A kenés szerepe a korszerű karbantartásban

Átírás

1 ÜZEMFENNTARTÁSI TEVÉKENYSÉGEK 3.03 A kenés szerepe a korszerű karbantartásban Tárgyszavak: kenés; kenőanyag; karbantartás; kőolaj-finomító; erőmű. A gépkenés jelentősége A kenőréteggel ellátott, ill. rendszeresen kenést igénylő gépek, gépelemek és alkatrészek szakszerű karbantartásához nélkülözhetetlenek részben a berendezések szerkezeti anyagaira és érintkező felületeire, részben a kenőanyagokra vonatkozó sokoldalú és időszerűségükben ugyancsak karbantartott ismeretek. Kenőanyagfajták és alkalmazási területeik A kenőanyagok fő feladata minimális veszteséggel gondoskodni az erőátvitel maximális hatásfokáról minimális súrlódás, ugyanakkor minimális kopás mellett. Ezen felül eleget kell tenniük a víz- és vegyszerállóság, a műanyagokkal való összeférhetőség vagy a korrózióvédelem kívánalmainak. A kenőolajokat különféle felhasználásaikhoz viszkozitásuk szerint választják ki. Alapvető szabályként érvényes, hogy kis nyomáson és nagy csúszási sebességeken kis viszkozitású, nagy nyomóterhelés és kis csúszási sebesség esetén nagy viszkózitású olajat kell alkalmazni. A kenőzsírok sűrítővel megkötött olajok. A sűrítő szivacshoz hasonlóan viselkedik: nyomás alatt folyadékot enged ki. A kenőzsír rétege mindig vastagabb, mint a bázisolajé. A kenőanyagok közül a paszták szerepe kettős: a bennük levő olajhoz kötött szilárd kenőanyag nagy arányánál fogva végzi a legnehezebb kenőmunkát a vegyes súrlódású tartományban,

2 mint rendkívüli hőállóságú szilárd kenőanyagok, megbízhatóan választják szét pl. nyomás és hőmérséklet által igénybe vett csavarkötések csúszófelületeit. A paszták szilárdanyag-tartalma nagyobb, mint a zsíroké, ez egyaránt érvényes a csupán a kenőhatáshoz összeállított szerelőpasztákra és a csavarkötésekhez használt pasztákra, amelyeknek a kenésen kívül a szétválást is elő kell segíteniük. Száraz kenőanyagon vagy csúszó lakkon olyan szilárd kenőanyag értendő, amely lakkszerű kötőanyagmátrixba épül be. A bevonás módja lehet merítés, szórás vagy egyszerű felkenés. A száraz csúszóréteg ellenáll a nagy nyomásnak és magas hőmérsékletnek, nem szennyeződik és igen tartós. A kenőanyag-választás buktatói A karbantartás mindig csak a konkrét feltételekre vonatkoztatva lehet helyes. Ez a kenőolaj-elemzés adatainak értelmezésére is érvényes, vagyis a laboratóriumi eredmények alapján javasolt olajcserét nem kell meggondolások nélkül feltétlenül végrehajtani. Kétségbe kell vonni annak az általános szabálynak a mindenkori érvényességét is, amely szerint a kenőanyag élettartama 10 K-val alacsonyabb hőmérsékleten megkétszereződik, 10 K-val megemelt hőmérsékleten a felére csökken. Mert ugyan ki ismeri a tribológiailag igénybe vett részek hőmérsékletét, nem szólva annak ellenőrzéséről, akár ellenőrizhetőségéről! Karbantartási programok felépítésekor törekedni kell a kenőanyagfajták és -szállítók számának lehető legkisebbre csökkentésére. A jegyzék kiválasztásakor érdemes néhány alapelvet követni: A DIN-szabványokban szereplő megjelöléseket (CLP 150, HLP 32) termék- vagy beszállítóváltás alkalmával gyakran tekintik irányadónak, holott sem a karbantartók, sem a beszerzők számára nem tudatos, hogy a DIN-osztályozás semmit sem mond a kenőanyagok teljesítőképességéről. Azonosan jelölt olajok merőben különböző védelmet nyújthatnak kopás vagy korrózió ellen, továbbá jelentősen eltérhet egymástól öregedésük és párolgásuk. Gyakorlatilag a viszkozitáson kívül nincs az olajoknak a szabvány alapján összehasonlítható tulajdonságuk. Az átállás tehát tribológiai rendszerelemzés vagy legalább az előzőleg használt kenőanyagadatokkal való összehasonlítás nélkül veszélyes az előre nem látható javítási és termeléskiesési költségek miatt.

