Een gestandaardiseerde oplossing voor upgrades van industriële ventilatoren

Industriële ventilatoren en blowers zijn een cruciaal onderdeel van veel industriële processen. Het is dus essentieel dat ze voldoen aan de eisen van hogere prestaties en lagere totale bedrijfskosten. Lagers en aanverwante componenten zijn belangrijke factoren bij het verbeteren van de productiviteit van de ventilator. Door kennis uit belangrijke gebieden – lagers en behuizingen, smering, afdichtingen en service – te combineren, biedt SKF nu een gestandaardiseerde oplossing voor het upgraden van ventilatoren.

Lagerstoringen in industriële ventilatoren zijn kostbaar, omdat deze apparatuur vaak cruciaal is voor het productieproces. Een storing kan leiden tot een totale stopzetting van de productie, wat kan leiden tot verliezen van duizenden dollars. Daarom heeft de verlenging van de levensduur van lagers in industriële ventilatoren en blowers een hoge prioriteit.

Voorheen werd elke ventilatorupgrade aangepast voor elke individuele toepassing. Nu hebben de ingenieurs van SKF echter een complete oplossing bedacht voor het upgraden van industriële ventilatoren, waardoor de procedure gestandaardiseerd kan worden. De upgrade is speciaal ontworpen om de bedrijfstemperaturen te verlagen en omvat geoptimaliseerde lagers en behuizingen en een nieuw circulerend oliesmeersysteem. De effecten van de lagere bedrijfstemperaturen zijn een grotere betrouwbaarheid, lagere onderhoudskosten en een langere levensduur.

Veelgestelde voorwaarden
Productiviteitseisen in de industrie vereisen vaak dat ventilatoren en blowers op hun limiet presteren. Hogere toerentallen betekenen hogere bedrijfstemperaturen. Bovendien worden veel ventilatoren gebruikt om hete gassen te evacueren, met temperaturen van 100 tot 600 graden Celsius (212 tot 1112 graden Fahrenheit). Een deel van deze warmte wordt via straling en geleiding in de ventilatoras aan de lagers overgedragen. Werken onder hoge temperaturen kan leiden tot lageruitval, wat op zijn beurt leidt tot ongeplande stops, onnodige uitvaltijd en productieverliezen.

Hoge bedrijfstemperaturen hebben ook een negatieve invloed op de lagersmering, omdat ze de levensduur van de basisolie verkorten. Degradatie van de smering betekent verhoogde wrijving in de lagers, onvoldoende smering en mogelijk lageruitval, wat leidt tot een verhoogd risico op ongeplande stops. Meer dan een derde van alle voortijdige lagerstoringen wordt veroorzaakt door smeerproblemen.

Temperatuurverlagende componenten
Dankzij de gecombineerde kennis van SKF op het gebied van lagers en behuizingen, smering, afdichtingen en service is een complete oplossing ontwikkeld voor het verlagen van de lagertemperatuur in industriële ventilatortoepassingen.

Een ventilator-upgrade begint met een assessment – ​​een functionele analyse van de apparatuur waarin actuele problemen worden beoordeeld – en geeft aan hoe de upgrade moet worden uitgevoerd. SKF kan het hele proces verzorgen, van beoordeling tot installatie van nieuwe apparatuur, en neemt de volledige verantwoordelijkheid voor de functionaliteit, mocht de klant dit verlangen.

De upgrade van de SKF-ventilator bestaat uit een aantal componenten, die elk hun eigen bijdrage leveren aan het verlagen van de bedrijfstemperaturen van lagers. Een nieuw, circulerend oliesmeersysteem verlaagt de bedrijfstemperaturen en de behoefte aan onderhoud, het SKF zelfinstellende lagersysteem genereert minder wrijving en speciaal ontworpen behuizingen zijn geoptimaliseerd voor gebruik met circulerende oliesmering. Een conditiebewakingssysteem maakt ook deel uit van het totale aanbod, dat vroegtijdig waarschuwt voor mogelijke lagerstoringen. De volledige waarde van de oplossing wordt bereikt wanneer de volledige ventilatorupgrade, inclusief alle componenten, is geïnstalleerd.

