Ce que vous devez savoir sur la lubrification des compresseurs

Les compresseurs sont des éléments essentiels de presque toutes les installations de production. Souvent considérés comme le cœur de tout système d'air ou de gaz, ces équipements requièrent une attention particulière, notamment en matière de lubrification. Pour comprendre le rôle crucial de la lubrification dans les compresseurs, il est indispensable de comprendre leur fonctionnement, l'influence du système sur le lubrifiant, le choix du lubrifiant approprié et les analyses d'huile à effectuer.

● Types et fonctions des compresseurs
Il existe de nombreux types de compresseurs, mais leur rôle principal reste presque toujours le même. Les compresseurs sont conçus pour augmenter la pression d'un gaz en réduisant son volume. En termes simples, on peut se représenter un compresseur comme une pompe à gaz. Leur fonctionnement est fondamentalement identique, la principale différence étant qu'un compresseur réduit le volume et déplace un gaz dans un système, tandis qu'une pompe se contente de pressuriser et de transporter un liquide dans un système.
Les compresseurs se divisent en deux grandes catégories : les compresseurs volumétriques et les compresseurs dynamiques. Les compresseurs rotatifs, à membrane et alternatifs appartiennent à la catégorie des compresseurs volumétriques. Les compresseurs rotatifs fonctionnent en comprimant les gaz dans des espaces réduits grâce à des vis, des lobes ou des aubes, tandis que les compresseurs à membrane fonctionnent en comprimant le gaz par le mouvement d'une membrane. Les compresseurs alternatifs compriment le gaz grâce à un ou plusieurs pistons entraînés par un vilebrequin.
Les compresseurs centrifuges, à flux mixte et axiaux appartiennent à la catégorie dynamique. Un compresseur centrifuge fonctionne en comprimant un gaz à l'aide d'un disque rotatif logé dans un carter profilé. Un compresseur à flux mixte fonctionne de manière similaire à un compresseur centrifuge, mais le flux est axial et non radial. Les compresseurs axiaux créent la compression grâce à une série d'aubes.

● Effets sur les lubrifiants
Avant de choisir un lubrifiant pour compresseur, il est primordial de prendre en compte les contraintes auxquelles il sera soumis en service. Dans les compresseurs, ces contraintes incluent généralement l'humidité, les températures extrêmes, les gaz et l'air comprimés, les particules métalliques, la solubilité des gaz et les surfaces de refoulement chaudes.
Il faut garder à l'esprit que la compression d'un gaz peut avoir des effets néfastes sur le lubrifiant et entraîner une baisse notable de sa viscosité, ainsi que des phénomènes d'évaporation, d'oxydation, de dépôt de carbone et de condensation dus à l'accumulation d'humidité.
Une fois que vous connaissez les principaux problèmes susceptibles d'affecter le lubrifiant, vous pouvez utiliser ces informations pour affiner votre sélection et trouver le lubrifiant idéal pour votre compresseur. Un lubrifiant performant se caractérise par une bonne stabilité à l'oxydation, des additifs anti-usure et anticorrosion, ainsi que des propriétés de désémulsification. Les huiles de base synthétiques peuvent également offrir de meilleures performances sur une plage de températures plus étendue.

