روانکاری اصولی و پایدار در صنایع سیمان

درایوهای دنده باز در کوره ‏ها و آسیاب‏های گلوله ‏ای غالبا در معرض شرایط عملیاتی شدید هستند. با وجود پیشرفت‏های چشمگیر در زمینه طراحی و ساخت درایوها، به دلیل سایش و استهلاک بیش از حد، آسیب به دندانه‏ فلنک همچنان مسئله مهمی به شمار می‏رود. انتخاب صحیح گریس چرخ دنده و استفاده از آن نقشی حیاتی در رفع این مشکل دارد.

روانکاری پایدار چرخ دنده ها در صنایع سیمان

برای اطمینان از عملکرد پایدار کارخانه سیمان، قابلیت اطمینان درایوهای چرخ دنده‏ای رینگی، دارای اهمیت زیادی برای عملکرد کوره های دوار و آسیاب های گلوله‏ای است. بنابراین، آنها از نظر سرویس‏ کنترل و بازرسی یک عنصر اصلی تعمیر و نگهداری هستند. با این حال، چرخ دنده ‏های رینگی در معرض طیف وسیعی از شرایط عملیاتی مانند بارهای مختلف، سرعت متغیر، دما و گرد و غبار هستند.

علاوه بر این، دنده پینیون و چرخ دنده رینگی در طول مونتاژ باید منظبق باشند. در نتیجه محورهای آن‏ها اغلب موازی نیستند و این موضوع موجب دشوار شدن بیشتر شرایط عملیاتی می‏شود. این امر اغلب منجر به بارهای زیاد در ناحیه می‏شود که منجر به سایش بیش از حد و تخریب دندانه فلنک می‏شود. سایر عوامل موثر عبارتند از فونداسیون‏های ناقص یا پوشش دنده ‏های رینگی محکم بسته نشده باشد که اجازه ورود گرد و غبار را می دهد.

برای تامین نیاز کارخانه ‏های سیمان به چرخ دنده‏ های روان، متخصصان روانکاری مانند شرکت پترو پرند پارت، روان‏کارها و مفاهیم مختلفی را تولید کرده ‏اند. در دهه 1980 هنوز از محصولات قیری برای روانکاری درایوهای رینگی محکم استفاده می شد، که سپس جای آنها را گریس ‏های تشکیل شده با صابون آلومینیوم گرفت. 

امروزه گریس های کلسیم سولفنات کمپلکس رقیق و قابل اسپری که دارای قدرت چسبندگی، و روانکاری بسیار بالایی می باشند، و در برابر فشار های سنگین پایداری مکانیکی بسیار خوبی دارند، ترکیبات استانداردی برای روانکاری چرخ دنده های باز در صنایع مختلف هستند. مخصوصا به عنوان یکی از اصلی ترین گریس های صنایع سیمان.

اصل A-B-C-D در روانکاری چرخ دنده های باز

برای دستیابی به ناحیه مطلوب حمل بار بالای 80% در دندانه‏ فلنک درایو چرخ دنده رینگی، وضعیت دندانه ‏‏های فلنک باید ارزیابی شود. 

پترو پرند پارت سیستم روانکاری A-B-C-D را برای فراهم ساختن امکان دستیابی به توزیع خوب بار روی دندانه ‏‏های فلنک ایجاد کرده است. بسته به سیستم دنده‏ای مورد نظر (مثلاً دنده‏ های جدیدی که در حال کار بوده و با دنده ‏های جدید جفت می شوند یا با دنده ‏های کمی آسیب دیده )، روانکار A-B-C-D می‏تواند استفاده شود.

سه مرحله اول این مفهوم چهار بخشی برای بهینه سازی سطح تماس دندانه در عین برخورداری از سایش کافی در حین عملیات، استفاده می‏شود.

گریس صنایع سیمان
دنده های روانکاری شده با روغن شفاف با گریس کلسیوم سولفنات کمپلکس
گریس چرخ دنده باز
دنده های روانکاری شده توسط گریس های آلومینیوم کمپلکس حاوی مواد جامد

A. روانکاری قبل از راه اندازی

از روانکار نوع A برای محافظت چرخ دنده‏ ها در برابر خوردگی ناشی از مونتاژ تجهیزات استفاده می‏شود. در هنگام اولین چرخش در راه‏ اندازی، این روان‏کار، روانکاری کافی برای جلوگیری از آسیب دندانه فلنک در درایو چرخ دنده را فراهم می‏کند. علاوه بر این، در زمان راه‏ اندازی برای ارزیابی منطقه حمل بار استفاده می‏شود. روانکار اولیه، به عنوان روانکار کنتراست، برای ثبت اولیه الگوی تماس پویا نیز عمل می‏کند.

