В среднем любое оборудование имеет до 20 точек смазки. Это означает 20 точек потенциального отказа, каждая из которых может привести к заклиниванию, внеплановым простоям, дополнительным расходам на восстановление и к потерям производительности. В среднем до 50% всех отказов машин может быть связано или с неправильным выбором смазочного материала или чрезмерными интервалами пополнения смазки.
При правильной смазке узлов расходы можно в значительной степени сократить. Во многих случаях масла и смазки на основе перфторполиэфиров (PFPE) не имеют альтернатив по сроку службы в условиях экстремальных условий, где требуется химическая инертность, или нагрузочная и термическая устойчивость.
Ниже преимущества смазок на основе PFPE
Срок службы
В ресурсных испытаниях по ASTM D-3336 оценивается срок службы смазки в эталонном подшипнике при повышенной температуре, по воздействием периодической повышенной нагрузки и при высокой частоте вращения. В этом испытании смазки на основе PFPE с многократным запасом превосходят обычные минеральные и синтетические смазки. При 10 000 об/мин и 180 °C большинство смазок быстро деградируют и подшипник заклинивает менее чем за 300-500 часов. PFPE смазки работают гораздо дольше и срок испытания может достигать 25000 часов и более - что примерно эквивалентно трем годам 24/7 работы. Фактически очень часто такие испытания останавливаются до того, как смазка перестала работать.
В аналогичных ресурсных испытаниях ROF, где также измеряется срок службы пластичной смазки в эталонном подшипнике, смазки на основе PFPE служат до 64 раз дольше, чем прочие типы смазок.
Подобные рабочие характеристики, позволяют некоторым узлам работать в течение всего срока службы без повторного смазывания, даже в очень жестких и агрессивных условиях. Фактически, такие смазки переводят узел в разряд необслуживаемого - "смазанного на всю жизнь".
Высокотемпературные и низкотемпературные характеристики
Смазочные материалы PFPE также превосходят другие классы смазочных материалов как при высоких, так и при низких рабочих температурах. Когда температура узла поднимается выше 120 °C или опускается ниже 0 °C, минеральные смазочные материалы начинают быстро выходить из строя, что приводит к необходимости повторной смазки и остановке производства. Классические синтетические смазочные материалы не намного лучше и обычно работоспособны в диапазоне температур от -40°C до +170°C. Смазочные материалы на основе перфторполиэфиров (PFPE) могут эффективно работать при температурах от -75 °C до +350 °C.
В испытании на высокотемпературную устойчивость разные смазки были помещены в печь при 232 °C на 40 часов. Нефтяные смазки, специально разработанные для высокотемпературных применений, потеряла до 40% массы и перестали быть работоспособными. Некоторые из минеральных смазок высохли, их остатки разложились с образованием смолистых лаковых отложений. Смазка на основе PFPE сохранила свою массу и внешний вид, также ей смазочные свойства остались неизменными.
Химическая инертность
Огромным преимуществ смазок на основе PFPE является их стабильность даже в агрессивной среде. В отличие от всех остальных смазок, PFPE химически инертны и не вступают в химическую реакцию ни с кислородом (в любой форме - 100%, сжиженным), ни с агрессивными химическими веществами, ни ракетными топливами. Они негорючие и нетоксичные, отталкивают воду и масла на прочих основах, устойчивы к растворителям и со всеми распространенными эластомерами, пластиками и металлами.
Безопасность
Чистые PFPE безопасны для работы для людей, даже проглатывании небольшого количества. Поэтому правильно "собранные" смазки и масла на их основе получают "пищевой допуск" NSF и могут применяться в пищевой и фармацевтической промышленности, являются экологически чистыми. Кроме того масла PFPE могут подлежать вторичной переработке.
Противоизносные свойства
Пластичные смазки PFPE имеют высокие характеристики под нагрузкой, обладают высокой несущей способностью и хорошими смазывающими свойствами в условиях граничного и смешанного трения, что делает их идеальными для использования в условиях высоких нагрузок и низких скоростей.
