ارزیابی روان کننده های صنعتی: از انتخاب تا آنالیز دوره ­ای روان­ کننده – بخش دوم

در بخش اول این مقاله به طور خلاصه به معیارهای ارزیابی اولیه روان­کننده مناسب و نیز اهمیت آنالیز دوره ­ای روان­ کننده آن در حین سرویس دهی پرداختیم. در این قسمت به نحوه انتخاب آزمایش­ها، آزمایشگاه، نحوه نمونه برداری و نیز به طور مفصل­تر به مهم­ترین آزمایش­هایی که باید در آنالیز دوره ­ای روان­ کننده انجام شوند خواهیم پرداخت.

انتخاب آزمایش‌ها، آزمایشگاه و نحوه نمونه ­گیری

آزمایش‌ها باید طوری انتخاب شوند که اطلاعات کافی در رابطه با شرایط روغن، شرایط دستگاه و آلودگی‌ها را فراهم کند. اهمیت دستگاه‌ها نیز در این انتخاب مؤثر است. برای دستگاه‌های مهم و گران‌قیمت ممکن است نیاز به انجام آزمایش‌های بسیار بیشتری نسبت به یک دستگاه معمولی باشد.

آزمایشگاه باید دارای استاندارد ISO 17025 بوده و مجهز به آزمایش‌های لازم باشد تا بتوان از نتایج آنالیز دوره­ای روان­کننده ، برای برنامه‌ریزی تعمیرات پیش‌گیرانه استفاده کرد. همچنین، یک آزمایشگاه خوب باید این توانایی را داشته باشد که با استفاده از نتایج آزمایش‌ها در موارد لازم اعلام خطر کند. هزینه آزمایش‌ها نسبت به کیفیت آزمایشگاه از اهمیت کمتری برخوردار است و نباید انتخاب یک آزمایشگاه قوی با هزینه بیشتر را با آزمایشگاه‌های ضعیف و با قیمت ارزان‌تر مقایسه کرد. برای این که این آزمایشگاه­ها بتوانند تحلیل درستی از نتایج آنالیز دوره­ای روان­کننده داشته باشند، باید نوع و گرانروی اولیه روغن، ساعات یا کیلومتر کارکرد روغن، شرکت سازنده و مدل قطعات یا سیستمی که از آن نمونه گیری شده است، در اختیار آن­ها قرار داده شود.

نمونه­گیری از روغن باید به طور منظم و برنامه­ریزی شده و فقط پس از آن که سیستم به اندازه کافی کار کرده و درجه حرارت روغن به درجه حرارت عملکرد رسیده باشد، صورت گیرد. این امر باعث می­شود که اطمینان داشته باشیم نمونه گرفته شده در کل سیستم چرخیده و نمونه­ای واقعی از کل روغن موجود در سیستم می­باشد. نمونه گیری باید در ظروف مخصوص صورت گیرد و بلافاصله پس از نمونه­گیری در ظرف کاملاً بسته شده و هر چه سریعتر به آزمایشگاه ارسال گردد.

آزمایش­های روتین در آنالیز دوره ­ای روان­ کننده

۱- اندازه ­گیری فلزات حاصل از سایش

معمولاً اندازه­گیری فلزات حاصل از سایش بر اساس قسمت در میلیون (ppm) و به وسیله روش اسپکتروسکوپی صورت می­گیرد. بر اساس این آزمایش می­توان از وجود سایش در قطعات مختلف ماشین آگاه شد. افزایش مقدار زیاد یک یا چند فلز در نمونه نشان دهنده سایش و پتانسیل وجود مشکل در بعضی از قطعات است. عناصری که معمولاً بیشتر مورد اندازه گیری قرار می­گیرند عبارتند از آهن، مس، آلومینیوم، کروم و سرب. این عناصر نشان دهنده متالورژی مواد به کار رفته در بیشتر قطعات سیستم­ها می­باشد.

۲– سیلیکون

اغلب اوقات، مقادیر بالای سیلیکون نشان‌دهنده آلودگی است. هر نوع گرد و غبار، کثیفی و آلودگی موجود در روغن که باعث ساییدگی در سیستم می­شود، معمولاً از طریق سیستم هواکش وارد روغن می­گردد. منابع احتمالی دیگر برای ورود آلودگی سیلیکونی عبارت است از نشت سیلیکون ناشی از درزگیر سیلیکونی و آلودگی به مایع خنک‌کننده که حاوی مهارکننده‌های سیلیکونی هستند. مقدار این آلودگی­ها بر حسب قسمت در میلیون (ppm) اندازه­گیری و گزارش می­شود. با این حال، وجود سیلیکون در روغن می­تواند ناشی از وجود ماده افزودنی ضد کف در روغن نیز باشد. در هنگام ارزیابی نتایج حاصل از آنالیز روغن، باید به این مساله کاملاً توجه شود تا اشتباهی در نتیجه­گیری رخ ندهد.