3 A kenés hibái A megtervezett gépkenési stratégiának és betartásának jelentősége ma már elismert, sőt közismert, mégsem kapja meg mindig a kellő figyelmet. A szakszerűtlen karbantartás és szerviz által semmivé lehetnek a legjobb műszaki megoldások előnyei is. A gépkenés vonatkozásában ez a következőket jelenti: az utókenés túl sok kenőanyaggal a gördülőcsapágyak korai halálát okozhatja, veszélyesek az adottságokhoz nem alkalmazkodó kenési időközök, a túl gyakori és a túl ritka kenés egyformán ártalmas lehet, sem szűretlen, azaz szilárd részecskékkel szennyezett, sem vizet vagy levegőt tartalmazó olajjal nem szabad kenni, az utóbbiak megjelenésének okát fel kell deríteni. A kenéssel szembeni kiemelt gépészeti követelmények: a kenőanyag hőtűrése, összeférés mind az érintkező szerkezeti anyagokkal, mind a folyamatok közegével, egyszerű kezelés (a felületek törölgetése nélkül). A tribológiai rendszer Az elhasználódás, kopás késleltetésére egymással erre alkalmas anyagok érintkező felületei a megfelelő folyékony, szilárd, ill. pasztaszerű kenőanyaggal mint köztes réteggel együtt gyakorlati szempontból közösnek tekintendő tribológiai rendszert képeznek. Az elmondottak értelmében a súrlódás és a kopás nem az érintett szilárd testek jellemzői, azaz nem anyagi állandók, hanem valamely tribológiai rendszer paraméterei. Ezekre a rendszerekre a hőmérsékleti, a mechanikai és esetleges más terhelések igénybevételi együttessé állnak össze. A kenőanyag által a mindenkori tribológiai feltételek mellett nyújtott védelmet a súrlódási tényező és a kopási tényező határozza meg. A tribológiai rendszerekre már 1941-ben közzétett gondolati modell az alábbi: terhelések összessége környezeti közegek ellentest köztes anyag (kenőanyagok) alaptest súrlódás/kopás

4 A modell alapgondolata a DIN szabványban is szerepel (1. táblázat). 1. táblázat Tribológiai rendszerek és rendszerelemek példái Szerkezeti egységek Alaptest Ellentest Köztes anyag Közeg Fogaskerékhajtás hajtókerék hajtókerék kenőanyag levegő Alakító megmunkálás húzókő huzal kenőanyag levegő Csúszócsapágyazás tengely csúszócsapágy kenőanyag levegő Esztergálás munkadarab esztergakés hűtő kenő anyag levegő A hibákat és sérüléseket elhárító karbantartás maximális (de ritkán elérhető) célja az, hogy az éppen megszüntetett károsodás többé ne forduljon elő. Kenéssel ellátott súrlódó felületek esetében ez különösen nehezen valósul meg, mert rendszerint alapvető információk hiányoznak hozzá. Ilyenek pl. az alkalmazott kenőanyagra vonatkozó biztonsági követelményeken túlmutató használati előírások és korlátozások. Gyakran ismeretlenek továbbá a súrlódó pontok meghatározó paraméterei, azaz a környezet hőmérséklete, a terhelés és a terhelés módja és a mozgás sebessége. Végül többnyire nem eléggé ismertek azon szerkezeti anyagok tulajdonságai, amelyekkel a kenőanyag érintkezésbe kerül. Ezen a helyzeten az elmúlt években némileg enyhítettek a karbantartás tervezéséhez és irányításához kidolgozott szoftverek, amelyek átláthatóbbá teszik a gépek üzemi múltját is. A biztos megoldás mégis a súrlódó helyek adatainak felvétele a gyár teljes műszaki állományán, új beszerzéseknél pedig a szállító hiánytalan adatközlése. Ismertek olyan átfogó rendszerek, amelyek a karbantartás, benne a különböző rendeltetésű gépkenés (élettartam-meghosszabbítás, javítás, szét- és összeszerelés) gazdasági jelentőségét helyesen értékelve adnak mintát követendő megoldásokra. Esettanulmányok korszerű karbantartó rendszerekre I. Gépkezelő program nagy kőolaj-finomító általános javítására Az üzemi berendezések karbantartásához nélkülözhetetlenek a tervezett rendszeres leállások. Az ausztriai Schwechat melletti kőolajfinomítóban szeptemberében végrehajtott tervszerű általános javítás (nagyrevízió) példaértékű munkaprogramja magába foglalja 2 fűtőberendezés, 56 lepárlóoszlop, 406 hőcserélő, 2800 armatúra, 1300 biz-

