pl

Mieszalność olejów przekładniowych do turbin wiatrowych

Pytanie o mieszalność środków smarnych pojawia się najczęściej w kontekście zmiany produktu lub konieczności dolewki. Już samo jego zadanie świadczy o świadomości i wiedzy eksploatacyjnej. Jednak kluczem do sukcesu jest nie tylko trafne pytanie, ale także precyzyjna i rzetelna odpowiedź.

streszczenie

  • • Mieszalność środków smarnych, szczególnie przy zmianie rodzaju produktu lub konieczności dolewki, stanowi istotne wyzwanie eksploatacyjne. Choć producenci często deklarują pełną zgodność w swoich kartach technicznych, rzeczywistość ukazuje, że kluczowe znaczenie ma również ich kompatybilność.
  • • W Laboratorium Analiz Olejowych Ecol przeprowadzono badania mieszalności i kompatybilności ośmiu świeżych olejów do przekładni turbin wiatrowych.
  • • Wyniki wskazują, że niezgodność dodatków może prowadzić do problemów, takich jak nadmierne pienienie czy ryzyko osadów, nawet przy pozornie podobnych produktach.


Artykuł omawia istotę badań, wnioski oraz rekomendacje dotyczące bezpiecznego mieszania olejów, podkreślając znaczenie prewencji i dokładnego przygotowania układów przed wymianą środków smarnych.

Mieszalność olejów przekładniowych do turbin wiatrowych

Pytanie o mieszalność środków smarnych najczęściej pojawia się przy decyzji o zmianie rodzaju produktu lub konieczności dolewki. Już samo jego zadanie świadczy o świadomości i wiedzy eksploatacyjnej. Jednak kluczem do sukcesu jest nie tylko dobre pytanie, ale także jasna i rzetelna odpowiedź.

W takich sytuacjach zwykle zwracamy się do producentów lub dostawców środków smarnych albo sprawdzamy dostępne karty techniczne. W tych dokumentach często znajdziemy informację, że dany środek jest w pełni mieszalny i może być stosowany zamiennie z produktami konkurencji spełniającymi określone specyfikacje.

ograniczone zaufanie do karty technicznej

Warto przestrzec przed uznawaniem informacji zawartych wyłącznie w karcie technicznej za pewnik. Dla bezpieczeństwa i spokoju zawsze warto poprosić przedstawiciela dystrybutora lub producenta o potwierdzenie braku przeciwwskazań dotyczących zmieszania olejów X i Y. Należy pamiętać, że producenci środków smarnych, chcąc sprostać rosnącym wymaganiom, stale udoskonalają pakiety dodatków i bazy olejowe. Proces ten jest wynikiem dążenia do miniaturyzacji maszyn, zwiększenia ich wydajności i wytrzymałości, co jednocześnie prowadzi do intensywniejszego ich obciążenia.

Taka sytuacja niesie ze sobą wyzwania i pytania. Chociaż mieszalność baz olejowych jest dobrze poznana, doświadczenie pokazuje, że dodatki stosowane w środkach smarnych mogą wchodzić ze sobą w różne, nie zawsze korzystne dla maszyn reakcje.

W tym artykule skupiam się nie tylko na samej mieszalności, lecz także na kwestii kompatybilności, która powinna być kluczowym zagadnieniem. Dwa środki smarne mogą się łatwo pomieszać, ale ich pakiety dodatków mogą okazać się niekompatybilne, co może negatywnie wpłynąć na działanie maszyn.

opis badań

W Laboratorium Analiz Olejowych Ecol przeprowadzono badanie mieszalności ośmiu świeżych olejów stosowanych w przekładniach głównych turbin wiatrowych. Test wykonano w układzie „każdy z każdym”, co pozwoliło uzyskać 28 próbek olejów zmieszanych w proporcji 50:50 oraz 8 próbek olejów świeżych.

