Antti Pehkonen POLTTOAINEEN VASTAANOTON LAAKEROINNIN AUTOMAATTIRASVAUS

Transkriptio

1 Antti Pehkonen POLTTOAINEEN VASTAANOTON LAAKEROINNIN AUTOMAATTIRASVAUS Opinnäytetyö KESKI-POHJANMAAN AMMATTIKORKEAKOULU Kone- ja tuotantotekniikan koulutusohjelma Maaliskuu 2008

2 KESKI-POHJANMAAN AMMATTIKORKEAKOULU Kone- ja tuotantotekniikan koulutusohjelma TIIVISTELMÄ Työn tekijä: Työn nimi: Antti Pehkonen Polttoaineen vastaanoton laakeroinnin automaattirasvaus Päivämäärä: Sivumäärä: liitettä Työn valvoja: DI Rauli Koistinen Työn ohjaaja: tekn. Veli Niemonen Opinnäytetyöni tarkoituksena oli selvittää ja suunnitella sopiva keskusvoitelujärjestelmä polttoaineen vastaanottoasemalle. Lisäksi tein tarjouspyynnön keskusvoitelujärjestelmiä valmistavalle yritykselle ja tarjouksen perusteella pohdin, onko voitelujärjestelmä kannattava. Toteutin opinnäyteyöni tutustumalla ensin eri lähdemateriaalien perusteella voitelujärjestelmiin. Kävin tutustumassa yrityksessä voitelukohteisiin, jonka jälkeen selvitin voitelukohteet. Olin yhteydessä puhelimitse voitelujärjestelmiä valmistavaan yritykseen ja kyselin, mitä tietoja yritys tarvitsee, että yritys voisi tehdä tarjouksen. Yritys sanoi tarvitsevansa paikasta layout kuvan sekä laakerilistan. Tarvittavat aineistot lähetettyäni sain puhelinsoiton, ja minua pyydettiin järjestämään yritykselle mahdollisuus tulla tutustumaan voitelukohteisiin paikan päälle. Sovimme päivän, jolloin pidimme palaverin Kokkolan Voiman tiloissa. Kaksi viikkoa palaverista sain sähköpostitse tarjouksen. Tarjouksen perusteella totesin keskusvoitelujärjestelmän kannattavaksi Kokkolan Voimalle. Kannattavuutta pohtiessani ajattelin asiaa Kokkolan Voiman kannalta pidemmällä aikavälillä. Voitelujärjestelmällä saadaan aikaan huomattaviakin säästöjä sekä lisätään laakereiden toimintavarmuutta. Avainsanat: keskusvoitelujärjestelmä, laakeri, tarjouspyyntö, tarjous

3 CENTRAL OSTROBOTHNIA UNIVERSITY OF APPLIED SCIENCES Degree Programme for Mechanical Engineering ABSTRACT Author: Antti Pehkonen Name of Thesis: Central lubrication system for a fuel receiving station Date: 25 May 2008 Pages: Appendix Supervisor: Instructor: Rauli Koistinen Veli Niemonen The topic of my thesis was design a central lubrication system for a fuel receiving station at Kokkolan Voima. A request for quotation was also made to a company producing lubrication systems, and on the quotation the profitability of the system was estimated. The thesis was started by getting basic information about lubrication systems from different sources. A visit made to a company and a fuel receiving station, where lubrication points were studied. The company producing lubrication systems gave a list of information needed for the bid, they wanted a layout of the site and a list of the bearings needed. Another visit took place to the company study was made to Kokkolan Voima to study the lubrication points again. Later, after another meeting, the quotation was submitted to the company. On the basis of the quotation the lubrication system was deemed to be attractive enough for Kokkolan Voima. Cost-efficiency was evaluated on a longer timeline, and it was concluded that the lubrication system would bring noteworthy savings and increase the reliability of bearings. Keywords: central lubrication system, bearing, request for quotation, bid

4 SISÄLTÖ 1 JOHDANTO Työn tarkoitus Kokkolan Voima yrityksenä LAITTEIDEN VOITELU Voitelun tehtävät Voiteluun vaikuttavat tekijät Voiteluaineiden valinta OLOSUHTEIDEN MÄÄRITTÄMINEN Yleistä Voitelurasvojen kunnon valvonta Koneenelimet Kuormitusolosuhteet Lämpötila Epäpuhtaudet Muut vaatimukset Laskennallinen määritys Koneenrakentajien suositukset Kokemustiedon hyödyntäminen RASVAVOITELU Yleistä rasvavoitelusta Voitelurasvat Voitelurasvan valinta Perusöljyt Saentimet Lisäaineet Voiteluaineen kalvon paksuus rasvavoitelussa RASVAN ANNOSTELU KESKUSVOITELUJÄRJESTELMÄT Yleistä keskusvoitelujärjestelmistä Keskusvoitelujärjestelmien rakenne Yksilinjaiset keskusvoitelujärjestelmät Kaksilinjaiset keskusvoitelujärjestelmät Progressiiviset keskusvoitelujärjestelmät Öljykiertoiset voitelujärjestelmät Ruiskutusvoitelujärjestelmä Yhteenvetoa rasvakeskusvoitelujärjestelmistä RASVATTAVAT LAITTEET Vastaanottoasema Tasaustela Kuljetin Kolakuljetin TARJOUKSEN POHDINTAA YHTEENVETO LÄHTEET LIITTEET... 36

5 1 1 JOHDANTO 1.1 Työn tarkoitus Pyyntö opinnäytetyöstä tuli Kokkolan Voimalta kesällä Pohjolan Voimaan kuuluvalla tytäryhtiöllä Kokkolan Voimalla tuotetaan biovoimalaitoksella sähköä. Kokkolan Voima halusi keskusvoitelujärjestelmän polttoaineen vastaanottoon, koska vastaanotto sisältää voitelukohteita, joita ei pystytä lainkaan tai pystytään ainoastaan huonosti voitelemaan. Polttoaineen vastaanotto sisältää kolakuljettimen, hihnakuljettimen sekä neljä vastaanottoasemaa, ja jokaisessa asemassa on kaksi tasaustelaa sekä kuljetin. Voitelukohteille on nykyisin vedetty muoviputket, joiden avulla voiteluaine saadaan kohteisiin voideltaessa. Mutta kyseiset muoviputket eivät kestä käsin rasvauksesta syntyvää painetta varsinkaan talvipakkasilla, vaan putket halkeilevat, eikä voiteluainetta näin ollen saada voitelukohteisiin. Käsin voideltaessa laakereihin menevän rasvan määrä ei ole aina tasainen, sekä joskus käsin voideltaessa jokin voitelukohteista saattaa unohtua voitelematta. Teollisuudessa käytetään paljon erilaisia rasvoja ja öljyjä, joista käytetään yleisesti nimitystä voiteluaineet (Insinöörijärjestön koulutuskeskus 1967). Tämän työn tarkoituksena oli mitoittaa ja suunnitella polttoaineen vastaanoton laitteiden laakeroinnin automaattivoitelujärjestelmä sekä tehdä voitelujärjestelmiä valmistavalle yritykselle tarjouspyyntö. Lisäksi tehtäväni oli pohtia voitelujärjestelmän kannattavuutta Kokkolan Voimalle yleisesti sekä saamani tarjouksen perusteella. Tarjouspyyntöä varten tavoitteena oli selvittää voitelujärjestelmiä valmistavien yritysten tarvitsemat tiedot, jotta ne voisivat tehdä tarjouksen. Muutaman puhelinsoiton jälkeen sain tarvitsemani tiedot tarjouspyyntöni varten. Kokosin yrityksen tarvitsemat tiedot, jonka jälkeen lähetin tarjouspyynnön muutamalle voitelujärjestelmiä valmistavalle yritykselle. Työn ohjaajana oli Kokkolan Voiman puolelta teknikko Veli Niemonen, ja Keski-Pohjanmaan ammattikorkeakoululta valvojana oli diplomi-insinööri Rauli Koistinen.

