Ulje za kompresore

1.1.Ulja za kompresore

1.1.1.Ulja za vazdušne kompresore

Kompresori su uređaji za sabijanje vazduha ili gasova. U praksi se najčešće susreću rotacioni  (centrifugalni, vijčani) i klipni kompresori. Zahtevi za mazivima i podmazivanjem ne zavise samo od vrste kompresora, već i od vrste medijuma koji se komprimuje. Na primer, vazdušni i gasni kompresori su po konstrukciji slični, međutim glavna razlika je u pogledu uticaja ulja na medijume.

Rotacioni kompresori  imaju veoma široko područje kapaciteta komprimovanog vazduha od 11 do 2800 m3/min i pritiska od 1,3 do 25 bara. Osnovna podela među ovim kompresorima je na niskopritisne jednostepene (1,3 do 3,2 bar), standardne i visokopritisne višestepene (4,5 do 25 bar). Za podmazivanje rotacionih kompresora najčešće se koristi ulje viskoznosti ISO VG 150. Za rotacione jednostepene kompresore primenjuju se turbinska ili motorna ulja, dok se za rotacione višestepene kompresore koriste kompresorska ulja prema DIN 51 506. Osim opšteg podmazivanja, ulje preuzima ulogu zaptivanja kompresionog prostora.

Vijčani kompresori spadaju u grupu rotacionih kompresora. Osnovna podela ovih kompresora je na jednostepene i višestepene. Područje rada, odnosno kapaciteta jednostepenih vijčanih kompresora je od 0,3 do 40 m3/min i pritiska 7,5 do 13 bara, dok je kod dvostepenih 11,2 do 67 m3/min i 7,5 do 14 bara. Količina ulja u vazduhu na izlazu vijčanih kompresora je do 3 ppm (milionitih delova). Zamena ulja se preporučuje na 8000 časova rada ili nakon dve godine. Za podmazivanje vijčanih kompresora najčešće se koriste ulja viskoznosti ISO VG 32 do ISO VG 68. Za podmazivanje vijčanih kompresora se, osim kompresorskih ulja DIN 51 506, primenjuju i turbinska ili sintetička ulja.

Klipni kompresori predstavljaju najstariji način komprimovanja vazduha. U osnovi predstavljaju pumpu kod koje se vazduh komprimuje pomoću klipa unutar cilindra. Mogu biti jednostepeni i višestepeni. Kod višestepenih se između dva stepena kompresuje obično uvodi međuhlađenje komprimovanog vazduha. Kapaciteta su od 0,14 do 3 m3/min i pritiska od 7 do 345 bara. Za podmazivanje klipnih kompresora najčešće se koriste ulja viskoznosti ISO VG 68 do ISO VG 150. Za podmazivanje malih klipnih kompresora, koji obično imaju podmazivanje cilindra i pogona izvedeno tako da se ono vrši iz uljne kade, i blage uslove rada primenjuju se hidraulična ili motorna ulja, a za teže uslove rada kompresorska DIN 51 506. Za podmazivanje velikih klipnih kompresora primenjuje se ulje za kompresore DIN 51 506 ili sintetičko ulje, viskozne gradacije i do ISO VG 460. Kod ovih kompresora podmazivanje cilindra i pogona je odvojeno.

Izbor ulja za kompresore zavisi od konstrukcionih rešenja kompresora i radnog fluida koji se komprimuje. Zadatak ulja je da smanji trenje i habanje elemenata, da obezbedi dobro zaptivanje kompresorskog prostora, inertnost i dobru separaciju u odnosu na radni fluid.

Težinu uslova rada određuje konstrukcija kompresora (način hlađenja, broj klipova, brzina kretanja), uslovi okoline (temperatura usisa i hlađenja, prašina) i uslovi rada (kontinualni ili periodični rad, održavanje, intervali zamene ulja).