Badanie obejmowało oznaczenie kluczowych parametrów fizykochemicznych, które mogą świadczyć o kompatybilności lub jej braku w każdej próbce, takich jak:

  • wygląd zewnętrzny,
  • zawartość pierwiastków,
  • lepkość kinematyczna i wskaźnik lepkości,
  • skłonność do pienienia,
  • wskaźnik MPC,
  • liczba kwasowa (Acid Number – AN),
  • widmo IR.
Rys. 1. Wybrane próbki.

wygląd zewnętrzny

Wygląd zewnętrzny jest pierwszym wskaźnikiem, czy proces mieszania przebiegł prawidłowo. Zmętnienie lub pojawienie się zawiesiny wskazują na problemy, natomiast oczekiwanym rezultatem jest wysoka klarowność oraz barwa zbliżona do pierwotnej barwy mieszanych olejów.

analiza zawartości pierwiastków

Analiza zawartości pierwiastków w świeżym oleju pozwala określić skład dodatków w nim zawartych. Do najczęściej występujących pierwiastków w olejach przekładniowych należą fosfor, siarka, cynk, wapń, magnez, bor, molibden i krzem. Są one składnikami takich dodatków jak środki przeciwzużyciowe i przeciwzatarciowe, inhibitory korozji, przeciwutleniacze oraz środki antypienne.

Rys. 2. Powyższa sytuacja nie powinna pozostawiać wątpliwości co do braku kompatybilności mieszanych środków.

lepkość kinematyczna

Lepkość kinematyczna to kluczowy parametr fizykochemiczny oleju, który w dużej mierze determinuje wytrzymałość filmu smarnego. Nadmierne zmiany lepkości mogą prowadzić do poważnych konsekwencji dla smarowanej przekładni, takich jak obniżenie jej wydajności czy przyspieszone zużycie.

skłonność do pienienia

Skłonność do pienienia wskazuje, czy olej napowietrzony będzie generował pianę oraz jak intensywne będzie to zjawisko. Wynik badania wyrażany jest w mililitrach piany uzyskanej w każdej z trzech sekwencji – im więcej piany, tym gorzej. W przypadku olejów do przekładni turbin wiatrowych oczekuje się minimalnej skłonności do pienienia (0 ml), ponieważ specyficzny reżim smarowania w tych układach sprzyja napowietrzaniu.

wskaźnik MPC

Wskaźnik MPC (Membrane Patch Colorimetry) określa ryzyko generowania osadów przez olej – zarówno starzeniowych, jak i wynikających z niezgodności dodatków. Wysoki wskaźnik MPC wskazuje na potencjalne ryzyko wystąpienia osadów w układzie, głównie w postaci bardzo drobnych, nierozpuszczalnych cząstek o rozmiarach poniżej 1 µm. Eksploatacja oleju o wysokim MPC może prowadzić do problemów takich jak:
– szybsze zużycie filtrów,
– obniżenie wydajności chłodnic,
– zatykanie kanałów olejowych,
– podwyższona temperatura węzłów tarcia z powodu osadów.

Wskaźnik MPC określa się na podstawie zabarwienia membrany filtracyjnej (0,45 µm) po przefiltrowaniu odpowiednio przygotowanej próbki oleju.

Rys. 3. Po lewej membrana dla oleju o wysokim wskaźniku MPC, białe zabarwienie membrany wskazuje natomiast na praktycznie zerowe prawdopodobieństwo tworzenia się osadów.

liczba kwasowa (AN)

Liczba kwasowa to ilość miligramów wodorotlenku potasu (KOH) potrzebna do zobojętnienia wszystkich kwaśnych składników próbki oleju. Początkowa liczba kwasowa jest specyficzna dla danego oleju i zależy od jego bazy oraz zastosowanych dodatków. Wraz ze starzeniem się oleju i jego degradacją liczba kwasowa wzrasta, co jest efektem tworzenia się kwaśnych produktów. Nadmierny wzrost liczby kwasowej wskazuje na konieczność wymiany oleju.

widmo IR

Widmo IR powstaje poprzez „prześwietlenie” próbki światłem podczerwonym. Cząsteczki chemiczne absorbują światło i drgają w sposób charakterystyczny dla ich struktury, co pozwala uzyskać unikalne widmo – swoisty „odcisk palca” środka smarnego. Widmo IR umożliwia:
– identyfikację bazy olejowej i dodatków,
– wykrycie zmieszania z innymi olejami,
– ocenę degradacji oleju,
– identyfikację chemicznych zanieczyszczeń.

Jest to jedno z podstawowych narzędzi diagnostycznych do analizy składu i jakości środków smarnych.

oleje świeże

Wszystkie analizowane oleje są olejami syntetycznymi o klasie lepkości ISO VG 320, spełniającymi wymagania dla olejów przekładniowych typu CLP. Posiadają również aprobaty i dopuszczenia renomowanych producentów przekładni. Chciałem to uściślić, gdyż jak wspomniałem wcześniej – pomimo tego, że „na papierze” wszystkie te oleje są do siebie bardzo zbliżone, wyniki, które przedstawię w dalszej części pokażą nam, że w praktyce technologia w nich zawarta może być kompletnie różna – stąd też wynika całe zamieszanie dotyczące kompatybilności poszczególnych produktów.

