О тонкой фильтрации масел в вопросах и ответах
Сегодня мы рассмотрим вопросы о тонкой фильтрации масел.
Излишне говорить, насколько важна для современной коммерческой и специальной техники надежная очистка моторных, трансмиссионных и гидравлических масел. Установлено, что минеральные частицы пыли в окружающем машину воздухе (которые могут попадать в масло) имеют размеры от 0,1 до 200 мкм, а 75% общей массы пыли составляют частицы размером от 5 до 100 мкм.
Исследования показали, что наиболее интенсивный износ поршневых колец дизельного двигателя наблюдается от воздействия частиц размером от 8 до 60 мкм. Таким образом, современные фильтры для очистки моторного масла должны обеспечивать эффективность улавливания частиц загрязнений (номинальная тонкость фильтрации) размером не более 10 мкм. Однако многие специалисты отрасли считают, что для современных двигателей требуется улавливать частицы меньше указанных величин, вплоть до 1 мкм.
Для современных гидросистем привода рабочего оборудования и гидротрансмиссий требуются фильтры с тонкостью фильтрации менее 10 мкм, а в некоторых системах даже с номинальной тонкостью отсева до 3–5 мкм.
Напомним, что «номинальная тонкость отсева» – это размер монодисперсных частиц, улавливание (полнота отсева) которых составляет 95%.
Итак, тонкая фильтрация – реальность и насущная необходимость современной коммерческой и специальной техники. В связи с этим у специалистов-практиков возникает ряд вопросов, на часть из которых мы постараемся ответить в этой статье.
Вопрос: Может ли тонкая фильтрация увеличить срок службы масла и всего механизма?
Ответ: Да, доказано, что чем чище масло, тем больше оно снижает износ подшипников и других трущихся деталей в машинах, увеличивая тем самым ожидаемый срок их службы. Утверждения об увеличении срока службы масла и всей машины за счет тонкой (номинальная тонкость отсева менее 5 мкм) фильтрации масла основываются на результатах исследований и опыте конкретных случаев из практики.
Исследования проводились в США. За критерий было взято Общее щелочное число (TBN) моторного масла. Результаты исследования показали, что при использовании высокоэффективных фильтров с повышенной тонкостью отсева показатель TBN моторного масла после пробега тяжелого грузовика 15 000 км оказался равен показателю TBN такого же грузовика, но с фильтрацией моторного масла с обычной тонкостью отсева при пробеге 5000 км. Таким образом, условный интервал замены моторного масла при значительном повышении тонкости фильтрации вырос в 3 раза! Затем испытания повторили на малотоннажных грузовиках, и результат подтвердился.
На основании этих испытаний были сформулированы рекомендации: увеличить интервал замены масла при условии использования фильтров с уменьшенной номинальной тонкостью отсева и увеличенным сроком службы.
Впрочем, следует заметить, что некоторые специалисты отрасли считают, что использование фильтра грубой очистки масла перед штатным фильтром тонкой очистки также позволит увеличить интервал замены масла, хоть и не в такой степени.
ООО «Фильтровальные материалы» (г. Отрадное Ленинградской обл.) производит фильтровальную бумагу для всех групп фильтров, в том числе масляных и гидравлических, для грузового автотранспорта, спецтехники и сельскохозяйственных машин.
В состав бумаги входят различные виды целлюлозных волокон, а также искусственные и синтетические волокна, которые используются для придания ей специальных свойств, например, повышенной прочности. Пропитка бумаги-основы – требующая и не требующая термообработки из спиртовых и водных растворов с последующей сушкой новолачной смолой и акриловым латексом повышает прочность бумаги, ее размерную стабильность, улучшает устойчивость к растворителям и другим химическим веществам, увеличивает термоустойчивость. Выпускается бумага гладкая и рифленая.
Предприятие имеет единственную в России современную лабораторию для испытания фильтровальных материалов, в которой ведутся исследования по поиску новых видов волокнистых материалов, в том числе высокой пористости, добавок для придания гидрофобности и жесткости фильтровальному материалу, по производству трудносгораемых фильтровальных материалов и пр.
В связи с вышесказанным возникает вопрос: Всегда ли чем тоньше фильтрация, тем лучше?
Ответ: Вопрос, всегда ли «тоньше» – это «лучше», когда речь идет о фильтрации масла, задают часто. Ответить на него не так просто, как может показаться.