6 2 1.2 Kokkolan Voima yrityksenä Kokkolan Voima on kokonaan Pohjolan Voiman omistama voimayhtiö. Voimalaitos on otettu käyttöön joulukuussa Kokkolassa toimiva biovoimalaitos sijaitsee Kokkolan Ykspihlajassa. Kokkolan Voima Oy:n nykyaikainen voimalaitos suurteollisuusalueella tuottaa kaukolämpö- ja sähköenergiaa Kokkolan asukkaiden ja teollisuuden tarpeisiin. Biovoimalaitoksen tuotannon ostaa ja edelleen käyttäjilleen siirtää ja myy Kokkolan Energia. Yhtiö tuottaa omilla tuotantolaitteilla Kokkolan Energian myymästä kaukolämmöstä noin 95 % ja sähköstä vajaat 20 %. Kokkolan kaupunki omistaa kaikki Kokkolan Voiman tuotteisiin oikeuttavat osakkeet. (Kokkolan Voima 2008.) Kokkolan Voiman voimalaitoksen sähköteho on 20 MW, kaukolämpöteho 50 MW, prosessiteollisuuden lämmöstä talteenotettua kaukolämpöä noin 18 MW ja raskasöljykattilasta noin 12 MW. Kuviossa 1 esitetään Kokkolan Voiman energiavirta. (Kokkolan Voima 2008.) POLTTOAINE n 78 MW HÄVIÖT HÄVIÖT HÄVIÖT TURVE KATTILA Polttoaineen energia siirtyy veteen / vesihöyryyn HÖYRY n 72 MW TURPIINI Osa höyryn energiasta muutetaan liike-energiaksi GENERAATTORI Liike-energia muutetaan sähköenergiaksi HÖYRY n 50 MW SÄHKÖ 20 MW HÄVIÖT KAUKOLÄMPÖ LÄMMÖNVAIHDIN Höyryyn jäänyt energia siirretään kaukolämpöveteen. (höyrystymislämpö) KAUKOLÄMPÖ n 50 MW Kuvio 1. Voimalaitosprosessin energiavirta (Kokkolan Voima 2008.)

7 3 Pohjolan Voima jalostaa energiaa vedestä, uraanista, puusta, turpeesta, hiilestä, kaasusta, tuulesta ja peltobiomassoista. Pohjolan Voima myös kehittää ja ylläpitää alan teknologiaa ja palveluja. Huomattava osa Kokkolan Voiman tuottamasta energiasta tuotetaan hiilidioksidivapaasti biopolttoaineella ja teollisuuden ylijäämälämmön avulla. Kokkolan voiman käyttämiä polttoaineita ovat turve, ruokohelpi, metsäenergia, kuten metsätähdehake, risupaali, irtorisu sekä kannot, puusivutuotteet, kuten sahanpuru, kuori, kutterinlastu sekä pylvässorvin lastu, öljy sekä Kemiran teollisuusalueelta talteen otettu kaukolämpö. (Kokkolan Voima 2008.)

8 4 2 LAITTEIDEN VOITELU 2.1 Voitelun tehtävät Voitelukalvolla vähennetään tehokkaimmin toistensa suhteen liikkuvien kosketuspintojen kitkaa ja kulumista. Voiteluaineena voidaan käyttää periaatteessa mitä tahansa helposti leikkautuvaa materiaalia kiinteässä, kaasumaisessa tai nestemäisessä muodossa. Voitelun tärkeimpiä tehtäviä ovat pintojen erottaminen toisistaan, kitkan ja siitä aihetuvan häviötehon pienentäminen, kulumisen vähentäminen, kosketuksen jäähdyttäminen, epäpuhtauksien pääsyn estäminen sekä niiden kuljettaminen pois voideltavasta kohteesta, värähtelyn vaimentaminen sekä korroosiolta suojaaminen. Tehokkaalla voitelulla saavutetaan merkittäviä taloudellisia hyötyjä. Pienellä kitkalla voidaan säästää energiaa sekä kohotetaan suoritustehokkuutta. Tämän vuoksi koneiden elinikä saadaan pidemmäksi vähäisen kulumisen ansiosta. Konejärjestelmän hyvälle käyttövarmuudelle perusedellytyksenä on oikeaoppinen voitelu. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 12.) Liikkuvat laitteet voivat vaurioitua monin tavoin. Vaurioita ja kulumista laitteisiin voivat aiheuttaa adhesive wear eli tartuntakuluminen, abrasive wear eli hiontakuluminen, corrosive wear eli korroosiokuluminen ja metal fatique eli pinnan väsyminen (Kuvio 3). (SKF 2008.) Kuvio 3. Liikkuvien laitteiden vaurioita (SKF 2008.)

9 5 Laakereiden yleisin vaurion aiheuttaja on puutteellinen voitelu. Likaantuminen on toinen iso vaurion aiheuttaja, joka johtuu käyttäjän laiminlyönneistä. Kuviossa 2 on esitelty laakereiden yleisimmät vauriot. Käyttäjän laiminlyönnit Laakeriasennusvirheet 17,7 % Puutteellinen voitelu 34,4 % Muut virheet syitä ei löydetty tai todennettu 5,5 % Varastointi ja käsittely 2,8 % Laakereiden vaurioituminen 20 % Likaantuminen 19,6 % Kuvio 2. Laakerivauriotyypit (SKF 2008.) 2.2 Voiteluun vaikuttavat tekijät Laakereiden voitelutilanteeseen vaikuttavia tekijöitä ovat muun muassa rasva, rasvan sisääntuonti ja sen poistuminen, tiivistys, annostelu, kierrosluku, kuormitus, jaksokäyntisyys, värähtelyt ja lämpötila. Keskeisesti rasvan voiteluominaisuuksiin vaikuttavat perusöljyn viskositeetti, saentimen määrä, rasvan öljynluovutuskyky, rasvan kiinteys ja lisäaineet. Ominaista rasvavoitelulle on ongelmien hidas kehittyminen. Niiden alkusyyn ja ratkaisun selvittäminen on hankala tehtävä yhteisvaikutusten ja useiden muuttujien vuoksi. (Hynönen 2006, )

10 6 Tutkimusten perusteella suurin syy voiteluaineen vanhenemiseen on lämpötila. Rasvan fysikaalinen ja kemiallinen rakenne muuttuu, viskositeetti alenee ja öljyn erottuminen paranee lämpötilan noustessa. Annostelumäärillä voidaan korjata lämpötilan vaikutusta rasvan vanhenemiseen. Myös leikkauskestävyyttä suurempi laakerin kierroslukutekijä vanhentaa rasvaa voimakkaasti. (Hynönen 2006, ) 2.3 Voiteluaineiden valinta Voiteluaineen päätehtävinä ovat kitkan vähentäminen ja kulumisen pienentäminen. Usein voiteluaineen avulla voidaan toteuttaa muitakin käytön kannalta olennaisia tehtäviä, kuten esimerkiksi jäähdytystä, korroosionestoa, värähtelyjen vaimentamista tai epäpuhtauksien poistamista voitelun kosketusalueelta. Lopullista valintaa tehtäessä harkitaan, käytetäänkö rasva- vai öljyvoitelua, sekä määritellään perusöljyn tyyppi, viskositeettiluokka, tarvittavat lisäaineet, voitelutapa ja voiteluväli. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 208.) Edellytyksenä kunnolliselle voitelulle on oikein valitun voiteluaineen lisäksi puhtaus varastoinnissa ja jakelussa sekä voiteluaineen oikea käyttö oikeissa määrissä tavalla, jolla taataan laitteiden kunnollinen toiminta. Säännöllisiä puhdistuksia ja tarkastuksia, jotka koskevat sekä laitetta että järjestelmän muita komponentteja, esimerkiksi suodattimia, lämmönvaihtimia, säiliöitä ja voitelulaitteita, ei pidä väheksyä. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 208.)

