مقدمه ای بر آنالیز روغن و ذرات فرسایشی

 

آنالیز روغن یکی از تکنیکهای اصلی مراقبت وضعیت ماشین آلات به شمار می رود. در این تکنیک، مقداری از روغن روانکاری تجهیز به عنوان نمونه گرفته شده و پس از ذخيره در ظرفهای ویژه ای، به آزمایشگاه ارسال می شود.  سپس با انجام یک سری تستهای از پیش تعیین شده، از وضعیت روانکار و نیز وضعیت ماشین، اطلاعات مفیدی به دست می آید.

                                          

کنترل آلودگی روغن، پایش وضعیت کیفی روغن و ارزیابی ذرات فرسایشی و کنترل وضعیت داخل ماشین بدینوسیله، از اهداف اجرای CM روغن به شمار می روند. در ادامه مطالب بیشتری در این زمینه خواهید خواند.

 

کاربردهای آنالیز روغن و ذرات فرسایشی در برنامه پایش وضعیت (CM)

 

چهار کاربرد اصلی آنالیز روغن در حیطه پایش وضعیت عبارتند از:
 
الف - پایش وضعیت کیفی (خواص فيزيکی و شیمیایی) روغن؛
        آیا روغن هنوز خواص لازم برای کارکرد مناسب (روانکاری، انتقال حرارت، عايق الکتريکی، و ...) را دارا هست یا خیر؟
 
 
ب - پايش و کنترل میزان آلودگی روغن؛
      آیا مقادير آلودگی موجود در روغن در سطح مجاز قرار دارد یا خیر؟
 
 
ج -   پایش و آنالیز ذرات فرسایشی موجود در روغن؛
       آیا فرسایش غیر عادی درون تجهیز وجود دارد یا خیر؟
 
 
د - پایش و آنالیز گازهای موجود در روغن ترانسهای قدرت (گازکروماتوگرافی)؛
     آیا اشکال الکتریکی و یا حرارتی درون ترانس وجود دارد؟

دسته بندی تستهای روغن

تستهایی که بر روی نمونه روغن قابل انجام هستند بسیار متنوع است. می توان این تستها را به شرح ذیل در پنج گروه کلی دسته بندی کرد:

 

عنوان گروه شرح تستها
آنالیز ذرات فرسایشی

فروگرافی تحلیلی، اسپکتروسکوپی، تعیین شاخصهایی همچون PQ، IS، TD PQ، WPC، PLP

آنالیز عنصری یا اسپکتروسکوپی
(Elemental Analysis)
 تعیین وضعیت مواد افزودنی، ذرات فرسایشی و آلودگی های موجود در روغن
خواص فیزیکی و
شیمیایی روغن
رنگ، بو، ویسکوزیته، Pour Point، Flash Point،

عدد اسیدیته، عدد بازی، چگالی، خاصیت هوازدایی، RBOT، قابلیت جداسازی آب، Rust test

آنالیز گازهای موجود در روغن
(گازکروماتوگرافی)
 تعیین مقادیر گازهای هیدورژن، C2H4، C3H6در روغن ترانس
تعیین میزان آلودگی روغن شمارش تعداد ذرات موجود در روغن، مقدار آب و ...

 

در بخشهای بعدی، اطلاعات بیشتری راجع به هر یک از تستهای فوق به دست داده و نیز کاربردهای هر کدام را بررسی خواهیم کرد.

 

نکاتی درباره آنالیز ذرات فرسایشی

این تکنیک یکی از مهم ترین تکنیکها برای تشخیص فرسایش غیرعادی در ماشین آلات و تحلیل نوع آن و شناسایی قطعه تحت سایش می باشد.

با تعریف شاخصهای کلی نظیر PQ، IS و . . . و مقایسه مقادیر آنها در یک بازه زمانی، ابزار مناسبی برای پیش بینی خرابی های درون ماشین در دست خواهیم داشت.
 
فروگرافی تحلیلی (Analytical Ferrography) نيز یکی از روشهای مهم این تکنیک است که اجرای آن نیاز به داشتن اطلاعات وسیعی درباره علم ترایبولوژی و انواع مکانیزم سایش درون ماشین آلات دارد.
 
تصویر زیر نمونه ای از تصاویر ذرات فرسایشی در زیر میکروسکوپ است:
 
 
 
با بررسی چنین تصاویری می توان نوع سایش و علت ایجاد کننده آن را شناسایی کرد. تصاویر زیر را ببینید:
  
                    و   یا      
 
 
همچنین به کمک اسپکتروسکوپی، کلیه عناصر موجود در روغن و از جمله عناصر فرسایشی، شناسایی شده و با توجه به جنس قطعات ماشین و عناصر موجود در روغن، می توان قطعه تحت سایش را تشخیص داد.

 

اسپکتروسکوپی (آنالیز عنصری) چیست؟

اسپکتروسکوپی یا آنالیز عنصری (Elemental Analysis)، تستی است که به روشهای مختلف و به کمک دستگاه های پیشرفته صورت گرفته و از طریق آن، کلیه عناصر موجود در روغن شناسایی شده و مقدار آنها بر حسب ppm به دست می آید.

 


سه گروه از عناصر مختلف که بدین طریق شناسایی می شوند عبارتند از:

  • ذرات فرسایشی    (Fe, Al, Cd, Cr, Cu, Ni,. . . )
  • مواد افزودنی یا ادیتیوها      (Ba, Ca, Mg, P, Zn, . . .)
  • آلودگی های موجود در روغن       (Si, Pb, K, . . .)

