В данной статье пойдет речь о применении автоматической централизованной системы смазки (АЦСС), которая радикально сокращает число случаев преждевременной поломки подшипников, обусловленных процессом смазки, обеспечивает более высокую продолжительность эксплуатации техники, повышает её надежность и продлевает срок службы в 3—5 и более раз.


Внедрение автоматических систем смазки оборудования взамен ручного процесса смазывания, несомненно, можно и нужно рассматривать как мероприятие, направленное на снижение вероятности отказов, обеспечение заданной надежности оборудования.

Энергия при трении не просто теряется, а превращается в теплоту, нагревающую механизмы и узлы машин. Их чрезмерный нагрев во многих случаях приводит к отказам и авариям. Примерно 80—90% отказов машин происходит из-за износа узлов и деталей, а также рабочего инструмента. За полный цикл эксплуатации машин эксплуатационные расходы, трудоемкость ремонта и затраты материалов на ремонт в несколько раз превышают затраты на изготовление новых машин. Ремонтом оборудования в развитых странах занято около 30% общего числа рабочих и примерно такая же часть станочного парка. На ремонт расходуется пятая часть всего выплавленного металла. Такие значительные расходы обусловлены недооценкой значимости проблем повышения износостойкости и долговечности машин — как эксплуатируемых, так и проектируемых.

В структуре затрат на техническое обслуживание производственного оборудования доля расходов на смазочные материалы обычно не превышает 2-4%. Однако именно от качества и эффективности смазочных материалов напрямую зависят энергетические затраты, уровень расходов на запасные части и комплектующие, ремонт и замену, труд технического персонала, издержки от вынужденных простоев производственных линий.

Рис. 1. Cтруктура затрат на техническое обслуживание

Рис. 2. Причины преждевременного выхода из строя механического оборудования

Инженеры и ученые компаний, производящих подшипники, тратят годы для тщательного подбора конструкционных материалов, разработки наиболее рациональной конструкции, исследования кинематики подшипников и совершенствования производственных процессов, используя современные методы компьютерного моделирования и проводя многочисленные испытания, как лабораторные, так и натурные. Результатом этой работы становится появление технологий, задающих новые стандарты надежности подшипников. Тем не менее подшипники выходят из строя раньше времени, не выработав весь заявленный ресурс.

Примерно половина случаев преждевременного выхода из строя механического оборудования возникает в результате неправильно организованного процесса смазки. Применение автоматической централизованной системы смазки (АЦСС) радикально сокращает случаи преждевременной поломки подшипников, обусловленных процессом смазки, а главное — продлевает безаварийный срок службы подшипников и узлов трения.

Существующие сегодня системы автоматической смазки технически способны полностью удовлетворить потребности в смазке любого современного оборудования. Единственным ограничением применения АЦСС может служить только экономическая целесообразность (рис. 3).

Рис. 3. Варианты автоматических систем смазки

Потребность в увеличении выхода готовой продукции, снижении удельных затрат на производство, сокращении неплановых простоев технологического оборудования вынуждают сегодня специалистов по надежности предлагать мероприятия по переходу от ручной смазки к смазочным технологиям. Эти вызвано несколькими объективными причинами.

  1. Принимая во внимание высокую стоимость технологического оборудования и естественное желание эксплуатационников снизить его непроизводительные простои, необходимо осуществлять смазку любых точек трения во время работы оборудования, уменьшить механические потери в трущихся парах.
  2. Усложнение и повышение стоимости основного оборудования повышает требования к качеству проведения сервисных работ.
  3. Повсеместное внедрение новых автоматизированных информационных систем управления производством. Современные системы смазки должны стать частью этих систем. Передать функции контроля над работой маслосистемы, а также возможности ввода изменений основных параметров оператору АСУ ТП. Оперативно реагировать и не допускать нежелательных режимов работы оборудования. В том числе осуществлять контроль через отдаленный монитор или с использованием смартфонов через Wi-Fi.
  4. Быстро развивающаяся технология «безлюдного производства» потребует непрерывного автоматического сервиса, в первую очередь — автоматических систем смазки.
  5. Сегодня новое поколение рабочих, воспитанное на передовых достижениях мирового прогресса, не готово и, самое главное, уже не хочет выполнять работу смазчика. Ручная смазка — это вчерашний день российского машиностроения. Автоматические смазочные системы превращают смазочные работы в контролируемый технологический процесс.