11 7 3 OLOSUHTEIDEN MÄÄRITTÄMINEN 3.1 Yleistä Lähtökohtana voiteluaineen valinnassa on aina käyttöolosuhteiden määrittäminen. Eri puolilla maapalloa samoja laitteita voidaan käyttää hyvinkin erilaisissa ja poikkeavissa olosuhteissa. Olosuhteet vaihtelevat vuodenaikojen ja tehtaiden sisäisten olosuhteiden mukaan. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 208.) 3.2 Voitelurasvojen kunnon valvonta Voitelurasvojen hyvyyden tunnistaminen mittauksin on tärkeää, koska voiteluannosten laskentaohjeet ja valmistajien antamat annosteluohjeet eivät riitä annosten määrittämiseen kenttäolosuhteissa. Laadun heikkenemisen vaikutusta voitelukalvoon ja tarve muuttaa annostusta pitää oppia havaitsemaan voitelurasvajärjestelmää käytettäessä. (Kunnossapito-lehti. 2001, 3 6.) Epäpuhtaudet voitelurasvoissa voivat olla kiinteitä, nestemäisiä tai kaasumaisia. Kaikki kyseiset epäpuhtaudet ovat haitallisia voitelun toimivuudelle. Tarkka voitelurasvan ja voitelujärjestelmän havainnointi yhdessä voitelurasvan analyysitoiminnan kanssa ehkäisee tehokkaasti voiteluhäiriöiden syntymistä, ennen kuin häiriöt ehtivät muodostua tuotantoa rajoittaviksi tekijöiksi. Voitelujärjestelmä pitää saada puhtaaksi silloin, kun epäpuhtauksia on havaittu. Jatkuvan suodatuksen välttämiseksi on hyvä tunnistaa epäpuhtauksien laatu, jotta niiden lähde voidaan aina nopeasti paikallistaa. (Kunnossapito-lehti. 2001, 3 6.)

12 8 3.3 Koneenelimet Laitteesta on tunnettava kaikki siinä käytetyt koneenosat. Koneenelimen geometriset mitat, toleranssit ja käytetyt materiaalit ovat olennaisia tietoja. Vanhan koneen ollessa kyseessä on syytä tutkia koneen kuntoa ja sitä, ovatko mitat muuttuneet koneen käytön aikana. Yksi tärkeä tieto on voiteluaineen kulku kosketusalueelle. Painevoitelua käytettäessä selvitetään voiteluaineen paine, virtaus ja lämpötilatarpeet. On syytä selvittää myös koneenosien, tiivistimien ja maalien materiaalit, koska ne voivat aiheuttaa yhteensopivuusongelmia voiteluaineiden kanssa. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 208.) 3.4 Kuormitusolosuhteet Yksinkertaisin tapa on tarkastella pyörimis- tai liukunopeutta ja kuormitusta. Käytännössä nopeuden vaihtelut ja staattinen kuormitustaso ovat helposti hallittavissa voiteluaineen valinnan kannalta. Kuormituksen luonne muodostuu ongelmaksi. Voiteluaineen valinta vaatii erityistä tarkkuutta, jos kuormitus on värähtelevää, iskumaista tai tykyttävää tai kysymyksessä on nollakuormatilanne. Vaihtelevat kuormitukset ovat ongelmallisimpia, ja tällöin samalla laitteella voidaan ajaa erilaisilla nopeuksilla ja käyttömomenteilla. Jos voitelutilanne on raja- tai sekavoitelualueella, tarvitaan voiteluaineeseen hyviä kulumisenestolisäaineita. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 209.) 3.5 Lämpötila Lämpötila vaikuttaa suoraan voiteluaineen viskositeettiin. Korkein käyttölämpötila on kalvon muodostumisen ja voiteluaineen käyttöiän kannalta olennainen valittaessa voiteluainetta. Joissakin tapauksissa korkeat lämpötilat yhdessä kipinälähteen kanssa voivat aiheuttaa palovaaran. Matalissa lämpötiloissa ongelmaksi saattaa muodostua käyntiinlähtömomentti. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 209.)

13 9 3.6 Epäpuhtaudet Vesi, ilma ja muut epäpuhtaudet aiheuttavat ongelmia paljon päästessään voiteluaineen joukkoon. Seurauksena voi usein olla korroosiota, kulumista, voiteluaineen vaahtoamista ja hapettumista. Voiteluainemäärän optimoinnissa on huomattava, että jäähdytyskyvyn pienenemisen lisäksi voiteluaine vaatii aikaa, jotta vesi ja ilma voivat erottua siitä pois. Vesipitoisenakin öljyllä tulee olla hyvä suodatettavuus, koska aina ei voida taata, että järjestelmien vesipitoisuus saadaan pidettyä vaadituissa rajoissa. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 209.) Epäpuhtauksien poisto kosketusalueelta on rasvavoitelun ongelma. Rasvan hyviä puolia on se, että rasvalla voidaan tiivistää kohde epäpuhtauksilta. Toisaalta haittana tästä on se, että jos rasvaan pääsee epäpuhtauksia, ne poistuvat vasta kun rasva on kokonaan poistettu järjestelmästä. Käytännössä rasvoja on mahdotonta suodattaa. Lisäksi on saavutettava riittävä korroosionestokyky myös järjestelmän niihin osiin, jotka eivät ole jatkuvasti voideltuina. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 209.) 3.7 Muut vaatimukset Voiteluainetta, joka on myrkytön ja nopeasti biologisesti hajoava, suositellaan käytettäväksi paikoissa, joissa voideltava kohde on sellaisessa paikassa, että vuodon sattuessa voiteluainetta voi joutua luontoon. Elintarviketeollisuuteen on suunniteltu omat erikoisrasvat, jotka ovat elintarvikekelpoisia. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 209.)

14 Laskennallinen määritys Voiteluteorioita voidaan käyttää voiteluaineen valinnan apuna ja niiden avulla voidaan laskea minimikalvonpaksuus, jolla haluttu voitelutilanne saavutetaan. Komponenttien kuormitustilannetta, pyörimisnopeuksia ja lämpötiloja käytetään laskennan pohjana, koska laitteessa on yleensä useampi kuin yksi komponentti ja toimintaympäristö muuttuu käytön aikana, nämä saattavat muodostua ongelmaksi. Siksi laskennassa pitää ottaa huomioon ääriolosuhteet ja minimoida vaurion todennäköisyys. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 210.) 3.9 Koneenrakentajien suositukset Koneenrakentajat tuntevat parhaiten omien laitteidensa suunnitteluperusteet. Heillä on tutkimus- ja kokemusperäistä tietoa soveltuvista voiteluaineista. Tiedot voi lukea julkaistuista voiteluohjeista tai voitelulaatasta. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 210.) 3.10 Kokemustiedon hyödyntäminen Laskentamenetelmät perustuvat tutkimustuloksien ja kokemusperäisten tietojen hyväksikäyttöön. Kaikkia voiteluaineen valintaan liittyviä asioita ei ole pystytty muuttamaan matemaattisiksi malleiksi ja siksi kokemusperäistä tietoa tarvitaan erilaisten voiteluaineiden soveltuvuudesta kohteeseen. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 210.)

15 11 4 RASVAVOITELU 4.1 Yleistä rasvavoitelusta Rasvavoitelua käytetään suurimmassa osissa laakereista. Rasvan sisäisen kitkan seurauksena se alkaa lämmetä laakerin pyöriessä, joten laakeria ei saa täyttää kokonaan rasvalla. Laakerin vaatiman voiteluaineen täyttöön vaikuttavat laakerin koko, pyörimisnopeus, täyttötapa, rasvatyyppi ja jälkivoitelu. Laakerin pyöriessään ulkokehältään on lämpeneminen, ulkokehältään pyörivien laakereiden osalta vieläkin isompi ongelma. (Hynönen 2006, ) Rasvakeskusvoitelujärjestelmällä pyritään varmistamaan voiteluaineen ajoittainen tai jatkuva syöttö voitelukohteeseen. Rasvavoitelussa ei tapahdu samaa kuin öljyvoitelussa eli sitä, että sama öljy kiertää useita kertoja voitelukohteeseen ja sieltä taas säiliöön. Rasvavoitelussa voiteluaine menetetään, kun se on suorittanut voitelutyönsä. (Insinöörijärjestön koulutuskeskus 1967.) Tiivistämätön laakeri täytetään 100-prosenttisesti ja laakeripesä täytetään prosenttisesti laakeripesän vapaasta tilavuudesta. Koska rasva poistuu ensitäytön jälkeen ulos laakerista, voidaan 100-prosentintäyttö sallia. Tiivistetyt laakerit täytetään yleensä niin, että rasvaa on % laakerin tilavuudesta. Laakereille voidaan sallia ylitäyttöä %, jos kyseessä on erittäin kuormitettu hitaasti pyörivä laakeri, korroosiosuojaa vaativa laakeri tai voimakkaasti värähtelevässä kohteessa oleva laakeri. Hyvin nopeasti pyörivät laakerit täytetään 10-prosenttisesti laakerin tilavuudesta. (Hynönen 2006, ) Rasva ei saa syötettäessä pakkautua laakeriin. Laakeripesää suunniteltaessa on otettava huomioon, että rasva pääsee poistumaan vapaasti. Rasvan on kuitenkin myös voideltava laakeri, joten poistumisreitin on oltava laakerin vastakkaisella puolella. Rasvavoitelussa on otettava huomioon, että jos tiivisteen saama vastus on pienempi kuin rasvan kulkureitin saama vastus, rasva tulee ulos tiivisteen kaut-

