مراقبت از ماشین آلات با آنالیز روغن

آنالیز روغن یکی از مهمترین و موثرترین مباحث در مراقبت وضعیت ماشین آلات است. با توسعه تکنولوژی، کنترل تجهیزات ماشین آلات و روانکارها به یک برنامه مدرن آنالیز روغن تبدیل شده که نتیجه آن مراقبت و نگهداری بهینه تجهیزات،‌صرفه جویی در مصرف انرژی و افزایش عمر ماشین آلات خواهد بود.

امروزه بسیاری از شرکتها، نرم افزارهایی را مورد استفاده قرار می دهند که بتواند اطلاعات مربوط به تجهیزات را بصورت طبقه بندی شده در اختیار داشته باشند و با کنترل اطلاعات و شرایط لازم از بوجود آمدن توقف های پیش بینی نشده جلوگیری کنند. برای ارزیابی روانکارها انواع مختلفی از آزمایشها وجود دارد که می بایست در سه مورد بکار گرفته شوند. این موارد عبارتند از: شرایط دستگاه (تجهیزات)، شرایط آلایندگی و شرایط روانکار. بدست آوردن نتایج نامطلوب در آزمایش های سه گانه نشانه وجود یک مشکل اساسی در سیستم است که امکان دارد بصورت جدی، مورد توجه قرار نگرفته باشد. در ادامه این مقاله بصورت اجمالی به بررسی،‌آزمایش هایی خواهیم پرداخت که بیشترین کاربرد را در برنامه c.m و پیاده کردن مدیریت روانکاری دارند و نتایج صنفی آنها، دلیلی بر وجود یک حالت غیرعادی در سیستم است.

آنالیز طیف سنجی

(Spectrometric Analysis) :

این آزمایش روشی است که برای تعیین و شمارش (سنجش) عناصر فلزی در روغن کارکرده که در نتیجه سایش، آلودگی و یا تخریب ادتیوها بوجود می آیند. در این روش، ….. روغن در ارتباط مستقیم با یک منبع انرژی قرار می گیرد تا هر کدام از عناصر مقدار مشخصی از انرژی را جذب کنند و بدین ترتیب غلظت عناصر موجود در روغن مشخص می شود. این نتیجه بیانگر تمام عناصر فلزی نامحلول (حتی ادتیوها)، ذرات آلودگی خواهد بود. امروزه این آزمایش، یکی از مهمترین آزمایش های آزمایشگاههای آنالیزروغن محسوب می شود و بوسیله آن می توان به اطلاعات دقیقی در ارتباط با آلودگی و شرایط سایشی دست یافت. تنها محدودیت این روش این است که برای ذرات بزرگتر از۵ میکرون، نتایج قابل قبولی ارائه نمی دهد. از طرفی از آنجایی که نتایج آزمایش بر روی ذراتی با قطر بزرگتر از۱۰ میکرون، نتایج غیرطبیعی محسوب می شوند. بنابراین در تعیین عوامل سایش می بایست به این ذرات توجه شود و تعداد آنها حساب شود، دقت این روش (با توجه به دقت دستگاه شمارنده ذرات) بین۳ تا۱۰ درصد است.

اسپکتروسکوپی فیلتر

(Rotrode Filter Spectroscopy) :

روش اسپکتروسکوپی برای اولین بار در سال۱۹۹۲ برای تعیین آلودگی ذرات بزرگ وفلزات زبرسایشی در نمونه روغن کارکرده، بکار گرفته شد. (منظور از ذرات بزرگ و زبر، ذراتی است که اندازه قطر آنها حداکثر۲۵ میکرون باشند، البته بجز ادتیوها) و بدلیل اینکه این ذرات اولین علایم نشان دهنده وقوع سایش هستند از اهمیت بالایی برخوردارند. مزیت روش RFS نسبت به فروگرافی، هزینه پایین انجام آن است. قابلیت شناسایی گستره وسیعی از عناصر آهنی، غیرآهنی و آلاینده ها نسبت به این ویژگی ها این روش برای محدوده وسیعی از ذرات (تا۲۵ میکرون) قابل انجام است.

دقت این روش در حدود۱۵ درصد بوده و هر چه اندازه ذرات از۲۵ میکرون بزرگتر باشد، توان آشکار سازی این روش، ضعیف تر خواهد شد.