MANN+HUMMEL – международная Группа компаний со штаб-квартирой в Германии. Ей принадлежит бренд MANN-FILTER, под которым выпускается широкий ассортимент фильтров для автомобильной, специальной и прочей техники. Масляные фильтры MANN-FILTER имеют значительно большую площадь поверхности фильтровального материала (и грязеемкость) по сравнению с аналогами за счет большего количества и глубины складок. В фильтрах MANN-FILTER используют качественный фильтровальный материал с добавлением синтетических волокон или 100% синтетический материал. Часть продукции маркируется логотипами производителей автомобильной и прочей техники, т.е. является «оригинальными фирменными фильтрами».
В 2016 г. произошло слияние MANN+HUMMEL с американской компанией WIX Filters. В масляных фильтрах WIX Filters используются инновационные фильтрующие материалы. За счет двойной прокатки соединение крышки с корпусом фильтра выдерживает экстремальное статическое и динамическое давление. Благодаря оцинкованию и порошковой покраске фильтры WIX Filters также устойчивы к коррозии.
В общем случае следует находить разумный баланс между степенью очистки масла и уровнем затрат на приобретение фильтров соответствующего качества, чтобы в итоге повысить надежность работы машины и уменьшить время простоев из-за поломок.
Один из факторов, который следует учесть в первую очередь, это точность изготовления (допуски на размеры) деталей механизма, в котором работает масло, и рекомендации производителя этого механизма по степени чистоты используемого масла.
Кроме того, допустимый размер присутствующих в масле частиц загрязнений и их количество зависят от «возраста» и степени изношенности механизма.
Гидравлические системы, как правило, более всего чувствительны к чистоте масла.
В двигателях внутреннего сгорания тяжелой техники дополнительная очистка моторного масла также приносит значительную выгоду за счет увеличения срока службы, которая несомненно оправдает затраты на фильтры повышенного качества.
Если вы не пожалеете денег и купите фильтр за ₽1000–1500 вместо того, чтобы купить фильтр за ₽300, ваш двигатель наверняка прослужит дольше. Правда этот эффект сложно заметить сразу же, придется ждать годы и проехать тысячи километров дорог.
Группа компаний Sogefi со штаб-квартирой в Италии занимается разработкой и изготовлением фильтрационных систем и др. оборудования. Недавняя разработка Sogefi – новый модуль очистки масла в двигателе, в котором вместо металлического литого корпуса использован пластмассовый, который намного легче, но не уступает по прочности металлическому.
Группа владеет 40 заводами в разных странах и рядом известных брендов, под которым выпускаются фильтры.
Марка FRAM – это высококачественные фильтры (масляные, топливные и т.д.) для автомобилей.
Фильтры Purflux инновационной облегченной конструкции с передовыми фильтрующими материалами обеспечивают высочайшее качество фильтрации масла, топлива и т.д. для самых требовательных современных автомобильных двигателей.
Бренд Coopers Fiaam представляет широкий ряд масляных, топливных и других фильтров для тяжелых условий работы.
Sogefi PRO – новый бренд, созданный специально для фильтров, предназначенных для сложных условий работы и обеспечения высокой производительности мощных двигателей грузовых автомобилей в течение длительного времени.
И снова вопрос о тонкой фильтрации: могут ли фильтры тонкой очистки (номинальная тонкость отсева до 5 и 1 мкм) задерживать некоторые присадки, содержащиеся в масле?
Ответ: В качественном масле правильно введенные в его состав присадки должны быть равномерно перемешаны и растворены в базовом масле. Поэтому даже при тонкой фильтрации присадки не должны задерживаться в фильтре.
Однако многие присадки имеют полярную природу и обладают способностью притягиваться к частицам загрязнений в масле. Например, в моторных и гидравлических маслах таким свойством обладают моющие и диспергирующие присадки. Они полярны и притягиваются к частицам загрязнений и воды в масле, не давая им собираться в частицы или капли большего размера, которые могут нарушить процесс смазывания трущихся деталей двигателя. Такие частицы увеличенного размера могут задерживаться в фильтре вместе с молекулами присадки.
Подобным же образом могут задерживаться фильтром противопенные присадки. Их крупные нерастворяющиеся молекулы обычно имеют размер больше предельных для тонкой фильтрации 5 мкм. Они также полярны и могут притягиваться к волокнам фильтрующего материала. Фильтры с абсолютной тонкостью отсева 1 мкм потенциально способны задерживать противозадирные присадки (серные и фосфорные), которые не растворяются и находятся в масле в виде суспензии твердых частиц. Фильтры с химически активными фильтрующими элементами, такими как флоридин (отбеливающая глина), могут задерживать полярные присадки (для работы при экстремальном давлении, противоизносные, деэмульгаторы и т.д.), тем самым снижая способность масла защищать поверхности трущихся деталей машины. В зависимости от того, какого типа фильтрующий материал используется в фильтре, могут задерживаться и другие присадки.
