻¹kPa

 

 

 

 

 

Średnia próznia

od 10⁻¹

do 10⁻⁴kPa

 

 

 

 

 

 

Wysoka próżnia

od 10⁻⁴

do 10⁻⁸kPa

 

 

 

 

 

Tabela 2 – Kryteria określania typu pracy sprężarek powietrznych tłokowych

Rodzaj pracy

Symbol klasy oleju

Warunki pracy

Lekka

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Średnia

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ciężka

DAA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAC

 

Praca przerywana

 

 

 

Praca ciągła  

 

 

 

 

 

 

 

Praca przerywana

 

Praca ciągła  

 

 

 

 

 

 

 

Praca przerywana  lub ciągła

Czas wystarczający na schłodzenie między okresami pracy, albo poprzez:

  • zatrzymanie sprężarki,
  • zmniejszenie obciążenia

1. Ciśnienie odciążenia ≤1000kPa (10 barów) Temperatura odciążenia ≤160°C

Stosunek ciśnień na stopniu ˂3:1

lub

2.Ciśnienie odciążenia ˃1000kPa (10 barów)

Temperatura odciążenia ≤140°C

Stosunek ciśnień na stopniu ˂ 3:1

 

Czas wystarczający na schłodzeniem między okresami pracy, albo poprzez:

1.Ciśnienie odciążenia≤1000kPa (10 barów)

Temperatura odciążenia ≤160°C

lub

2.Ciśnienie odciążenia ˃ 1000 kPa (10 barów)

Temperatura odciążenia ˃ od 140°C, ale ≤160°C

lub

3. Stosunek ciśnień na stopniu ˃ 3:1

 

Przy spełnionych warunkach, jak dla pracy średniej  oraz dodatkowo, przy obawie wykształcania się koksu w systemie odciążania.

 

Tabela 3 – Kryteria określania typu pracy rotacyjnych sprężarek powietrznych z wtryskiem oleju

Rodzaj pracy

Symbol klasy oleju

Warunki pracy

Lekka

 

 

 

Średnia

 

 

 

 

 

 

 

Ciężka

DAG

 

 

 

DAH

 

 

 

 

 

 

 

DAJ

1.Temperatura rozładowania wylotu powietrza przy wyjściu z bloku sprężarki ˂ 90°C

2.Ciśnienie tłoczenia ˂ 800 kPa (8 barów)

 

1.Temperatura rozładowania wylotu powietrza przy wyjściu z bloku sprężarki ˂ 100°C

2.Ciśnienie tłoczenia od 800 kPa do 1500 kPa (8 do 15 barów)

lub

3.Temperatura rozładowania wylotu powietrza przy wyjściu z bloku sprężarki od 100°C do 110°C

4.Ciśnienie tłoczenia ˂ 800 kPa (8 barów)

 

1.Temperatura rozładowania wylotu powietrza przy wyjściu z bloku sprężarki ˃ 100°C

2.Ciśnienie tłoczenia ˂ 800 kPa (8 barów)

lub

3.Temperatura rozładowania wylotu powietrza przy wyjściu z bloku sprężarki ≥100°C

4.Ciśnienie tłoczenia od 800 kPa do 1500 kPa (8 do 15 barów)

lub

5.Ciśnienie tłoczenia ˃ 1500 kPa (15 barów)

 

Tabela 4 – Kryteria klasyfikacji olejów do sprężarek powietrznych wg normy DIN 51506

Klasa oleju

Dla przenośnych sprężarek powietrznych, sprężarek sygnalizatorów i regulatorów w pojazdach, w których temperatura końca sprężania wynosi

Dla stacjonarnych sprężarek powietrznych ze zbiornikiem sprężonego powietrza lub siecią kanałów dystrybucyjnych, w których temperatura końca sprężania wynosi:

VD-L

VC

VC-L

VB

VB-L

do 220°C

 

do 220°C

 

do 140°C

do 220°C

 

do 160°C

 

do 140°C

 

W przypadku zapytań dotyczących doboru oleju dla sprężarek powietrznych i pomp próżniowych prosimy o kontakt z Działem Technicznym tel.+48 81 820 07 88 lub e-mail: biuro@gorner.pl