Print

Provozní zkušenosti a aplikace hydraulických kapalin v provozu

-- 24.06.2019

Současné moderní stroje, které využívají hydrostatické či hydrodynamické mechanismy, vyžadují použití kvalitních, vysoce výkonných hydraulických kapalin. Hydraulická kapalina, resp. olej je nedílnou součástí těchto systémů a jsou na něj kladeny vysoké nároky. Jak správně vybrat nejvhodnější hydraulickou kapalinu a několik dalších postřehů z provozu je uvedeno v tomto článku.

Annotation

Operating experience and application of hydraulic fluids in service

 

The modern machines that are equipped by hydrostatic or hydrodynamic mechanisms require the use of high-quality high-performance hydraulic fluids. Hydraulic fluid or oil is an integral part of these systems and consequently high requirements are demanded. How to choose the most suitable hydraulic fluid and several observations from the operation are quoted in this article.

Provozní zkušenosti a aplikace hydraulických kapalin v provozu

Hydrauliku, potažmo hydraulické systémy nalezneme ve všech oblastech průmyslu, od jednoduchých hydraulických zvedáků až po složité mechanické systémy řízení turbín, letadel apod. V současné době jsou hydraulické systémy jedním z nepostradatelných prvků používaných při konstrukci a stavbě strojů či zařízení.

Držitelem patentu na vynález hydraulického lisu se stal v roce 1795 Joseph Bramah. Hydraulický zvedák vynalezl v roce 1851 Richard Dudgeon. A právě tyto skutečnosti nám vytvořily podmínky rozvoje poměrně efektivního přenosu tlakové energie formou kapalin. Zároveň nám umožnily ovládat parametry takto přenášené energie podle přesně zadaných požadavků. Postupem času nacházely technicky vylepšené hydraulické systémy široké uplatnění v dynamicky se rozvíjejícím průmyslu.

Hydraulické kapaliny

Základní a nejlevnější hydraulickou kapalinou se v prvopočátcích stala voda. Ta, jak víme, má mnoho neduhů, a tak se zaměříme na v současné době nejpoužívanější hydraulické kapaliny, tedy na oleje.

Základní a nejrozšířenější skupinou jsou ropné hydraulické oleje, které díky optimálním fyzikálním a dalším vlastnostem jsou v současné době nejrozšířenější v provozovaných hydraulických systémech.

Hydraulické kapaliny dělíme zejména podle základového oleje (viz tab. 1) a též podle použité aditivace.

Donedávna nejrozšířenější hydraulické oleje jsou vyráběny ze základových olejů skupiny I (tzv. selektivní rafináty), které mají většinou viskozitní index

90–105, vyšší obsah síry a menší podíl nasycených uhlovodíků. Aditivace těchto hydraulických olejů je většinou na bázi ZnDTP (dialkyldithiofosfát zinečnatý).

V současné době se však některé olejářské firmy zaměřují na výrobu vysoce kvalitních hydraulických olejů ze základových olejů skupiny II, někdy i ze skupiny III nebo jejich směsí (oleje vyrobené hydrokrakovým způsobem). Tyto oleje mají vyšší viskozitní index, nízký obsah síry a podstatně vyšší oxidační stabilitu. Jako aditiva jsou v této skupině hydraulických olejů používány směsné balíčky zušlechťujících přísad. Pro některé aplikace jsou vyžadovány hydraulické oleje s aditivací bez obsahu zinku. U hydraulických olejů, zejména v kombinaci s bezzinkovou aditivací, se značně prodlužuje jejich životnost, resp. oxidační stabilita, dle výsledků laboratorního testu ASTM D943 až k hranici
7 000 hod.

Další důležitou skupinou jsou hydraulické oleje na bázi polyalfaolefinů – PAO (skupina IV), kde již mluvíme o plně syntetickém hydraulickém oleji. Oleje vynikají vysokou oxidační stabilitou, vysokým viskozitním indexem, nízkým bodem tekutosti a možností provozovat hydraulický olej při vyšších provozních teplotách. Problémem však bývá horší rozpustnost oxidačních produktů a dalších produktů degradace oleje. Aditivace je většinou bez obsahu zinku.

