Как увеличить интервалы замены смазочных материалов на тяжелой строительной и горнодобывающей технике

Кроме непосредственной стоимости масла и фильтра, на которой можно сэкономить, если увеличить интервалы замены, существует много непрямых затрат, связанных с заменой масла и фильтра, и при увеличении интервалов замены на них тоже можно немало сэкономить. Некоторые исследователи утверждают, что реальные затраты на замену масла обычно превышают стоимость собственно самого масла на величину до 40 раз! То же можно сказать и по отношению к замене фильтра. Что же входит в затраты на замену масла? Потери от простоя машины, не произведенная машиной работа; оформление документации (в том числе запись данных, оформление нарядов на работу, различная документация и т. д.); стоимость контроля качества масла, рабочей силы и контроля за качеством работ; стоимость хранения и транспортировки, функционирования службы материально-технического снабжения; утилизация отработанного масла, вопросы охраны окружающей среды и проч.

От чего зависит срок службы масла

Существует много эксплуатационных факторов, которые могут сократить срок службы смазочных материалов и фильтров. Конечно, по возможности эти негативные воздействия следует исключать. Однако часто ничего нельзя сделать, т. к. многие факторы определяются условиями работы машины и влиянием окружающей среды. Рассмотрим эти факторы подробнее.

Прежде всего, качество масла может быть ниже заявленного (или неправильно подобрано), соответственно оно не прослужит заявленного срока. Но даже масло наивысшего качества под влиянием неблагоприятных факторов может деградировать. Важно правильно подобрать класс вязкости и другие характеристики масла, чтобы оно могло выдержать высокие нагрузки и прочие неблагоприятные воздействия, которые сокращают срок его службы.

Загрязнения. Если смазочный материал будет загрязнен, ни одна машина и механизм не смогут работать так, как задумано их разработчиками, и не смогут достичь расчетного срока службы. Вот основные источники загрязнения масла:

– масло может поступить изначально загрязненным, либо с изначально чистыми смазочными материалами могут обращаться небрежно и неправильно, и в результате они оказываются загрязненными; чтобы это предотвратить, следует проводить большую работу с поставщиками смазочных материалов;

• загрязнения могут заноситься людьми в процессе производства или эксплуатации машины при техобслуживании и ремонте;
• загрязнения возникают в процессе работы самой машины под действием трения или химических веществ;
• загрязнения поглощаются самой машиной из окружающей среды (пыль, влага, микробы).

Абразивные материалы, т. е. твердые частицы, вызывающие абразивный износ. Хотя наличие в масле одной микроскопической твердой частицы может не выглядеть опасным, она одна может способствовать возникновению еще 20 новых частиц за время от ее появления в масле и до того момента, как она будет задержана фильтром, растерта трущимися деталями или выпадет в осадок. После множества таких этапов «размножения» загрязненное масло может превратиться из «крови» машины в «смертельный яд». Кроме того, если твердые абразивные частицы не будут быстро задержаны фильтром, эффект их отрицательного воздействия будет больше, нежели простая арифметическая сумма воздействий от каждой частицы. Эти частицы будут оказывать действие в комплексе с другими загрязнениями и неблагоприятными условиями, в частности истощать присадки. Твердые частицы – продукты износа действуют как прооксиданты, т. е. каталитически усиливают темп окисления масла.

Например, проводилось исследование зависимости срока службы подшипников и масляного насоса от наличия в масле твердых частиц размером 3–5 мкм и более. Дело в том, что размер таких частиц превышает динамическую толщину масляной пленки между трущимися поверхностями деталей, и они вызывают абразивный износ. Но и абразивные частицы меньших размеров в больших концентрациях содержащиеся во взвешенном состоянии в масляной пленке, на которую воздействует высокое давление, вызывают питтинговую коррозию на поверхностях деталей. Исследование показало, что сроки службы подшипников и насоса значительно увеличиваются, когда большая часть малых абразивных частиц и частиц размером 3–5 мкм и более отфильтровываются из масла.