5 tonsági szelep, valamint 2400 mérő- és szabályozórendszer ellenőrzését, továbbá csővezeték-javítások és különféle berendezések bővítő munkáit. E feladatok ellátásához a vállalat 1700 munkatársán kívül a berendezések, ill. alkatrészek gyártóitól kiküldött karbantartó és szervizszakemberek tartózkodtak a terepen, ezen kívül az etilénüzem bővítési tervének megvalósításával megbízott külső szakvállalat 800 munkatársával volt jelen. Összesen tehát mintegy 2500 szakember munkálkodott néhány hétig azon, hogy a finomító nagyvállalat műszaki berendezés állománya visszanyerje hibátlan üzemképességét. Az általános javítás sokrétű munkájának eredménye és időtartama nagymértékben függ az ellátóvezeték-hálózat, a készülékek és gépek szét-, majd összeszerelését is meghatározó kenőanyag- és tisztítószerválasztástól, valamint magától az alkalmazott szerelő-, kenő- és tisztítási technikától. A megfelelő kenő- és segédanyagok nemcsak a műveleteket egyszerűsítik, hozzájárulnak a berendezések karbantartást követő üzembiztonságához. Bármilyen műszaki csatlakozás megbízhatóságát növeli a felületek megtisztítása és a megfelelő kenőanyag használata.ez utóbbiak a majdani szétszerelést is lényegesen megkönnyítik. A legegyszerűbb mechanikai kötéstípuson szemléltetve és a finomító példájánál maradva: az általános javítás során az üzem mintegy 3000 csavarozásának nagy részét kellett kilazítani és újrakenés után visszaerősíteni. Ha a menetek szorulnak, költséges időveszteség halmozódhat fel. A kenőanyag-választás fontosságára jellemző, hogy a finomítónál kenőanyag-csere nyomán, a csavarokat háromról hat évre meghoszszabbított ellenőrzési időköz után is nehézségek nélkül lehetett kezelni. II. Fluid management (folyadékmenedzsment) és folyamatoptimálás a fémmegmunkálásban Az autóiparnak beszállító egyik német cég (Weigl Antriebstechnik, Glauchau, Szászország) három gyártósoron tengelyeket, karimákat és fogaskerekeket gyárt speciális acélból. A termékeken különféle megmunkáló műveleteket végeznek: esztergálást, fúrást, marást, hornyolást, valamint finomköszörülést, továbbá indukciós felületkeményítést. Az üzemben 180 különböző szerszámgépet működtetnek több mint 100 különböző munkaközeggel, kezdve a speciális hűtő kenő anyagoktól a fémmegmunkáló olajokon, mosószereken és laboratóriumi folyadékokon át a hidraulikaolajokig. A biztonságos és gazdaságos munkamenet érdekében a cég azonos szervezeti kapcsolatot létesített a karbantartás, a folyamatoptimálás