Do poslední skupiny V jsou zařazeny všechny ostatní syntetické oleje, např. polyglykolové, esterové, silikonové a další. V současné době se pro hydraulické oleje skupiny V používají zejména syntetické estery (hydraulické oleje s označením „HEES“), které jsou používány v lesnictví a vodohospodářství zejména díky své vysoké biologické odbouratelnosti.

Nesmíme však zapomenout na ostatní kapaliny používané v hydraulických systémech. Zde mluvíme o nehořlavých, lépe řečeno o těžko zápalných hydraulických kapalinách. Dělí se následně:

HFAE – emulze olej ve vodě, obsah vody >80 %

HFAS – pravé roztoky oleje a vody, >80 %

HFB – emulze voda v oleji

HFC – roztoky polymerů ve vodě, <80 % (voda – glykol)

HFDR – syntetické kapaliny, estery kys. fosforečné, bez vody

HFDS – syntetické kapaliny na bázi chlorovaných uhlovodíků, bez vody

HFDT – směs HFDR + HFDS, bez vody

HFDU – syntetické jiné, bez vody (organické estery)

V současné době je nejpoužívanější kapalinou tzv. HFC kapalina (voda – glykol), která se používá např. ve vstřikolisech hliníku. Pro náročnější aplikace s požadavky na vyšší bod vzplanutí se používají tzv. HFD kapaliny, které jsou vyžadovány např. v zařízeních hutních provozů apod.

Rozdělení hydraulických olejů podle ISO a DIN:

ISO 6743/4 H

         HH    rafinovaný olej

         HL     HH    + přísady proti korozi a oxidaci

         HR    HL     + přísada zvyšující viskozitní index

         HM   HL    + protioděrová přísada

         HV    HM   + přísada zvyšující viskozitní index

         HG    HM   + zvýšená přilnavost (únosnost mazacího filmu)

         HS    syntetické olej

DIN 51 524

         část 1 HL    obdoba ISO – HL

         část 2 HLP obdoba ISO – HM                 

         část 3 HVLP        obdoba ISO – HV

Vysvětlivky: H – hydraulická kapalina, L – protikorozní a protioxidační vlastnosti, P – protioděrové vlastnosti, V – snížená závislost viskozity na teplotě, D – detergentní vlastnosti

A nyní vyvstává nejdůležitější otázka: Jakou hydraulickou kapalinu použít?

Ano, základní pravidlo zní – použít olej, který je doporučen výrobcem stroje, nebo olej, který se ve stroji používá doposud. V mnoha případech se však dokumentace ke stroji nenašla nebo ji vlastník stroje vůbec nedostal, ale setkáváme se i s tím, že výrobce stroje kopíruje údaje o mazivu již několik desítek let z předešlých mazacích plánů.

Bohužel při použití výše uvedených norem existuje jedno velké nebezpečí a tím je záměna či volba nevhodného hydraulické oleje. Kromě základních norem hydraulických olejů je nutné sledovat doplňující požadavky výrobců strojů (mazivost, oxidační odolnost, typ základového oleje, typ aditivace atd.).

A nyní již postřehy z praxe:

1)    Hydraulické oleje typu HL dle ISO a DIN

Jedná se o hydraulické oleje složené ze základového oleje a antioxidantu s inhibitory koroze.

Mazání převodu obráběcích strojů:

U převodů obráběcích strojů se většinou používají standardní ložiskové oleje DIN 51 517-2 CL, resp. hydraulické oleje typu HL.

V mnoha případech byl doporučen hydraulický olej typu HM, resp. HLP, nebo dokonce olej multifunkční HLP/CGLP. Maže to převody, proč nepoužít něco lepšího?

Bohužel v některých obráběcích strojích jsou použity elektromagnetické spojky, které nemají rády aditivované oleje, a tak dochází k jejich prokluzům a k následnému spálení.

Proto je nutné použít a dodržet oleje typu CL, resp. HL.

Naopak u mazání kluzně uloženého vřetena obráběcího stroje, kde jsou vysloveně předepsány ložiskové oleje s přísadou (mazivostní přísada), se často setkáváme s tím, že se použije obyčejný ložiskový olej, který – jak známo – neobsahuje žádnou mazivostní přísadu, čímž dochází k opotřebení a následnému zadření vřetena.

2)    Hydraulické oleje typu HM, resp. HLP. Který olej použít do hydraulického systému?