Tabela 1: Kriterijumi za izbor ulja za vazdušne kompresore prema DIN 51 506

Tip ulja
Maksimalna temperatura kompresije, 0C
Za pokretne i ručne kompresore
Za kompresore sa rezervoarima ili razvodnim cevima za komprimovani vazduh
VD-L
do 220 0C
do 220 0C
VC i VC-L
do 220 0C
do 160 0C
VB i VB-L
do 140 0C
do 140 0C

 

Tabela 2: Izbor ulja za kompresore

Vrsta
kompresora
Viskoznost
ulja
Vrsta ulja
Kompresori bez ulja
Vijčani ili klipni
ISO VG 46;
ISO VG 68
Turbinska, Hidraulična ili Kompresorska ulja
Kompresori koji se podmazuju uljem
Laki uslovi rada
Srednji uslovi rada
Teški uslovi rada
Vazduhom hlađeni klipni kompresori s pogonskom  snagom do 20 KW
VG 32; 46; 68; 100
(VG 32 za temperat. okoline ispod –100C)
Monogradno motorno ulje kvaliteta API SD/SE/SF/CD
(multigradna motorna ulja se ne upotrebljavaju)
Specijalna kompresorska ulja
Specijalna kompresorska ulja
Vazduhom hlađeni kompresori s pogonskom  snagom preko 20 KW
VG 32; 46; 68; 100
(VG 32 za temperat. okoline ispod –100C)
Turbinska, hidraulična ili kompresorska ulja.
Po odobrenju proizvođača kompresora koriste se monogradna motorna API CC/CD. (multigradna motorna ulja se ne koriste)
Specijalna kompresorska ulja
Monogradno motorno ulje kvaliteta
API CC/CD
Specijalna kompresorska ulja
Vodom hlađeni klipni kompresori
ISO VG 68; 100
Turbinska ili hidraulična  ulja
Specijalna kompresorska ulja
Monogradno motorno ulje kvalitet API CC/CD
Specijalna kompresorska ulja
Vodom hlađeni rotacioni kompresori
ISO VG 100; 150; 220
Turbinska ili hidraulična  ulja
Specijalna kompresorska ulja
Monogradno motorno ulje kvalitet API CC/CD
Specijalna kompresorska ulja

Kvalitet kompresorskih ulja definisan je standardom DIN 51 506 koji se odnosi na maziva ulja koja se koriste u vazdušnim kompresorima s podmazivanim prostorom pod pritiskom i bez hlađenja s ubrizganim uljem. Ulja VB i VC su bez aktivnih materija, a ulja VBL, VCL i VDL sa aktivnim materijama za povećanje zaštite od korozije i oksidacije.

Tabela 3: Ulja za vazdušne kompresore prema DIN 51 506

VB/VBL
Ulja za vazdušne kompresore upotrebljavaju se u stacionarnim kompresor do krajnje temperature kompresije 140 0C. Kod ispitivanja na starenje određuje se veličina koksnog taloga. Dozvoljena količina taloga je max. 2 % od ukupne težine. Dozvoljeni sadržaj oksidacionog pepela je najviše 0,02% težinski.
VC
Ulja za vazdušne kompresore upotrebljavaju se u stacionarnim kompresorima do krajnje temperature kompresije 180 0C. Odlikuju se veoma dobrom stabilnošću na starenje i oksidaciju. Kompresorska ulja VC imaju dobre deemulgirajuće osobine i stvaraju manje taloga. Dozvoljeni sadržaj oksidacionog pepela je najviše 0,02% težinski.
VCL
VCL ulja za vazdušne kompresore sadrže aktivne materije (L), odnosno aditive za povećanje zaštite od korozije i oksidacije. Često se kao ulja za kompresore VCL koriste HD motorna ulja. Ona se najčešće upotrebljavaju kod pokretnih kompresora – istovremeno kao ulje za podmazivanje pogonskog dizel motora i kompresora. Njihova specifikacija mora zadovoljavati i specifikaciju motornih ulja API CC/CD za dizel motore.  Dozvoljena količina taloga je max. 1,5 % od ukupne težine. Dozvoljeni sadržaj oksidacionog pepela je najviše 0,02% težinski.
VDL
Ulja za vazdušne kompresore upotrebljavaju se do krajnje temperature kompresije 2200C. Zadovoljavaju najviše zahteve kompresorskih ulja. Izuzetno su otporni na oksidaciju, manje stvaraju ugljenisane taloge i ne sadrže lako isparljive komponente koje uzrokuju potrošnju ulja. Dozvoljena količina taloga je max. 0,3 % od ukupne težine.

