膝や肘の関節からホイール・アセンブリのベアリングまで、可動部のあるものは何でもそうだが、潤滑は機器のスムーズな作動と長持ちを助ける。コンプレッサーのような産業機械の性能は、その可動部品の信頼性に大きく依存します。信頼性が高く長持ちするコンプレッサーを実現するための重要な要素は、適切な潤滑です。
今日の新しいコンプレッサーは、ジエステル、ポリグリコール、ポリアルファオレフィン、ポリオールエステル、シリコンベースの流体などの合成潤滑剤を使用して、効率的に運転し、冷却を維持し、製品寿命を延ばしています。これらの新しい潤滑油は、広い温度範囲と高い引火点に対応できる。コンプレッサーにどのような潤滑剤を選ぶにせよ、用途、エアエンドの可動部品、コンプレッサーのシールによく合うものでなければなりません。
潤滑がコンプレッサーの動きを維持
流体は、コンプレッサーの噛み合いローター、ローラーベアリング、滑り軸受の潤滑油として、またシール剤、冷却剤として機能する。ロータリースクリュー・エア・コンプレッサーは、一定量の空気を使用し、圧縮されると気体の圧力上昇とともに温度が上昇する。このように温度が上昇し、圧縮ガスにさらされると、潤滑油に極端な要求が生じる。高品質の潤滑油と低品質の潤滑油を区別し、コンプレッサーの性能と寿命に大きな違いをもたらす4つの重要な特性があります。
- 酸化安定性がコンプレッサーの寿命を延ばす - 潤滑剤は、コンプレッサーの寿命を延ばし、最適な性能を維持するように設計されています。高品質の非食品グレードの回転式潤滑剤は、通常の運転条件で8,000～16,000時間使用できます。
- 摩耗に対する保護 - 高品質の潤滑剤は、コンプレッサーの部品、特にコンプレッサーのローターとベアリングを保護します。
- 腐食防止 - 高品質の潤滑剤を使用することで、エアエンド内部の部品と潤滑システムを腐食から確実に保護することができます。
- 空気と水に対する性能 - 優れた潤滑剤が空気と水の存在下でどのように機能するかによって、コンプレッサーのライフサイクルが延びます。
潤滑油がコンプレッサーの構成部品に影響
高品質の潤滑剤は、シールをコーティングし、部品がスムーズに動くようにすると同時に、ワニスの形成を防ぎ、コンプレッサーの信頼性と寿命を延ばします。Ingersoll Rand® Ultra Coolantは、ワニスのない運転を実現し、他の潤滑剤で残ったワニスを溶解する高品質の潤滑剤の一例です。 熱伝導率が高いため、空気圧縮サイクルによって発生する熱やベアリングの摩擦をより多く吸収することができ、このタイプの潤滑剤は、運転温度が高い場合でも、コンプレッサーの冷却と効率的な運転を助けます。
ロータリースクリューコンプレッサーの場合、かみ合うローターと関連するベアリングを潤滑するために、圧縮室に流体が注入される。潤滑油はまた、圧縮によって生じる熱の大部分を奪い、噛み合うローターとローターハウジングの間の領域でシールの役割を果たす。
ほとんどの給油式ロータリースクリューコンプレッサーは、エアエンドの排出後、オイルサンプまたはセパレーター内の空気圧を利用して、圧縮室に再注入する前にクーラーとフィルターを通してオイルを循環させます。あるいは、オイルポンプを使用する設計もある。各ローターの端にあるベアリングは、ラジアル荷重とアキシャルスラスト荷重を受け持ち、圧縮チャンバーに注入されるのと同じフィルターオイルで直接潤滑される。同様の構成で、容量制御用にスパイラルとターンバルブが組み込まれている。コンプレッサーの可動部品、シール、ベアリングを熱、摩擦、腐食から確実に保護するためには、潤滑剤を定期的にメンテナンスすることが重要です。
潤滑油は圧縮室に注入され、吸入空気と混合し、圧縮サイクルの熱を吸収する。 噴射温度とそれに続くエアエンドの排出温度は、水分の凝縮を避けるために制御される。潤滑油に混入する水分の凝縮を避けるため、排出温度は圧力下露点以上に保たれなければならない。サーモスタット式バイパスバルブにより、循環される潤滑油がオイルクーラーを通過またはバイパスすることで、広い周囲温度範囲で所望の温度を維持することができます。
最適な潤滑、シール、オイルサンプ内の結露を避けるためには、適切な温度と粘度の潤滑油が必要です。オイル冷却に加えて、排出される空気を冷却し、余分な水分を除去するためにエア・アフタークーラーが使用される。氾濫した石油の大半の用途では、圧縮熱を回収して暖房やその他のエネルギー回収に利用する機会がある。
適切な定期メンテナンススケジュールにより、コンプレッサーの確実な運転が保証され、潤滑油の効果が最大限に発揮されます。これは、潤滑油を定期的にサンプリングすることによって行うことができる。潤滑油の分析で、潜在的な金属摩耗成分、添加剤の含有量、酸のレベル、システム内の水分を定期的にチェックし、高いレベルが見つかった場合は是正措置を取ることが重要です。その他の定期整備としては、オイルフィルターの圧力低下をチェックし、必要に応じて交換すること、ホースとエアエンドの接続部に漏れがないかチェックすること、潤滑油が寿命に達する前に必ず交換することなどが挙げられる。潤滑油を補充する際は、異なる種類のベース液を混ぜないこと、および既存の潤滑油の品質に合った製品を使用することが重要です。流体分析は、コンプレッサーの信頼性を高めると同時に、システムの故障につながる前に問題を明らかにすることができる、予防的メンテナンスプログラムの重要な部分です。コンプレッサーシステムを保護するため、Ingersoll Rand®は、あらゆるタイプのコンプレッサーのあらゆる種類の流体を検査する流体分析プログラムを提供しています。