Poniższe tabele przedstawiają kolejno zawartość pierwiastków dodatków (ppm) w analizowanych olejach świeżych przed zmieszaniem oraz typowe własności fizykochemiczne.

Żeby dopełnić obrazu różnic w chemii analizowanych olejów świeżych poniżej przedstawiono zbiorczo widma IR analizowanych produktów. Jeśli wcześniejsze argumenty nie były wystarczające do przekonania czytelnika, że występujące różnice pomiędzy olejami mogą być znaczące, to myślę, że poniższy obraz rozwieje wszelkie wątpliwości.

Rys. 4. Widma IR badanych olejów świeżych.

Najbardziej wyraźnie różnice w kompozycji olejów widoczne są w tzw. obszarze daktyloskopowym, to właśnie w przedziale liczby falowej 1500cm-1 – 750cm-1 możliwe do zauważenia są charakterystyczne dla danego produktu „odciski palca”, które umożliwiają jego identyfikację. Wiązania węglowodorowe, jak należy się spodziewać, występują w każdym oleju, gdyż jak wspomniano są to oleje na bazie węglowodorów syntetycznych. W przypadku opisanego wcześniej oleju D (ciemnoniebieska linia na wykresie) zauważalny jest brak na widmie peaku w obszarze obecności dodatków estrowych.

badania próbek zmieszanych

Po ustaleniu wartości początkowych dla każdego oleju, przystąpiono do analizy wyników uzyskanych po zmieszaniu świeżych produktów. Próbki zmieszane poddano wygrzewaniu przez 5 dni w temperaturze 60°C, a następnie przeprowadzono pomiary.

Najważniejsze parametry, które mogą wskazywać na potencjalne problemy eksploatacyjne, to wskaźnik MPC oraz skłonność do pienienia. Wyniki przedstawiono na wykresach obrazujących skumulowaną skłonność do pienienia (suma ilości piany w trzech sekwencjach) oraz wskaźnik MPC. Taki sposób prezentacji danych zapewnia ich czytelność.

Rys. 5. Skłonność do pienienia badanych mieszanin.

Analizując skłonność do pienienia, zauważono, że osiem próbek wykazuje tego rodzaju właściwości. Wartości 20 ml i 10 ml dla mieszanin F + B oraz E + G można uznać za marginalne. Jednak w przypadku pozostałych próbek widoczny wzrost generowania piany sugeruje, że proces mieszania znacząco zwiększył potencjał pienienia oleju. Jest to zjawisko niekorzystne i potencjalnie groźne w kontekście specyficznego reżimu smarowania przekładni. Nadmierne pienienie oleju należy traktować jako sygnał możliwych nieprawidłowości w układzie. W rezultacie, sześć mieszanin z wysokim poziomem pienienia można z dużym prawdopodobieństwem uznać za niekompatybilne, bazując już na tym jednym parametrze.

Rys. 6. Wskaźnik MPC badanych mieszanin – skłonność do generowania osadów.

Jeśli chodzi o wskaźnik MPC, wartość uznawana za niepokojącą to 20 lub wyższa. W badaniu zaobserwowano osiem przypadków, w których wskaźnik ten przekroczył tę granicę. Co istotne, nie wszystkie przypadki korelują z nadmiernym pienieniem. Najbardziej krytyczne wartości wystąpiły w mieszaninach:
F + D,
E + D,
D + G,
D + C,
D + A,
H + D.

Uwagę zwraca fakt, że we wszystkich problematycznych próbkach obecny był olej D. Już w stanie świeżym olej ten wykazywał podwyższoną skłonność do generowania osadów. Po zmieszaniu z innymi produktami reakcje chemiczne dodatkowo zwiększały to ryzyko. Taka sytuacja wskazuje na krytyczną niekompatybilność dodatków zawartych w tych produktach, co może znacząco ograniczyć ich skuteczność i przyspieszyć degradację.

Wyniki badań jasno podkreślają potrzebę zachowania ostrożności przy mieszaniu środków smarnych oraz dokładnego sprawdzania ich kompatybilności przed zastosowaniem w układzie.