 

1.1.2.Ulja za gasne kompresore

Kod kompresora koji komprimuju različite gasove, posebno mora da se obrati pažnja na međusobnu reaktivnost gasa i ulja.

U slučaju komprimovanja KISEONIKA, HLORA i HLOROVODONIKA, koriste se kompresori bez ulja. Ne sme se upotrebljavati mineralno ulje u komorama za sabijanje zbog opasnosti od eksplozije. Kod njih se podmazivanje cilindra ostvaruje korišćenjem ugljeničnih prstenova (čvrsto mazivo), a pogoni i ležajevi vratila, koji su odvojeni od komore za sabijeni gas, se podmazuju kompresorskim uljem i to posebnim sistemom za podmazivanje. Osim toga, za hlađenje cilindra može da se koristi voda ili vodeni rastvor sapunice ili rastvor glicerina.

Za komprimovanje relativno INERTNIH GASOVA (azot, helijum,  neon, amonijak, vodonik) koriste se ulja za kompresore viskoznih gradacija ISO VG 100 ili ISO VG 150.

Kompresori za KISELE GASOVE, odnosno gasovi koji sadrže SO2, CO2, NO2 zahtevaju ulja sa visokom alkalnom rezervom. Takva ulja neutrališu kisele sastojke u ulju za podmazivanje.

Ulje za kompresore VC i VDL se ne preporučuju jer ne poseduju veću sposobnost neutralizacije kiselih produkata. Kiseli produkti dovode do zgušnjavanja ulja, polimerizacije i pojave korozije u kompresorima. Motorna ulja sa visokim baznim brojem (TBN) pokazala su se kao najbolja.

Za podmazivanje kompresora za ZEMNE GASOVE, kao što su propan, butan, metan i etan, preporučuje se upotreba sintetičkih ulja na bazi polialkilenglikola. Ovi gasovi ne deluju na smanjenje viskoznosti ulja, jer se ne rastvaraju  u poliglikolu.

U slučaju da se radi o VLAŽNIM GASOVIMA gde postoji mogućnost kondezovanja vode i isparenja tankog uljnog filma u zoni cilindra, koriste se kompaundirana (zamašćena) ulja koja sadrže dodatke za poboljšanje mazivih svojstva.

Tabela 4: Klasifikacija ulja za gasne kompresore

Primena
Specifična primena
Tip proizvoda i zahtevana svojstva
Oznaka ISO- L
Tipična primena
Napomena
Klipni i rotacioni kompresori za sve vrste gasova
 