Geautomatiseerd smeersysteem
Smering is een essentieel onderdeel van preventief onderhoud en kan op verschillende manieren worden uitgevoerd, afhankelijk van de toepassing. Enkele veelgebruikte methoden zijn handmatige vetsmering, gecentraliseerde vetsmering, oliebadsmering en circulerende oliesmering. De hoge lagertemperaturen die aanwezig zijn in heetgasventilatoren zijn vaak zodanig dat een circulerend oliesmeersysteem vereist is, aangezien noch vetsmering noch oliebadsmering voldoende efficiënt zijn onder deze omstandigheden. In deze toepassing is het smeersysteem een ​​belangrijk middel om thermische energie te verwijderen. Jarenlange ervaring heeft geresulteerd in de ontwikkeling van een nieuwe standaardoplossing voor circulerende olie-units voor industriële ventilatoren (Figuur 1).

Figuur 1. Circulerende olie-eenheid

De SKF circulatieoliesmeereenheid levert koele, schone olie aan elk lager en is het belangrijkste onderdeel van de temperatuurverlagende oplossing. Circulerende oliesmeersystemen zijn complexe apparatuur en alle componenten (Figuur 2) zijn belangrijk voor een goed resultaat.

Figuur 2. Werkingsprincipe van circulatieolie-eenheden

Een grote tank geeft de olie voldoende tijd om te rusten en te ontluchten. Tijdens bedrijf heeft het ook het voordeel dat de olie kan afkoelen voordat deze opnieuw wordt gebruikt. De tank bevat ook een verwarming die de olie bij het opstarten opwarmt, om te allen tijde de juiste viscositeit te behouden. Een filterpatroon met hoge capaciteit verwijdert vervuilende deeltjes uit de olie. De oliesmeereenheid bevat ook druksensoren die een waarschuwing geven wanneer de druk te hoog is en de filters moeten worden vervangen. Als de druk een bepaald niveau overschrijdt, wordt automatisch een bypass-optie geopend. Een handmatige omloopklep maakt het mogelijk om filters tijdens bedrijf te vervangen.

Een veelvoorkomend probleem bij oliesmeerunits is dat er te veel olie terug naar de tank circuleert. Doorgaans gebruiken systemen een overstroomklep om dit probleem aan te pakken, maar dit leidt tot energieverliezen, verhoogde olietemperatuur, slijtage van componenten en oliedegradatie. In het SKF-systeem is de oplossing om de hoeveelheid overtollige olie die terugstroomt naar de tank te minimaliseren door de hoeveelheid olie in het systeem te optimaliseren. Zo worden energie en olie bespaard, wat resulteert in verminderde milieueffecten. Voor elke gestandaardiseerde oliesmeereenheid zijn enkele varianten beschikbaar. Zo zijn een koeler en een regeleenheid voor alarmfuncties en bewaking optioneel en kan een stand-bypomp worden gebruikt in kritische toepassingen. Omdat de olie wordt verwerkt in een goed gecontroleerd, gesloten systeem, wordt lekkage van smeermiddel tot een minimum beperkt en worden de effecten op het milieu verminderd. Voor nog grotere ventilatoren heeft SKF de Flowline-oplossing, een complete familie van oliecirculatiesystemen die is ontworpen om aan verschillende eisen te voldoen.

Olieviscositeit
De basisfunctie van smering is het creëren van een zeer dunne maar adequate oliefilm tussen de rolelementen, loopbanen en kooi(en), zodat metaal-op-metaal contact te allen tijde wordt voorkomen. Het is belangrijk dat deze oliefilm de juiste dikte heeft. De dikte wordt bepaald door de bedrijfstemperatuur van het lager en de viscositeit van de geselecteerde olie. Olieviscositeit varieert met de temperatuur; een hogere temperatuur betekent een lagere bedrijfsviscositeit. Daarom is de belangrijkste parameter bij het kiezen van een smeermiddel de viscositeit die het heeft bij de bedrijfstemperatuur van het lager.