 

توضیح اینکه ذرات فرسایشی بر اثر وجود سایش و عیوب مشابه در داخل اجزاء ماشین بوجود می آیند. یکی از آیتمهای مهم در خصوص تشخیص عیوب داخلی دانستن متالوژی (ترکیب) مواد بکار رفته در ساخت قطعات از یک طرف و نیز دانستن جنس ذرات موجود در داخل روغن از طرف دیگر است. لذا تشخیص جنس ذرات فرسایشی موجود در داخل روانکار از طریق آنالیز عنصری اهمیت زیادی پیدا می کند.
مواد افزودنی داخل روانکار (روغن) بعضاً بواسطه واکنش دادن با سایر مواد که ممکن است جزء عملکرد عادی ماده افزودنی به حساب آمده (مانند مواد افزودنی ضد سایش) و یا بواسطه وجود عیب رخ داده باشد، از بین می روند. لذا در صورتی که جنس این مواد افزودنی را بدانیم، با آنالیز عنصری می توان مقدار موجود از آنها در داخل روغن را ترند کرد.
تشخیص جنس آلودگی هایی که از بیرون به داخل روانکار و سیستم روانکاری نفوذ کرده اند از اهمیت شایانی برای شناسایی ریشه عیب برخوردار است. یکی از مهمترین این آلودگی ها، سیلیس است که منشاء آن گرد و غبار بوده و با ورود به داخل روغن و ترکیب با آن، ماده ساینده ای تشکیل می شود که روند فرسایش را به طرز چشمگیری تسریع می کند. به کمک آنالیز عنصری می توان مقدار سیلیس و سایر آلودگی های موجود در داخل روانکار را ترند نمود.

 

                                                                                         

 

طراحی برنامه پایش وضعیت (CM) از طریق آنالیز روغن

برای طراحی برنامه پایش وضعیت بر مبنای آنالیز روغن و ذرات فرسایشی، مراحل زیر می بایست طی شود:

 
  • تعیین اهداف برنامه
  • انتخاب ماشین آلات مشمول در برنامه
  • انتخاب محلهای نمونه گیری و تدوین دستور العمل نمونه گیری استاندارد
  • تعیین تستهای مورد نیاز و بازه زمانی نمونه گیری
  • تدوین دستورالعملهای کاری و فرمتهای گزارش دهی
  • اجرای برنامه مطابق با سیکل پایش وضعیت (سیکل CM)
  
 
 
هنگام طرح ریزی و اجرای برنامه مراقبت وضعیت به کمک تستهای روغن، نکات زیر را مد نظر داشته باشید؛
 
  • هدفگذاری:
دقت داشته باشید که باید از ابتدای کار مشخص شود که هدف از اجرای برنامه آنالیز روغن چیست؟ برخی اهداف مد نظر عبارتند از: تشخیص به موقع فرسایش غیرعادی در داخل ماشین، کنترل آلودگی روغن به عنوان یک علت مهم خرابی ماشین آلات، کنترل خواص روانکاری روغن، طراحی برنامه تعویض روغن بر اساس وضعیت آن، طراحی برنامه جامع روانکاری و ... .
 
  • انتخاب ماشین آلات؛ 
 ماشین آلاتی که آنالیز روغن تکنیک اصلی برای مانیتورینگ آنهاست، عبارتند از:
 
موتورهای احتراق داخلی (به ويژه موتورهای دیزلی)
گیربکس ها
کمپرسورهای رفت و برگشتی
بیرینگهای تجهیزات دوار
سیستمهای هیدرولیکی
ترانسهای قدرت
و ...
 
 
  • تعیین محلهای نمونه گیری روغن:
نمونه گیری از محل مناسب و به روش صحیح، یکی از المانهای اساسی و بسیار مهم برنامه است. نمونه روغن در واقع حامل اطلاعات ارزشمند درباره وضعیت روانکار و وضعیت داخلی ماشین به حساب می آید. در بخشهای بعدی مطالب بیشتری در این زمینه ارائه خواهد شد.
 
 
  • روش نمونه گیری:
درباره اهمیت نمونه روغن به عنوان حامل اطلاعات، پیش از این بحث شد. لذا چنانچه نمونه به شکل صحیح و از محل مناسبی أخذ نشود، اعتبار کل برنامه زیر سؤال خواهد بود.
 
 
  • تعیین تستهای مورد نیاز:
درباره انواع مختلف تستهایی که بر روی نمونه روغن قابل انجام هستند، قبلاً مطالبی ارائه گردید. شایان ذکر است برای انتخاب تستهای مورد نیاز برای هر تجهیز یا ماشین تحت مراقبت، می توان از استانداردهای موجود و یا توصیه های ارائه شده توسط آزمایشگاه های معتبر روغن بهره برد. ضمن اینکه این موضوع به هدفهای تعیین شده برای برنامه آنالیز روغن نیز بستگی دارد.
 
 
  • تعیین بازه زمانی نمونه برداری:
این أمر با لحاظ کردن فاکتورهایی همچون: اهميت و حساسیت ماشین از نقطه نظر تولید، سرعت کاری و میزان بار وارد به آن، هزینه های خرابی و تعمیر ماشین و ... بستگی دارد. در این مورد نیز استفاده از استانداردها و توصیه های آزمایشگاه های معتبر پیشنهاد می گردد.
گزارش تخلف
بعدی