Isključeni su kompresori za rashladne sisteme, sisteme toplotnih pumpi i vazdušni kompresori
Gasovi koji hemijski ne reaguju sa visoko rafinisanim mineralnim uljem ili koji ne smanjuju viskoznost toliko da se ulje ne može koristiti.
Duboko rafinisana mineralna ulja
DGA
N2, H2,  NH3, Ar, CO2 na pritiscima <104 kPa (100bar)
Amonijak reaguje sa nekom aditivima koji se upotrebljavaju u nekim uljima
He, SO2, H2S na svim pritiscima
CO na pritiscima <103 kPa (10 bara)
Gasovi navedeni za ulje tipa DGA , ali koji ne sadrže vlagu ili materije koje se kondenzuju
Specijalna mineralna ulja
DGB
N2, H2,  NH3, Ar, CO2 na pritiscima <104 kPa (100bar)
Amonijak reaguje sa nekom aditivima koji se upotrebljavaju u nekim uljima
Jako rastvorljivi gasovi u mineralnom ulju, koji mu smanjuju viskoznost
Uobičajeno sintetički fluidi
DGC
Ugljovodonici na svim pritiscima
NH3, CO2 na protiscima iznad 104kPa ( 100 bara )
Amonijak reaguje sa nekom aditivima koji se upotrebljavaju u nekim uljima
                                                         Gasovi koji hemijski reaguju sa mineralnim uljem
Uobičajeno sintetički fluidi
DGD
HCl, Cl2,  O2 i vazduh obogaćen kiseonikom na svim protiscima
CO2 na pritiscima iznad 103kPa       
( 100 bara)
Mineralna ulja su zabranjena za upotrebu u komp-resorima sa kiseo-nikom i vazduhom koji je obogaćen sa kiseonikom. Koriste se samo sintetička ulja pri čemu je samo mali broj sintetičkih ulja kompatibilan.
Veoma suvi gasovi sa tačkom rose – 40oC
Uobičajeno sintetički fluidi
DGE
 N2 , H2 , Ar  na pritiscima do
104 kPa (100 bara)
Prisustvo ovih gasova otežava podmazivanje i zahteva posebnu pažnju.

 

1.1.3.Ulja za rashladne kompresore

Rashladni kompresori se ugrađuju u rashladne aparate za domaćinstvo i za industriju. Za starije tipove kao rashladni fluid korišćeni su amonijak ili ugljendioksid, a za nove generacije se koriste metilhlorid (CH3Cl), difluordihlormetan (CF2Cl2), odnosno freon 12 (R 12), difluormonohlormetan (CHF2Cl), odnosno freon 22 (R 22).

 Kod rashladnih kompresora ulje dolazi u kontakt sa rashladnim fluidom, meša se s njim i biva izloženo visokim i niskim temperaturama. Ulje za rashladne kompresore uz prisustvo rashladnog fluida treba da zadovolji sledeće osnovne funkcije: podmazivanje, odnosno smanjenje trenja i habanja, zaptivanje komprimovanog gasa između usisne i potisne strane kompresora, hlađenje ležajeva i kućišta, izolacija motora kod hermetički zatvorenih jedinica

Najvažnije karakteristike ulja koje utiču na pravilan rad sistema su: viskoznost, sposobnost mešanja sa rashladnim fluidom, dobre niskotemperaturne osobine, hemijska stabilnost i termička stabilnost ulja

Viskoznost ulja je značajna zbog pravilnog podmazivanja i efikasnog zaptivanja. Mora biti dovoljno niska na niskim temperaturama tako da se može odvojiti od rashladnog fluida kako ne bi došlo do stvaranja smolastih uljnih taloga koji negativno utiču na funkcionisanje regulacionih organa.

Gasovi, kao rashladni fluidi, uglavnom su rastvorljivi u mineralnom ulju što smanjuje viskoznost ulja, te se iz tog razloga mora voditi računa o pravilnom izboru viskozne gradacije.

Amonijak i ugljendioksid se veoma loše rastvaraju u ulju, odnosno ne utiču na smanjenje viskoziteta. Izbor ulja za rashladne sisteme sa ovim rashladnim fluidima vrši prema tački stinjavanja, odnosno prema najnižoj temperaturi koja se javlja u sistemu.

Freoni se dobro rastvaraju u ulju pri čemu ga razređuju, pa se mora upotrebiti ulje višeg viskoziteta. Važna karakteristika kod rashladnih kompresora sa freonom je i tačka kristalizacije ulja, odnosno stepen deparafinacije, zbog toga što freoni izazivaju izdvajanje parafina iz ulja.

Sposobnost mešanja rashladnih fluida sa uljima zavisi od prirode rashladnih fluida i ulja, od viskoziteta ulja, od pritiska rashladnog fluida i temperature ulja. U sistemima sa rashladnim fluidima koji se na mešaju sa uljima (npr. amonijak) obavezno je korišćenje odvajača ulja. U hermetički zatvorenim sistemima rashladni fluid je potpuno rastvorljiv u ulju. Ako bi došlo do raslojavanja, pogoršale bi se funkcije hlađenja i podmazivanja, što može da dovede i do zaribavanja kompresora.

