Energia hatékonyság Mit ad a kenőanyag?

Átírás

1 Energia hatékonyság Mit ad a kenőanyag? Kocsisné Mosolygó Enikő Termékfejlesztő mérnök, MOL-LUBLUB Kft. XXIII. Karbantartási Konferencia Veszprém, június 6-7. Vázlat Bevezető Kenőanyagok jelentősége gazdasági megközelítésben Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása Energia-takarékos kenőanyag gyakorlati példák Összefoglalás Mottó: The only things that evolve by themselves in an organisation are disorder, friction and mal-performance. (ford.: egy szervezetben magától csak a rendezetlenség, a súrlódás és a hibás működés tud kialakulni) Peter F. Drucker, US vezetési tanácsadó 1

2 Bevezető Hatékony energia-felhasználás (energia-megtakarítás) = súrlódás- és kopás-csökkentés (Tribológia) Tribológia eszközei Felületi érdesség csökkentése (optimális mintázat) Üzemvitelt meghatározó tényezők optimális megválasztása (rendszer tervezés) Megfelelő szerkezeti anyagok alkalmazása Megfelelő g kenőanyag használata (erről szól az előadás) Szakszerű irányítás Kenőanyagok jelentősége gazdasági megközelítésben Az 1960-as években megjelenő Jost Report becslése szerint a GDP kb. 10%-ába kerül a súrlódás- és kopás leküzdése. (Magyarország GDP-je 2009-ben: 129,4 md USD) Szintén a Jost Report becslése: a GDP 1,3-1,6%-a takarítható meg helyes tribológiai intézkedés révén (pl. megfelelő kenőanyag ill. szerkezeti anyagok alkalmazása, rendszer-optimálás, megelőző karbantartás) Napjainkban az elérhető megtakarítás nem csak pénzben, hanem CO 2 -kibocsátás-csökkentésben is kifejezhető 2

3 Tévhitek a kenésről karbantartók mondták Az olaj az olaj, mindegy, mit használunk. A viszkozitás az egyetlen paraméter, amit nézni kell, ha tudni akarom, hogy az olaj jó vagy rossz. Miért vegyek drága szintetikus olajat? Minden kenőolaj egyforma. Maradok a jól bevált ásványolajnál. Az olaj legyen olcsó! (nem számít a típus, teljesítményszint) Elég gyakran cserélem az olajat, úgyhogy nem kell foglalkozzak a minőségével. Minél vastagabb az olaj, annál jobban ken! Minél több zsír, annál jobb! Ha nem látszik, nincs megkenve. Nem kell oda szűrő! Azt mondja, a vizes olaj nem jó kenésre? Minek addig szervizelni, amíg el nem romlik? Nincs hiba, nincs szerviz! Csak úgy tudok spórolni, ha a legolcsóbb olajat veszem. Kenőanyagok jelentősége gazdasági megközelítésben 1% energia-megtakarítás jelentős költség-csökkenés 3

4 mozgó felületek kenőolaj-film választja szét Amikor kenőolaj-film választja el a mozgó felületeket, a súrlódási veszteséget és a filmvastagságot a kenőolaj viszkozitása határozza meg. álló felületek érintkezés Amikor a felületek érintkeznek, a kenőanyag felület-aktív adalékai határozzák meg a súrlódást Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása Stribeck-görbe Adalékok jelentősége itt szelepvezérlés dugattyúgyűrűk siklócsapágyak Erős kopás Gördülőcsapágyak / hajtóművek Siklócsapágyak / kis terhelésű hajtóművek Sú úrlódási tényező Határkené és állapot Vegyes ke enésállapot Elasztohidrodinamikai kenésállapot Hidrodinamikai kenésállapot Viszkozitás jelentősége itt Kis kopás Olajfilm vastagság / Felületi érdesség vagy Viszkozitás x sebesség / terhelés (ηn/p) 4

5 Hidrodinamikai (HD) és Elasztohidrodinamikai (EHD) kenésállapotban a viszkozitást befolyásolja: hőmérséklet nyomás olaj lenyíródásra való hajlama (viszkozitás-változás!) Határkenés és vegyes kenésállapotban a kenőanyag kémiai összetétele a meghatározó (FM/AW/EP-adalékolás) Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása Viszkozitás hőmérséklet-függés mérőszáma: a viszkozitási index (VI) L U H Viszkozitás Index VI = L - U L - H X C 100 C Ha két olaj viszkozitása egy magas hőmérsékleten (pl. 100 C-on) azonos, akkor alacsonyabb hőmérsékleten a magasabb VI esetén lesz az olaj viszkozitása kisebb. 5

6 Viszkozitás hőmérséklet-függés mérőszáma: a viszkozitási index (VI) Viszkozitás nagyobb VI kisebb VI T1 100 C T2 Hőmérséklet Példa: Ásványolaj: KV100=12,5mm2/s KV40=117 mm2/s VI~ 98 Szintetikus olaj KV100=12,5mm2/s KV40= 82 mm2/s VI~150 Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása A viszkozitás a nyomás növelésével jelentősen növekszik (>50MPa) Barus-egyenlet: η (P) = η (0) exp (α P) α: V-p együttható 6

7 Hogyan függ a viszkozitás a polimer nyírásstabilitásától? Polimerek funkciója: - Viszkozitás-módosító (VI-növelő) - Hamumentes diszpergens (motorolajban) Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása Polimerek nyírásstabilitása Polimer-szál orientálódik a nyíróerő irányába Nyírás után polimer visszanyeri eredeti formáját Átmeneti viszkozitás-vesztés (mérhető: HTHS, CCS viszkoziméter) Polimer bázisolajban nyírás előtt Polimer-szál elszakad, lenyíródik Nyírás után: polimer-szál elszakad Maradandó viszkozitás-vesztés Maradandó viszkozitás-vesztés (mérhető: FZG, KRL, Sonic) 7