Zde si můžeme ukázat názorný příklad rozdělení hydraulických olejů. Každá petrochemická firma má několik druhů hydraulických olejů tohoto typu:

základní hydraulické oleje, aditivace ZnDTP, životnost dle testu cca 2 500 h

         ISO VG 10, 22, 32, 46, 68, 100

         ISO 6743/4 typ HM; DIN 51 524/2-HLP

         PARAMO HM

prodloužená životnost, aditivace – směsná přísada, životnost dle testu cca
3 500 h      

ISO VG 22, 32, 46, 68

         ISO 6743/4 typ HM; DIN 51 524/2-HLP

         MOGUL HM S, MOGUL H-LPD 46

extrémní životnost, aditivace bez obsahu zinku, životnost dle testu cca 6 500 h

         ISO VG 32, 46, 68

         ISO 6743/4 typ HM; DIN 51 524/2-HLP         

        MOGUL HM ZF, MOGUL H-LPD 46 ZF

Ve výčtu hydraulických olejů nelze opomenout ani oleje typu HLP-D, které mají užitné vlastnosti obdobné jako konvenční oleje typu HM/HLP (bez deemulgačních vlastností). Navíc disponují schopností uvolňovat, rozpouštět a udržovat ve vznosu nečistoty vznikající za provozu v hydraulickém systému. Hydraulické oleje typu HLP-D jsou schopné adsorbovat až 0,2 % vody, aniž by byla ohrožena funkce hydraulického systému. Odpovídají i hlavním požadavkům specifikace MAN N 698.

Jak tedy vybrat adekvátní hydraulický olej HM/ HLP?

  • Vždy se držet doporučení výrobce stroje
  •  Brát na zřetel typ základového oleje

Zaměřit se např. na viskozitní index, oleje s VI pod 100 budou vyrobeny ze skupiny I, naopak oleje s VI cca 115120 již budou vyrobeny většinou ze směsi olejů skupiny II a III.

  • Vybrat vhodnou aditivaci

Základní rozdělení většinou uvádějí výrobci – aditivace na bázi zinku nebo bez obsahu zinku. Použití oleje s detergentní složkou HLP-D. Dále se zaměřit např. na oxidační zkoušky atd.  

  • Porovnávat požadované mazivostní testy

FZG, Brugger test atd.

  • Používat prověřené dodavatele
  • Nenechat si nákupčím vnutit nejlevnější olej, ale používat selský rozum

Jaký olej HM, resp. HLP použít?  
Příklady z praxe:

Hydraulický kovací lis, objem oleje cca 30 t

Doporučte nám olej s následující specifikací:

ISO VG 46, ISO 6743/4 typ HM; DIN 51 524/2 – HLP, tj. běžný hydraulický olej, ale na posledním řádku byl poměrně drobným písmem dopsán požadavek na mazivost, a to Brugger test min. 30 N/mm2.

Pro tento případ byl použit olej MOGUL HM 46 ZF. Po najetí stroje a odzkoušení bylo všechno v pořádku. Po necelém roce byl olej reklamován, zadřela se totiž 2 čerpadla (axiální pístová čerpadla). Cena opravy se pohybovala ve statisících. Olej si firma nechala otestovat v nezávislé laboratoři, kde se prokázal velmi nízký obsah zinku. Prý se jednalo o málo aditivovaný olej.

Po dobu cca 10 měsíců a hlavně po poruše hadice bylo totiž do systému dolito větší množství hydraulického oleje HM 46, který nemá požadovanou mazivost.

Na dotaz, proč byl použit olej HM 46, bylo řečeno, že má úplně stejné normy, jak požadoval výrobce stroje.

Hydraulický systém zemního stroje – bagr

Doporučte nám olej do hydraulického okruhu bagru; bez dalšího upřesnění – elektronická aukce.

Při dotazu, o jaký typ stroje se jedná, bylo univerzálně sděleno, že jde o klasickou hydrauliku.

Byl navržen olej typu HVLP 46, pro zimní období pak typ HVLP 32.

Po důkladném pátrání však vyšlo najevo, že dalším požadavkem je norma CAT TO-4 a SAE 10W.

Pozor: Oleje pro hydrostatické nebo i pro hydrodynamické okruhy strojů CAT, KOMATSU atd. velmi často požadují oleje SAE 10W, SAE 30, SAE 50, a to ve spojení s normou CAT TO-4.