Niskotemperaturna osobina ulja za rashladne kompresore je jedna od najvažnijih. Komprimovani gas na izlazu iz kompresora neminovno prenosi sa sobom malu količinu ulja na nikotemperaturnu stranu rashladnog sistema. Za pravilno funkcionisanje rashladnog sistema ulje se mora na adekvatan način vratiti iz isparivača u karter kompresora. Na niskim temperaturama, na strani rashladnog sistema koji se nalazi na niskom pritisku, može doći do izdvajanja većih molekula i obrazovanja smolastih naslaga koje mogu dovesti do začepljenja kapilarnih cevi ili lepljenja prigušnog ventila, a takođe mogu prouzrokovati nedovoljno podmazivanje kompresora.

Hemijska stabilnost ulja u prisustvu rashladnog fluida, metala, vlage i nečistoća je takođe važna karakteristika. Na povišenim temperaturama ulje reaguje sa rashldnim fluidom, a prisustvo metala ima ulogu katalizatora. Primena ulja neodgovarajućeg kvaliteta može dovesti do različitih problema kao što su: obrazovanje taloga, naslaga na potisnim ventilima kompresora, lepljenja i formiranje bakarnog filma na čeličnim prstenovima (npr. ležajeva, klipova i ventila) koji rade na temperaturama višim u odnosu na ostali deo sistema i u kontaktu sa uljem.

Termička stabilnost podrazumeva postojanost ulja na visokim temperaturama i uslovljena je stepeno rafinacije. Koksovanje potisnih ventila na kompresoru može biti prouzrokovano termičkom razgradnjom ulja usled uticaja visokih radnih temperatura. Zbog toga treba primenjivati ulja sa odličnom termičkom stabilnošću.

Specifikacija DIN 51503 se odnosi na maziva ulja koja se koriste za podmazivanje rashladnih kompresora, a tokom rada su izložena uticaju gasovitog i tečnog rashladnog fluida. U zavisnosti od vrste rashladnog sredstva specifikacija definiše svojstva mazivog ulja za amonijačne kompresore pod oznakom DIN 51503-KA (odgovara standardu ISO-L DRA), a za freonske DIN 51503-KC (odgovara standardu ISO-L DRC).

Specifikacija BS 2626 definiše svojstva mazivih ulja za podmazivanje rashladnih kompresora koji kao rashladno sredstvo koriste amonijak ili halogene ugljovodonike.

 Prilikom izbora ulja za rashladne kompresore mora se utvrditi karakteristika mešanja sa rashladnim fluidom. Ulja za rashladne kompresore na bazi mineralnih ulja, alkilbenzena ili polialfaolefina nisu rastvorljiva ili su samo delimično rastvorljiva u rashladnim fluidima koji ne sadrže hlor, kao što su na primer: R 134a, R 404a i R 507. U ovim rashladnim uređajima koristi se ulje na bazi sintetičkih poliolestera.

Vremenom, u toku rada kompresora, dolazi do kontaminacije i degradacije ulja za rashladne kompresore. Ulje dolazi u dodir sa fluidima za hlađenje i drugim delovima sistema tako da se u njemu talože strana tela kao i materije koje nastaju raspadanjem rashladnih fluida. To utiče na povećanje neutralizacionog broja korišćenog ulja. Povećanje neutralizacionog broja pokazuje da se, u većini slučajeva, povećala kiselost uzrokovana rashladnim sredstvom. Granične vrednosti neutralizacionog broja (NB) iznose:

  • Za R 12                   0,05 mgKOH/g
  • Za R 22, R 13         0,06 mgKOH/g
  • Za R 11                   0,01 mgKOH/g