3- عدد بازی کل (TBN)

این عدد نشان دهنده خاصیت قلیایی باقیمانده در روغن­های موتورهای دیزلی و بنزینی است. این خاصیت مستقیماً مربوط به مواد افزودنی پاک­کننده و متفرق­کننده بوده و باعث خنثی کردن اسیدهای حاصل از اکسایش در روغن می­شود. اندازه گیری عدد بازی بر اساس روش ۲۸9۶ ASTM D-صورت می­گیرد. هر چه روغن مدت زمان بیشتری کار کند، عدد بازی آن کاهش خواهد یافت. زمانی که عدد بازی روغن کار کرده به نصف عدد بازی روغن کار نکرده رسید، روغن باید تعویض گردد.

۴ –رقیق شدن روغن توسط سوخت

این آزمایش میزان سوخت نسوخته‌ای را که وارد روغن شده است، اندازه‌گیری می‌کند. رقیق شدن روغن توسط سوخت زمانی اتفاق می‌افتد که سوخت با روغن موتور مخلوط شود، که معمولاً به دلیل احتراق ناقص یا سایر مشکلات است و منجر به کاهش ویسکوزیته و خواص روانکاری روغن می‌شود. این امر می‌تواند منجر به افزایش سایش، کاهش عملکرد موتور و آسیب احتمالی به موتور شود. وجود سوخت در روغن نشان دهنده نشت انژکتور یا خط سوخت یا کالیبراسیون نامناسب پمپ انژکتور است. تمامی این موارد با آنالیز دوره­ای روان­کننده قابل شناسایی است.

۵– مواد جامد معلق در روغن

مواد جامد معلق در روغن، مقدار کل ذرات کربنی و دیگر آلودگی­های حاصل از احتراق می­باشد. مقدار زیاد آلودگی کربنی در روغن، باعث سایش بعضی از قطعات موتور می­شود که باید کنترل گردد. مقدار زیاد و غیر معمول ذرات جامد معلق در روغن می­تواند نشان دهنده ورود زیاد سوخت، اکسیداسیون و یا نیتراسیون روغن، اشباع شدن فیلتر روغن که دیگر توانایی جدا کردن آلودگی­ها را ندارد، مسدود شدن مسیر هوا و سوخت با کیفیت پایین (درصد گوگرد بالا) باشد.

6- آلوده شدن توسط آب

بسته به نوع دستگاه، آلوده شدن روغن توسط آب، باید در آنالیز دوره ­ای روان­ کننده دقیقا مورد ارزیابی قرار گیرد. اما همیشه مقادیر کم آب در روغن را نباید به عنوان یک آلودگی جدی در نظر گرفت. معمولاً مقادیر کم آب حدود ppm 1۰۰۰-2000 است. البته در بعضی از سیستم­ها همین مقدار آب نیز آلودگی زیادی می­باشد که نباید از آن صرف نظر کرد.

در بعضی از سیستم­ها حتی مقادیر کمتر از ppm ۱۰۰ نیز مشکلات جدی را به وجود می­آورد. برای مثال در سیستم­هایی که حجم زیادی روغن در آن­ها چرخش دارد و جریان نیز متلاطم[2] است، مقادیر کمتر از ppm ۱۰۰ نیز می­تواند مشکل کف کردن را ایجاد کند. در سیستم­هایی که دارای قطعات برنزی بوده و درجه حرارت آن­ها نیز کنترل نمی­شود، مقادیر زیاد آب مشکلات خوردگی زیادی را در سیستم به وجود خواهد آورد. در روغن­های زیست تخریب پذیر، کنترل مقدار آب در روغن تاثیر زیادی در طول عمر کارکرد روغن خواهد داشت. برای اندازه گیری دقیق مقدار آب برحسب ppm و یا درصد، باید از روش کارل فیشر استفاده کرد.

7- ضدیخ

حتی مقادیر خیلی کم ضدیخ در روغن، می­تواند صدمات زیادی را به قطعات موتور وارد کند. هنگام آنالیز دوره­ای روان­کننده باید به این موضوع توجه شود. برای پی بردن به وجود ضدیخ­های با پایه گلیکول در روغن، بهترین روش، روش شیمیایی کالریمتری می­باشد. ترکیبات خاصی از سدیم یا بر، معمول­ترین ترکیباتی هستند که به عنوان مواد بازدارنده در مایعات خنک کننده مورد استفاده قرار می­گیرد. اگر مقدار کمی از این عناصر در روغن وجود داشته باشد، نشان دهنده این امر است که احتمالاً مایع خنک کننده وارد روغن موتور شده است. به هر حال سدیم در بعضی از مواد افزودنی به روغن نیز وجود دارد. در نتیجه هنگام تجزیه و تحلیل نتایج آزمایش روغن باید به این موضوع توجه کافی شود.