De effectiviteit van het smeermiddel wordt primair bepaald door de mate van oppervlaktescheiding tussen de rolcontactvlakken. Om een ​​adequate smeerfilm te vormen, moet het smeermiddel een bepaalde minimale viscositeit hebben wanneer de applicatie de normale bedrijfstemperatuur heeft bereikt. De toestand van de oliefilm wordt beschreven door de viscositeitsverhouding, k.

k =v/v₁

waarbij k =viscositeitsverhouding

v =viscositeit van het smeermiddel bij bedrijfstemperatuur [mm² /s]

v1 =nominale viscositeit bij bedrijfstemperatuur, afhankelijk van de gemiddelde lagerdiameter en rotatiesnelheid [mm2/s].

(Gebruik voor berekeningsrichtlijnen de algemene catalogus van SKF.)

Een olietype en viscositeit wordt aanbevolen met een k-waarde tussen 1 en 4 bij bedrijfstemperatuur van de lagers. Dit resulteert normaal gesproken in een olieviscositeit variërend van 68 tot 220 mm² /s (ISO VG 68 tot 220) bij een referentietemperatuur van 40 C (104 F). Als de k-waarde lager is dan 1, zijn de oppervlakken niet volledig gescheiden en bestaat het risico van metaal-op-metaal contact. Een k-waarde van meer dan 5 verhoogt de wrijving in het lager en daarmee de bedrijfstemperatuur.

Zelfrichtende lagersystemen
Het lagersysteem in industriële ventilatoren moet een verkeerde uitlijning, asdoorbuigingen en thermische uitzetting van de as opvangen. Bij conventionele toepassingen wordt een zelfinstellend lagersysteem (Figuur 3) gebruikt, bestaande uit twee zelfinstellende kogellagers of twee sferische rollagers. Dit systeem moet speciaal ontworpen zijn om thermische uitzetting van de as op te vangen. Een van de lagers is lokaliserend en de andere is niet-lokaliserend. Het niet-lokaliserende lager beweegt axiaal op zijn zitting in het huis. Wanneer het beweegt, genereert het aanzienlijke wrijving, die op zijn beurt trillingen, axiale krachten in het lagersysteem en hitte veroorzaakt - die allemaal de levensduur van het lager aanzienlijk kunnen verkorten.

Figuur 3. Dit is een conventioneel zelfinstellend lagersysteem bestaande uit twee sferische rollagers. Het lager rechts is "axiaal vrij" in de behuizing.

Het zelfinstellende lagersysteem van SKF (Figuur 4) lost dit probleem op. Het bevat een zelfinstellend lager in de lokaliserende positie en een CARB ringkernlager in de niet-lokaliserende positie. Het CARB-lager is een zelfinstellend radiaallager met een binnenring die onafhankelijk van de buitenring beweegt - vergelijkbaar met een cilindrisch rollager. Het totale lagersysteem is geschikt voor verkeerde uitlijning en asdoorbuiging, terwijl het CARB-lager asverlenging in het lager opvangt, vrijwel zonder wrijving en zonder interne axiale belastingen te induceren.

Figuur 4. Dit is een SKF zelfinstellend lagersysteem bestaande uit een sferisch rollager en een CARB ringkernlager. Het CARB-lager zorgt voor asverlenging in het lager, vrijwel zonder wrijving.

Omdat er geen geïnduceerde interne axiale belastingen zijn, werkt de oplossing met lagere wrijving, waardoor de bedrijfstemperaturen laag blijven. Het zelfinstellende lagersysteem van SKF werkt ook met verminderde trillings- en geluidsniveaus en maakt veiligere, meer geoptimaliseerde ontwerpen mogelijk. Dit leidt op zijn beurt tot langere nasmeerintervallen en een langere levensduur van de lagers.

In een SKF zelfinstellend lagersysteem dat bestaat uit een sferisch rollager en een CARB lager, behoren beide lagers tot de SKF Explorer prestatieklasse. SKF Explorer lagers zorgen voor een substantiële verbetering van de belangrijkste operationele parameters, wat bijdraagt ​​aan de levensduur van de lagers.