16 12 ta. Rasvaa on hyvä syöttää laakeriin pienin annoksin, koska silloin laakeri ei lämpene paljoa rasvauksen yhteydessä. (Hynönen 2006, ) 4.2 Voitelurasvat Voitelurasvat ovat vakiinnuttaneet paikkansa toisena yleisimpien voiteluaineryhmänä voiteluöljyjen rinnalla. Rakenteeltaan voitelurasvat ovat saennettuja öljyjä, erotuksena paksuista öljyistä. Nykyisin käytettävä voitelurasva koostuu perusöljystä ja siihen huonosti liukenevasta, hienojakoisesta saentimesta. Näiden lisäksi voitelurasva sisältää sen suorituskykyyn, kestoikään ja esimerkiksi väriin vaikuttavia lisäaineita, jotka yhdessä perusöljyn ja saentimen kanssa määräävät voitelurasvan koostumuksen ja ominaisuudet. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, ) Käytännön tarpeita vastaavia paikallisia voitelujärjestelmiä voidaan toteuttaa kustannustehokkaalla tavalla voitelurasvalla. Tribologisessa mielessä voitelurasvat eivät tuo mukanaan etuja voiteluöljyihin verrattuna. Öljyjen voitelumekanismit ovat paremmin tunnettuja kuin voitelurasvojen, osittain voitelurasvojen mukana tulevien virtausteknisten rajoituksien takia. Rasvavoidellun laakerin voitelukalvon paksuus on yleensä ohuempi kuin vastaavan öljyvoidellun laakerin. Saennin rasvassa osallistuu voitelemiseen mutta on samalla pehmeisiin epäpuhtaushiukkasiin rinnastettava komponentti. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, ) Muun muassa pienten rasvantäyttötilavuuksien ja pitkien käyttöjaksojen vuoksi on voitelurasvojen kulutus voiteluöljyjen menekkiä huomattavasti suppeampi. Rasvavoitelua sovelletaan moniin erilaisiin tärkeisiin kohteisiin, esimerkkinä kriittisimpiin kuuluvat vierintälaakerit, joissa esiintyy suuri pintapaine ja joissa tulee olla varsin ohut voitelukalvo. Rasvavoitelua käytetään suurimmassa osassa vierintälaakereista, joko kertavoideltuina, keskusvoideltuina tai jaksoittaisesti uusintavoideltuina. Uusintavoitelussa uudella rasvalla syrjäytetään vanha rasva ja samalla poistetaan vanhaan rasvaan kerääntynyt kosteus, lika ja kulumisjäte. Tämä korvaa osittain sen, että voitelurasva ei ole suodatettavissa käytön aikana. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, )

17 Voitelurasvan valinta Voitelurasvaa valittaessa on lähtökohtana oikean perusöljyn viskositeetin määrittäminen, jotta saavutetaan tarvittava voitelukalvon paksuus. Tarvittavan lisäaineistuksen määrittelevät käyttöolosuhteet. Lisäksi rasvoille on valittava saennin ja sopiva kovuus. Saentimella ei ole suurta merkitystä voitelukalvon muodostumiseen. Voiteluaine voidaan pitää paremmin kosketusalueella hitaasti pyörivissä ja raskaasti kuormitetuissa laakereissa oikean kovuuden valinnalla. Voiteluaineen pysyvyys kosketusalueella antaa paremman korroosiosuojan. (Hynönen 2006, ) Voitelurasvojen etuja ovat muun muassa laaja käyttölämpötila-alue öljyihin verrattuna, määräänsä nähden pitkät voiteluvälit, voideltavassa kohteessa pysyminen ja tiivistyskyky. (Hynönen 2006, ) Rasvavoitelu sopii huonosti kohteisiin, joissa vaaditaan hyvää jäähdytystä, koska rasva ei poista lämpöä kosketusalueelta, joka syntyy kosketuksessa. Samasta syystä rasvaan joutuneet epäpuhtaudet ja kulumisjätteet pysyvät kosketusalueella, jolloin se aiheuttaa laakerin kulumista. Rakenteensa seurauksena rasvavoidelluilla laakereilla on pyörimisnopeuden rajoituksia. Laakereilla on pyörimisnopeustekijä, joka on määritelty seuraavasti: d m n, jossa d m on laakerin keskihalkaisija [mm] ja n on laakerin pyörimisnopeus [rpm]. Pyörimisnopeustekijä ilmaisee rasvaan kohdistuvan leikkausvoiman, joka on rasvan rakenteesta riippuva ominaisuus. Vaikuttavia tekijöitä ovat perusöljy, sen paksuus ja saennin. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 214.) Perusöljyt Pääosan, noin 90 %, rasvan koostumuksesta muodostaa perusöljy. Lisäksi sillä on suuri vaikutus rasvan voiteluominaisuuksiin. Rasvaa valittaessa lähdetään yleensä liikkeelle siitä periaatteesta, että rasvan perusöljyn viskositeetin on oltava sama kuin vastaavantyyppiseen öljyvoideltuun kohteeseen valittavan öljyn viskositeetti. Rasvan jäykkyyteen vaikuttavat perusöljyn lisäksi saentimen tyyppi ja osuus.

18 14 Jäykkyys valitaan voitelukohteen perusolosuhteiden, esimerkiksi voitelutavan, geometrian, ja värähtelyjen, mukaan. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 69.) Voitelurasvassa voidaan käyttää perusöljynä sekä mineraaliöljyjä että synteettisiä öljyjä käyttötarkoituksen mukaan. Mineraaliöljyä käytetään suurimmassa osassa teollisuudessa käytettävistä rasvoista, mutta synteettisiin voiteluaineisiin perustuvat rasvat ovat yleistyneet etenkin kylmissä ja kuumissa olosuhteissa. Synteettisillä perusöljyillä saavutetaan paremmat suorituskyvyt niiden paremman viskositeetti-indeksin takia, ja kylmissä olosuhteissa etuna on parempi juoksevuus. Korkeamman, yli 200 o C:n, käyttölämpötilan sallivat silikoniöljypohjaiset rasvat sekä fluoriöljypohjaiset rasvat. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, ) Mineraaliöljyä kalliimpi hinta rajoittaa synteettisten rasvojen yleistymistä. Tietyt synteettiset, erityisesti esteriperustaiset rasvat saattavat olla aggressiivisia elastomeereille, mikä rajoittaa eräiden rasva- ja tiivisteyhdistelmien käyttöä. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 70.) Saentimet Toisen rasvojen perusrakenneosan muodostavat saentimet. Saentimina käytetään metallisaippuoita, metallikompleksisaippuoita, orgaanisia ei-saippuayhdisteitä ja epäorgaanisia yhdisteitä. Saippua-nimitys viittaa emäksen, esimerkiksi litiumhydroksidin, ja rasvahapon, esimerkiksi steariinihapon, suolaan, jota kutsutaan saippuaksi. Emäksen ja kahden tai useamman rasvahapon yhteinen reaktiotuote on kompleksisaippua. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 70.) Litiumsaippuarasvat muodostavat valtaosan nykyisin käytetyistä voitelurasvoista. Litiumsaippuarasvoilla on monia hyviä ominaisuuksia, esimerkiksi erinomainen leikkautumisen kestävyys, hyvä lämpötilan kestävyys, hyvät tiivistysominaisuudet ja natriumsaippuarasvaa paremmat vedenkestävyys ja korroosionestokyky. Lisäksi niiden ominaisuuksiin pystytään vaikuttamaan lisäaineistuksella. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 70.)