8- درجه گرانروی روغن

درجه ویسکوزیته روغن، سیستمی است که برای طبقه‌بندی روغن‌ها بر اساس میزان غلظت یا رقیق بودن آن‌ها در دماهای مختلف استفاده می‌شود و برای روانکاری مناسب و حفاظت از موتور اهمیت بالایی دارد. یک روغن صنعتی ممکن است به وسیله درجات گرانروی ISO مثل ۳۲ ISO یا ۴۶ ISO درجه بندی شود. روغن­های موتور نیز به وسیله سیستم SAE مثل ۳۰w۱۰ SAE، درجه­بندی می­شوند.

9- عدد اسیدی کل (TAN)

این عدد نشان دهنده افزایش مقدار اسید در روغن می­باشد. افزایش مقدار اسید در طول عمر کار کرد روغن یک راهنما برای زمان تعویض آن است. زمانی که مقدار عدد اسیدی روغن به دو برابر عدد اسیدی روغن کار نکرده رسید، تعویض روغن باید انجام شود.

۱۰ –گرانروی روغن

گرانروی روغن عبارت است از سرعت جریان یک روغن در یک درجه حرارت داده شده نسبت به زمان. معمولاً گرانروی در دو درجه حرارت °C ۴۰ و °C ۱۰۰ اندازه گیری می­شود. اگر مقاومت روغن کار کرده در برابر جریان زیاد باشد، نشان دهنده سفتی روغن است. این امر می­تواند به علت آلودگی زیاد روغن، اکسیداسیون روغن و یا تجزیه مواد افزودنی موجود در روغن باشد. هر گونه افزایش و یا کاهش گرانروی که مقدار آن بیش از ده درصد باشد، باید سریعاً مورد بررسی قرار گرفته و دلیل آن مشخص شود.

۱۱– رسوب

رسوب، آلودگی­های معلق شده در یک روغن است که به صورت میلی گرم در لیتر گزارش می­شود. اگر یک حد نرمال برای رسوب پذیرفته شده باشد، مقدار بیش از این حد، نشان دهنده ورود آلودگی­های خارجی به روغن، غیر موثر بودن فیلتر روغن، تعمیرات نامناسب، طراحی نامناسب سیستم فیلتراسیون و یا یک تغییر در محیط عملکرد ماشین می­باشد.

۱۲ –تخریب روغن

تعیین میزان تخریب روغن نیز یکی از اهداف مهم آنالیز دوره­ای روان­کننده است که به وسیله آزمایش اسپکتروسکوپی مادون قرمز (IR) انجام می­شود. این آزمایش مقدار ذرات کربنی، نیتراسیون، اکسیداسیون و شرایط دیگری را که ممکن است تاثیر بد روی عملکرد روغن داشته باشد را اندازه گیری می­کند. آزمایش مقاومت در برابر اکسیداسیون را می­توان به روش بمب دوار(Rotating Bomb Oxidation Test (RBOT))  نیز انجام داد. این آزمایش عمر باقیمانده روغن­های صنعتی در حال کار کرد را اندازه گیری می­کند.

۱۳– اکسیداسیون – نیتراسیون

بالا بودن زیاد و یا پایین بودن زیاد درجه حرارت عملکرد، اثر بسیار بدی روی روغن داشته سبب تغییرات شیمیایی در روغن می­شود. تشخیص زودهنگام این تغییرات از اهداف مهم آنالیز دوره ای روان­کننده است. تغییرات شیمیایی در روغن را می­توان با اندازه گیری عدد بازی در روغن­های دیزلی و بنزینی و عدد اسیدی در روغن موتورهای گاز طبیعی سوز، روغن دنده، روغن هیدرولیک، روغن کمپرسور و توربین مشخص کرد. با افزایش درجه حرارت، سرعت اکسیداسیون روغن افزایش می­یابد. از طرف دیگر، کم شدن درجه حرارت روغن، سرعت نیتراسیون را افزایش می­دهد. به همین دلیل است که نسبت هوا به سوخت در موتورهای گاز طبیعی سوز بسیار حساس می­باشد.

به طور خلاصه، انتخاب آزمون‌های مناسب برای آنالیز دوره ای روان­کننده، استفاده از آزمایشگاه‌های معتبر و رعایت روش‌های صحیح نمونه‌برداری روغن برای افزایش قابلیت اطمینان تجهیزات صنعتی اهمیت زیادی دارد. آنالیز دوره­ای منظم پارامترهایی مانند فلزات حاصل از سایش، آلودگی‌ها، تغییرات ویسکوزیته و پایداری شیمیایی، به شناسایی زودهنگام مشکلات و افزایش عمر ماشین‌آلات کمک می‌کند.

سوالات متداول آنالیز دوره ­ای روان­ کننده

منبع

راهنمای عملی روان­کاری ماشین­آلات. رابرت اسکات، جیم فیچ، ال لیوگنر. ترجمه ویراست چهارم. محمود ترکی