eng
Выпуск #3/2019
А. КЛЕПИКОВ
ПОДГОТОВКА СИСТЕМЫ К ЗАМЕНЕ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ
ПОДГОТОВКА СИСТЕМЫ К ЗАМЕНЕ СМАЗОЧНО-ОХЛАЖДАЮЩЕЙ ЖИДКОСТИ
Просмотры: 1297
Описан процесс подготовки системы подачи СОЖ к замене жидкости, включающий очистку и дезинфекцию емкостей, трубопроводов и узлов системы.
Теги: biodegradation biodegradation of the coolant disinfection water miscible coolant биодеградация биопоражение сож водосмешиваемая сож дезинфекция
По опыту посещения множества предприятий различных отраслей машиностроения, семинаров, консультирования наших партнеров-дистрибьюторов и конечных заказчиков отмечу, что иногда, если не сказать часто, подготовка системы подачи к замене СОЖ либо проводится не полностью, либо не проводится вовсе. Тем временем, опытом многих как наших, так и зарубежных предприятий доказано, что при правильном подходе к этой сервисной операции, срок службы водосмешиваемой СОЖ может увеличиться в разы. При этом жидкость обеспечивает все заявленные технологические и эксплуатационные характеристики на протяжении всего периода ее эксплуатации. Последнее утверждение представляется вполне существенной причиной для рассмотрения всех необходимых шагов в рамках процесса подготовки системы подачи СОЖ к замене жидкости, который в сущности сводится к очистке и дезинфекции емкостей, трубопроводов и узлов системы. В статье мы постараемся осветить такой, казалось бы, простой вопрос, как приготовление рабочей эмульсии или, в случае с синтетическими водорастворимыми полимерами, рабочего раствора СОЖ.
Предыдущая статья (См.: Станкоинструмент, 2019, №2 (015)) была полностью посвящена воде, не избежать нам упоминания этого вещества и здесь. Как известно, вода является средой обитания для микроорганизмов. Применительно к нашей теме можно добавить, что большинство компонентов концентрата СОЖ являются для них питательными веществами, а металлические поверхности емкостей и узлов системы и образующаяся в процессе обработки стружка предоставляют поверхности для образования скоплений микробов, формирующих в итоге стойкие к воздействию любых бактерицидов и фунгицидов биопленки. Проще говоря, в замкнутой системе станка, где работает водосмешиваемая СОЖ, у микробов есть все необходимое для существования, а главное, размножения.
Для дальнейшего развития темы полезно ввести такие термины, как биодеградация и биопоражение СОЖ и прочих жидкостей для металлообработки на водной основе.
Итак, биодеградация ‒ это процесс химического разрушения или трансформации вещества, вызываемого живыми организмами или их ферментами. Когда биодеградация приводит к экономическим потерям, ее называют биопоражением. Конечным результатом биодеградации является превращение органических молекул в углекислый газ (минерализация), сопровождающееся потерей энергии. Прямое влияние биодеградации заключается в метаболических процессах, посредством которых живые организмы превращают субстраты (компоненты СОЖ) в побочные продукты реакций. Косвенное влияние включает в себя все другие средства, посредством которых микроорганизмы вызывают или способствуют разрушению субстратов.
Перечислим компоненты жидкостей для металлообработки, чаще всего подвергающиеся химическому разрушению или трансформации:
Очевидно, что «выключение из рабочего процесса» любого из перечисленных компонентов приведет к экономическим потерям, поэтому биодеградация в нашем случае равнозначна биопоражению. И это еще не все, нельзя забывать о том, что определенные микробы и их ферменты способны вызывать инфекционные заболевания, отравление микробными токсинами, а самым распространенным явлением на предприятиях с низким уровнем производственной культуры и гигиены является ирритативный и аллергический контактный дерматит.
Кроме того, если после некоторого времени работы жидкости отмечается повышенное пенообразование, не исключено, что оно вызвано выделяемыми микроорганизмами биологическими поверхностно-активными веществами (ПАВ).
Микробиология – весьма интересная наука, однако учебник среднего размера по этому предмету включает в себя многие сотни страниц, поэтому перейдем к действиям, которые позволяют снизить или вовсе нивелировать негативное воздействие бактерий и грибков на СОЖ, станок, инструмент и деталь. В завершение вводной части весьма важное в рамках наших задач уточнение: более 90% попавших в систему или образовавшихся в процессе работы СОЖ микроорганизмов находятся не в объеме жидкости, а на внутренних стенках, кожухах, трубопроводах и других поверхностях в виде слизи и биопленок.