Tabela 5: Klasifikacija ulja za rashladne kompresore prema ISO standardu

ISO - L
Karakteristike i primena
DRA
Koristi se za industrijske rashladne kompresore koji kao rashladni fluid koriste amonijak. Proizvode se od dubokorafinisanih mineralnih baznih ulja, Polialfaolefina ili Alkilbenzena. Nisu mešljiva sa amonijakom. Odgovara standardu DIN 51503 KAA.
DRB
Koristi se za industrijske rashladne kompresore koji kao rashladni fluid koriste amonijak. Proizvode se od Polialkilenglikola (PAG). Ovo ulje je mešljivo sa amonijakom. DIN 51503 KAB.
DRC
Koristi se za kućne rashladne uređaje, kao i za rashladne sisteme motornih vozila koji kao rashladni fluid koriste Fluorugljovodonike (HFC), npr. R134, R23. Proizvode se od dubokorafinisanih mineralnih baznih ulja Polialfaolefina ili Alkilbenzena. Nisu mešljiva sa rashladnim fluidom.Odgovara standardu DIN51503KC
DRD
Koristi se za kućne rashladne uređaje, mobilne uređaje za kondicioniranje vazduha kao i komercijalne rashladne uređaje uključujući i transportne hladnjače, koji kao rashladni fluid koriste Fluorugljovodonike (HFC), npr. R134, R23. Ova ulja se proizvode od Poliolestara, Poliviniletera ili Polialkilenglikola i mešljiva su sa rashladnim fluidom. DIN 51503 KC.
DRE
Koristi se za kućne rashladne uređaje, mobilne uređaje za kondicioniranje vazduha kao i komercijalne rashladne uređaje uključujući i transportne hladnjače, koji kao rashladni fluid koriste Halogenovane ugljovodonike (HCFC – nepotpuna supstitucija hlora i fluora i CFC - potpuna supstitucija hlora i fluora), npr. Freon 12, Freon 22. Ova ulja se proizvode od dubokorafinisanih mineralnih baznih ulja, Alkilbenzena, Poliolestara ili Poliviniletera i mešljiva su sa rashladnim fluidom. DIN 51503 KD.
DRF
Koristi se za kućne rashladne uređaje, mobilne uređaje za kondicioniranje vazduha kao i komercijalne rashladne uređaje uključujući i transportne hladnjače, koji kao rashladni medijum koriste ugljendioksid (CO2). Ova ulja se proizvode od dubokorafinisanih mineralnih baznih ulja, Alkilbenzena, Polialkilenglikola, Poliolestara ili Poliviniletera i mešljiva su sa rashladnim fluidom.
DRG
Koriste se za industrijske rashladne sisteme, kućne rashladne uređaje, sisteme za zgrade kao i komercijalnih uređaja za kondicioniranje vazduha, koji kao rashladni fluid koriste ugljovodonike (HC), npr. Izobutan. Ova ulja se proizvode od dubokorafinisanih mineralnih baznih ulja, Alkilbenzena, Polialkilenglikola, Poliolestara ili Poliviniletera i mešljiva su sa rashladnim fluidom.

 

Tabela 6: Klasifikacija ulja za rashladne kompresore prema DIN 51503:

DIN 51503
Karakteristike i primena
KAA
Mineralna ulja i sintetički ugljovodonici za rashladne kompresore VG 15 do VG 100 sa amonijakom kao rashladnim medijumom. Ne mešaju se sa amonijakom.
KAB
Ulja na bazi poliglikola za rashladne kompresore VG 22 do VG 150 sa amonijakom kao rashladnim medijumom. Potpuno ili delimično se mešaju sa amonijakom.
KC
Mineralna i sintetička ulja za rashladne kompresore VG 15 do VG 460 koji kao rashladni medijum koriste delimično ili potpuno halogenovana ugljovodonična jedinjenja hlora i fluora (HCFC, CFC).
KD
Ulja na bazi estera i poliglikola za rashladne kompresore VG 7 do VG 460 koji kao rashladni medijum koriste delimično ili potpuno fluorovana ugljovodonična jedinjenja.
KE
Mineralna i sintetička ulja za rashladne kompresore VG 15 do VG 460 koji kao rashladni medijum koriste ugljovodonična jedinjenja (propan; izobutan)