8 Polimerek nyírásstabilitása Bázisolaj nagy viszkozitású Viszkozitás Bázisolaj közepes viszkozitású multigrade olaj Polimer lenyíródik. Lenyíródás függ a polimer nyírásstabilitásától és a nyírásgradienstől. Kenési feladatra optimált formula! Bázisolaj kis viszkozitású Nyírás gradiens, s -1 (sebesség-vesztés) Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása Melyik viszkozitást kell ismerni? Nagy Kinematikai (@40/100 C, <10 s -1 ) HTHS (@150 C, 10 6 s -1 ) Csapágy (motor, dugattyú rúd/gyűrű) Hőmérséklet Az alkalmazási körülményeknek megfelelő viszkozitást kell ismerni. Kicsi Üzemvitel (közlekedési és ipari olajok) MRV Szivattyúzhatóság (motorolaj) Kicsi KRL-nyírás (60 C, 10 6 s -1 ) Közl. hajtóműolaj, HV-hidraulikaolajok Nyírás gradiens, s -1 (sebesség-vesztés) CCS (@ C, s -1 ) Hidegindíthatóság (motorolaj) Nagy 8

9 Motorolajok nyírásstabilitása Kenőanyagok súrlódás-módosító hatása Adalékok hatása Adalékolatlan l ásványolajá Friction Modifier (FM) súrlódás-módosító Antiwear (AW) kopásgátló Enyhe EP-adalék Berágódás Erős EP-adalék Súrlódás R R R C C C C Hidrodinamikai kenés Vegyes/EHD kenés Határkenés Terhelés R : teherviselő aktív adalék-réteg képződésének kezdete C : teherviselő aktív adalék-réteg képződésének vége 9

10 Verseny a felületért: optimalizált formula! detergens alapolaj pl. észter Súrlódásmódosító (FM) diszpergens Kopásgátló (AW) Korróziógátló EPadalék Energia-takarékos kenőanyagok Kenőanyag műszaki előnye Megfelelő folyási tulajdonságok (viszkozitás, VI, folyáspont) -Alacsony hőmérsékleten Alkalmazásban megnyilvánuló előny Optimális viszkozitás optimális üzemi hőmérséklet hosszabb olaj-élettartam Könnyebb szivattyúzhatóság (energia-veszteség csökken) Kenőfilm gyorsabban felépül (indítási i kopás-csökkentés) - Magas hőmérsékleten (nagy VI) Megfelelő vastagságú kenőfilm -Megfelelő nyírásstabilitás Megfelelő hő- és oxidációs stabilitás (minimális olaj-degradáció) Megfelelő súrlódás- és kopáscsökkentő hatás Korrózió elleni védelem Gyorsabb elválás víztől, levegőtől (csökken az olaj-degradáció kockázata) Szennyező anyag-kontroll (bejutott vagy képződött szilárd/foly/gáz szennyezők lerakódását megakadályozza, szeparálását segíti) Hosszú távú üzemelés során stabil viszkozitás, ezért stabil üzemmenet Hosszú kenőanyag élettartam (olajktg-csökkentés) Stabil üzemmenet (minimális karbantartási igény) Termelékenység javul Adott terhelés mellett kisebb kopás és kisebb súrlódás Energia-megtakarítás Berendezés élettartam növekszik Jobb kenőképesség Hosszabb/stabilabb üzemmenet Jobb kenőképesség Berendezés-élettartam növekszik Hatásfok javul 10

11 Energia-takarékos kenőanyagok Közlekedési kenőanyagok Viszkozitás-fokozat megváltoztatása (viszkozitás-csökkentés) Súrlódásmódosító adalék alkalmazása Ipari kenőanyagok Nagy viszkozitás-indexű folyadékok alkalmazása Viszkozitás-fokozat megváltoztatása (viszkozitás-csökkentés) Szintetikus kenőanyagok használata Energia-takarékos kenőanyagok Üzemanyag-takarékos motorolaj Relatív üzemanyag fogyasztás [%] % 4% 94 Standard SAE 15W-40 MOL Dynamic Synt Diesel (SAE 10W-40) MOL Dynamic Tornado 5W-30 11

12 Energia-takarékos kenőanyagok Ipari hajtóműolaj Berendezés: betonkeverő hajtómű Üzemelési körülmények: nedves, erősen szennyezett környezet, téli/nyári időjárás, nagy terhelés, erős vibráció Probléma: magas üzemi hőmérséklet (82 C-96 C) és habzás Megoldás: Jobb hőstabilitású, gyorsabb vízelváló képességű, kisebb habzási hajlamú (azonos viszkozitású, változatlanul ásványolaj-alapú) EP-hajtóműolaj Módosítás: vízleválasztó légző felszerelése Eredmény: csökkent üzemi hőmérséklet (76 C-81 C), hosszabb élettartam, a habzási probléma megszűnése Energia-takarékos kenőanyagok Szintetikus kenőanyagok használata: Nagyobb VI Kisebb súrlódási tényező Kisebb V-p együttható Jobb hő- és oxidációs stabilitás ISO 220 ásványolaj ISO 220 PAO ISO 220 PAG Energia-megtakarítás si potenciál 12

13 Összefoglalás Dráguló/korlátozottan elérhető energia Gazdasági verseny kikerülhetetlen az energia-megtakarítási lehetőségek feltárása és alkalmazása Szakszerű karbantartás Karbantartási költség-csökkentés Megbízhatóbb üzemvitel Energia-költség-csökkentés A korszerű kenőanyag partner ebben. A kenőanyagban több lehetőség van, mint amit kihasználunk. 13