19 15 Kalsiumsaippuarasva on perinteisempi voitelurasvatyyppi, ja sillä on useita hyviä puolia. Kalsiumsaippuarasvalla on alhaiset valmistuskustannukset, eikä se emulgoidu helposti veden kanssa, minkä ansiosta se ei peseydy pois voitelukohteesta. Kalsiumsaippuarasvan maksimikäyttölämpötila on rajoitettu noin 90 o C:n tasolle, kun taas kylmiä olosuhteita se kestää hyvin. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 70.) Natriumsaippuarasva oli aikaisemmin suosittu metallisaippuarasva. Natriumsaippuarasvan vesiliukoisuuden ja ominaisuuksien muunteluominaisuuksien vähäisyyden takia sen käyttö on viime vuosikymmenien aikana vähentynyt. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 70.) Kompleksisaentimiin perustuvat rasvat kehitettiin alun perin kestämään korkeampia lämpötiloja kuin mihin perinteiset saippuarasvat kykenivät. Kompleksisaippuarasvojen käyttö on yleistymässä vaativissa voitelukohteissa. Kompleksisaippuarasvojen veden kesto on parempi kuin tavallisilla saippuarasvoilla. Kaupallisissa kompleksirasvoissa on saentimina käytetty kalsium-, litium- tai alumiinikomplekseja. Tämäntyyppisillä rasvoilla päästään noin o C:n käyttölämpötiloihin. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 70.) Orgaaniset saentimet, jotka eivät ole saippuoita, ovat yleensä polyureakuituja. Tällaisilla rasvoilla on yleensä hyvä veden- ja lämmönkestävyys, joiden ansiosta rasvalla saavutetaan pitkä elinikä vaativissakin olosuhteissa. Polyurearasvoja käytetään eräitten kertavoideltujen laakereiden voiteluaineena, jolloin rasvaa ei lisätä eikä vaihdeta ollenkaan laakerin eliniän aikana. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 70.) Polyurearasvojen käyttöä rajoittaa niiden selvästi korkeampi hinta saippuarasvoihin verrattuna. Keskusvoitelujärjestelmissä rajoittavana tekijänä ovat polyurearasvan huonot pumpattavuusominaisuudet saippuarasvoihin verrattuna. Eräät PTFEsaentimella ja fluoriöljyllä toteutetut voitelurasvat sallivat jopa 250 o C:n käyttölämpötilan, mutta näidenkin voitelurasvojen käyttöä rajoittaa niiden korkea hinta. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 71.)

20 16 Epäorgaanisista saentimista tärkein on bentoniittisavi, johon perustuvien rasvojen paras ominaisuus on niiden laaja käyttölämpötila-alue. Tämä johtuu kyseisten rasvojen kyvystä vastustaa olomuodon muutoksia, ja lisäksi niiltä puuttuu kokonaan sulamispiste. Bentoniittirasvoja käytetään vain erikoissovelluksissa, joissa niiden kuumansietokykyä todella tarvitaan, koska bentoniittisavirasvojen valmistaminen on kallista. Toinen erikoissovelluksissa käytetty ei-saippuarasva on silikonirasva, jossa on saentimena silikageeli ja perusöljynä esimerkiksi silikoniöljy. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 71.) Metalliatomit toimivat toisinaan katalyytteinä hapettumisreaktioissa saippuarasvojen saentimissa, joten voitelurasvan kohdalla hapettuminen saattaa olla suurempi ongelma kuin voiteluöljyn kohdalla. Joissakin tapauksissa korroosionestoaineiden käyttö saattaa olla tarpeellista, koska saenninta lisättäessä se heikentää perusöljyn omia korroosionesto-ominaisuuksia. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 71.) Lisäaineet Voitelurasvan toimintaan vaikuttavat perusöljyn ja saentimen lisäksi voimakkaasti siinä olevat lisäaineet, joita lisätään rasvoihin samalla lailla ja samasta syystä kuin öljyihin eli voiteluominaisuuksien ja rasvan eliniän parantamiseksi. Voitelurasvoilla on suurempi lisäaineistustarve, joka johtuu siitä, että voitelurasvatilavuudet ovat yleisesti ottaen pienemmät kuin vastaavaan kohteeseen käytettävät voiteluöljytilavuudet. Lisäksi voitelurasvoilla on pitempi toiminnallinen käyttöikä kuin vastaavien voiteluöljyjen vaihtoväli. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 71.) Suorituskyvyn parantaminen, yhteensopivuus pääkomponenttien ja muiden lisäaineiden kanssa, ympäristönäkökohdat, väri ja hinta ovat lisäaineen valintaan vaikuttavia seikkoja. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 71.) Rasvoihin, joita käytetään raskaimmin kuormitetuissa kohteissa, lisätään usein kiinteitä voiteluaineita, joiden tarkoituksena on parantaa rasvan toimintakykyä ääriolosuhteiden aiheuttamissa rajavoitelutilanteissa. Kiinteänä voiteluaineena käy-

21 17 tettyjä rasvoja ovat mineraaliöljypohjaiset tai synteettiset voitelurasvat, joihin on lisätty molybdeenidisulfaattia tai graniittia. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 71.) 4.4 Voiteluaineen kalvon paksuus rasvavoitelussa Rasvavoitelu on haasteellista, ja sen teoreettinen hallinta lisääntyy tutkimustulosten lisääntyessä, mutta tällä hetkellä ei ole olemassa käytäntöön sovellettavaa rasvavoiteluteoriaa. Rasvavoitelun hallinta perustuu vielä pitkälti kokeiluihin ja kokemuksiin. (Hynönen 2006, ) Voiteluainetta on pidettävä yhtenä laakerin osana. Rasvavoitelu on huomattavasti edullisempaa kuin öljyvoitelu yksinkertaisen rakenteen ja tiivistyksen takia. Markkinoilla voitelurasvojen osuus on kuitenkin alle 3 %. Tähän ovat syynä muun muassa, että rasvavoitelua on korvattu öljysumutevoitelulla ja lisäksi rasvojen laatu on parantunut. Rasvojen laadun parantuminen pienentää kulutusta pidentämällä rasvanvaihtovälejä. On myös arvioitu, että rasvavoitelu vähenee edelleen sen lämmönsiirtokyvyn ja kierrosnopeuksien aiheuttamien rajoitteiden vuoksi. Lisäksi kehittyvät laakerimateriaalit vähentävät voitelun tarvetta. Toisaalta on myös arvioitu, että rasvavoitelu lisääntyy rasvojen kehittyessä ja niiden leikkautumiskestävyyden kasvaessa. (Hynönen 2006, ) Laakerityyppien ja rasvakoostumuksien yhteistoimintaa on vaikea hallita. Voiteluteoriat pohjautuvat öljyvoiteluun, ja sen vuoksi niitä voi soveltaa rasvavoiteluun vain suuntaa antavasti. Rasvavoitelussa käytettävät öljyvoitelun teoriat voivat johtaa puutteelliseen voiteluun. Rasvavoidellun laakerin käyttöikää ei voida arvioida öljyvoiteluun perustuvalla elinikälaskennalla. Myöskään öljyvoiteluteorian viskositeettisuhteella ei pystytä luotettavasti arvioimaan voitelutilannetta. Voiteluainetta valittaessa viskositeettisuhteella voidaan päätyä rasvoihin, joiden perusöljyllä on korkea viskositeetti. Kuitenkin tutkimusten mukaan rasvavoitelussa viskositeetin kasvaessa voitelutilanne voi heiketä. (Hynönen 2006, )