Два примера применения новых подходов к организации смазочного процесса. Оба проекта по итогам конкурса в номинации «Лучший инновационный проект (разработка) в области машиностроения и металлургии, передовых производственных технологий, цифрового проектирования и моделирования, цифровой фабрики» на Петербургской технической ярмарке-2016 награждены золотыми медалями.

Проект «Комплекс автоматической прогрессивной централизованной системы смазки горно-обогатительного оборудования (питатели, грохота, дробилки, конвейера) с системой автоматической централизованной заправки всех насосных станций»

Задачей внедрения единого комплекса подачи смазки является модернизация существующих производственных объектов для резкого снижения производственных издержек, повышения производительности и надежности работы технологического оборудования. Это достигается путем замены устаревшего технологического оборудования и внедрения систем автоматизированного наполнения насосов автоматических централизованных систем, что позволяет значительно снизить материальные затраты, повысить производительность и экологическую защищенность объекта.

Рис. 4. Автоматическая система смазки пластинчатого питателя

Цели проекта:

  • сократить простои технологического оборудования, повысить коэффициент его готовности. Отпадает необходимость остановки оборудования для работ по смазке;
  • сократить расходы на закупку запасных частей, смазку, ремонтные работы до 50%;
  • на 30—50% сократить время планового и внепланового простоя, связанного с техническим обслуживанием и ремонтом;
  • автоматически поддерживать в узлах трения оптимальное количество смазки и как следствие — продлить срок службы узлов в 2—2,5 раза;
  • за счет уменьшения коэффициента трения в узлах добиться снижения энергопотребления минимум на 15%;
  • производить заправку смазочных насосов без остановки основного оборудования;
  • в связи с экономичным расходованием смазки создать возможность использования качественных однотипных смазочных материалов;
  • обеспечить автоматическую заправку смазочных насосов при снижении объема смазки. Исключить попадание пыли, грязи и абразива во время проведения заправки емкости насоса;
  • повысить культуру производства. Нахождение персонала по обслуживанию системы смазки свести к минимуму — до визуальной проверки аварийных датчиков;
  • улучшить условия труда и его безопасность.

Автоматическая прогрессивная централизованная система смазки для пластинчатых питателей и другого горно-обогатительного оборудования (грохота, дробилки, конвейера) предназначена для эксплуатации в самых сложных условиях. Основой является испытанный прогрессивный принцип: смазочный материал гарантированно подается поршневым насосом через последовательный питатель к смазываемому узлу.

Для всех насосных станций устанавливается следующий режим работы: 8 минут через каждый час. В случае необходимости режим работы насоса может быть изменен переключателем на вмонтированной управляющей плате насоса.

Рис. 5. Насосы прогрессивной автоматической системы смазки

Количество смазки на каждый подшипник пластинчатого питателя в течение 24 часов непрерывной работы представлено в таблице 1 (рекомендованный режим работы выделен цветом).

Таблица 1. Количество смазки на один подшипник в сутки, куб. см

Смазка происходит через определенные интервалы времени и в точно дозируемом количестве до достижения максимального давления 350 бар. Система легко контролируется и гарантирует, что к местам смазки поступит нужное количество смазочного материала. Если произошла блокировка какой-либо точки смазки, обратная связь системы сообщит об этом. В этом случае давление в магистрали будет подниматься до величины настройки предохранительного клапана 350 бар и смазка будет выходить в атмосферу через предохранительный клапан.

Главным преимуществом единого комплекса подачи смазки к смазочным насосным станциям является возможность размещения центральных емкостей в месте, наиболее удобном для заправки их свежей смазкой. Насосные смазочные станции, включенные в единый комплекс, могут быть размещены в месте, максимально защищенном от воздействия вредных производственных факторов.

В предлагаемом проекте единого комплекса подачи смазки после поступления сигнала от одного из насосов Р-203 о том, что смазка в нем достигла нижнего уровня, общий блок управления открывает электромагнитный гидравлический клапан этого насоса и включает насосную станцию. Смазка по трубопроводу поступает в указанный насос. После поступления сигнала о достижении верхнего уровня блок управления закрывает электромагнитный гидравлический клапан и выключает насосную станцию.