● Sélection du lubrifiant
L'utilisation d'un lubrifiant adapté est essentielle au bon fonctionnement du compresseur. La première étape consiste à consulter les recommandations du fabricant d'origine (OEM). La viscosité du lubrifiant et les composants internes lubrifiés varient considérablement selon le type de compresseur. Les suggestions du fabricant constituent un bon point de départ.
Il convient ensuite de considérer le gaz comprimé, car sa compression peut avoir une incidence importante sur le lubrifiant. La compression de l'air peut entraîner une élévation de la température du lubrifiant. Les gaz hydrocarbonés ont tendance à dissoudre les lubrifiants et, par conséquent, à réduire progressivement leur viscosité.
Les gaz chimiquement inertes comme le dioxyde de carbone et l'ammoniac peuvent réagir avec le lubrifiant et en diminuer la viscosité, tout en créant des savons dans le système. Les gaz chimiquement actifs comme l'oxygène, le chlore, le dioxyde de soufre et le sulfure d'hydrogène peuvent former des dépôts collants ou devenir extrêmement corrosifs en cas de forte humidité dans le lubrifiant.
Il convient également de tenir compte de l'environnement auquel le lubrifiant du compresseur est exposé. Cela peut inclure la température ambiante, la température de fonctionnement, les contaminants présents dans l'air, l'emplacement du compresseur (intérieur et protégé ou extérieur et exposé aux intempéries), ainsi que le secteur d'activité dans lequel il est utilisé.
Les compresseurs utilisent fréquemment des lubrifiants synthétiques, conformément aux recommandations du fabricant. Les fabricants d'équipements exigent souvent l'utilisation de leurs lubrifiants de marque comme condition de garantie. Dans ce cas, il est conseillé d'attendre l'expiration de la période de garantie avant de procéder à un changement de lubrifiant.
Si votre application utilise actuellement un lubrifiant minéral, le passage à un lubrifiant synthétique doit être justifié, car il est souvent plus coûteux. Bien entendu, si vos analyses d'huile révèlent des problèmes spécifiques, un lubrifiant synthétique peut s'avérer une bonne solution. Cependant, veillez à ne pas vous contenter de traiter les symptômes, mais bien à résoudre les causes profondes du problème au sein du système.
Quels lubrifiants synthétiques sont les plus adaptés à une application de compresseur ? On utilise généralement des polyalkylène glycols (PAG), des polyalphaoléfines (POA), certains diesters et polyolesters. Le choix du lubrifiant synthétique dépendra du lubrifiant utilisé précédemment et de l’application.
Grâce à leur résistance à l'oxydation et à leur longue durée de vie, les polyalphaoléfines constituent généralement un substitut approprié aux huiles minérales. Les polyalkylène glycols non solubles dans l'eau offrent une bonne solubilité, contribuant ainsi à maintenir les compresseurs propres. Certains esters présentent une solubilité encore supérieure à celle des PAG, mais peuvent être sensibles à une humidité excessive dans le système.

Exemple de grilles d'analyse d'huile et de seuils d'alarme pour compresseurs centrifuges.

● Tests d'analyse d'huile
De nombreux tests peuvent être effectués sur un échantillon d'huile ; il est donc impératif de choisir avec soin ces tests et la fréquence d'échantillonnage. Les tests doivent couvrir trois grandes catégories d'analyse d'huile : les propriétés du lubrifiant, la présence de contaminants dans le système de lubrification et les éventuels débris d'usure provenant de la machine.
Selon le type de compresseur, il peut y avoir de légères modifications dans la série de tests, mais il est généralement courant de voir des tests de viscosité, d'analyse élémentaire, de spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), d'indice d'acide, de potentiel de vernis, de test d'oxydation en cuve sous pression rotative (RPVOT) et de désémulsification recommandés pour évaluer les propriétés du fluide lubrifiant.
Les analyses de contaminants fluides pour compresseurs comprennent généralement l'examen morphologique, la spectroscopie FTIR et l'analyse élémentaire, tandis que l'analyse élémentaire est le seul test de routine pour les débris d'usure. Un exemple de protocole d'analyse d'huile et de seuils d'alerte pour les compresseurs centrifuges est présenté ci-dessus.
Étant donné que certains tests permettent d'évaluer plusieurs aspects, certains peuvent figurer dans différentes catégories. Par exemple, l'analyse élémentaire peut révéler les taux de dégradation des additifs du point de vue des propriétés du fluide, tandis que l'analyse des fragments de composants issus des débris d'usure ou de la spectroscopie FTIR peut identifier l'oxydation ou l'humidité comme contaminants du fluide.
Les seuils d'alarme sont souvent définis par défaut par le laboratoire, et la plupart des installations ne remettent jamais en question leur pertinence. Il est important de vérifier que ces seuils correspondent à vos objectifs de fiabilité. Lors de l'élaboration de votre programme, vous pourriez même envisager de les modifier. Fréquemment, les seuils d'alarme sont initialement un peu élevés et évoluent avec le temps en raison d'objectifs de propreté plus ambitieux, de la filtration et du contrôle de la contamination.

● Comprendre la lubrification des compresseurs
En matière de lubrification, les compresseurs peuvent paraître complexes. Plus vous et votre équipe comprendrez le fonctionnement d'un compresseur, l'influence du système sur le lubrifiant, le choix du lubrifiant approprié et les analyses d'huile à effectuer, plus vous optimiserez la durée de vie de votre équipement.