6 és az üzemi folyadékok felhasználásának irányítása, az ún. folyadékmenedzsment között. Ez utóbbi megszervezésében és fenntartásában 2000 óta a Weigl Antriebstechnik szakmai partnere a Rhenus Lub GmbH (Mönchengladbach), amely a klasszikus folyadékmenedzsment továbbfejlesztett változatát vezette be rhenus lubrineering néven. A Weigl Betriebstechnik és a Rhenus Lub közötti üzemifolyadék-gazdálkodási együttműködés keretében, az első tervezetet beszerzési és logisztikai optimálásra dolgozták ki. Eszerint a fémmegmunkáló vállalatnál a Rhenus Lub mint kenőanyagspecialista felel a használatban levő, mintegy 100 különböző folyadék raktárkészletéért, fogyasztásáért nyilvántartásáért és pótlásáért. A beszerzés és logisztikai irányítás feladatai közé tartozik az áruátvétel, az érvényes előírásokat követő raktárállományba vétel és selejtezés a Németországban érvényes, veszélyes anyagokra vonatkozó rendelet és vízgazdálkodási törvény figyelembevételével. Adatbank az üzemelési adatok nyilvántartására Mielőtt a Rhenus Lub átvette a folyadékmenedzsment tevékenységet, a cégnél nem volt kenési stratégia: a Weigl-alkalmazottak olajkannákkal és emulziós hordókkal járták az üzemegységeket, hogy ahol szükségesnek látták, kenést végezzenek a tengelyeken, csavarozásokon, feltöltsék a kenőanyagtartályokat. Azóta létrehozták a géppark valamennyi üzemzavarát és hibáját nyilvántartó és a megelőző beavatkozásokat előmozdító adatbankot. Ebben az adatbankban gyűjtik és tárolják az anyagfelhasználásokra, az egyes tevékenységekre, az üzemi folyadékok cseréjére és utántöltésére, maradékok leszívására, valamint az utólagos adalékolásra és a folyamatparaméterek egyéb változásaira vonatkozó adatokat is. Ezek statisztikai értékelése megbízható, számszerű áttekintést ad a folyadékmenedzsmentről. Ebből éppúgy meg lehet állapítani az egyes folyadékok, gépek meghosszabbodott használati idejét, mint kiszámítani az egy munkadarabra vagy a forgalomra vetített költséget és az elért megtakarítást. A kenésre vonatkozó központi adatbank, a rhenus lubrineering tartalmazza: az összes szerszámgép és mosóberendezés rendszeres gondozását és ellátását, a koncentrációk és ph-értékek szabályos időközönkénti mérését, valamint a bakteriális szennyeződés szintén rendszeres vizsgálatát.

7 Ezeket a tevékenységeket szigorúan végre is hajtják. A Rhenus Lub a kenőanyagok alkalmazásán kívül kezelésük módját is előírja. Pl. az adalékok utólagos kiegészítésével meghosszabbítható a hűtő kenő anyagok élettartama. A folyamatok ésszerű irányításával, a folyadékmenedzsment bevezetésével elért költségcsökkentésen túl 50 60%-os megtakarítást realizáltak a selejtes alkatrészek arányának csökkenése, a gépállásidők megrövidítése, valamint a kisebb szerszám-, karbantartási és személyi költség révén. III. Műanyag csapágyak alkalmazása kenés nélkül A hengerléskor, kivágáskor ( stancoláskor ), köszörüléskor képződő, rendszerint igen finom por a munkavégzés távolabbi környezetében is minden felületet belep. Mivel a fémpor abrazív hatású, olajjal, zsírral keveredve szívós dörzspasztaszerű tömeget képez. Csapágyak és más gépelemek ezáltal rövid idő alatt berágódnak, tisztításuk hosszú időt vesz igénybe. A franciaországi Renage-ban működő Clotex cégnél gyártott fém kerítéslapok megmunkálásából állandó porszennyezés származik. A még súlyosabb következmények ellen a vezetőség úgy védekezett, hogy a kenőanyagokat a teljes gyártási folyamatból kizárta. Alternatív megoldásként kenést nem igénylő műanyag csapágyak (DrylineR lineáris csapágytípus) mellett döntöttek, amely magas hőmérsékleten szennyezett környezetben, agresszív vegyszerekkel érintkezve is működik. Többéves tapasztalatok alapján a műanyag csapágyak meghosszabbítják a szerszámgépek és gyártóberendezések élettartamát, miközben kevesebb alkatrészpótlásra van szükség. Karbantartási időt is megtakarítanak azzal, hogy a hibás egységeket a szokásosnál gyorsabban cserélik ki. A DrylineR csapágyak fémházból és annak alakját követő műanyag csúszóbetétből (fóliából) állnak. Ez a konstrukció bármilyen anyagú tengelyre ráilleszthető, kivételes tulajdonsága, hogy kenés nélkül működik. A ház mérete megegyezik a szabványos csapágy méretével, így utólagosan is felszerelhető. Először egy kivágógépre szerelték fel a polimer anyagú lineáris csúszócsapágyat. A gép egy cölöpökbe lyukat ütő lyukasztótüskével dolgozik, a műveletet naponta kb szer ismételve 1 m/s sebességgel. A kedvező tapasztalatok birtokában elhatározták a teljes géppark, benne a régi robotok felszerelését is ezzel a műanyag csapágytípussal. A