Рис. 6. Так сегодня иногда выглядит пункт подачи смазки к смазочным насосам или узлам трения

Рис. 7. Автоматический комплекс раздачи смазочного материала к смазочным насосам или узлам трения

Проект «Единая циркуляционная система смазки опорных подшипников, подшипников вала приводной зубчатой передач и системы высокого давления гидроподпора мельниц с локальной автоматизированной системой управления для обмена данными с существующей АСУ ТП заказчика»

Цели проекта:

  • сократить простои технологического оборудования и повысить коэффициент его готовности;
  • оперативно реагировать и не допускать нежелательных режимов работы оборудования. В том числе осуществлять контроль через отдаленный монитор или с использованием смартфонов на базе Android и iOS через Wi-Fi;
  • исключить аварийные простои;
  • передать функции контроля над работой маслосистемы, а также возможности ввода изменений основных параметров оператору АСУ ТП заказчика;
  • сократить годовые расходы на закупку масла на 50% и запасных частей минимум на 30%;
  • экономить время, затрачиваемое на обслуживание оборудования;
  • автоматически поддерживать в узлах трения оптимальное количество смазки с оптимальной температурой;
  • применить инверторную регулировку числа оборотов электродвигателей насосов смазки, тем самым увеличить их ресурс минимум на 25%;
  • производить очистку масла без остановки основного оборудования, вследствие чего увеличить ресурс используемого масла от замены до замены;
  • собирать и сохранять непрерывную историю работы маслостанции;
  • повысить культуру производства. Действия персонала по обслуживанию циркуляционной системы смазки свести к визуальной проверке и замене фильтров;
  • за счет применения частного преобразователя добиться снижения энергопотребления.

Качественное охлаждение и поддержание необходимого давления рабочего масла является решающим фактором для обеспечения циркуляции достаточного количества масла в каждом подшипнике. Кроме того, еще одной функцией циркуляционной системы смазки является очистка масел от примесей, воздуха и воды.

Очистка масла циркуляционной системы смазки является сложной задачей, от решения которой зависит надежная работа оборудования. По данным мировой практики, именно из-за загрязнений смазочного масла в 85 случаях из 100 возникают неисправности в смазочных системах.

Масло, циркулируя в системе смазки, контактирует с воздухом, влагой, металлическими поверхностями, сильно взбалтывается и нагревается. В результате свойства масла ухудшаются, увеличивается вязкость и кислотное число, происходит образование лаковых отложений и нерастворимых шламов. Поэтому в современных высокоэффективных системах циркуляционной смазки к качеству очистки масла предъявляются высокие требования.

Современное производство требует надежного контроля над давлением и температурой масла в целом и для каждой точки смазки по отдельности, сохранения истории их измерений.

На сегодняшний день одним из основных способов удаления воздуха и воды из смазочного масла циркуляционных систем смазки является увеличение емкости масляного бака. Конструкции фильтров, применяющиеся в циркуляционных системах смазки, не могут провести качественную очистку масла от воздуха и воды. Поэтому очистка масла от воздуха и воды в маслобаках может осуществляться преимущественно лишь за счет процессов гравитации (отстаивания), для чего требуются маслобаки больших размеров.

Обычно объем бака рассчитывается с учетом того, что масло будет в нем удерживаться не менее 30 минут. Это время необходимо для протекания процесса гравитации (отстаивания). Но, как показали исследования, увеличение емкости масляного бака не приводит к повышению качества масла.

Рис. 7.1 Скорости масла в середине поперечного сечения традиционного бака

Из рисунка видно, что масло при своем движении в традиционном баке по форме напоминает воронку. Образуется неоднородный поток масла, в котором участвует лишь 30—45% от объема масла, находящегося в баке.

Мы предлагаем новый, принципиально иной, революционный путь.

Практика использования бака Flowline показала его высокую эффективность. При использовании новых, более эффективных резервуаров стало возможным уменьшить размеры резервуара на 50—70%, не влияя на качество и срок службы масла. Возможность уменьшения резервуаров появилась за счет более высокой операционной эффективности. За счет этого удалось достичь более низкой стоимости закупки масла.Требуется меньше места для установки маслостанции. Снижается риск для окружающей среды и пожарная нагрузка в случае аварии. Высокая эффективность отделения воды и воздуха в связи с современной конструкцией. Эффективность работы баков масла в баке Flowline составляет более 90% по сравнению с 30—45% при обычной конструкции.

Работа бака Flowline полностью отличается от традиционного бака. Возвратное масло собирается в центре резервуара, после чего масло поступает с одинаковой скоростью от центра в стороны резервуара.