Когда воздушный фильтр засоряется, двигатель начинает испытывать недостаток воздуха, возникает избыток топлива в камере сгорания. Чрезмерно высокий расход топлива может также возникнуть в результате неисправности либо неправильной регулировки двигателя (неправильно выставленное опережение зажигания или впрыска, неправильная установка зубчатой рейки ТНВД, неисправности форсунок). Это приводит к попаданию в моторное масло продуктов неполного сгорания (сажи, несгоревшего топлива) и примесей, присутствующих в топливе (кислота, вода). Эти загрязняющие вещества ухудшают характеристики моторного масла и вызывают быстрое засорение фильтра. Топливо, попадая в масло, уменьшает его вязкость, в результате становится тоньше масляная пленка, разделяющая поверхности трущихся деталей. Топливо разрушает присадки, усиливается процесс окисления масла, вместе с топливом в моторное масло попадают соединения серы и ароматические углеводороды, которые изменяют его вязкость и ухудшают состояние даже наиболее качественных и устойчивых к действию неблагоприятных факторов моторных масел.

Картерные газы. Частые остановки двигателя вследствие перегрузок (двигатель глохнет), серьезный износ деталей двигателя, длительная работа на холостом ходу, движение машины с частыми остановками, работа при отрицательной температуре окружающего воздуха, работа непрогретого двигателя и работа на большой высоте над уровнем моря – все эти факторы способствуют увеличению объ­ема газов, прорывающихся в картер двигателя из камеры сгорания. Картерные газы обычно являются основным источником проникновения в масло таких загрязнений, как грязь, вода, сажа, топливо, окислы азота (NOx) и продукты неполного сгорания топлива (НС).

Утечки охлаждающей жидкости. Этиленгликоль и вода сильно ухудшают диспергируемость (т. е. свойство масла удерживать во взвешенном состоянии посторонние жидкости и твердые частицы, не давая им выпадать в осадок) и усиливают целый ряд других проблем, таких как окисление масла, разрушение присадок, образование коррозии, отложений, засорение фильтра и т. д.

Объем масла в системе. В общем случае чем больше объем масла, циркулирующего в системе смазки, например двигателя, тем меньше концентрация загрязнений в нем. Чем больше емкость масляного картера, тем дольше сохраняются присадки в масле и меньше тепловая нагрузка на масло. Высокие рабочие температуры ускоряют скорость расходования присадок и окисления масла. В результате у тех двигателей, где масляные картеры имеют наибольшие размеры, как правило, наибольшие среди «одноклассников» рекомендованные интервалы замены масла.

При низком уровне масла в картере, т. е. недостаточном общем количестве масла в системе, увеличивается его нагрев, темп загрязнения, поскольку в меньшем количестве масла имеется меньшее количество присадок, противодействующих окислению и деградации масла.

Шлам и лаки. В продуктах разложения масла часто содержатся в высокой концентрации карбоновые кислоты, свободные радикалы и гидроперекиси. Когда отработанное загрязненное масло сливают, а отложения (шлам и лаки) остаются, срок службы заправленного нового масла сокращается. Шлам – это суспензия и эмульсия (и осадок из них) в масле из нерастворимых твердых и смолистых веществ от коричневого до черного цвета. Состав картерного шлама: масло 50–70%; вода 5–15%; остальное – продукты окисления масла и неполного сгорания горючего, твердые частицы.

Степень долива масла. При доливе нового масла повышается содержание присадок и уменьшается содержание загрязнений, но зато все масло приходится менять чаще.

Другие загрязнения. В любую систему смазки или гидросистему, картер коробки передач и редуктора, которые соединяются с атмосферой через сапун, вместе с воздухом попадают пары влаги и при изменениях температуры конденсируется вода, которая вызывает гидролиз (взаимодействие веществ с водой), коррозию, разрушение присадок и т. д. Иногда для улавливания влаги в конструкцию гидравлического фильтра включаются осушители из силикагеля.

В начале лета концерн «Шелл» представил результаты исследования, посвященного влиянию смазочных материалов на стоимость владения техникой. По данным концерна, за последние 3 года 25% строительных компаний мира из-за незапланированных простоев оборудования потеряли более $250 000. Согласно исследованиям, респонденты часто недооценивают возможности экономии за счет комплексного подхода к менеджменту смазочных материалов. Практика же показывает, что потенциал для экономии может быть достигнут за счет рационального использования смазочных материалов, в том числе за счет увеличения интервалов их замены.