8 Dryline lineáris csúszócsapágyak különféle szennyezésekkel szembeni érzéketlenségével, a kenés elmaradásával, valamint azzal értek el költségcsökkenést, hogy elhasználódás esetén is csak a fóliát kell kicserélni, a fémcsapágyak cseréjéhez képest mintegy 90%-os időmegtakarítással. A kenés szerepe és jelentősége erőművi berendezésekben Gépkenés: a karbantartás része A villamosenergia-termelés során forgógépek segítik az energiaátvitelt. Ehhez kenőanyagra van szükség, amely az egymáshoz képest relatív mozgást végző felületek érintkezését megakadályozva csökkenti a súrlódást és növeli az energiaátvitel hatásfokát. A megfelelő gépkenő program megbízhatóbbá teszi a berendezéseket, ill. alkatrészeket és meghosszabbítja élettartamukat. A program egyik fontos eleme a kenőanyag szennyezésének eltávolítása. A kenés a korszerű karbantartás részét képezi, amely mind a berendezések, mind a kenőanyaguk állapotának folyamatos figyelésén alapszik. A mai karbantartásban a kenés különösen a minden szempontból szigorú követelményekkel és elvárásokkal működő erőművekben összetett üzemi tevékenység, amelynek elemei: a kenőanyag kiválasztása és minőségének biztosítása, a kenőműveletek kidolgozása, kenőanyag-monitoring, javítások, módosítások, raktározás, hozzáférés biztosítása, a személyzet képzése és begyakorlása, végül kutatás és fejlesztés. A módosítások a kenéssel összefüggő krónikus gondokat vannak hivatva megszüntetni. A kutatás fejlesztés feladata elsősorban új kenőanyagok és kenőanyag-kompozíciók hővel és sugárzással (pl. atomerőművekben) szembeni ellenállásának javítása, hogy megfeleljenek a biztonság szempontjából kritikus egységekre vonatkozó, egyre szigorúbb követelményeknek. Kenést igénylő berendezések számbavétele Erőművekben a legnagyobb forgógépek a turbinák. Ezekben kenés szempontjából legfontosabb egységek: a csapágyak és fogaskerekek, a hidrogénzáró, vagyis a tömítőrendszer és az elektrohidraulikus szabályozórendszer. A kenőrendszerek tipikus nagysága l-es tartálytér-