低価格潤滑油の高コスト
高品質の非食品グレードの潤滑剤は、運転環境やコンプレッサーの使用頻度、メンテナンス頻度にもよるが、少なくとも8,000時間または2年のいずれか早い方まで使用できるはずである。低価格の潤滑油の初期価格は初期費用を節約できるが、低品質の潤滑油の多くは、高品質の潤滑油の最大8倍の頻度で交換する必要があるため、長期的にはコストがかかる。例えば、Ingersoll Rand® Ultra Extended Life (EL)は16,000時間まで使用可能で、これは他の回転式潤滑油の2倍であるため、交換頻度を半分に減らし、最終的にコストを削減することができます。低価格は往々にして低品質を意味することを認識しておくことが重要だ。コンプレッサーへの投資を保護し、コンプレッサーを維持するためには、コンプレッサーの生命線に手を抜くことはできません。これは、流体寿命の短縮、部品寿命の短縮、運転温度の上昇、運転効率の低下といった問題を引き起こし、コンプレッサーのライフサイクルを著しく短くする可能性がある。
低価格の潤滑剤が長期的に高くつく理由は他にもある。高品質の潤滑剤を購入することで、オペレーターは、潤滑剤のキャリーオーバーを減らし、粗悪な潤滑剤では避けられないメンテナンスとエネルギーコストを下げることで、実際にコストを節約することができる。
現場には、経費節減のために低価格の潤滑剤を選び、結局は高い代償を払った顧客がいる。 これらの潤滑油は、エアエンド、クーラーのセパレーター・タンク、オイル・フィルターの周囲にワニスを作り、最終的にはエアエンドをダメにしてしまい、交換を余儀なくされた。その顧客は毎月数百ドルの潤滑油代を節約したが、コンプレッサーのエアエンドを交換するために結局25,000ドルを費やした。
すべての潤滑剤が同じように作られているわけではない
潤滑油とコンプレッサーの寿命に関しては、品質が重要です。高品質の潤滑剤は、ロータリースクリューコンプレッサーがあらゆる運転温度範囲で最高の性能を維持し、コンプレッサーのライフサイクルを延ばすのに役立ちます。用途に適した潤滑剤を選択する際には、潤滑剤の特性、腐食防止、耐用年数など、多くの要素を考慮する必要があります。
以下は、エアエンドと潤滑システムを保護するために使用できる、3段階の潤滑油の品質です。
標準潤滑油
標準的な品質の合成潤滑油は2年、つまり8,000時間使用でき、鉱物油やポリアルファオレフィン（PAO）よりもキャリーオーバーが最大50％少ない。熱伝導率が高いため、コンプレッサーの性能が向上し、適切な運転温度が維持される。
長寿命潤滑剤
長寿命潤滑剤は、最大16,000時間、つまり3年間使用でき、高需要の多シフト運転用に配合されている。この高品質の潤滑油は、潤滑油の交換頻度を減らし、廃棄コストを削減する。 潤滑油の寿命が延びると、部品の早期故障につながるワニスの蓄積も少なくなり、凝縮水ドレンの詰まりが頻繁に発生するようになるため、追加の洗浄が必要になります。もう一つの利点は、より優れた冷却能力で、コンプレッサーは保護され、高い周囲温度環境でもより効率的に作動する。これらの潤滑油には、防錆剤や酸化防止剤も添加されており、非常に効率的である。長寿命潤滑油は、少なくとも摂氏262度または華氏505度の引火点、および少なくとも摂氏-30度または華氏-53度の流動点を持つべきである。
食品用潤滑剤
食品の安全性に対する懸念はかつてないほど高まっており、業界の規制もかつてないほど厳しくなっている。 Ingersoll Rand® Ultra FG食品用潤滑剤は、潤滑剤の寿命を延ばしながら、食品との接触に関する業界の要件を満たすか、それ以上の化学技術を利用しています。 食品加工および製薬業界では、潤滑剤が製品に接触するかどうかに応じて、H1～H3といういくつかのレベルの食品用潤滑剤が使用されている。この潤滑剤は、USDA/NSF食品グレードの潤滑剤を必要とするすべてのロータリースクリューコンプレッサーの用途をサポートします。Ultra FGは、アルキル化ナフタレンベースの潤滑剤で、温度安定性の向上、洗浄作用、潤滑剤の分解を防ぐ安定剤を提供し、酸の形成やコンプレッサー内に堆積する物質の摂取を防ぎます。多くの食品用潤滑剤とは異なり、Ingersoll Rand® Ultra FGには抗菌添加剤が配合されており、定着したバクテリア、酵母、カビのコロニーの成長を抑制するだけでなく、コロニーの拡散から潤滑剤を守る優れた中和性能を発揮します。食品用潤滑油は、用途や運転条件にもよるが、6,000時間使用できる。また、泡、スラッジ、ワニス、腐食性酸の生成にも耐性がある。食品用潤滑油は、引火点が少なくとも摂氏262度（華氏505度）、流動点が摂氏-30度（華氏-53度）でなければならない。
高品質の潤滑油は高品質のパフォーマンスをもたらす
圧縮空気システムを最高の状態で作動させるためには、高品質な性能を試験・評価された高品質の潤滑剤が長期的に役立ちます。潤滑油の廃棄コストを削減し、効率を向上させ、コンプレッサーの寿命を延ばすための最善の投資です。 低品質の潤滑剤を使用して毎月数ドルを節約しようとすると、最終的にコンプレッサーの故障やコストのかかるプラントのダウンタイムが発生する危険性があり、低コストの潤滑剤を使用することで得られる初期の節約額をはるかに上回ることになる。