U těchto olejů je ale oproti klasickým olejům HLP/HVLP mnohem vyšší aditivace (cca 1 000 ppm zinku, cca 4 000 ppm vápníku).

3)    Hydraulické oleje HLP-D

Již několik let se diskutuje o tzv. měkkých kalech v hydraulických systémech. Víme, proč se tvoří. Víme, co to je, a dokonce již existují firmy, které nabízejí odfiltrování měkkých kalů jednou provždy; tím je olej zachráněn a tyto kaly se již v oleji tvořit nebudou.

V zásadě můžeme konstatovat, že s nástupem vysoce rafinovaných základových olejů API skupin II a III se uvedené měkké kaly tvoří častěji než s oleji API skupiny I vyrobenými selektivní rafinací.

U těchto olejů byly v poměrně velké míře zastoupeny aromáty, které nám uvedené měkké kaly pěkně rozpouštěly.

Naši technici a obchodníci poměrně dlouhou dobu doporučují použití olejů typu H-LPD pro hydraulické systémy, jež pracují v náročných podmínkách (třísměnný provoz, vysoká teplota, mechanické nečistoty, poměrně zvýšený obsah vody). Bohužel vše většinou končí u vyšší ceny oleje.

V současné době provádíme dlouhodobé testování a porovnání hydraulického oleje MOGUL H-LPD 68 vs. PARAMO HM 68 na hydraulickém lisu (třísměnný provoz, vysoká prašnost, vysoké teploty oleje). Při běžném rozboru se oba oleje chovají standardně, až na hodnotu MPC (viz tab. 2).

Tabulka 2: Výsledky laboratorních analýz pro hydraulické oleje MOGUL H-LPD 68 a PARAMO HM 68

MOGUL

H-LPD 68

Kin. viskozita při 40 °C

Číslo kyselosti

Bod vzplanutí

Obsah vody

Kód čistoty ISO

MPC

1/2018

64,3

0,46

256

26

16/13

7/2018

62,8

0,40

260

68

18/14

<10

12/2018

61,6

0,45

254

89

18/14

<15

PARAMO

HM 68

Kin. viskozita při 40 °C

Číslo kyselosti

Bod vzplanutí

Obsah vody

Kód čistoty ISO

MPC

1/2018

63,2

0,87

244

21

17/14

7/2018

60,3

0,60

258

152

15/12

<30

12/2018

59,8

0,55

240

138

16/13

>40

Co je však hodně zajímavé, je porovnávání filtru 0,45 µm, tj. hodnoty MPC po jednom roce provozu oleje typu MOGUL H-LPD 68 a oleje PARAMO HM 68, viz obrázek.  

4)    Hydraulické oleje HV, resp. HVLP

Tato skupina olejů je díky nižší závislosti viskozity na teplotě předurčena pro použití zejména v mobilní technice a v systémech pracujících ve venkovním prostředí nebo v místech, kde značně kolísá teplota.

Tyto oleje jsou „závislé“ zejména na použití kvalitního, střihově stabilního modifikátoru viskozity.

Hydraulické lisy umístěné v hale, tj. teplota v hale min. 15 °C, prům. teplota cca 2025 °C, třísměnný provoz, většinou zubová a pístová čerpadla. Olej byl nuceně chlazen v nádrži na 45 °C. Špičková teplota oleje dosáhla cca 80 °C; používaly se standardně oleje typu HV, resp. HVLP 46.

Rozbory olejů po jednom roce vykazovaly nutnost výměny oleje z důvodu snížení VI (viskozitního indexu) a kinematické viskozity (až o jednu třídu ISO VG).

Proč nepoužít kvalitní hydraulický olej HM/HLP?

V olejích byl použit zřejmě málo stabilní modifikátor viskozity, který se postupně tzv. nastříhal, čímž došlo k poklesu VI a hlavně k rapidnímu snížení kinematické viskozity.

Zde si musíme upřesnit, z jaké viskozity základového oleje se vyrábí hydraulický olej typu HV, resp. HVLP, ISO VG 46. Pro výrobu tohoto oleje se používá základový olej o viskozitě cca 32–36 mm2/s, takže při tzv. nastříhání modifikátoru viskozity nám běžně může kinematická viskozita hydraulického oleje spadnout až o jednu třídu ISO VG.