22 18 Öljy- ja rasvavoitelun välillä on erona se, että voiteluaineen kalvon paksuus ei rasvavoitelussa pysy vakiona vaan muuttuu ajan funktiona laakerin käynnistyessä. Kun laakerin käynti jatkuu, työntävät vierintäelimet rasvan sivuun ja kalvon paksuus ohenee. Tutkimusten mukaan voidaan olettaa, että rasvavoitelussa kalvonpaksuus on % vastaavasta rasvan perusöljyn avulla saavutetusta kalvon paksuudesta. (Hynönen 2006, )

23 19 5 RASVAN ANNOSTELU Rasvan annostelu vaikuttaa kustannuksiin, ja lisäksi sillä on merkitystä syntyvän jätteen myötä myös työturvallisuudelle ja ympäristön likaantumiselle. Myös laakerien käyttöikä lyhenee sekä yli- että alivoitelun vuoksi. (Hynönen 2006, ) Rasvan valinnalla voidaan vaikuttaa hyvän voitelutilanteen vaatimaan annostelumäärään. Rasvan teoreettisen eliniän tunteminen antaa laskennoille hyvät perusteet. On huomattava, että laakerien valmistajien näkemykset niin laakerivaurioiden syistä kuin rasvan tarpeesta ovat erilaisia. (Hynönen 2006, ) Käsivoitelussa rasva korvataan laakerissa suurella määrällä uutta rasvaa määräajoin. Joskus tämä käytäntö voi olla eduksi, kun käsivoitelussa uusi rasva työntää esimerkiksi laakerissa olevat epäpuhtauskertymät ulos laakerista. Kuitenkin voiteluvälin pidentyminen voi johtaa rasvan puutteeseen. Keskusvoitelujärjestelmässä voitelurasva virtaa jatkuvasti laakerien läpi ja ylläpitää näin parempaa voitelutilannetta. (Hynönen 2006, )

24 20 6 KESKUSVOITELUJÄRJESTELMÄT 6.1 Yleistä keskusvoitelujärjestelmistä Keskusvoitelujärjestelmillä parannetaan prosessien käytettävyyttä, koska ne ennaltaehkäisevät tehokkaasti virheellisistä voiteluista johtuvia laitevikoja sekä niistä aiheutuvia tuotannon katkoja. Oikea-aikaisella voitelulla ja voiteluaineen oikealla määrällä laitteille saadaan pitempi kestoikä, jolloin voidaan saada tuntuviakin säästöjä korjaus- ja varaosakustannuksissa. Lisäksi oikea-aikaisella voitelulla ja voiteluaineen oikean määrän avulla laitteiden energiankulutus vähenee. Keskusvoitelujärjestelmillä voidaan voidella myös sellaisia kohteita, joita ei laitteen käydessä voisi käydä voitelemassa vaan laitteet jouduttaisiin pysäyttämään voitelun takia, joten näin ei synny tuotannon katkoksia voitelun ajaksi. Koska laitteita ja koneita ei tarvitse voidella käsin, lisäävät keskusvoitelujärjestelmät tällä tavoin myös työturvallisuutta. Järjestelmä vähentää voiteluaineiden kulutusta, koska voitelu voidaan suorittaa oikea-aikaisesti sekä annostukset ovat tarkat ja tarpeenmukaiset sekä näin ollen myös ympäristön kuormitusta vähennetään. (Kunnossapitokoulu 2008.) Voitelujärjestelmä voidaan rakentaa voitelemaan yksittäistä konetta tai koko koneosastoa, voitelukohteen, ilmastollisten ja ulkoisten olosuhteiden sekä voitelutarpeiden mukaan. Voitelujärjestelmää valittaessa otetaan huomioon myös voiteluaine, jolloin voidaan valita joko rasva- ja öljyvoitelujärjestelmä tai jäähdytysominaisuuksia tarvittaessa öljykiertovoitelujärjestelmä. (Kunnossapitokoulu, 2008.) 6.2 Keskusvoitelujärjestelmien rakenne Keskusvoitelujärjestelmään kuuluu yleensä ohjausyksikkö, pumppausyksikkö, putkisto, annostinryhmiä ja paineenvalvontayksikkö. Monikanavaisissa järjestelmissä

25 21 käytetään sulkuventtiilejä erottamaan kanavat toisistaan. Ohjauskeskukseen syötetään voitelun vaatimat arvot, ja niiden perusteella ohjauskeskus ohjaa voitelujaksoja ja paineistusaikoja. Jos keskuksessa tapahtuu toimintahäiriö, ohjauskeskus hälyttää siitä välittömästi. Keskuksella pystyy ohjaamaan useampaakin voitelukanavaa sekä tallentamaan voitelutapahtumista historiatietoja. Ohjaus voidaan haluttaessa toteuttaa myös prosessin ohjausjärjestelmän avulla. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 230.) Pumppauskeskuksessa on suuntaventtiiliyksikkö, voiteluainesäiliö ja yleensä paineilmalla toimiva voiteluainepumppu varusteineen. Sovelluksen niin vaatiessa ja sovellukseen sopiessa on mahdollista käyttää myös sähkö- tai hydraulitoimista pumppua. Pumppauskeskus tulee varustaa rasvasuodattimella sekä paineilman huolto- ja säätölaiteyksiköllä. Kun paineistus alkaa, käynnistää ohjauskeskus pumpun ja jatkaa paineistusta, kunnes paineenvalvontayksikkö saavuttaa kuittauspaineen. Kuittauksen jälkeen ohjauskeskus pysäyttää pumpun, jolloin paine purkautuu voitelusäiliöön. Jos voiteluaineen pinta säiliössä laskee pumppauksen aikana hälytysrajalle, antaa alarajakytkin hälytystiedon ohjauskeskukselle ja pumppaus keskeytyy automaattisesti. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 231.) Putkistoa mitoitettaessa ja materiaaleja valittaessa on otettava huomioon voitelujärjestelmän laajuus, ympäristön olosuhteet ja käytettävän voiteluaineen ominaisuudet. Putkistoa mitoitettaessa on mahdollista käyttää valmiita laskentaohjelmia. Putkistojen nimitykset näkyvät kuviossa 4. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 231.)

26 22 Kuvio 4. Putkistojen nimitykset (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 231.) Annostinryhmässä on pohjalaatta, ja siihen on kiinnitetty yksi tai useampia annostimia. Pohjalaatta jakaa voiteluaineen annostimille, jotka syöttävät säädetyt annokset voitelukohteille. Annostimet voidaan varustaa joko visuaalisella tai sähköisellä valvonnalla. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 232.) Paineenvalvontayksiköllä valvotaan järjestelmän toimintaa paineistuksen aikana mittaamalla voiteluaineen paine ja lähettämällä se ohjauskeskukselle. Jos paineistuksen aikana voiteluaineen paine ei saavuta asetettua arvoa, antaa ohjauskeskus tällöin hälytyksen. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 232.) Saman pumppauskeskuksen alaisuudessa olevien kanavien erottamiseksi toisistaan käytetään sulkuventtiilejä. Paineistuksen ollessa päällä kyseisen kanavan sulkuventtiili avautuu ohjauskeskuksen ohjaamana. Sulkuventtiilejä voidaan ohjata myös laitteen käyntitieto-ohjattuna, jolloin voideltava laite käynnistyessään avaa venttiilin ja mahdollistaa laitteen voitelun paineistuksen aikana. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 232.)