Figuur 5. Dit is een vergelijking van zelfinstellende lagersystemen in een grote industriële ventilator. Links:Conventioneel ontwerp met twee 22244 CC/C3W33 tonlagers. Let op de hoge trillingsniveaus, intermitterende pieken en stijging van de bedrijfstemperatuur. Rechts:Het SKF zelfinstellende lagersysteem uitgerust met een C2244/C3 CARB lager in de niet-lokaliserende positie. Let op de lage trillingsniveaus, het ontbreken van intermitterende pieken en de lagere bedrijfstemperatuur

Lagerhuis
Het SKF-assortiment standaardbehuizingen omvat ontwerpen die specifiek gericht zijn op temperatuurproblemen. Het meest geschikt voor industriële ventilatoren zijn de standaard SKF SONL-plummer block-behuizingen (Figuur 6) en de standaard SKF SAF pillow-block-behuizingen. Ze zijn geschikt voor toepassingen met hoge snelheid en hoge temperaturen.

Figuur 6. Dit is een hoofdschets van een SONL-lagerhuis uitgerust voor circulatieoliesmering met een CARB-lager.

De SONL-behuizing heeft een diep reservoir dat een grote hoeveelheid olie bevat, wat een efficiënte manier is om thermische energie te verwijderen. De SONL-behuizing is geschikt voor zowel oliebadsmering als circulatieoliesmering en heeft een beproefde, speciaal ontworpen olieafdichting om lekkage te voorkomen.

De SAF-kussenblokken zijn verkrijgbaar in standaardvarianten voor circulatieoliesmering. Deze zijn ontworpen met grote aftapgaten voor een grotere oliestroom en een geoptimaliseerd koeleffect. Bij gebruik met een oliesmeersysteem moeten de SAF-kussenblokken worden uitgerust met een LER-contactolieafdichting om lekkage te voorkomen.

SNL lagerblokbehuizingen, aangepast voor oliesmering, zijn een ander goed alternatief, met hun hoogwaardige olieafdichtingen en warmteoverdrachtscapaciteiten.
Het gebruik van een van deze SKF-lagerhuizen met het SKF zelfinstellende lagersysteem verlaagt de bedrijfstemperaturen van lagers drastisch.

Conclusie
Lagers in ventilatoren in omgevingen met hoge temperaturen werken vaak op hun limiet. Dankzij specialistische kennis op een aantal belangrijke gebieden kan SKF een complete oplossing leveren voor het upgraden van industriële ventilatoren. De resultaten – verhoogde betrouwbaarheid, langere levensduur van lagers, langere levensduur van smeermiddelen en minder onderhoud – zijn uiteraard gunstig vanuit een zakelijk perspectief, maar ze zijn ook belangrijk voor duurzaamheid.

Samenvatting
Ventilatoren zijn cruciale componenten in veel systemen en toepassingen en zijn vaak de werkpaarden in veel industrieën. Naarmate de productiviteitseisen toenemen, worden er steeds hogere eisen gesteld aan hun prestaties en betrouwbaarheid. SKF, met zijn grondige kennis van lagersystemen, heeft een gestandaardiseerde oplossing ontwikkeld voor ventilatorupgrades. Deze oplossing, die de expertise van de Groep op het gebied van lagers en behuizingen, smering, afdichtingen en service inbrengt, betekent dat ventilatorupgrades kunnen zorgen voor een betere werking, een langere levensduur van de lagers, een langere levensduur van het smeermiddel en lagere onderhoudskosten.

Over de auteurs:
Hans Lindh is de business leader voor industriële ventilatoren, Industrial Division, bij SKF in Zweden, en Emma de Laval is een technische communicatiespecialist bij de SKF Group in Zweden. Ga voor meer informatie naar www.skf.com. Bekijk ook Evolution, het zakelijke en technologiemagazine van SKF, op http://evolution.skf.com.