Wżery na zewnętrznej stronie tulei cylindrowej, ubytki płynu bez widocznego wycieku, glikol w analizie oleju. W stacjonarnych silnikach przemysłowych takie sygnały często mają wspólną przyczynę: kawitację w układzie chłodzenia.

To zjawisko rozwija się po niewidocznej stronie tulei, więc przez długi czas nie daje o sobie znać. Jego skutki potrafią jednak zakończyć się wymianą tulei i nieplanowanym przestojem. Wyjaśniamy, jak powstaje kawitacja, co zwiększa ryzyko i jaką rolę odgrywa medium chłodzące. To rozwinięcie wątku z artykułu Płyn Heavy Duty do silników przemysłowych – co to naprawdę znaczy?.

Czym jest kawitacja w układzie chłodzenia silnika przemysłowego?

Kawitacja w układzie chłodzenia silnika to powstawanie i gwałtowne zanikanie pęcherzyków pary w cieczy chłodzącej tuż przy powierzchni metalu. Implozje pęcherzyków usuwają warstwę ochronną, a gdy inhibitory nie nadążają z jej odbudową, rozwija się lokalna korozja. Efektem są głębokie, miejscowe wżery.

Kawitacja łączy więc dwa procesy: mechaniczną erozję i korozję. W praktyce serwisowej należy do głównych problemów układów chłodzenia silników przemysłowych – obok korozji, kamienia, zanieczyszczeń i rozwoju mikroorganizmów.

Gdzie powstaje kawitacja? Tuleje, pompy i kadłub silnika

Najbardziej narażone są trzy obszary:

• Mokre tuleje cylindrowe. Tuleja jest bezpośrednio otoczona cieczą. Podczas pracy tłoka jej ścianka drga z dużą częstotliwością. Gdy odsuwa się od cieczy, ciśnienie lokalnie spada i powstają pęcherzyki, które zapadają się przy ruchu powrotnym. Wżery pojawiają się zwykle prostopadle do osi wału korbowego.
• Wirniki pomp cieczy chłodzącej. Ryzyko rośnie, gdy nie jest utrzymane wymagane ciśnienie na wlocie pompy (NPSH).
• Wybrane powierzchnie kadłuba i skrzyni korbowej w sąsiedztwie tulei.

W silnikach stacjonarnych, które pracują tysiące godzin rocznie pod stałym obciążeniem, te mikrouderzenia powtarzają się bez przerwy. Dlatego ochrona przed kawitacją jest jednym z wyróżników płynów Heavy Duty.

Objawy i skutki – po czym rozpoznać kawitację?

Kawitacja rzadko daje wyraźne objawy zewnętrzne. Najczęściej sygnalizują ją:

• skupiska wżerów na zewnętrznej (wodnej) stronie tulei, widoczne dopiero przy demontażu – w ciężkich przypadkach liczne i głębokie,
• erozja łopatek wirnika pompy i jej głośniejsza praca,
• uszkodzone lub stwardniałe O-ringi tulei,
• ubytki płynu bez widocznego wycieku zewnętrznego,
• glikol lub woda w analizie oleju,
• rosnąca zawartość żelaza w analizie płynu chłodzącego.

W skrajnym przypadku wżer przechodzi przez całą ściankę tulei. Płyn chłodzący przedostaje się wtedy do oleju lub komory spalania, a to oznacza poważną awarię. Ponieważ pierwszym sygnałem bywa dopiero wynik analizy, regularne badanie oleju i medium chłodzącego to najprostszy sposób na wczesne wykrycie problemu.

Co zwiększa ryzyko kawitacji?

O kawitacji decyduje zarówno stan układu, jak i stan medium. Najczęstsze czynniki ryzyka:

Właściwe ciśnienie korka i pojemność zbiornika wyrównawczego określa producent silnika – zależą one m.in. od temperatury pracy wody w płaszczu. Zawsze obowiązują wartości z instrukcji danego silnika.

Jak medium chłodzące chroni tuleje przed kawitacją?