9 fogat, a szabályozóköré l. Mindkét fajta kenőanyagot szükséges lenne legalább 20 éven át működőképesen tartani, ami roppant nehéz feladat. Az erőművek számos szivattyúja és motorja is kenést igényel. A nagy teljesítményű (fordulatszámú) motorok csapágyait rendszerint ásványolajjal, a kisebbekét zsírral kenik. Az erőművekben igen nagy számban fordulnak elő különösen gyakori kenést igénylő alkatrészek és indítóberendezések. Atomerőművekben hidraulikus rendszer cseréli ki a kiégett fűtőelemeket. Ezekben a hidraulikaolaj állapotát, valamint a szivattyúk és fogaskerekek kenőanyagainak állapotát a monitoringprogram felügyeli. A transzformátorok speciális kenőanyaga is rendszeres ellenőrzésre szorul, végül állandó bevetésre kész, tehát ellenőrzötten kenéssel ellátott állapotban kell tartani a tartalék berendezéseket, köztük gázturbinákat is. Kenőolaj-vizsgálat Az előrejelző karbantartási program keretében a biztonság szempontjából kiemelt berendezések kenőanyagából meghatározott időközönként mintát vesznek. Helyben ellenőrzik a minta savasságát, viszkozitását, nedvességtartalmát, részecskeszámát, nyomelem- és oxidálóadalékkoncentrációját, valamint külső laboratóriumban vizsgálják a levegőkibocsátását, habzását és demulzifikálódását. A kenőolaj-monitoring gyengepontját ma a rosszul tervezett mintavételi eszközök alkotják. Ezeket a legtöbb esetben át kellene alakítani vagy ki kellene egészíteni, ami különösen atomerőműben igen költséges, tekintettel a biztonság és a dokumentálás követelményeire. A helyszíni olajmintavétel során jól záró, erősebben szívó és gyorsan megszakítható szűréssel ellátott gyűjtőedényekre lenne szükség. Az előrejelző karbantartás jelentősége Az elmúlt 15 év folyamán az ipar egyre csökkenő figyelmet szentel a súrlódás, a kopás és a gépkenés gazdasági jelentőségének. Ez az irányzat annál is veszélyesebb, mivel a tribológia sok egyetemi tanrendi programban is eltűnőben van. Ugyanakkor a gazdasági környezet mindenütt a költségcsökkentés irányában fejt ki nyomást a vállalatokra. Nyilvánvaló, hogy sem a nyersanyagok árán, sem a személyi költségeken nem lehet takarékoskodni,

10 új, kevésbé költséges technológiákra pedig csak nagy kutató fejlesztő befektetés árán lehet áttérni. Az elmúlt évtizedekben az üzemek a termelési költségek csökkentése érdekében bevezették, majd követendő gyakorlatként folytatták a megelőző karbantartást. Ezt az elmúlt két évtizedben fokozatosan felváltotta a főként nagy kockázatot hordozó berendezéseknél lényegesen előnyösebb, előrejelző karbantartás. Ezt a hatékony és fenntartható stratégiát világszerte számos társaság, jelentős beruházási igénye ellenére elfogadta, és üzemeiben telepítette. A gazdasági elvárások azonban több helyen nem teljesültek. A sikertelenség egyik oka az a feltételezés volt, hogy pusztán a karbantartási részlegben végrehajtott változás hatása elegendő a termelési költség csökkentéséhez. Később az is kiderült, hogy a termelőberendezések rendelkezésre állása és a gyártási folyamat hatékonysága nem csupán a karbantartás hatékonyságától, hanem az egész szervezet összehangolt működésétől függ. Megállapítható ugyanis, hogy csak a legmagasabb szintű vezetők által bevezetett, az egész vállalatot érintő globális változtatás képes az alkalmazottak magatartását mintegy polarizálni a költségcsökkentés egy fenntartható mértékének elérésére. Az új stratégia meghonosítása alacsony vagy középszintű menedzsment által, kellő tekintély hiányában nem bizonyult sikeresnek nagyobb mérvű szerkezeti változásokhoz, így az egyes részlegek közötti határfelületek elengedhetetlen átrajzolásához. Mára nyilvánvalóvá vált, hogy az előrejelzésen alapuló karbantartás az atomenergetika területén feltétlenül a költségcsökkentés kritikus tényezője, de ez mint állandó program csak a felső vezetés támogatásával tartható fenn. Összeállította: Dr. Boros Tiborné Irodalom Schmieren verboten! Na und? Selbstschmierende Kunststoffgleitlager bewähren sich unter härtesten Bedingungen. = Instandhaltung, sz. jún. p Fluid Management ist Teil der Prozessoptimierung. = Instandhaltung, sz. jún. p Winkler, H.: Das ist absolut nicht trivial! = Instandhaltung, sz. jún. p Astrene, Th.T.: Maintaining strict safety procedures while maximizing production and efficiency are among the callenges for a lubrication specialist working in a nuclear power plant. = Tribology and Lubrication Technology, 61. k. 3. sz p