Это значит, что после слива отработавшей жидкости более 90% микробов останутся в системе.
Безусловно, цель подготовки системы не только в том, чтобы избавиться от микробов. Если объединить все задачи этого процесса и выразить одной фразой, то это будет звучать так: химически и физически удалить из системы все, что попало в нее извне или образовалось в ней в процессе работы станка.
Итак, процесс подготовки можно разделить на несколько этапов:
Добавление системного очистителя непосредственно в работающую СОЖ в количестве 1‒2% от общего объема системы, после чего станок продолжает работать в штатном режиме 24‒48 ч. Концентрация очистителя и время обработки варьируются в зависимости от степени биопоражения системы. Специальные очистители для систем подачи СОЖ должны содержать в своем составе одновременно биоциды и моющие присадки. Примером такого продукта в ассортименте Castrol является Techniclean MTC 43. Важно отметить, что никакой промышленный очиститель или биоцид не заменит механическую очистку, о которой пойдет речь ниже. Дело в том, что биопленки, состоящие из самих микроорганизмов, внеклеточного полимерного вещества и продуктов обмена веществ, весьма устойчивы к воздействию самых эффективных биоцидов, даже если эти вещества добавлены в относительно небезопасных для человека концентрациях. «Протравятся» только верхние слои, тогда как большинство микроорганизмов выживут и послужат инокулятом для свежей СОЖ. Исходя из этого, данный этап является подготовительным, но никак не единственным, как иногда считается. Отметим, что этот этап справедлив для обоих типов систем: индивидуальных и централизованных. При расчете нужного объема очистителя в случае с централизованными системами важно не забывать об объеме трубопроводов, общая протяженность которых может достигать нескольких километров. Перед последующими шагами необходимо отключить станок от электропитания и устранить риски последующего включения путем вывешивания соответствующих информационных табличек.
Откачка основного объема отработавшей СОЖ. Для этой задачи подходит погружной канализационный насос соответствующей производительности, выходной шланг которого опускается непосредственно в емкость, предназначенную для сдачи жидкости на утилизацию (рис. 1, 2). Этот шаг применим и к индивидуальным, и к централизованным системам, с той разницей, что производительность насоса должна выбираться с учетом временных затрат на откачку жидкости. Для централизованной системы производительность должна быть значительно выше, да и одного насоса, вероятнее всего, будет недостаточно.
Тщательное удаление остатков отработавшей СОЖ и стружки. Стружка также предоставляет поверхность для формирования скоплений микроорганизмов, поэтому ее нельзя оставлять в системе. Если станок не оснащен транспортером стружки, придется взять в руки лопату и удалить основную массу вручную. Вероятнее всего, этому процессу будут мешать остатки СОЖ, поскольку погружной насос в силу своей конструкции не обеспечивает полное удаление жидкости. Для этой цели имеет смысл использовать промышленный пылесос с функцией сбора жидкостей. Он же применяется для окончательной очистки всех емкостей, узлов и агрегатов в баке и в рабочей зоне станка.
Кроме того, настоятельно рекомендуется удалить отработанную часть фильтровального полотна (рис. 3), очистить корзину полосового фильтра, а также очистить масляный сепаратор, если им оснащена система. Обобщая сказанное, нужно очистить или – для расходных материалов – заменить все, что непосредственно соприкасалось с СОЖ. В случае с централизованной системой этот этап необходимо пройти с каждым подключенным к ней станком. Если трубопроводы оснащены смотровыми люками, не упускайте возможности очистить внутреннюю поверхность труб, до которой можно дотянуться.
Промывка слабоконцентрированной свежей СОЖ. С учетом затрат на утилизацию промывочной жидкости, тот этап нецелесообразно проводить для централизованных систем, однако для индивидуальных станков он позволяет получить наилучший результат и, как правило, окупается более длительным сроком службы новой рабочей жидкости. Система заполняется свежей СОЖ в концентрации порядка 2%, после чего включается подача на время от 30 до 60 мин. Далее убедитесь, что все шланги и сопла хорошо промыты и повторите шаг 3 в части сбора жидкости в емкость для утилизации.