Рис. 8. Работа бака Flowline

Бак снабжен набором пластин разделения, которые собирают воду и воздух, когда масло движется между пластинами. Благодаря такой конструкции в системе циркулирует около 95% масла и время удерживания его в баке может быть уменьшено до 10 минут, что означает значительную экономию в общем объеме масла.

Система контроля и управления с дистанционным управлением (ЛАСУ) и возможностью подключения к АСУ.

Функции:

  • запуск маслостанции по месту в ручном режиме с местных пультов управления;
  • дистанционный запуск маслостанции в автоматическом режиме с АРМ оператора в центральном операторском пункте;
  • выбор режима работы маслостанции (местный/дистанционный) на местном комплектном пульте управления;
  • формирование сигналов разрешения на запуск оборудования при штатной работе маслостанций (контроль давления, температуры, протока, уровня);
  • формирование сигналов аварийного отключения оборудования при нештатной работе маслостанций (контроль давления, температуры, протока, уровня);
  • наличие встроенных местных средств визуализации состояния оборудования маслостанции, режимов и параметров работы;
  • обмен данными посредством цифрового интерфейса связи Ethernet TCP/IP с инфраструктурой центрального операторского пункта (резервированные SCADA серверы с установленным программным обеспечением Proficy iFIX v.5.5).

Контроль:

  • контроль давления масла и история изменений;
  • контроль температуры масла и история изменений;
  • тенденция изменений общего потока при использовании расходомера SKF Flowline;
  • общий сигнал на другие расходомеры;
  • потеря давления в фильтре, переключатель разницы давления или передатчик;
  • тенденция и сигналы фильтра при работающем передатчике разницы давления;
  • сигналы от передатчика разницы давления;
  • контроль температуры возвратного масла с помощью температурного передатчика или переключателя;
  • регулировка давления при холодном старте;
  • сигнализация предела уровня масла в резервуаре и пределы остановки;
  • термостат нагревателя и защита от перегрева.
Рис. 9. Система контроля и управления

Управление:

  • управление одним или двумя насосами;
  • регулировка давления с помощью частотного преобразователя (VFD);
  • автоматическая или мануальная смена насоса;
  • автоматика холодного старта;
  • воздушный охладитель с частотным преобразователем или теплообменник с клапаном регулировки воды;
  • нагрев масла в резервуаре.

Блок управление системой смазки (ST-2240- CIRC) собирает непрерывную историю операций и изменений: давление масляной линии; температура линии давления; общий поток (при использовании датчика монитора Flowline); потеря давления в фильтре (при пользовании передатчика разницы давления).

Рис. 10. Хранение непрерывной истории операций и изменений

Мы создаем технологию смазочного процесса

Правильная система автоматической централизованной смазки позволяет не только предотвратить поломки, но и гарантирует оптимальные эксплуатационные условия для всех подшипников и узлов трения, подключенных к системе смазки.

Только автоматические системы смазки надежно обеспечивают подачу смазочного материала ко всем компонентам. Особенно это важно для оборудования, которое подвергается чрезвычайно суровым нагрузкам. Продуманные централизованные смазочные системы «SKF Lubrication Systems Germany GmbH» соответствуют всем необходимым условиям. Они подают требуемую смазку в заданном количестве и в указанное время. Даже минимальное количество смазочного материала надежно поступает к важным местам, обеспечивая тем самым длительную и безаварийную работу.

В результате применения централизованной системы смазки:

  • каждая пара трения гарантированно получает необходимый объём смазки, и, как следствие, продлевается срок службы узлов в 2—2,5 раза;
  • на 30—50% сокращается время планового и внепланового простоя, связанного с техническим обслуживанием и ремонтом;
  • экономия затрат на запасные части и ремонтные работы составит до 50% от существующих;
  • в связи с экономичным расходованием смазки системой АЦСС возникает возможность использования качественных однотипных смазочных материалов;
  • при заправке чистой смазкой герметичность всего оборудования гарантирует невозможность попадания абразива (пыль, песок, грязь) в узлы трения;
  • отсутствует фактор вымывания смазки при эксплуатации в дождливую погоду;
  • отпадает необходимость остановки оборудования для работ по смазке;
  • экономия смазки до 30%.

Журнал Prostoev.NET № 3(8) 2016 
Автор: Сергей Подхалюзин,   генеральный директор ООО «ТЕХПАРТНЕР»


Компания ООО «Простоев.НЕТ» — межотраслевой информационно-образовательный проект по вопросам организации процессов ТОиР и управления надежностью оборудования.