Почему масляный туман убивает станки быстрее, чем износ? Чем опасен масляный туман для сотрудников и цеха в целом? Как масляный туман съедает бюджет? Какой срок окупаемости систем очистки?
В современных металлообрабатывающих производствах применение смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ) и масел является обязательным элементом технологического процесса. Одновременно с этим практически любой процесс механической обработки сопровождается образованием масляного аэрозоля, представляющего собой смесь жидких частиц размером приблизительно от 0,1 до 20 мкм.
Механизм образования масляного тумана
При высоких скоростях вращения шпинделя и обрабатываемых деталей поток СОЖ подвергается интенсивному диспергированию. Образуется высококонцентрированная смесь капель СОЖ. На образование аэрозоля влияют:
- скорость резания;
- давление подачи СОЖ;
- тип форсунок;
- вязкость рабочей жидкости;
- температура масла;
- геометрия инструмента.
Наиболее опасной является фракция менее 5 мкм. Такие частицы обладают крайне малой скоростью осаждения и способны находиться во взвешенном состоянии в течение нескольких часов, распространяясь по всему объему производственного помещения через общеобменную вентиляцию.
Экономические последствия отсутствия фильтрации масляного тумана
На большинстве предприятий масляный туман рассматривается исключительно как фактор, влияющий на условия труда. Однако анализ эксплуатационных затрат показывает, что наибольшие финансовые потери связаны с загрязнением оборудования, ростом расходов на техническое обслуживание, снижением надежности станочного парка и увеличением пожарной нагрузки производственных помещений.
При современном уровне автоматизации именно эти факторы определяют экономическую эффективность внедрения систем удаления масляного тумана.
Загрязнение электротехнического оборудования
Практически весь аэрозоль в конечном итоге оседает на поверхностях оборудования.
Согласно модели надежности электронных компонентов (правило Аррениуса), повышение температуры на 10 °C способно приблизительно вдвое сократить срок службы ряда электронных элементов.
Наибольшую опасность представляет загрязнение:
- сервоприводов;
- частотных преобразователей;
- шкафов ЧПУ;
- силовых шкафов;
- охлаждающих радиаторов;
- вентиляторов охлаждения.
Даже слой масла толщиной в несколько десятков микрон значительно ухудшает теплообмен. Следствия:
- рост рабочей температуры электронных компонентов;
- снижение срока службы вентиляторов;
- увеличение количества аварийных остановок;
Рост эксплуатационных затрат
Основные статьи расходов:
Для предприятий с несколькими десятками станков ежегодные расходы на борьбу с последствиями масляного тумана могут достигать миллионов рублей.
Например, при оснащении производственных площадок учебного центра подготовки специалистов для авиастроения, где парк оборудования насчитывает 150 крупногабаритных станков и 45 станков с числовым программным управлением, вопрос защиты оборудования вышел на первый план.
Все открытые шлифовальные станки учебного центра были оснащены вытяжными устройствами типа KUA производства СовПлим, в которых все гибкие соединения были заменены на маслобензостойкие воздуховоды. Все вытяжные устройства объединены в общую систему на базе двух модульных фильтров масляного тумана МЕ32/3. С их помощью загрязненный воздух отфильтровывается, масло уходит в маслосборные ёмкости, а чистый воздух возвращается обратно в цех.
Таким образом, применение модульных фильтров масляного тумана позволило обеспечить стабильную работу оборудования, предотвратив экономический ущерб, сопоставимый со стоимостью нескольких новых станков с ЧПУ.
Потери смазочно-охлаждающей жидкости
Масляный туман представляет собой фактически безвозвратно потерянную СОЖ. Для предприятий, использующих чистые масла стоимостью 350–800 рублей за литр, ежегодные потери могут быть весьма существенными.
Современные системы фильтрации масляных туманов позволяют возвращать значительную часть собранного масла обратно в технологический цикл.
Влияние на совокупную эффективность оборудования
Снижение ключевого показателя OEE (Overall Equipment Effectiveness) или совокупной эффективности оборудования происходит вследствие нескольких факторов:
- увеличения микропростоев;
- внепланового обслуживания;
- загрязнения датчиков;
- отказов систем автоматической смены инструмента;
- ухудшения обзора рабочей зоны.
Даже снижение OEE на 2 – 3 % для высоконагруженного производственного участка означает значительные финансовые потери.
Показательный пример — на заводе по производству микроэлектроники для оснащения высокотехнологичных металлообрабатывающих станков и решения проблемы выброса масляных туманов в помещение цеха и общеобменную вентиляцию были установлены фильтры фмт производства компании СовПлим. Без фильтрации масляных дымов риски нарушения работоспособности подобной электроники многократно возрастают.
Для металлообработки на предприятии используются вертикально-фрезерные станки с ЧПУ L K. Mashinery MV, серия станков Leadwell V, а также станки марки Fulland FLG 600. С учетом специфики используемых смазывающих охлаждающих жидкостей, размеров кабинетной защиты станков и их режимом работы для данных обрабатывающих центров были подобраны фильтры Economist 4002, Economist 5002 и Economist 800.
Пожарная опасность масляного тумана
С точки зрения промышленной безопасности масляный туман представляет значительно большую опасность, чем принято считать.
Масляные отложения являются серьезным источником распространения пожара. Наиболее опасными зонами являются:
- вытяжные воздуховоды;
- фильтровентиляционные установки;
- кабельные трассы;
- потолочные конструкции;
- поверхности станков.
Со временем формируется слой горючих отложений.
При локальном возгорании он становится дополнительным топливом, способствуя быстрому распространению огня по всей площади цеха. Горение в воздуховодах общеобменной вентиляции может привести к выгоранию больших производственных и офисных площадей.
Нормативные требования
Необходимость контроля масляного аэрозоля отражена в ряде российских и международных документов.
Российские нормативы
- Трудовой кодекс РФ (обязанность работодателя обеспечивать безопасные условия труда).
- Федеральный закон № 123-ФЗ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности».
- Федеральный закон № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов».
- СанПиН и гигиенические нормативы по содержанию аэрозолей масел в воздухе рабочей зоны.
- ГОСТ 12.1.005-88 «Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны».
Экономическая эффективность фильтров масляных туманов
При расчете окупаемости необходимо учитывать не только стоимость оборудования.
Экономический эффект складывается из следующих составляющих:
- уменьшение затрат на клининг;
- снижение расхода СОЖ;
- сокращение количества аварийных остановок;
- уменьшение отказов электроники;
- увеличение срока службы оборудования;
- снижение вероятности пожара;
- повышение производительности труда;
- снижение нагрузки на общеобменную вентиляцию.
Практика показывает, что для предприятий с 20–40 металлорежущими станками срок окупаемости современных систем масляного тумана для ЧПУ обычно составляет от 12 до 36 месяцев, в зависимости от типа производства, используемой СОЖ и режима работы.
Выводы
Масляный туман следует рассматривать как фактор, влияющий не только на охрану труда, но и на надежность оборудования, стоимость эксплуатации и уровень промышленной безопасности.
Для предприятий с высокой загрузкой оборудования отсутствие локальной фильтрации приводит к постепенному росту скрытых затрат, снижению коэффициента технической готовности станочного парка и увеличению пожарной нагрузки.
Поэтому современные системы очистки воздуха являются не вспомогательным оборудованием, а частью инженерной инфраструктуры производства, обеспечивающей стабильную работу станков, снижение совокупной стоимости владения оборудованием и уменьшение рисков возникновения аварийных ситуаций.