B. روانکاری هنگام راه اندازی

روانکار نوع B بهینه ‏سازی سریع ناحیه حمل بار و ناهمواری سطح چرخ دنده‏ های جدید را تضمین می‏کند. در شرایط تمیزکاری چرخ دنده در حال عملیات به عنوان مثال به دلیل خرابی موقت سیستم پاشش، نیز این تضمین به عهده روانکار B است. 

 هدف این روانکار وقتی در حالت راه ‏اندازی استفاده می‏شود، زمانی محقق می‏شود که ناحیه حمل بار تقریبا معادل 80 درصد سطح دندانه باشد.

C. روانکاری هنگام عملیات

پس از اتمام فرایند راه ‏اندازی، نوبت به استفاده از گریس PX3-301، برای عملیات چرخ دنده انجام می‏شود. انتخاب انواع این گریس به دمای عملیات، دمای محیط و روش استفاده بستگی دارد. در حال حاضر، متداول‏ترین روانکارهای عملیاتی برای چرخ دنده های باز، گریس های کلسیم سولفنات کمپلکس با گرید 0-00 هستند.

D. روانکاری برای تعمیرات

سطوح دندانه‏ های فلنک ممکن است به دلایل مختلف به شدت آسیب ببیند، که می‏تواند منجر به الگوی نامناسب تماس و نتیجتا خرابی شود. حتی در چنین مواردی از آسیب ‏های شدید، می توان از گریس PX3-301 RN به جای تعمیر فیزیکی خرابی با سایش استفاده کرد. استفاده از این نوع روانکار موجب افزایش طول عمر دنده می‏شود. مزیت این عملیات این است که در حین کار انجام می شود و منجر به توقف تولید نمی‏شود.

دنده ها قبل (چپ) و بعد (راست) استفاده از گریس تعمیراتی PX3-301-RN

عوامل دخیل در انتخاب روانکار

دپارتمان تعمیر و نگهداری در حین کار با آسیاب ‏های گلوله‏ای و کوره ‏ها، می تواند روانکارهای مناسبی را انتخاب کند که سایش دندانه‏ های فلنک را به حداقل برسانند و از خرابی ‏های مربوط به روانکارها مانند خراشیدگی یا سوراخ شدن جلوگیری کنند. بنابراین، بخش تعمیر و نگهداری می‏تواند با انتخاب روانکار صحیح، موجب اطمینان از عملکرد چرخ دنده های باز شود.

برای جلوگیری از انسداد لوله‏ های روانکار و نازل‏ های اسپری، روانکاری باید انتخاب شود که مواد جامدش رسوب نکند و اطمینان حاصل شود که یک لایه روانکار ضخیم و به اندازه کافی که به محافظت در برابر سایش کمک می‏کند، ایجاد شود. علاوه بر این، استفاده از روانکار نباید موجب عدم بازرسی دندانه فلنک شود، حتی اگر دندانه‏ ها تمیز نباشند، باید کاملا قابل رویت باشند.

علاوه بر این، انتخاب روانکار صحیح به روش روانکاری، به عنوان مثال غوطه وری، چرخ-پارویی، گردشی یا اسپری، و به تأثیرات محیط روی روانکار مورد استفاده، همچون گرما، طول و اندازه لوله ‏کشی و ذخیره سازی درام نیز بستگی دارد.

در مورد غوطه وری، روانکارهای جامد ممکن است در هنگام توقف طولانی مدت ته نشین شوند. در سیستم های گردشی روانکارهای جامد ممکن است در مخزن ته نشین شده یا جمع شوند که منجر به انسداد می‏شوند. در سیستم‏های روانکاری اسپری، روانکارهای جامد می‏توانند در مخازن میانی روانکار، لوله ها یا نازل های اسپری رسوب کنند که منجر به کمبود روانکار در دندانه فلنک می‏شود.

به همین دلیل، گریس های گرید پایین و با حداقل افزودنی جامد برای درایوهای چرخ دنده رینگی به طور گسترده‏ای رایج شده اند. با استفاده از این روانکارها، لوله مسدود نمی‏شود و روانکار تمیز و تازه به مقدار لازم پمپ می‏شود، که منجر به بهبود و افزایش قابلیت اطمینان سیستم می‏شود.

بسته به شرایط آب و هوایی، دمای دندانه ‏های فلنک در درایوهای آسیابی  می‏تواند بین 35-60 درجه سانتیگراد متغیر باشد. به همین دلیل، باید روانکاری انتخاب شود که ویسکوزیته مطلوب را در تمام دمای عملیاتی ارائه دهد.

روانکارهای موجود در بازار شرایط آب و هوایی را در نظر گرفته و دارای گرانروی و رفتار دمایی مناسبی هستند. برای اینکه  در دماهای مختلف محیطی پمپاژ مناسبی داشته باشیم، ویسکوزیته‏ های مختلف و روغن ‏های پایه، از جمله روغن های کاملا سنتزی، در دسترس هستند.

چرخ دنده بعد از 2 سال استفاده از گریس PX3-301
دنده های سالم پس از 2 سال عملیات با استفاده از گریس PX3-301

بازرسی و تهیه مستندات

تقریباً 50 درصد از خسارات وارده ناشی از بازرسی ناقص چرخ دنده‏ها است.

بنابراین، علاوه بر انتخاب روانکار مطلوب، بازرسی منظم درایوهای چرخ دنده، سهم قابل توجهی در عملکرد بدون مشکل کل سیستم درایو ایفا می‏کند. در شرایط عملیاتی عادی، بازرسی سالانه برای ثبت هرگونه تغییر توصیه می‏شود. ثبت دقیق نتایج از اهمیت بالایی برخوردار است، پس یک تاریخچه از عملکرد چرخ دنده ‏های بزرگ به عنوان مرجعی برای آینده و/یا اقدامات انجام شده برای حفظ وضعیت مطلوب دندانه فلنک ایجاد کنید.

بازرسی منظم توسط پرسنل تعمیر و نگهداری باید شامل موارد زیر باشد:

  • بررسی تمام عملکردهای سیستم روانکاری مرکزی و الگوی اسپری
  • تمیز کردن فیلترهای روانکار و سایر اجزای سیستم روانکاری
  • اندازه گیری ارتعاشات در بلبرینگ چرخ دنده
  • ثبت دمای دندانه فلنک در حین عملیات درایو با استفاده از دماسنج مادون قرمز یا دوربین حرارتی
  • بازرسی تراز بودن pitch circle
  • بازرسی چشمی دندانه فلنک در حین عملیات درایو با استفاده از استروبوسکوپ
  • خالی کردن روانکار استفاده شده از روکش دنده رینگی و نیز ناحیه چرخ دنده
  • تصویربرداری از سطح دندانه فلنک و الگوی اسپری
  • گزارش دقیق از طریق گزارش ‏های بازرسی

پیشرفت های اخیر

در دهه های اخیر پیشرفت ‏های چشمگیری در طراحی و ساخت درایوهای بزرگ دنده حاصل شده است. تقاضا در بازار روانکارهایی که برای چنین کاربردهایی مورد استفاده قرار می‏گیرند، رو به افزایش است. امروزه گریس های کلسیم سولفنات کمپلکس به اصطلاح با گرید پایین (0-00) برای روانکاری سیستم‏ های دنده بزرگ، پیشرفته محسوب می‏شوند.

با این وجود، اهداف و نیازهای خاص وجود دارد که فقط راه‏ حل‏ های طراحی شده مختص این اهداف می‏توانند پاسخگوی آنها باشند. شرکت پترو پرند پارت این چالش را پذیرفته و نوآوری های بیشتری را به بازار عرضه کرده است.

انتخاب روانکار مناسب و استفاده از آن می‏تواند به طور قابل توجهی سایش درایوهای چرخ‏دنده را کاهش داده و موجب افزایش طول عمر کوره ها و آسیاب‏ های گلوله‏ ای در کارخانه‏ های سیمان شود. بعلاوه، مصرف روانکار اغلب می تواند 30-60 درصد کاهش یابد و موجب پایداری عملیات کارخانه سیمان شود.