Однако при правильной организации процесса удаления загрязнений все эти риски могут быть сведены к минимуму. Всегда тонкая фильтрация лучше, чем отсутствие фильтрации или недостаточно качественная фильтрация, поскольку присадки будут вырабатываться в любом случае – с фильтром или без него. К тому же срок службы масла и всего механизма существенно увеличится, если будет выполняться тонкая фильтрация.
Немецкая компания K&H Eppensteiner GmbH & Co. KG, имеющая отделение в Великобритании, входит в состав группы компаний Bosch Rexroth.
Eppensteiner выпускает под брендом ЕРЕ фильтры разных типов (в том числе гидравлические), а также фильтрующие элементы и сменные картриджи для автомобильной промышленности, строительной и дорожной техники и др. отраслей. Используется специальный фильтрующий материал, способный абсорбировать воду.
Bosch Rexroth также выпускает широкий ассортимент фильтровального оборудования, включая масляные и гидравлические фильтры передовой конструкции.
Вопрос: Может ли тонкая фильтрация искажать результаты анализов масла?
Ответ: Для того чтобы улучшить очистку моторного или гидравлического масла, иногда используют внешнюю фильтровально-заправочную установку (ФЗУ), которая задерживает частицы размером до 1–3 мкм. Однако возникает сомнение: если большинство продуктов износа трущихся деталей будут удаляться из масла, анализ масла не позволит вовремя выявить неисправность – наличие чрезмерного износа деталей?
В такой ситуации специалисты советуют отбирать пробы масла из контура циркуляции после насоса, но перед ФЗУ. Это позволит вовремя выявить увеличение содержания в масле продуктов износа.
Ряд ведущих производителей спецтехники предлагают фильтры под собственным брендом. Хотя чаще всего эти фильтры заказываются у именитых компаний – производителей фильтров, а не изготавливаются самостоятельно производителем спецтехники, такие фильтры имеют рабочие характеристики, проверенные и одобренные производителем спецтехники. Они имеют точные присоединительные размеры, рассчитаны на давление и вибрации, воздействующие в машинах данного бренда, совместимы с маслами и другими материалами, применяемыми в данных машинах, обладают грязеемкостью и надежностью, достаточной для работы в течение установленных интервалов замены, и покрываются фирменной гарантией.
Подобные «оригинальные» (в отличие от «аналогов») масляные фильтры для двигателей, трансмиссий и гидросистем предлагают Volvo, Caterpillar, JCB, Liebherr, Bobcat, RM-TEREX, Doosan, XCMG и др.
Вопрос: Может ли тонкая фильтрация масла в газовых двигателях замедлить процесс уменьшения щелочного числа и нитрования?
Ответ: Прежде всего вспомним, что такое «щелочное число» (англ. – TBN) и «нитрование».
Показатель «щелочное число» отражает количество гидроксидов калия (т.е. щёлочи) в одном грамме моторного масла. Щёлочь нейтрализует продукты окисления в масле, то есть препятствует образованию вредного шлама в масле. А шлам нарушает процессы смазывания трущихся деталей и оказывает другие отрицательные воздействия на работу двигателя. То есть чем меньше щелочное число, тем меньше способность масла препятствовать образованию шлама, тем быстрее масло теряет свои свойства.
Нитрование – это процесс образования окислов азота NOx в продуктах сгорания топлива в двигателе и проникновение их в моторное масло. Под действием окислов азота в масле образуются шлам и нагар, которые могут привести к залеганию поршневых колец и другим вредным последствиям. Особенно подвержены нитрованию двигатели, работающие на газовом топливе.
Таким образом, мы можем перефразировать вопрос так: может ли тонкая фильтрация замедлить образование в масле продуктов окисления (шлама) и окислов азота?
Отсюда вывод: нет, непосредственно тонкая фильтрация никак не может противодействовать процессам окисления в масле и нитрованию. Однако чем больше тонкий фильтр будет удалять из масла загрязнений и воды, тем дольше сможет прослужить масло, сохраняя рабочие качества, несмотря на процессы окисления и нитрования. То есть косвенно тонкая фильтрация несомненно окажет положительное воздействие.
Компания Cummins Filtration производит широкий ассортимент масляных, гидравлических и других фильтров под брендом Fleetguard.
Новейшая разработка Cummins Filtration – материал NanoNet из полимерного нановолокна для фильтрации масла. Сочетание разработанных компанией материалов NanoNet и StrataPore (5-слойный материал, два слоя из целлюлозы и стекловолокна, три – из нетканого водоотталкивающего синтетического волокна) позволило создать масляные фильтры нового типа, которые обеспечивают высочайшую эффективность, увеличение ресурса и исключительную пропускную способность (как соотношение холодной текучести и сопротивления потоку).