27 Yksilinjaiset keskusvoitelujärjestelmät Yksilinjaisia keskusvoitelujärjestelmiä sovelletaan tyypillisesti tehtaiden järjestelmissä, joissa on voitelukohteena yksittäinen kone tai laite, jonka voiteluaineena on öljy tai puolijuokseva rasva. Yksilinjaisia keskusvoitelujärjestelmiä voidaan käyttää esimerkiksi kuljettimissa ja liikkuvassa kalustossa. Toimintaa ohjataan ja valvotaan ohjauskeskuksella, joka ohjaa järjestelmän paineistumista pumppauskeskuksen avulla asetetun voitelujakson mukaan. Paineistuksen aikana annostimet syöttävät säädetyn annoksen voitelukohteisiin. Kun paineenvalvontayksikkö on saavuttanut asetetun kuittauspaineen, se pysäyttää pumpun ja paine purkautuu voiteluainesäiliöön. Annostimen mäntä työntää linjan paineistuessa voiteluaineen säädetyn annoksen voitelukohteeseen. Linjan paineen laskeutuessa jousi palauttaa männän ja annostimen voiteluainetila täyttyy odottamaan seuraavaa voitelukertaa. Järjestelmässä voidaan käyttää myös sellaisia annostimia, että voiteluaine virtaa koko linjan paineistuksen ajan. Annostimet voidaan valita kohteeseen sopiviksi, koska niitä on erikokoisia ja niitä voidaan säätää erikseen kohteeseen sopiviksi. Yksilinjainen keskusvoitelujärjestelmä on kuvattu kuviossa 5. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, ) Kuvio 5. Yksilinjainen keskusvoitelujärjestelmä (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 233.)

28 Kaksilinjaiset keskusvoitelujärjestelmät Kaksilinjaisia keskusvoitelujärjestelmiä sovelletaan yleensä laajoissa järjestelmissä, jotka kattavat useita koneita ja laitteita, joiden voiteluaineena toimii rasva. Kaksilinjaisia keskusvoitelujärjestelmiä voidaan käyttää esimerkiksi terästehtaan valssauslinjoissa. Toimintaa ohjataan ja valvotaan ohjauskeskuksella, joka ohjaa järjestelmän paineistumista pumppauskeskuksen avulla asetetun voitelujakson mukaan. Paineistuksen aikana annostimet syöttävät asetetun annoksen voitelukohteille. Kun paineenvalvontayksikkö on saavuttanut asetetun kuittauspaineen, se pysäyttää pumpun ja paine purkautuu voiteluainesäiliöön. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 232.) Annostimien toiminta edellyttää molempien runkolinjojen vuoroittaisen paineistumisen. Paineistuksen aikana linjan paine kohoaa ja annostimen luisti siirtyy ääriasentoon, jolloin voiteluaine siirtää mäntää. Siirtyessään mäntä työntää voiteluaineen voitelukohteeseen. Paineistuksen päätyttyä paine purkautuu voiteluainesäiliöön. Pumppauksen käynnistyessä uudelleen paineistuu toinen runkolinja, jolloin annostimen luisti ohjaa voiteluaineen männän vastakkaiselle puolelle. Siirtyessään mäntä työntää voiteluaineen voitelukohteelle. Annostimet voidaan valita kohteeseen sopiviksi, koska niitä on erikokoisia ja niitä voidaan säätää erikseen kohteeseen sopiviksi. Kaksilinjainen keskusvoitelujärjestelmä on kuvattu kuviossa 6. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 232.)

29 25 Kuvio 6. Kaksilinjainen keskusvoitelujärjestelmä (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 233.) Progressiiviset keskusvoitelujärjestelmät Progressiivisia keskusvoitelujärjestelmiä käytetään kohteissa, joissa voideltavat kohteet yleensä vaativat pieniä kerta-annoksia. Progressiivisia keskusvoitelujärjestelmiä voidaan käyttää esimerkiksi liukupinnan johteissa ja nivelissä. Progressiivisia järjestelmiä käytetään sekä yksi- että kaksilinjaisina keskusvoitelujärjestelminä. Progressiivisissa järjestelmissä on mukana lisäksi progressiivinen jakaja, joka syöttää voiteluannoksen voitelukohteelle. Jakaja toimii yksilinjaisena, joko koko paineistuksen ajan tai jakajaa syöttävän annoksen ohjaamana. Progressiivisien jakajien toimintaa valvotaan joko kytkimen tai lähettimen avulla. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 234.)

30 Öljykiertoiset voitelujärjestelmät Öljykiertovoitelua käytetään teollisuudessa sellaisissa kohteissa, joissa kohteelta vaaditaan jäähdytys- ja puhdistusominaisuuksia voitelun lisäksi. Kiertovoitelujärjestelmän on pystyttävä tuottamaan koko ajan kaikkiin voitelukohteisiin oikea määrä hyväkuntoista öljyä. Lisäksi järjestelmän on toimittava korkeissa lämpötiloissa, kyettävä poistamaan ulkoiset epäpuhtaudet, kuten esimerkiksi kulumispartikkelit, vesi, ilmakuplat ja hapettumistuotteet. Öljykiertovoitelu on huonotehoista, koska vain vajaa puolet öljystä on tehokkaassa voitelukierroksessa. Öljylle laskettu lepoaika jää parhaimmillaankin vain noin 10 minuuttiin, jossa ajassa ei pystytä poistamaan epäpuhtauksia. Koska ei ole puututtu öljysäiliön teknisiin ominaisuuksiin, on vain tyydytty suurentamaan öljysäiliön kokoa, mutta sekään ei ole parantanut öljyn tehollista käyttöä. (SKF 2008.) Ruiskutusvoitelujärjestelmä Ruiskutusvoitelujärjestelmässä voiteluaine voidaan ruiskuttaa rajattuun kohteeseen erittäin tarkasti. Annos voidaan ajoittaa tapahtumaan esimerkiksi koko ketjun sijaan ainoastaan nivelelle. Oikea-aikaiseen rasvaukseen käytetään esimerkiksi induktiivista anturia, jolla luetaan ketjun asema vetävästä hammasrattaasta, ja näin voitelu voidaan suorittaa tarkasti pelkästään nivelelle. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 234.) Ruiskutusvoitelujärjestelmällä saavutetaan säästöjä, koska voiteluaineen kulutus voidaan minimoida sekä välttää ylivoitelua. Tällöin ruiskuvoitelujärjestelmää voidaan käyttää kohteisiin, joissa voiteluainetta ei saa joutua ympäristöön tai tuotteeseen. (Kunnossapitoyhdistys ry 2006, 234.)

31 Yhteenvetoa rasvakeskusvoitelujärjestelmistä Rasvakeskusvoitelujärjestelmän keskeisiä ongelmia ovat rasvan koostumuksen muuttuminen ja öljyn erkaantuminen rasvasta. Kaikkien muutosten takia rasva voi menettää osan voitelukyvystään jo ennen laakereita. (Hynönen 2006, ) Rasvakeskusvoitelujärjestelmän hyviä puolia on sen helppo käytettävyys, koska se toimii perinteisellä automatisoinnilla. Tämän vuoksi kyseinen järjestelmä sitoo vähän henkilökuntaresursseja ja säästää työkustannuksissa. Yleensä kyseinen järjestelmä myös lisää työturvallisuutta. Rasvakeskusvoitelujärjestelmä vähentää voiteluainemäärän kulutusta, ja samalla ympäristön kuormitus vähenee. Luotettavalla voitelujärjestelmällä saavutetaan laakereiden pidempi elinikä ja pystytään vähentämään huoltoseisokkeja ja näin saavutetaan parempi tuotantokapasiteetti. (Hynönen 2006, ) Rasvakeskusvoitelujärjestelmä varmistaa, että jokainen kyseiseen järjestelmään kytketty voitelukohde saa sille säädetyn annoksen voiteluainetta säännöllisin väliajoin. Keskusvoitelujärjestelmä voidaan tiivistää ja näin estää epäpuhtauksien, pölyn, veden ja korroosiota aiheuttavien aineiden joutumista laakereihin. (Hynönen 2006, ) Keskusvoiteluperiaate, järjestelmärakenne ja materiaalivaatimukset tekevät voitelun automatisoinnista kallista. Lisäksi jälkikäteen tehdyt laajennukset ja muutokset tulevat yrityksille kalliiksi. Rasvan vaihto ja annostimien säädöt ovat aikaa vieviä toimenpiteitä huollossa. Häiriöitä keskusvoitelujärjestelmässä voivat aiheuttaa korkea putkistopaine, putkistotärinät, paineiskut, lämpösäteily, rasvan hidas läpimenoaika, pitkät ja halkaisijaltaan pienet putkistot, pieni annostelumäärä japieniliikkeiset, tiukkatoleranssiset sekä häiriöherkät annostimet. Kyseiset häiriöt ja ongelmat voivat koskea koko järjestelmää ja kaikkia järjestelmään liitettyjä voitelukohteita. Keskusvoitelujärjestelmässä vaikeuksia voi teettää voiteluvaatimuksiltaan poikkeavien voitelukohteiden liittäminen samaan järjestelmään. (Hynönen 2006, )