Для оценки нагрузочных свойств масел, смазок и прочих смазочных материалов применяется испытание на четырехшариковой машине трения (ЧШМ):
Для оценки противоизносных свойств масел и смазок, дополнительно к диаметру пятна износа (Wear scar diameter), за рубежом по ASTM D-2596 используется еще относительный показатель, который характеризует какая нагрузка не приводит к свариванию - индекс изнашивания под нагрузкой (Load wear index - LWI). Согласно этим тестам смазочные материалы на основе масел PFPE с легкостью превосходят большинство остальных смазочных материалов на основе нефти и нефтепродуктов. По этому показателю нефтяные (минеральные) смазки имеют в среднем равны 50, обычные синтетические смазки имеют LWI близкие к 100. LWI смазок на основе PFPE немного превышает уровни остальных синтетических смазок.
При испытании смазок по ASTM D-3233 (вращающийся штифт зажатый между канавками губок пресса) для оценка свойств масел и смазок в условиях скольжения под экстремальным давлением - смазки PFPE показывают максимальные допустимые нагрузки, в то время как нефтяные смазки перестают работать.
Из личного опыта, благодаря полярности молекул перфторполиэфира, смазки на их основе выстраивают на поверхности трения защитный барьер небольшой толщины, который на ощупь ощущается как ламинирование поверхности тонким пластиком.
Совокупная стоимость владения
Выбор смазочного материала напрямую влияет на общую стоимость владения (Total cost ownership - TCO) любой единицы оборудования. Согласно исследованиям Power Magazine, смазочные материалы составляют менее 1% от эксплуатационных расходов завода, но могут напрямую влиять на более чем 50% затрат на техническое обслуживание завода.
В эти 50% включены только стоимость самих смазочных материалов, стоимость ремонта или замены преждевременно вышедших из строя узлов и стоимость работ по ремонту. Если к этой стоимости прибавить потери от простоя машины и соответствующие потери производительности, то выяснится что выбор смазочного материала очень сильно влияет на совокупную стоимость владения и эффективность работы машины.
На практике
Лабораторные данные важны, но как они выглядят на практике?
Ниже несколько примеров того, как выбор смазочного материала помогает снизить количество отказов и повышения общей производительности в некоторых отраслях промышленности.
Производство катанки
Многие производители катанки (проволока диаметра 5-8 мм) полагают, что подшипники рабочих роликов и валков, рабочие температуры которых превышали 200 °C, необходимо смазывать синтетической смазкой каждые 4 часа и это является оптимальным решением, при котором подшипники служат достаточно долго.
На одном из европейских предприятий по производству медной катанки после перехода на смазку Setral на основе PFPE, интервал смазывания увеличился до 30 дней, кроме того за первый год испытания количество отказов подшипников уменьшилось с 186 до 4 (снижение на 98%). Анализ результатов показал, что переход на PFPE снизил затраты на техническое обслуживание, затраты на запасные части и время простоя производства, а общую годовая экономия только на одном стане составила 67 000 USD.
Производство полиэтилена
На производстве полиэтилена используются высокопроизводительные насосы и компрессоры. Данные машины являются критическими для производственного процесса, поэтому владельцы стараются увеличить срок их безотказной работы. На частоту их обслуживания влияет агрессивность сжимаемой среды. В частности, широко используемые минеральные пластичные смазки с литиевым загустителем, быстро деградируют и вытекают, что приводит к преждевременному выходу из строя подшипников. Утечка рабочей среды также создает опасность для уплотнений и дополнительную опасность для рабочих.
Новая смазка Setral на основе инновационного PFPE благодаря термостойкости, инертности и нерастворимости в гексане, обеспечивают достаточную адгезию, длительный срок службы, длительное время сохраняют работоспособность, не вытекают из узлов и обеспечивают необходимую смазку узла.