5)    Odběr vzorku oleje

Čeho se vyvarovat při odběru vzorku

  • Často se setkáváme s tím, že zákazník chce urgentně provést rozbor oleje a jeden z požadovaných parametrů je i obsah vody v ppm. Vzorek přijde v PET lahvi od minerální vody Poděbradka.
  • Dodaný vzorek oleje byl značně znečištěný, vykazoval viditelné mech. nečistoty. Po urgencích bylo zjištěno, že vzorek oleje byl odebrán z kalníku.
  • Zanesené motory kalem. Bylo zjištěno, že olej byl vypuštěn z motoru druhý den ráno, ale autobus celou noc stál na dílně; olej před vzorkováním nebyl homogenizován.
  • Vzorkovnice kvalitně popsat – na vzorkovnici bylo uvedeno pouze „Lis č. 68“.

Správný postup odběru vzorku:

  • Odebírat homogenizovaný vzorek ze zahřátého systému (nejlépe z tlakové větve systému).
  • Provést odkalení.
  • Použít adekvátní vzorkovnici.
  • Důkladně označit vzorkovnici (název oleje, název stroje, mth., název firmy, datum, jméno a kdo provedl rozbor).

6)    Jak správně měřit mechanické nečistoty?

Nejpoužívanější jsou metodiky měření kódu čistoty ISO 4406 a NAS 1638. V současné době se využívají různé měřicí přístroje na principu laseru, tzv. bílého světla, průtoku přes kalibrovaná síta či pomocí mikroskopu. Ne všechny přístroje však měří skutečný obsah mechanických částic. Některé přístroje jsou zatíženy chybou při započítání vzduchových bublin, jiné zaznamenají i polymerní aditiva jako částice a tím dojde k naměření zdánlivě horší čistoty oleje. Tyto neduhy nemají měřicí přístroje na principu počítání částic pomocí mikroskopu. Bohužel jsou časově i uživatelsky náročnější, což jim brání ve větším rozšíření.

Informace o autorovi: Pavel Bureš, oddělení obchodně-technických služeb, PARAMO, a. s., pavel.bures@paramo.cz

Recenzent: Ing. Václavíčková Ivana; osoba certifikovaná na funkci Technik diagnostik tribodiagnostik – Kategorie III

Autor: Pavel Bureš, PARAMO, a. s.


Sponzorované odkazy

 
Aktuální vydání
Reklama

Navštivte rovněž

  •   Události  
  •   Katalog  

Události

FORMY a PLASTY 2020
2020-10-07 - 2020-10-08
Místo: Brno
Výrobný manažment
2020-10-13 - 2020-10-14
Místo: Holiday Inn Žilina
ÚDRŽBA 2020 - „Efektivnost aplikace Průmyslu 4.0 do managementu údržby“
2020-10-14 - 2020-10-15
Místo: Konferenční centrum AV, zámek Liblice
Konference kvality 2020
2020-10-22 - 2020-10-22
Místo: Praha
Bezpečnost v průmyslu
2020-11-04 - 2020-11-04
Místo: Brno

Katalog

Panasonic Electric Works Europe AG
Panasonic Electric Works Europe AG
Veveří 3163/111
616 00 Brno
tel. +420 541 217 001

Brady s.r.o
Brady s.r.o
Na Pantoch 18
831 06 Bratislava
tel. +421 2 3300 4862

Schneider Electric CZ, s. r. o.
Schneider Electric CZ, s. r. o.
U Trezorky 921/2
158 00 Praha 5
tel. 00420737266673

ABB s.r.o.
ABB s.r.o.
Vyskočilova 1561/4a
14000 Praha 4
tel. +420739552216

všechny firmy
Reklama



Tematické newslettery






Anketa


Na horách/u moře
Na chalupě/chatě v tuzemsku
Co je to dovolená?

O nás   |   Reklama   |   Mapa stránek   |   Kontakt   |   Užitečné odkazy   |   Bezplatné zasílání   |   RSS   |   Partneři   |   Blogy   |   
Copyright © 2007-2020 Trade Media International s. r. o.
Navštivte naše další stránky
Trade Media International s. r. o. Trade Media International s. r. o. - Remote Marketing Továrna - vše o průmyslu Control Engineering Česko Řízení a údržba průmyslového podniku Inteligentní budovy Almanach produkce – katalog firem a produktů pro průmysl Konference TMI