Так, например, внедрение смазочных материалов «Шелл» на предприятии «Волгограднефтегеофизика», регулярно эксплуатирующем в тяжелых условиях 13 машин Sercel с двигателями Volvo Nomad 65, позволило увеличить интервалы замены моторного масла со 150 до 250 моточасов, масла для коробок передач с 800 до 1000 моточасов, редукторного масла с 2000 до 2500 моточасов, гидравлического масла с 2000 до 2500 моточасов. Для обеспечения бесперебойной работы узлов машин Sercel и контроля состояния смазочных материалов при эксплуатации в режиме увеличенных интервалов на предприятии применяли сервис Shell LubeAnalyst. В итоге экономия компании составила $35 000 в год.

Комплексный подход «Шелл» к оптимизации менеджмента смазочных материалов на дорожно-строительных предприятиях включает:

1. Упрощение номенклатуры закупаемых смазочных материалов. Очень часто дорожно-строительные предприятия эксплуатируют смешанный парк техники, который может состоять как из техники разных производителей, так и из техники различного возраста/ наработки. Это ведет к усложнению номенклатуры используемых смазочных материалов. Обилие марок и типов смазочных материалов в свою очередь очень часто приводит к пересортице и путанице при обслуживании. В специальном предложении «Шелл» для дорожно-строительных компаний всего 4 всесезонных продукта, которые перекрывают потребности 80% применяемой в России техники. Это предложение включает в себя моторное масло Shell Rimula R6M, трансмиссионно-гидравлическое масло Shell Spirax S6CXME, гидравлическое масло Shell Tellus S4VX и пластичную смазку Shell Gadus S5 V150XKD.

2. Использование всесезонных продуктов. Когда речь заходит об увеличении интервалов замены масла, одним из ограничений становится фактор сезонности применения. Нельзя увеличить интервал замены летнего гидравлического масла до 6000 моточасов, т. к. в зимний период оно станет неработоспособным. В случае применения всесезонных масел мы расширяем горизонты возможного увеличения интервалов замены смазочных материалов, а также говорим о возможностях экономии за счет технического обслуживания техники, закупочных и логистических процедур, связанных с приобретением сезонных смазочных материалов, а также их хранением.

3. Увеличение интервалов замены. Полномасштабные полевые испытания, проводимые «Шелл», позволяют оценить воздействие максимального количества факторов, влияющих на работу техники. Так, с 2013 г. на российских дорожно-строительных предприятиях от Северо-Запада до Дальнего Востока была проведена серия полевых испытаний длительностью от 1 года (от 6000 моточасов) до 3 лет (20 000 моточасов). Суммарная наработка техники за этот период превысила 200 000 моточасов. Опыт специалистов «Шелл», основанный на проведенных в России испытаниях, использование специальных сервисов, позволяющих контролировать состояние работавшего масла и заранее выявлять потенциальные проблемы оборудования, а также тесное сотрудничество с крупнейшими производителями техники позволяют подбирать смазочные материалы и рекомендовать оптимальные интервалы их замены, помогая клиентам достигать существенной экономии.

Увеличение интервалов замены масла

Что такое «оптимальная величина интервала замены масла»?

Оптимальное время для замены масла в двигателе – это тот момент, когда масло достигло такого состояния, когда начало оказывать вредное воздействие на детали машины, причем более значительное, чем экономия средств и времени от про­дления его использования (т. е. увеличение интервала замены). Эти вредные эффекты от ухудшения характеристик масла могут быть кратковременными или долговременными. Кратковременный эффект – это потеря топливной экономичности от ухудшения состояния моторного масла, он длится до замены масла. Долговременный эффект заключается в повреждении внутренних деталей двигателя, что со временем приводит к дорогостоящему ремонту и простою машины.

Иногда довольно сложно точно определить, когда настанет идеальный момент для замены масла. Если соcтояние моторного масла отслеживается постоянно, этот момент может быть:

• когда будет отмечено, что уровень деградации моторного масла достиг допустимого предела;
• когда величина щелочного числа масла (в связи с общей его деградацией) уменьшилась настолько, что это грозит существенным увеличением темпов коррозии внутренних деталей;
• когда диспергирующая способность уменьшилась и начинают образовываться агломераты сажи и шлама, которые могут образовывать твердые отложения на поверхностях деталей внутри двигателя.