Rys. 7. Wybrane membrany MPC.

Poniżej przedstawiono zbiór parametrów fizykochemicznych dla każdej mieszaniny:

Przyjmując kryteria oparte na skłonności do pienienia, wskaźniku MPC oraz wyglądzie próbki po mieszaniu, stworzono matrycę mieszalności poszczególnych par olejów.

wnioski

Analiza wykazała, że kompatybilność – nawet w przypadku pozornie podobnych środków smarnych – może stanowić poważne wyzwanie. Badania jasno wskazują potencjalne zagrożenia wynikające z mieszania niekompatybilnych, świeżych produktów. Warto podkreślić, że zmieszanie oleju eksploatowanego, który już uległ częściowej degradacji i działa w bardziej wymagających warunkach niż laboratoryjne, może prowadzić do jeszcze poważniejszych konsekwencji.

Na podstawie uzyskanych wyników oraz dotychczasowych doświadczeń zalecamy prewencyjne badania kompatybilności przed mieszaniem środków smarnych. Dzięki temu można ograniczyć ryzyko wystąpienia negatywnych reakcji chemicznych oraz związanych z nimi problemów eksploatacyjnych. Należy jednak pamiętać, że testy laboratoryjne nie są w stanie w pełni odzwierciedlić warunków panujących w układzie, takich jak zanieczyszczenia czy osady. Mogą one jednak wyeliminować najbardziej niekompatybilne produkty i zapobiec skrajnym reakcjom.

Nawet środki uznane za kompatybilne w testach laboratoryjnych mogą po zmieszaniu w rzeczywistym układzie początkowo powodować np. skrócenie żywotności filtrów w wyniku wypłukiwania zanieczyszczeń. Dlatego przed wymianą oleju na inny lub świeży zaleca się dokładne wyczyszczenie i wypłukanie układu, co powinno być potwierdzone wynikami analiz. Dopiero wtedy napełnienie układu docelowym środkiem smarnym zapewnia największą pewność uniknięcia problemów eksploatacyjnych oraz wydłużenie okresu użytkowania oleju.

Prezentowane badania stanowią wstęp do dalszych projektów. Planowane są analizy kompatybilności nie tylko środków świeżych, ale również już eksploatowanych, a także próby określenia bezpiecznych proporcji mieszania, które minimalizują negatywne efekty. Zachęcamy do śledzenia naszych publikacji, by być na bieżąco z wynikami kolejnych badań.

podsumowanie

  • Świadome podejście: Mieszalność środków smarnych to temat wymagający zarówno wiedzy, jak i odpowiedzialnego podejścia. Kluczowe jest uwzględnienie zarówno mieszalności, jak i kompatybilności dodatków chemicznych.
  • Nie ufaj wyłącznie kartom technicznym: Informacje zawarte w dokumentacji technicznej należy traktować z ograniczonym zaufaniem i zawsze weryfikować u producenta lub dostawcy.
  • Badania laboratoryjne jako podstawa: Przeprowadzona analiza mieszalności i kompatybilności środków smarnych wykazała, że nie wszystkie oleje są w pełni kompatybilne, co może prowadzić do negatywnych skutków, takich jak pienienie, generowanie osadów czy przyspieszona degradacja układów smarowania.
  • Ryzyko niekompatybilności: Niektóre środki smarne, mimo pozornej zgodności, mogą wchodzić w reakcje chemiczne, które pogarszają ich właściwości. Wyniki badań podkreślają szczególną ostrożność w przypadku olejów o wysokim wskaźniku MPC i skłonności do pienienia.
  • Znaczenie czyszczenia układów: Przed wymianą oleju zaleca się dokładne czyszczenie i płukanie układu, aby zapobiec negatywnym reakcjom i wydłużyć żywotność nowego środka smarnego.
  • Kontynuacja badań: Planowane są dalsze badania nad kompatybilnością środków eksploatowanych i określeniem bezpiecznych proporcji mieszania. Zachęcamy do śledzenia kolejnych publikacji, aby być na bieżąco z wynikami i rekomendacjami.
  •  
    Dbałość o kompatybilność środków smarnych to inwestycja w wydajność i bezpieczeństwo maszyn, która przekłada się na ich dłuższą i bezawaryjną pracę.

kontakt

masz pytania związane z mieszalnością środków smarnych?

skontaktuj się z naszą specjalistką: