Održavanje pneumatskih sustava

Zašto se pneumatski sustav održava

Pneumatika ima ugled sustava koji „radi sam". To je točno samo djelomično. Stlačeni zrak nosi vlagu, čestice i ulje iz kompresora; brtve se troše pri svakom hodu; spojevi popuštaju od vibracija; ulošci pročistača se zasićuju. Kvarovi se u pneumatici razvijaju polako: cilindar postaje sve sporiji, ventil povremeno zapinje, tlak u mreži pada tek pri najvećoj potrošnji. Zato ih bez plana održavanja nitko ne primijeti dok naprava ne stane.

Održavanje ima tri razine. Korektivno održavanje (popravak nakon kvara) je najskuplje jer uz popravak stoji proizvodnja. Preventivno održavanje radi se po unaprijed zadanom planu, u razmacima koji su određeni vremenom rada ili brojem ciklusa. Prediktivno održavanje prati stanje sustava senzorima i zahvat planira kad pokazatelji upozore na trošenje; njime se bavi jedinica 8.4. Za tipičan pneumatski sustav najveći dio koristi donosi dobro provedeno preventivno održavanje uz jednostavna mjerenja.

Plan održavanja vodi se u knjizi održavanja (papirnatoj ili u računalnom sustavu): za svaki zahvat bilježi se datum, izvršitelj, zatečeno stanje, izmjerene vrijednosti i zamijenjeni dijelovi. Iz tih zapisa se kasnije vidi koji se kvarovi ponavljaju i treba li skratiti ili produljiti interval. Preporuke proizvođača opreme uvijek imaju prednost pred općim planom u nastavku.

Kompresor, spremnik i kondenzat

Najviše vode u sustav unese sam kompresor. Uzmimo kompresor naprave SL-3 koji usisava 0,8 m³/min zraka temperature 20 °C i relativne vlažnosti 70 %. Zasićeni zrak pri 20 °C sadrži 17,3 g vode po kubnom metru, pa usisani zrak nosi 0,7 · 17,3 = 12,1 g/m³, odnosno uz 48 m³/h oko 581 g vode na sat. Nakon kompresije na 7,013 bar apsolutno i hlađenja u naknadnom hladnjaku na 30 °C isti zrak zauzima samo 7,17 m³/h, a pri 30 °C zasićeni zrak može nositi 30,4 g/m³, dakle najviše 218 g/h. Razlika od oko 363 g vode na sat izdvaja se kao kondenzat pri punom opterećenju kompresora. Ako kompresor radi pod opterećenjem 30 % vremena, u smjeni od 8 sati nakupi se gotovo 0,9 litre vode.

Ta voda se skuplja u spremniku, u najnižim točkama mreže i u posudama pročistača. Ako se ne ispušta, prelazi u razvodnike i cilindre, ispire mast s brtava, uzrokuje koroziju i zimi se smrzava u ispušnim kanalima. Spremnik od 270 l zato mora imati ispust kondenzata na najnižoj točki. Ručni ispust se otvara svaki dan; bolje je ugraditi automatski ispust s plovkom ili elektronički ispust s mjerenjem razine koji ne ispušta zrak bez potrebe. Kondenzat iz uljnog kompresora sadrži ulje i ne smije se izlijevati u kanalizaciju, nego se odvodi u separator ulja i vode ili se zbrinjava kao otpad.

Sušilo (rashladno ili adsorpcijsko, jedinica 1.6) provjerava se preko tlačnog rosišta. Rashladno sušilo tipično drži rosište oko +3 °C. Ako pokazivač rosišta raste, izmjenjivač je zaprljan, rashladni krug gubi sredstvo ili je ispust kondenzata sušila začepljen. Kompresor se servisira prema satima rada: zamjena ulja, uloška usisnog filtra i separatora ulja kod vijčanih kompresora. Mjesečno se provjeri rad sigurnosnog ventila spremnika (lagano podizanje ručice dok je spremnik pod tlakom) i usporede tlakovi uklapanja i isklapanja (za SL-3 6,5 i 8 bar) s podešenim vrijednostima.

Pripremna grupa, cilindri i ventili

Pročistač pripremne grupe (40 µm kod SL-3) izdvaja kapljice i čestice. Uložak se postupno puni, pa raste pad tlaka na njemu. Mnoge pripremne grupe imaju pokazivač diferencijalnog tlaka koji promijeni boju kad pad tlaka prijeđe npr. 0,3 do 0,5 bar; tada se uložak mijenja bez obzira na vrijeme. Ako pokazivača nema, pad tlaka se procjenjuje usporedbom manometra prije i poslije pročistača pri najvećoj potrošnji. Sinterirani ulošci mogu se oprati, papirnati i vlaknasti se mijenjaju. Posuda od polikarbonata čisti se samo vodom ili blagim sredstvom: otapala je razaraju, a napukla posuda pod tlakom može se rasprsnuti. Zato posude imaju metalni štitnik.

Regulator tlaka se provjerava tako da se pri mirovanju i pri najvećoj potrošnji očita manometar. Pad tlaka za više od nekoliko desetinki bara pri potrošnji znači premali regulator, zaprljan pročistač ispred njega ili preuzak dovod. Namješteni tlak se osigurava kapicom s blokadom da ga ne bi mijenjao svatko.

Zauljivač se danas ugrađuje rjeđe jer su suvremeni cilindri i ventili trajno podmazani tvornički. Vrijedi važno pravilo: ako se sustav jednom počne zauljivati, mora se zauljivati trajno, jer ulje ispere tvorničku mast. Količina se namješta brojem kapi po protoku (orijentacijski jedna do dvije kapi na 1 000 Nl zraka) i koristi se samo ulje koje propisuje proizvođač. Previše ulja vidi se kao masna maglica na ispuhu prigušivača i onečišćuje okoliš i proizvod.

Na cilindrima se pregledava klipnjača: ogrebotine, udubine i korozija oštećuju brtvu klipnjače i brisač, pa počinje propuštanje oko klipnjače. Brisač mora biti cijel, jer inače prašina i strugotina ulaze u cilindar. Unutarnje propuštanje preko brtve klipa provjerava se ovako: cilindar se dovede u krajnji položaj pod tlakom, odspoji se crijevo s druge strane i osluškuje ili pipa izlazi li zrak kroz otvoreni priključak. Prigušenje u krajnjim položajima se podešava vijkom tako da klip dolazi u krajnji položaj bez udarca, ali i bez odskakivanja; udarci pri kraju hoda razaraju glave cilindra i otpuštaju pričvršćenja. Kod SL-3 najviše je opterećeno prigušenje cilindra B, koji uz najveći promjer i najdulji hod nosi i alat za savijanje, pa njegovo prigušenje treba posebno pratiti.

Na razvodnicima se provjeravaju prigušivači (začepljen prigušivač usporava povratni hod i može zakočiti razvodnik), zavojnice (zagrijavanje, oštećen kabel, LED u utikaču), ručno aktiviranje i propuštanje na ispuhu u mirovanju. Razvodnik koji propušta na priključku 3 ili 5 dok cilindar miruje u krajnjem položaju ima istrošenu brtvu klipa razvodnika. Magnetski senzori na cilindrima se provjeravaju pomicanjem cilindra i praćenjem LED signala; senzor koji se pomaknuo u utoru uzrokuje kvar „cilindar je u položaju, a upravljač to ne vidi".

Propuštanja: otkrivanje i trošak

Propuštanja su najveći skriveni trošak pneumatike. U prosječnom pogonu kroz propusne spojeve, crijeva, brtve i ventile izlazi znatan dio isporučenog zraka, a kompresor ga mora proizvesti i platiti strujom. Propuštanja rastu sa starošću sustava i s tlakom: isti otvor pri 7 bar propušta više nego pri 6 bar. Zato je i snižavanje tlaka mreže na stvarno potrebnu vrijednost mjera uštede.

Protok kroz mali otvor pri pretlaku 6 bar je kritičan (brzina u najužem presjeku jednaka je brzini zvuka), pa ovisi samo o tlaku ispred otvora i o površini. Uz koeficijent istjecanja 0,65 i temperaturu 20 °C izlazi:

Energija je procijenjena iz specifične snage kompresora SL-3: 5,5 kW za 0,8 m³/min, odnosno 6,875 kW po m³/min. Otvor od 1 mm, što je veličina jednog loše stegnutog spoja, troši više zraka nego dvostruka naprava SL-3 (17,6 Nl/min). Otvor od 5 mm propuštao bi oko 1 050 Nl/min, više nego što kompresor uopće može isporučiti.

Metode otkrivanja:

• Sluh u tihom pogonu (vikend, stanka) otkriva samo velika propuštanja.
• Sapunica ili sprej za otkrivanje propuštanja na spojevima pokazuje mjehuriće; pouzdano, ali sporo i samo na dostupnim mjestima.
• Ultrazvučni detektor hvata zvuk turbulentnog istjecanja u području oko 40 kHz koji uho ne čuje i koji buka pogona slabo prekriva. Detektor pretvara ultrazvuk u čujni signal u slušalicama i pokazuje jačinu, pa se propuštanje nalazi i s nekoliko metara udaljenosti, dok strojevi rade. Pronađena mjesta se označe privjesnicom s brojem i unesu u popis za popravak.
• Mjerenje pada tlaka daje ukupno propuštanje mreže (slika 8.9). Kompresor se isključi, potrošači miruju, a mjeri se vrijeme t za koje tlak u spremniku i mreži padne za Δp. Uz ukupni volumen V spremnika i mreže vrijedi Q_L ≈ V · Δp / (p_a · t).
• Mjerenje vremena opterećenja kompresora: kad potrošači miruju, kompresor radi samo za propuštanja. Ako je pod opterećenjem t_on i u praznom hodu t_off, propuštanje je Q_L ≈ FAD · t_on / (t_on + t_off).

Za SL-3 uzmimo volumen spremnika 270 l i mreže 30 l, ukupno 300 l. Ako tlak padne s 8 na 6,5 bar za 5 minuta, propuštanje je Q_L = 300 · 1,5 / (1,013 · 5) = 88,8 Nl/min. Istu vrijednost daje i drugo mjerenje: kompresor od 800 l/min koji pri mirovanju naprave radi 40 s pod opterećenjem i 320 s u praznom hodu isporučuje u prosjeku 800 · 40 / 360 = 88,9 Nl/min. Propuštanje je, dakle, pet puta veće od korisne potrošnje naprave i troši 11 % kapaciteta kompresora.

Dijagnostika kvarova po simptomima

Kvar se traži sustavno, od izvora prema potrošaču i od jednostavnog prema složenom. Prije rastavljanja bilo čega provjerite tri stvari: ima li tlaka na manometru pripremne grupe, dolazi li električni signal do zavojnice (LED u utikaču) i je li shema koju gledate stvarno ona po kojoj je sustav spojen. Velik dio „kvarova" su nestručne preinake, zamijenjena crijeva ili pogrešno podešen prigušni ventil.

Primjer iz SL-3: nakon zamjene crijeva cilindar B savija sporije, a cilindri A i C rade normalno. Tlak na manometru je 6 bar. Kako je sporo samo jedno kretanje jednog cilindra, uzrok nije u izvoru nego u vodu tog cilindra. Provjera pokazuje da je novi prigušno-nepovratni ventil ugrađen obrnuto: prigušuje dovod umjesto ispuha. Nakon okretanja ventila i podešavanja brzina se vraća, a gibanje je mirnije nego prije.

Sigurnost pri održavanju

Stlačeni zrak je spremljena energija. Spremnik od 270 l pri 8 bar sadrži energiju dovoljnu da izbaci otpušten poklopac ili spojnicu velikom brzinom, a crijevo koje se otrgne sa spojnice udara poput biča. Uz to se dijelovi naprave mogu neočekivano pomaknuti kad se tlak vrati ili kad se razvodnik ručno pritisne.

Pri ponovnom puštanju u rad tlak se povećava postupno, ventilom za postupno povećanje tlaka (ventil za meki start), da se cilindri koji su se zbog ispuštanja našli u srednjem položaju ne bi naglo pokrenuli. Nikad se ne ispuhuje odjeća i koža stlačenim zrakom: zrak može ući u tkivo i krvne žile. Za ispuhivanje se koriste sigurnosni pištolji s ograničenim tlakom na izlazu. Pri radu s ultrazvučnim detektorom i uz naprave koje rade koriste se zaštitne naočale, a ruke se ne stavljaju u područje gibanja cilindara.

Iskustvo iz pogona pokazuje da se nesreće pri održavanju pneumatike najčešće događaju zbog zaostalog tlaka: tehničar ispusti tlak na pripremnoj grupi, ali cilindar s deblokirajućim nepovratnim ventilom zadrži tlak i pri odvijanju crijeva se naglo pomakne. Zato se prije rastavljanja provjerava svaki dio sheme u kojem bi zrak mogao ostati zatvoren.

Računski prikaz: trošak propuštanja i povrat ulaganja

Prikaz iz pada tlaka računa propuštanje Q_L = V · Δp / (p_a · t), zatim godišnju električnu energiju koju kompresor troši samo za propuštanja (uz specifičnu snagu kompresora SL-3 od 6,875 kW po m³/min), trošak te energije i vrijeme povrata ulaganja u otkrivanje i popravak ako se otkloni 80 % propuštanja.

Za zadane vrijednosti (300 l, pad 1,5 bar za 5 min, 4 000 h godišnje pod tlakom, 0,15 €/kWh) propuštanje iznosi 88,8 Nl/min, energija 2 443 kWh godišnje, a trošak 366 € godišnje. Ako otkrivanje ultrazvučnim detektorom i popravak stoje 300 € i otklone 80 % propuštanja, godišnja ušteda je 293 €, a ulaganje se vraća za oko 12 mjeseci. Ako mreža ostaje pod tlakom i vikendom (8 760 h), trošak raste na 802 € godišnje, a povrat se skraćuje na manje od šest mjeseci; tada je dovoljno već zatvaranje glavnog ventila izvan smjene. Brojevi ne uključuju dodatnu korist: rjeđe uklapanje kompresora produljuje mu vijek, a stabilniji tlak u mreži poboljšava rad naprave.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.

Vježbe uz jedinicu

Gradivo ove jedinice priprema za sljedeće vježbe:

• V27 Dijagnostika i uklanjanje kvara · 2 sata