گرانروی (Viscosity) :

براساس تعریف، مقاومت یک سیال در برابر جاری شدن، ویسکوزیته یا گرانروی نامیده می شود که به عنوان مهمترین خاصیت فیزیکی یک روانکار، مطرح است. گرانروی، یک عامل مهم در تشکیل لایه مناسب است و عامل مهمی که بر روی ویسکوزیته روغنی در حال کار تاثیر گذاشته و سبب تغییر آن می شوند،‌اکسیداسیون و آلودگی در حین کار است.

طبق سفارش تولید کنندگان، چنانچه تغییرات ویسکوزیته یک روغن بیش از۱۰ درصد مقدار اولیه آن باشد، زمان تعویض آن فرا رسیده است. زمانیکه یک دستگاه در کنترل برنامه مراقبت وضعیت (c.m) قرار داشته باشد، باید کنترل های ویژه ای بر روی ویسکوزیته روغن مصرفی آن انجام گیرد تا دستگاه بتواند در وضعیت مطلوب (از منظر روانکاری صحیح) به کار خود ادامه دهد.

انتظار می رود که ویسکوزیته روغن در اثر گذشت زمان (و مصرف) افزایش یابد ولی در عین حال افت ویسکوزیته نیز می تواند در برخی از موارد خطرناکتر از افزایش آن باشد. این آزمایش از دقتی به میزان۵ درصد برخوردار است.

آنالیز بوسیله اشعه مادون قرمز

(Fourier Transform Infrared، FT-IR) :

آنالیز به وسیله اشعه مادون قرمز، روش اسپکترومتری برای تعیین آلودگی های آلی (غیر شیمیایی)، آب و محصولات حاصل از تخریب روغن است. واکنش اکسیداسیون در روغن (در اثر حرارت) در طول مدت زمان کارکرد آن اتفاق افتاده و انجام این واکنشها بصورت زنجیره ای، به سرعت گسترش می یابد و تجمع مواد حاصل از اکسیداسیون باعث پایین آمدن کیفیت روغن می شود. نتیجه این پدیده، بصورت افزایش ویسکوزیته ظاهری و افزایش عدد اسیدی روغن، نمایان می شود. هنگامیکه میزان اکسیداسیون زیاد باشد، در نقاط حساس دستگاه که با روغن در ارتباط هستند، خوردگی و زنگ زدگی ایجاد می شود. در اثر وجود ترکیبات نیتروژن در روغن نیز واکنش نیتراسیون به وقوع می پیوندد که مشابه واکنش اکسیداسیون آثار مخربی در سیستم خواهد داشت. (به طور معمول در موتورهای گازسوز اتفاق می افتد). آثار نامطلوب انجام این واکنشها در سیستم به صورتهای گوناگونی از جمله ایجاد رسوب، لجن، چسبیدن رینگها گرفتگی فیلترها ظاهر خواهد شد. با انجام اسپکتروسکوپی به وسیله اشعه مادون قرمز، می توان علاوه بر موارد یاد شده آلودگی های مربوط به آب آزاد،‌گلایکول (ناشی از ضد یخ)، دوده و اختاط با سوخت را نیز مشخص کرد.

بنابراین آنالیز (FT-IR) به عنوان یک ابزار شناسایی (اکسیداسیون و آلودگی) و کاربردی در اختیار برنامه c.m و مهندسین تعمیرات قرار می گیرد.

عدد قلیایی (Total Base Number) :

نتیجه یک روش نیتراسیون که برای تعیین میزان خاصیت قلیایی ذخیره در روغن بکار گرفته می شود، عدد قلیایی کل (T.B.N) نامیده می شود. این عدد معرف توانایی یک روغن در خنثی سازی اسیدهای بدست آمده از اکسیداسیون بوده و بیشتر در ارتباط با روغن های موتوری مطرح می شود. عدد قلیایی در روغنهای موتوری معرف میزان ادتیوهای پاک کننده (Detergent) و متفرق کننده (Dispersant) در روغن است و زمانی که عدد قلیایی در اثر کارکرد به نصف میزان اولیه آن برسد، زمان تعویض روغن فرا رسیده است.