Samym płynem nie da się wyeliminować pęcherzyków – zależą od drgań, ciśnienia i temperatury. Zadaniem medium jest ograniczanie skutków: szybkie odbudowywanie warstwy ochronnej na powierzchni metalu, zanim dojdzie do lokalnej korozji.

W płynach do silników Heavy Duty stosuje się różne technologie ochrony. Pakiety oparte na azotynach tworzą warstwę ochronną na żelazie i stali. Molibdenian to dodatek chroniący przed korozją, często stosowany razem z azotynem. Płyny typu OAT wykorzystują z kolei kwasy organiczne. Która technologia jest właściwa, określa producent silnika – punktem wyjścia zawsze jest jego instrukcja.

Ważne jest też to, że inhibitory zużywają się w trakcie pracy. Dlatego ochrona przed kawitacją to nie jednorazowe napełnienie, tylko kontrola stanu medium przez cały okres eksploatacji.

FACTORY HARD to płyn niezamarzający typu Heavy Duty na bazie glikolu monoetylenowego, przeznaczony do układów chłodzenia stacjonarnych silników przemysłowych. Pakiet inhibitorów na bazie azotynów i molibdenianu wspiera ochronę przed korozją i kawitacją. Produkt spełnia wymagania normy ASTM D6210, której zakres obejmuje m.in. ochronę przed kawitacją, a technologia detekcji ułatwia wykrywanie wycieków.

Kawitacja w przeglądzie okresowym – co sprawdzić?

Podczas przeglądu układu chłodzenia warto przejść przez sześć punktów:

• Stężenie glikolu i pH medium.
• Poziom inhibitorów – w okresowej analizie płynu, zgodnie z zaleceniami jego dostawcy.
• Analiza oleju pod kątem obecności glikolu i wody.
• Działanie korka ciśnieniowego, odpowietrzenie układu i poziom w zbiorniku wyrównawczym.
• Historia dolewek: ile i czym uzupełniano układ.
• Przy demontażu: stan zewnętrznej strony tulei, O-ringów i wirnika pompy.

Częstotliwość badań określa producent silnika. Zwykle płyn bada się cyklicznie – w odstępach liczonych w godzinach pracy lub miesiącach – a dodatkowo po każdej większej dolewce. Przy zmianie płynu nie należy mieszać różnych produktów – układ trzeba najpierw przepłukać, np. płukanką Factory FLUSH.

Potrzebujesz dobrać medium do silnika z mokrymi tulejami?

Każdy układ chłodzenia pracuje w innych warunkach. Jeżeli w Twoim silniku pojawiły się wżery na tulejach, częste ubytki płynu albo planujesz zmianę medium, skontaktuj się z zespołem Procold. Pomożemy dobrać płyn i plan kontroli do Twojej aplikacji.

Poznaj FACTORY HARD i sprawdź parametry produktu →

FAQ – kawitacja w układzie chłodzenia silnika

Czy kawitację da się całkowicie wyeliminować?

Nie. Pęcherzyki powstają w wyniku drgań i zmian ciśnienia, które towarzyszą pracy silnika. Można natomiast znacząco ograniczyć ich skutki: utrzymywać właściwe ciśnienie i odpowietrzenie układu oraz stosować medium z odpowiednim, kontrolowanym pakietem inhibitorów.

Czy każdy płyn na bazie glikolu chroni przed kawitacją?

Nie. Glikol odpowiada głównie za właściwości temperaturowe. Ochrona tulei zależy od pakietu inhibitorów i jego stanu w trakcie eksploatacji. Więcej o tej różnicy piszemy w artykule o płynach Heavy Duty.

Czy można mieszać płyny różnych technologii?

Nie jest to zalecane. Producenci silników zdecydowanie odradzają mieszanie różnych produktów chłodzących. Przy zmianie płynu układ należy całkowicie przepłukać przed napełnieniem.

Jak często badać płyn chłodzący?

Zgodnie z instrukcją producenta silnika. Zwykle bada się go cyklicznie, w odstępach liczonych w godzinach pracy lub miesiącach. Dodatkowo warto sprawdzić medium po każdej większej dolewce.

Źródła

• • ASTM D6210 – Standard Specification for Fully-Formulated Glycol Base Engine Coolant for Heavy-Duty Engines