После тщательной подготовки можно приступать к заполнению системы новой рабочей жидкостью. Тема выбора СОЖ достойна отдельной статьи, отметим лишь, что подход к выбору жидкости для металлообработки кардинально отличается от подбора любого другого смазочного материала и не имеет четких ориентиров в виде отраслевых стандартов или допусков производителей узлов и агрегатов, как, например, в случае моторных или трансмиссионных масел. Да, в инструкциях по эксплуатации на некоторые станки можно увидеть список рекомендованных жидкостей, однако эти рекомендации часто не учитывают таких критически важных критериев, как обрабатываемый металл/сплав и режимы обработки.
Выбор СОЖ – почти всегда индивидуальная задача, где должны учитываться все тонкости технологического процесса. В рамках этой статьи выделим четыре первичных критерия, которые позволяют сократить список «кандидатов», в изобилии предлагаемых к испытаниям производителями жидкостей. Критерии следующие: обрабатываемые металлы, операции обработки, режимы резания/обработки давлением и качество воды. Далее будем исходить из предположения, что нелегкий процесс выбора рабочей жидкости успешно завершен.
Итак, заполнять систему эффективнее всего с помощью специальных смесителей. Существует несколько типов и конструкций таких устройств. Практически любой смеситель или дозирующий насос обеспечит лучшее качество смешивания и более точную концентрацию по сравнению с «ручной» реализацией процесса. Определенные корпоративные и этические нормы не позволяют выделить конкретные конструкции или марки, поэтому два общих правила касательно подобных устройств звучат так:
Если же какие-либо непреодолимые препятствия не позволяют внести в бюджет статью расходов на это устройство и приготовление эмульсии/раствора будет производиться «традиционным» методом, то настоятельно рекомендуется придерживаться следующих правил:
Контроль концентрации в рамках процесса заполнения системы имеет некоторые особенности, нуждающиеся в пояснении. Даже после тщательной очистки системы, в ней находятся остатки отработавшей СОЖ и некоторое количество загрязнений, с которыми новая СОЖ может вступить в реакцию. Кроме того, потребуется время на прохождение химических реакций и физических процессов после смешивания концентрата с водой.
Другими словами, результат измерения концентрации сразу после заполнения системы будет отличаться от результата после нескольких часов работы станка, необходимо иметь это в виду. Это же касается водородного показателя готовой жидкости. В любом случае эти и некоторые другие показатели должны измеряться и корректироваться с определенной периодичностью в течение всего срока службы жидкости. Об этом мы поговорим в следующей статье.
КЛЕПИКОВ Александр Михайлович –
технический консультант по маслам
для промышленных предприятий компании
Castrol Россия
Предыдущая статья (См.: Станкоинструмент, 2019, №2 (015)) была полностью посвящена воде, не избежать нам упоминания этого вещества и здесь. Как известно, вода является средой обитания для микроорганизмов. Применительно к нашей теме можно добавить, что большинство компонентов концентрата СОЖ являются для них питательными веществами, а металлические поверхности емкостей и узлов системы и образующаяся в процессе обработки стружка предоставляют поверхности для образования скоплений микробов, формирующих в итоге стойкие к воздействию любых бактерицидов и фунгицидов биопленки. Проще говоря, в замкнутой системе станка, где работает водосмешиваемая СОЖ, у микробов есть все необходимое для существования, а главное, размножения.
Для дальнейшего развития темы полезно ввести такие термины, как биодеградация и биопоражение СОЖ и прочих жидкостей для металлообработки на водной основе.
Итак, биодеградация ‒ это процесс химического разрушения или трансформации вещества, вызываемого живыми организмами или их ферментами. Когда биодеградация приводит к экономическим потерям, ее называют биопоражением. Конечным результатом биодеградации является превращение органических молекул в углекислый газ (минерализация), сопровождающееся потерей энергии. Прямое влияние биодеградации заключается в метаболических процессах, посредством которых живые организмы превращают субстраты (компоненты СОЖ) в побочные продукты реакций. Косвенное влияние включает в себя все другие средства, посредством которых микроорганизмы вызывают или способствуют разрушению субстратов.
Перечислим компоненты жидкостей для металлообработки, чаще всего подвергающиеся химическому разрушению или трансформации:
- эмульгаторы;
- вещества, улучшающие смазывающую способность;
- противозадирные присадки;
- ингибиторы коррозии.