32 28 7 RASVATTAVAT LAITTEET 7.1 Vastaanottoasema Vastaanottoasemia on yhteensä neljä kappaletta. Uloimmissa asemissa on rasvattavia kohteita yhteensä kaksi kappaletta molemmissa päädyissä. Laakerina on FYH:n UCF Tasaustela Tasausteloja on jokaisessa vastaanottoasemassa kaksi kappaletta eli yhteensä kahdeksan kappaletta, ja kussakin telassa on kaksi FYH:n laakeriyksikköä mallia UCF212, eli rasvattavia laakereita on yhteensä 16 kappaletta. Telojen tehtävänä on polttoainevirran tasaaminen seuraavalle kuljettimelle. Telat pyörivät noin 50 kierrosta minuutissa. Telojen pituus on noin neljä metriä, ja niitä voidaan säätää manuaalisesti korkeussuunnassa. Koeajojen suorittamisen jälkeen ei säätöjä tarvitse enää tehdä. Teloissa on hammasvaihdemoottori ja sähköinen momentinvartija Kuljetin Kuljettimia on jokaisessa asemassa yksi kappale. Kuljettimen toisessa päässä on yhteensä kahdeksan kappaletta SKF:n urakuulalaakereita mallia 3212-RS-1. Eli rasvattavia kohteita on kuljettimien kauimmaisessa päässä asemilta katsottuna yhteensä 32 kappaletta. Kuljettimen aseman päässä on laakeri 22224KW33 Koyo, sekä toisella puolella on laitetoimittajan omavalmistama liukulaakeri.

33 Kolakuljetin Kolakuljetin sijaitsee asemien alla. Kolakuljettimella siirretään polttoaine seulontaja murskausrakennukseen. Kuljettimessa on vaihdemoottori, taajuusmuuttajaohjaus ja pyörintävahti. Kuljettimessa on ketjuille roikkumakiristys. Kolakuljettimessa on laakeriyksiköitä, jotka vaativat voitelua. Laakerit ovat japanilaisen FYH:n valmistavia laakeriyksikköjä, mallia UCF214 (2 kpl) ja UCF218 (4 kpl).

34 30 8 TARJOUKSEN POHDINTAA Kokkolan Voima ostaa kunnossapitopalvelut toiselta yritykseltä. Voitelukohteet rasvataan käsin kahden viikon välein. Rasvari kiertää voitelukohteet läpi, ja aikaa rasvaamiseen kuluu noin 3 4 tuntia. Yksi tunti maksaa Kokkolan Voimalle 45. Vuodessa rasvauskertoja kertyy yhteensä 25, jolloin käsin rasvauksesta aiheutuvat kulut ovat vuodessa noin On kuitenkin otettava huomioon, että vaikka keskusvoitelujärjestelmä tulisi, ei rasvari voi jättää käymättä tarkistamassa, onko voiteluaineastiassa voiteluainetta, sekä hänen on käytävä tarkistamassa voitelukohteet päällisin puolin, niin että kaikki on kohdallaan. Tällöin rasvarilta menisi noin yksi tunti kierroksen teossa. Kuluja tästä syntyisi vuodessa noin Lisäksi kertyy käsin rasvauksessa kuluja siitä, että rasvaa saatetaan puristaa kohteeseen tarpeettoman paljon. Jos käytettäisiin keskusvoitelujärjestelmää, voitaisiin voiteluainemäärä asettaa tarkasti sopivaksi, jolloin ylimääräistä voiteluainetta ei menisi kohteeseen. Kuviossa 7 on esitelty käsin tapahtuva voitelu. Lisäksi on otettava huomioon, että polttoaineen vastaanottoasemalla sijaitsevat voitelukohteet ovat osittain niin huonoissa paikoissa, että käsin rasvattaessa joudutaan kiipeilemään, että päästään voitelukohteeseen. Keskusvoitelujärjestelmällä voitaisiin näin ollen myös lisätä työturvallisuutta, koska ei tarvitsisi kiipeillä rasvatakseen. Automaatti voitelee, ja työntekijät säätävät ja valvovat voitelutapahtumaa. Työntekijät voivat panostaa enemmän ennakkohuoltoon, eikä inhimillisistä erehdyksistä syntyviä voitelematta jääviä laakereita tule. Kuljettimien kauempien laakereiden rasvauksessa on otettava huomioon, että rasvausyksiköstä laakereille vedettävät voiteluaineputket ovat pituudeltaan yli 35 m sekä rasvauskohteet sijaitsevat ulkolämpötilassa. Tällöin on otettava voiteluaineen valinnassa huomioon sellainen asia, että voiteluaine on saatava kovillakin talvipakkasilla menemään voitelukohteisiin. Laakerit ovat koko ajan turvepölylle alttiina, jolloin on syytä pitää huoli, että rasva saadaan laakeripesään sekä laakeripesät tulee saada tiivistettyä hyvin, ettei pöly saa muodostettua suojakerrosta voitelukohteen eteen, jolloin voiteluaine ei pääse voitelukohteeseen.

35 31 MAX MIN AIKA/VIIKKOA INHIMILLINEN TEKIJÄ OLOSUHTEIDEN MUUTOKSESTA JOHTUVA VIRHE Kuvio 7. Käsin tapahtuva voitelu (SKF 2008.) Keskusvoitelulla tapahtuva voitelu suoritetaan koneen tai laitteen ollessa käynnissä. Keskusvoitelujärjestelmällä syötetään täsmälliset etukäteen ohjelmoidut annokset jokaiseen koneeseen tai laitteeseen kohteen tarpeen mukaan. Keskusvoitelujärjestelmällä voidaan eliminoida niin sanottu inhimillinen tekijä. Keskusvoitelujärjestelmää käytettäessä olosuhteista johtuva voiteluainevajaus korjaantuu nopeasti, kuluminen ja kitka vähenevät sekä voiteluaineen hukka vähentyy. Kuviossa 8 on esitelty voitelujärjestelmällä tapahtuva voitelu.

36 32 VOITELUAINEEN MÄÄRÄ LAAKERISSA MAX Optimi MIN AIKA/VIIKKOA INHIMILLINEN TEKIJÄ OLOSUHTEIDEN MUUTOKSESTA JOHTUVA VIRHE Kuvio 8. Keskusvoitelulla tapahtuva voitelu (SKF 2008.) Polttoaineen vastaanottoasemalle on jouduttu vaihtamaan keskimäärin neljä laakeria kesässä, joka tarkoittaa seuraavia kuluja vuodessa: kaksi miestä päivän 8 h töissä 45 /h sekä laakereiden hinta noin /kpl. Kaikki tämä tekee yhteensä noin /kesä. Keskusvoitelujärjestelmät syöttävät tasaisin väliajoin tasaisen määrän voiteluainetta voitelukohteeseen, mikä lisää laakereiden kestävyyttä. Laakerit kuluvat, vaikka olisikin käytössä keskusvoitelujärjestelmä, mutta uskon, että kaiken toimiessa keskusvoitelujärjestelmällä saavutetaan laakereille pitempi kestävyys. Tällöin myös laakereiden rikkoutumisista aiheutuvia kuluja pystyttäisiin vähentämään. Yhteenvetona edellisistä asioista olen sitä mieltä, että keskusvoitelujärjestelmä tulee Kokkolan Voimalle kannattavaksi. Keskusvoitelujärjestelmä tulee maksamaan itsensä vuosien kuluessa takaisin. Päätökseni ei perustu pelkästään laskelmiin, vaan olen ottanut huomioon myös muita vaikuttavia tekijöitä, esimerkiksi työturvallisuuden ja laitteiden kestoiän pidentymisen.