Несколько европейских производителей полиэтилена перешли на PFPE смазки. Количество внеплановых остановок оборудования сократилось, а повторная смазка сократилась до двух раз в год. Эти впечатляющие результаты снизили затраты на техническое обслуживание и повысили безопасность для работников.
Химическое производство
Производители химической продукции страдают от частых отказов подшипников в воздуходувке печей риформинга из-за разложения обычных смазок при рабочих температурах около 290 °C. Им необходим химически инертный смазочный материал, способный работать вместе с аммиаком с длительным периодом смазывания (до 12 мес), без риска возгорания.
Высокотемпературные смазки Setral PFPE, разработанная при температурах от 200 до 300 ° C, с легкостью справляются с данной задачей. PFPE негорючие, химически инертные и абсолютно безопасны. На химических предприятиях благодаря применению таких смазок подшипники воздуходувки печи риформинга не теряют смазывающих свойств, а интервал технического обслуживания в некоторых случаях увеличивается до 12 месяцев, что снижает эксплуатационные расходы и риски для безопасности компании.
Производители пластиковых изделий
Пресс-форма термопластавтомата наиболее ответственный узел при производстве пластиковых изделии различного назначения, она требует бережного отношения и частого внимательного обслуживания.
Открытые узлы - колонки и направляющие - обычно смазываются силами операторов и наладчиков с периодичностью от 2-х до 7-и дней. При этом термопластавтомат останавливается в среднем на 30-60 минут еженедельно.
Скрытые подвижные части пресс-форм - внутренние части выталкивателей, приводы и некоторые тяги - обычно смазываются при разборке в инструментальном цеху. В некоторых случаях, из-за несвоевременного обслуживания, происходит полная выработка смазки и заклинивание блока выталкивателей, поэтому чистка и смазывание скрытых узлов производится вместе с дорогостоящим ремонтом пресс-форм. Из-за этого в зависимости от стойкости пресс-формы с периодичностью от 2-х недель до полугода, пресс-форму снимают с ТПА и обслуживают в инструментальном цеху. В это время ТПА простаивает от 2 часов до 48 часов в зависимости от наличия резервных форм.
Во время отмеченных простоев, продукция на ТПА не производится, и компания терпит убытки. Применение инновационных смазок PFPE полностью устраняет необходимость смазки операторами в цеху и многократно увеличивает интервалы обслуживания пресс-формы в инструментальном цеху.
Опыт большого числа потребителей в Европе и РФ инновационных смазок Setral, доказал что применение смазок PFPE в 10-50 раз уменьшает годовое потребление смазки, в 3-5 раз уменьшает среднегодовые простои ТПА, повышает качество обслуживания пресс-форм, уменьшается количество отказов и повышается средний ресурс пресс-формы.
Производители бумаги и целлюлозы
У крупных европейских производителей бумаги и целлюлозы в среднем ежегодно происходило до 10 отказов подшипников в год на сушилках. Использование новой смазки на основе PTFE позволило сократить количество отказов подшипников, а предприятию ежегодно получить дополнительную прибыль около 1,7 миллиона долларов только на простое одной сушилки целлюлозы.
Применение на электромоторах
Эксплуатация одного электродвигателя мощностью 37 кВт в течение шести лет (средний срок эксплуатации) на обычных минеральных смазках имеет расчетную чистую приведенную стоимость (NPV) более 4800 долларов, в то время как тот же двигатель, использующий пластичную смазку PFPE, имеет чистую приведенную стоимость около 2700 долларов (экономия более 43%).
Если бы компания из примера "Производители бумаги и целлюлозы" расширила использование смазочных материалов PFPE на все свои 3000 электродвигателей завода, которые работали без повторной смазки и регулярно выходили из строя, завод мог бы сэкономить дополнительно 6 миллионов долларов.