Очевидно, что «выключение из рабочего процесса» любого из перечисленных компонентов приведет к экономическим потерям, поэтому биодеградация в нашем случае равнозначна биопоражению. И это еще не все, нельзя забывать о том, что определенные микробы и их ферменты способны вызывать инфекционные заболевания, отравление микробными токсинами, а самым распространенным явлением на предприятиях с низким уровнем производственной культуры и гигиены является ирритативный и аллергический контактный дерматит.
Кроме того, если после некоторого времени работы жидкости отмечается повышенное пенообразование, не исключено, что оно вызвано выделяемыми микроорганизмами биологическими поверхностно-активными веществами (ПАВ).
Микробиология – весьма интересная наука, однако учебник среднего размера по этому предмету включает в себя многие сотни страниц, поэтому перейдем к действиям, которые позволяют снизить или вовсе нивелировать негативное воздействие бактерий и грибков на СОЖ, станок, инструмент и деталь. В завершение вводной части весьма важное в рамках наших задач уточнение: более 90% попавших в систему или образовавшихся в процессе работы СОЖ микроорганизмов находятся не в объеме жидкости, а на внутренних стенках, кожухах, трубопроводах и других поверхностях в виде слизи и биопленок.
Это значит, что после слива отработавшей жидкости более 90% микробов останутся в системе.
Безусловно, цель подготовки системы не только в том, чтобы избавиться от микробов. Если объединить все задачи этого процесса и выразить одной фразой, то это будет звучать так: химически и физически удалить из системы все, что попало в нее извне или образовалось в ней в процессе работы станка.
Итак, процесс подготовки можно разделить на несколько этапов:
Добавление системного очистителя непосредственно в работающую СОЖ в количестве 1‒2% от общего объема системы, после чего станок продолжает работать в штатном режиме 24‒48 ч. Концентрация очистителя и время обработки варьируются в зависимости от степени биопоражения системы. Специальные очистители для систем подачи СОЖ должны содержать в своем составе одновременно биоциды и моющие присадки. Примером такого продукта в ассортименте Castrol является Techniclean MTC 43. Важно отметить, что никакой промышленный очиститель или биоцид не заменит механическую очистку, о которой пойдет речь ниже. Дело в том, что биопленки, состоящие из самих микроорганизмов, внеклеточного полимерного вещества и продуктов обмена веществ, весьма устойчивы к воздействию самых эффективных биоцидов, даже если эти вещества добавлены в относительно небезопасных для человека концентрациях. «Протравятся» только верхние слои, тогда как большинство микроорганизмов выживут и послужат инокулятом для свежей СОЖ. Исходя из этого, данный этап является подготовительным, но никак не единственным, как иногда считается. Отметим, что этот этап справедлив для обоих типов систем: индивидуальных и централизованных. При расчете нужного объема очистителя в случае с централизованными системами важно не забывать об объеме трубопроводов, общая протяженность которых может достигать нескольких километров. Перед последующими шагами необходимо отключить станок от электропитания и устранить риски последующего включения путем вывешивания соответствующих информационных табличек.
Откачка основного объема отработавшей СОЖ. Для этой задачи подходит погружной канализационный насос соответствующей производительности, выходной шланг которого опускается непосредственно в емкость, предназначенную для сдачи жидкости на утилизацию (рис. 1, 2). Этот шаг применим и к индивидуальным, и к централизованным системам, с той разницей, что производительность насоса должна выбираться с учетом временных затрат на откачку жидкости. Для централизованной системы производительность должна быть значительно выше, да и одного насоса, вероятнее всего, будет недостаточно.
Тщательное удаление остатков отработавшей СОЖ и стружки. Стружка также предоставляет поверхность для формирования скоплений микроорганизмов, поэтому ее нельзя оставлять в системе. Если станок не оснащен транспортером стружки, придется взять в руки лопату и удалить основную массу вручную. Вероятнее всего, этому процессу будут мешать остатки СОЖ, поскольку погружной насос в силу своей конструкции не обеспечивает полное удаление жидкости. Для этой цели имеет смысл использовать промышленный пылесос с функцией сбора жидкостей. Он же применяется для окончательной очистки всех емкостей, узлов и агрегатов в баке и в рабочей зоне станка.