عدد اسیدی (Total Acid Number) :

عدد اسیدی معرف میزان اسیدهای آلی (Orgnic) موجود در روغن بوده و یک شاخص اندازه گیری برای تخمین عمر باقیمانده روغن در حال کار، محسوب می شود. عمل تعویض روغن زمانی انجام می شود که مقدار عدد اسیدی روغن به دو برابر میزان اولیه آن رسیده باشد. افزایش ناگهانی در عدد اسیدی نشان دهنده بوجود آمدن یک حالت غیرطبیعی (مانند حرارت بیش از حد) در سیستم بوده و در شرایط عملیاتی نیازمند تحقیق و بررسی است. لازم به یادآوری است که عدد اسیدی اولیه روغن تنها معرف میزان ادتیوهای افزوده شده به »روغن نو« بوده و تغییرات این عدد در حین کارکرد بسیار مهم است. دقت این آزمایش در حدود۱۵ درصد است.

میزان آب (Water Content) :

متاسفانه وجود آب در روغن در بیشتر مواقع به صورت یک آلودگی در نظر گرفته نشده و در صورت وجود بیش از اندازه آن در روغن قابل رویت خواهد بود (به صورت ابری شدن روغن)

وجود بیش از حد آب در سیستم باعث کاهش تحمل بار در لایه روغن می شود و در مواردی که حرارت به اندازه کافی وجود داشته باشد، باعث ایجاد خوردگی و سایش در سیستم می شود. در بعضی شرایط، آب با تاثیر منفی بر ادتیوها باعث تسریع اکسیداسیون و تشکیل رسوبات در سیستم می شود. در بیشتر تجهیزات، آلودگی آب در روغن نباید از۰/۲۵ درصد تجاوز کند و در روغن های توربین و سیستم های کنترل، بیشترین میزان مجاز آب ۲۰۰ ppm است. البته بسته به نوع دستگاه، آلوده شدن روغن توسط آب متفاوت است و با توجه به میزان آلودگی، روشهای مختلفی برای اندازه گیری آن وجود دارد. در جدول فوق روشهای مورد استفاده خلاصه شده است:

شمارش ذرات (Particle Count) :

برای تعیین آلودگی های جامد در یک سیال، روش شمارش ذرات مورد استفاده قرار می گیرد و روشهای NAS-1632 از جمله روشهای سفارش ذرات است. تجهیزات مورد استفاده و مکانیسم اندازه گیری سطح آلایندگی در سیستم در این دو روش متفاوت است. تعیین کدهای تمیزی توسط سازندگان ماشین آلات و قطعات هیدرولیک مشخص می شود. برای مثال در یک توربین یا یک سیستم هیدرولیک (به عنوان یک سیستم تمیز) کدِ تمیزیِ ISO 18/16/13 توصیه شده است که عدد اول معرف ذرات بزرگتر از۲ میکرون، عدد دوم معرف ذرات بزرگتر از۵ میکرون و عدد سوم معرف ذرات بزرگتر از۱۵ میکرون در هر میلی لیتر از روغن است.

فروگرافی تجزیه ای

(Analytical Ferrography) :

فروگرافی تجزیه ای یک روش »کمّی« برای تعیین غلظت ذرات حاصل از سایش در روغن است. با استفاده از این روش و با توجه به متالوژی قطعات می توان نوع سایش و منبع آن را در سیستم مشخص ساخت. در صورت مشاهده یک سایش غیرعادی استفاده از این روش ( توسط روش فروگرافی خواندن مستقیم) ضروری بوده و به عنوان یک روش منحصر به فرد در اختیار مهندسین روانکاری و برنامه ریزی تعمیرات پیش گیرانه قرار می گیرد. لازم به یادآوری است که با استفاده از این روش می توان ذرات حاصل از سایش قطعات آهنی، غیرآهنی و اکسیدهای فلزی را تعیین کرد.

نتیجه گیری:

با انتخاب یک روانکارمناسب، بدست آوردن تعیین زمان دقیق تخلیه بر اساس روش c.m و ارائه روشهای کنترل آلودگی می توان به یک برنامه روانکاری جامع، دست یافت. بنابراین در اجرای یک برنامه روانکاری موثر، مشخص کردن آزمایش های لازم برای کنترل آلودگی بسیار ضروری به نظر می رسد که با انتخاب یک آزمایشگاه معتبر و نیز تعیین نقاط برای هر آزمایش می توان به این مهم دست یافت. در جدول زیر خلاصه ای از تست های کاربردی (در برنامه PM & c.m ) مشخص شده است.