Однако поскольку перечисленные показатели не всегда известны во время обычной эксплуатации грузовика, лучшим решением будет обеспечить оператору возможность отслеживания состояния масла в любой момент либо в режиме реального времени с помощью проточных датчиков, дающих показания непрерывно, либо периодически при помощи отбора проб и проведения анализов масла.

Расчет интервала замены. В строительной и горнодобывающей технике широко практикуется «регулярная» замена смазочных материалов по календарному графику, по отработанным моточасам или величине пробега в километрах. Как правило, эти методы далеки от оптимальных, так как не учитывают индивидуальных особенностей эксплуатации данной конкретной техники и воздействия окружающей среды: смазочные материалы и фильтры меняются либо слишком рано и могли бы еще поработать, либо поздно и уже оказывают вредное воздействие на детали машины.

Интервал по расходу топлива. Более прогрессивным является метод расчета интервалов замены моторного масла по потреблению топлива двигателем. Исследования показывают, что литр масла обладает способностью нейтрализовать и удерживать во взвешенном состоянии загрязняющие вещества, возникшие в результате сгорания при работе в двигателе 300 л топлива. А для высококачественных масел премиум-класса эта характеристика равна 500 л топлива.

От того, где и как совершают поездку тяжелые грузовики, зависит их расход топлива, который для тяжелых грузовиков рассматриваемого класса может составлять от 30 до 120 л/100 км. Удельный расход топлива – удобный показатель для расчета интервалов замены моторного масла. Производители двигателей, например, такие как MaxxForce (входит в корпорацию Navistar) и Cummins, недавно решили формулировать рекомендации по величине интервала замены масла, ориентируясь в основном на потребление топлива грузовиком. Например, для двигателей MaxxForce 2010 г. выпуска интервал замены масла составляет от 30 000 до 65 000 км пробега. Это существенно отличается от применяемого ранее в течение многих лет единого рекомендованного интервала в 40 000 км. Теперь же владельцы тяжелых грузовиков могут не только экономить средства, расходуемые на топливо – за счет перехода на газ, но и экономить на моторном масле, меняя его реже.

Интервал по фактическому состоянию. Намного выгоднее экономически менять масло, выполняя оценку его фактического состояния и остаточного ресурса.

Какие эксплуатационные характеристики масла следует контролировать? В этот список могут входить устойчивость к окислению, способность защищать металлы от ржавления/ коррозии, способность к деаэрации и устойчивость к вспениванию, деэмульгирующая способность (способность быстро отделять примесную воду, время, за которое вода и масло разделятся на две фазы), диспергирующие и моющие свойства, противоизносные свойства, индекс вязкости, содержание загрязняющих веществ и другие важные для работы масла свойства.

Следует установить предельные уровни содержания загрязнений и влаги в масле в зависимости от того, какие критические уровни содержания этих загрязнений (в масле) допустимы для данного оборудования. Затем машинный парк может начать отбирать пробы масла и выбрать надежную лабораторию, выполняющую анализы масла, либо приобрести собственное лабораторное оборудование для определения содержания загрязнений в смазочных материалах. Рекомендуется выполнять анализы вновь поступившего свежего масла: во-первых, это позволяет контролировать его качество, не полагаясь на добросовестность поставщика, а во-вторых, дает возможность сравнивать результаты анализов этого масла в процессе работы с характеристиками свежего масла. Обычно объем каждого образца составляет несколько сотен миллилитров.

На основании сравнения результатов анализов с установленными предельными нормами содержания загрязнений и с характеристиками свежего масла может быть принято решение о сокращении или увеличении интервала замены масла. Конечно, сначала рекомендуется ввести расчетные интервалы замены масла в тестовом порядке для небольшой части машинного парка, чтобы проверить, можно ли их использовать. При этом должен быть учтен и определенный «безопасный допуск», а после изменения величины интервала замены следует тщательно контролировать состояние масла.

Стоимость проведения анализов масла может составить несколько десятков тысяч рублей. Однако руководителю парка достаточно выполнить анализы проб масел только из нескольких наиболее «типичных» машин, результаты исследования которых затем можно распространить на все прочие. При этом необходимо учесть, что, например, в двигателях различных моделей масло загрязняется с разной скоростью. У двигателей одной и той же модели, работающих в разных машинах, объем масла в системе смазки может отличаться. Потребление топлива и масла различается у разных машин и при разной интенсивности эксплуатации.