Кроме того, настоятельно рекомендуется удалить отработанную часть фильтровального полотна (рис. 3), очистить корзину полосового фильтра, а также очистить масляный сепаратор, если им оснащена система. Обобщая сказанное, нужно очистить или – для расходных материалов – заменить все, что непосредственно соприкасалось с СОЖ. В случае с централизованной системой этот этап необходимо пройти с каждым подключенным к ней станком. Если трубопроводы оснащены смотровыми люками, не упускайте возможности очистить внутреннюю поверхность труб, до которой можно дотянуться.
Промывка слабоконцентрированной свежей СОЖ. С учетом затрат на утилизацию промывочной жидкости, тот этап нецелесообразно проводить для централизованных систем, однако для индивидуальных станков он позволяет получить наилучший результат и, как правило, окупается более длительным сроком службы новой рабочей жидкости. Система заполняется свежей СОЖ в концентрации порядка 2%, после чего включается подача на время от 30 до 60 мин. Далее убедитесь, что все шланги и сопла хорошо промыты и повторите шаг 3 в части сбора жидкости в емкость для утилизации.
После тщательной подготовки можно приступать к заполнению системы новой рабочей жидкостью. Тема выбора СОЖ достойна отдельной статьи, отметим лишь, что подход к выбору жидкости для металлообработки кардинально отличается от подбора любого другого смазочного материала и не имеет четких ориентиров в виде отраслевых стандартов или допусков производителей узлов и агрегатов, как, например, в случае моторных или трансмиссионных масел. Да, в инструкциях по эксплуатации на некоторые станки можно увидеть список рекомендованных жидкостей, однако эти рекомендации часто не учитывают таких критически важных критериев, как обрабатываемый металл/сплав и режимы обработки.
Выбор СОЖ – почти всегда индивидуальная задача, где должны учитываться все тонкости технологического процесса. В рамках этой статьи выделим четыре первичных критерия, которые позволяют сократить список «кандидатов», в изобилии предлагаемых к испытаниям производителями жидкостей. Критерии следующие: обрабатываемые металлы, операции обработки, режимы резания/обработки давлением и качество воды. Далее будем исходить из предположения, что нелегкий процесс выбора рабочей жидкости успешно завершен.
Итак, заполнять систему эффективнее всего с помощью специальных смесителей. Существует несколько типов и конструкций таких устройств. Практически любой смеситель или дозирующий насос обеспечит лучшее качество смешивания и более точную концентрацию по сравнению с «ручной» реализацией процесса. Определенные корпоративные и этические нормы не позволяют выделить конкретные конструкции или марки, поэтому два общих правила касательно подобных устройств звучат так:
- затраты на смеситель чаще всего окупаются в течение одного цикла службы смазочно-охлаждающей жидкости;
- приобретение смесителя сомнительного происхождения по принципу «давайте сократим затраты» чаще всего приводит к дополнительным затратам, в разы превышающим потраченные на его приобретение средства.
Если же какие-либо непреодолимые препятствия не позволяют внести в бюджет статью расходов на это устройство и приготовление эмульсии/раствора будет производиться «традиционным» методом, то настоятельно рекомендуется придерживаться следующих правил:
- смешивание необходимо производить в промежуточной емкости, не в баке станка;
- промежуточная емкость должна быть чистой и продезинфицированной;
- всегда добавляйте концентрат в воду и никогда воду в концентрат;
- концентрат добавляется медленно при постоянном перемешивании (рис. 4, 5).
Контроль концентрации в рамках процесса заполнения системы имеет некоторые особенности, нуждающиеся в пояснении. Даже после тщательной очистки системы, в ней находятся остатки отработавшей СОЖ и некоторое количество загрязнений, с которыми новая СОЖ может вступить в реакцию. Кроме того, потребуется время на прохождение химических реакций и физических процессов после смешивания концентрата с водой.
Другими словами, результат измерения концентрации сразу после заполнения системы будет отличаться от результата после нескольких часов работы станка, необходимо иметь это в виду. Это же касается водородного показателя готовой жидкости. В любом случае эти и некоторые другие показатели должны измеряться и корректироваться с определенной периодичностью в течение всего срока службы жидкости. Об этом мы поговорим в следующей статье.
КЛЕПИКОВ Александр Михайлович –
технический консультант по маслам
для промышленных предприятий компании
Castrol Россия
Отзывы читателей
