دانلود مقاله آنالیز روغن

بخشی از مقاله

فصل اول

روش آناليز روغن :
يك روان كننده را مي توان در حد ديگر اجزاء يك دستگاه مكانيكي مورد ارزيابي قرار داد چرا كه در طي دوره كار وظايف مهمي را به عهده دارد.
با آزمايش نمونه روغن گرفته شده از ماشين اندازه گيري قابليت روان كننده براي انجام وظايف اصلي آن ممكن گشته و همچنين اطلاعات وسيعي راجع به كار و شرايط سلامتي ماشين بدست مي آيد.

تكنيكهاي آناليز روغن مي تواند به عنوان روشهاي مفيدي براي نظارت و كنترل ماشين آلات صنعتي عمراني حمل و نقل و نظامي مورد استفاده واقع شوند . در واقع به دليل اينكه روغن در تماس دائم با سطوح قطعات مختلف سيستم قراردارد بنابراين با نمونه گيري مي توان اطلاعات درون سيستم را به خارج از آن منتقل و در اختيار تشكيلات كنترلي و نظارتي ماشين آلات قرار دارد . در حقيقت با استمرار اين نظارت مي توان قبل از پيشرفت و توسعه خرابي و رسيدن به مرحله بحراني اقدامات پيشگيرانه اي را معمول داشت .

آناليز روغن از زمانهاي گذشته به عنوان يك بخش از برنامه نت در صنايع نظامي و غير نظامي بكار گرفته شده است و در حال حاضر نيز بنحو موفقيت آميزي در صنايع كوچكتر گسترش يافته و عملاً بكار گرفته مي شود . نقطه قوت اين تكنيك قابليت آن در شناسايي آلودگي فرسايش و عيب سيستم در مراحل اوليه است . باين ترتيب اين فرصت بدست خواهد آمد تا اقدامات در زماني جهت پيشگري و يا برنامه ريزي تعميرات در زمان مناسب صورت پذيرد . همچنين با تجزيه و تحليل ذرات بدست آمده از روغن نمونه ، از نظر : اندازه ، رنگ ، شكل و تراكم ، شناسايي نوع و محل عيوب ميسر مي گردد . امروزه روش « مراقبت وضعيت » سيستمهاي مكانيكي از طريق آناليز روغن به كمك متدها و ابزار مختلف در سطح گسترده اي در خدمت صنعت دنيا مي باشد .

آنچاه مسلم است ايجاد و ره اندازي يك سيستم كنترل و نظارت براي هر مجموعه صنعتي خود نياز به سرمايه گذاريهاي مادي و انساني داشته و طبيعتاً دستيابي به يك سيستم پيشرفته و كارا مستلزم زمان ، دانش فني و كسب تجارب كافي نيروهاي انساني مي باشد . به همين دليل معمولاً توصيه مي شود . در مرحله راه اندازي و به خدمت گيري تكنيك «مراقبت وضعيت» از روشها و تجهيزات ساده تر استفاده گردد .

آناليز روغن يك راه حل
امروزه روش آناليز روغن ماشين آلات يكي از روشهاي موثر «مراقبت وضعيت » است كه براي كنترل قسمتهاي مهم ماشين نظير موتورها ، گيربكسها ، سيستمهاي هيدروليك و به طور كلي قسمتهائيكه در آن از روغن به عنوان روان كننده استفاده مي شود بكار مي رود . اين روش از كارآئي بالايي برخوردار است بويژه براي ماشين آلات متحرك نظير وسائط نقليه سنگين جاده اي ، ماشين آلات عمراني ، تجهيزات نظامي چون تانكها ، چرخبالها ، جنگنده ها و الخ ، به عنوان يك روش موثر شناخته شده اشت .

در واقع در روش آناليز روغن ، از روانكار به عنوان يك منبع سرشار اطلاعات استفاده مي شود . گردش روغن در داخل سيستم اين امكان را بوجود مي آورد تا آثار اتفاقات و يا تغييرات وضعيت سيستم به خارج از آن منتقل گردد . اطلاعات موجود در روغن با انجام آزمايشات مختلف كه بر روي چند قطره از آن صورت مي پذيرد قابل استخراج مي باشد . با مقايسه نتايج آزمايشات هر مرحله با مراحل قبل مي توان هر گونه تغييرات در وضعيت كار و سلامت دستگاه را شناسائي نمود .

فصل دوم

اطلاعات استخراجي از نمونه

الف ) راجع به خود روغن :
مشخصات روغن مصرفي هر دستگاه بايستي دقيقاً منطبق با ويژگيهاي روغن تعريف شده آن دستگاه باشد . روغن مصرفي ، توسط طراح دستگاه ، با توجه به بار وارده ، دما و ديگر شرايط كاري دستگاه تعريف مي شود . هر گونه تخطي در مشخصات روغن تعريف شده منجر به خسارات تدريجي و نامحسوس و يا سريع محسوس خواهد شد .

با آزمايش نمونه روغن ، از صحت مشخصات مورد انتظار اطمينان حاصل خواهد شد بعضا روغن مورد آزمايش به دليل مسائلي نظير موارد ذيل فاقد شرايط لازم جهت مصرف خواهد بود :
- فعل و انفعال شيميايي و فساد روغن
- عدم وجود مواد افزوني لازم
- عدم تطبيق ويسكوزيته
- آلودگي با آب
- آلودگي با گرد و غبار
- آلودگي با سوخت
- آلودگي با ديگر مواد
مواد افزودني :

معمولاً روغن پايه كه از نفت خام تهيه مي شود فاقد ويژگيهاي كافي جهت كار در دستگاهها مي باشد به همين دليل با توجه به مورد مصرف روغن ، براي حصول خواصي نظير اسيد ، ضد زنگ ، ضد اكسيد ، ضد كف و غيره ، موادي به روغن پايه اضافه مي گردد كه نوعاً بخش قابل توجهي از قيمت تمام شده روغنهاي توليديرا تشكيل مي دهد . عدم وجود مواد افزودني مورد نظر در روغنها عمدتاً به دلايل ذيل مي باشد :
- اشتباه در انتخاب روغن (سهواً يا عدم آگاهي )
- فساد و از دست دادن خاصيت به دليل گذشت زمان و كار زياد روغن
- تعمد و سوء استفاده (خريد يا فروش روغن فاقد كيفيت مورد انتظار )

زيانهاي عدم وجود خاصيت قليائي در روغن :
عدد خنثي شدن يك روغن عبارت است از مقدار (بر حسب mg) باز (KOH) يا اسيدي (HCIO4, Hcl) كه براي خنثي كردن مواد اسيدي يا بازي موجود در يك گرم روغن لازم است و واحد آن mgKOH است .

- گوگرد در سوختها در اثر احتراق تبديل به CO2 و تا حدي So3 و نهايتاً اسيد مي شود ، لذا گوگرد از لحاظ اسيدي كردن روغنها مهم است اما در عين حال يكي از عناصر تشكيل دهنده بسياري از مواد افزودني نيز مي باشد. چنين گوگردي كه به صورت تركيب وجود دارد ، تا ميزان 5/0 % بي ضرر است .

- روغنهاي روان كننده در معرض تماس با هوا ( و اكسيژن) قرار مي گيرند و عليرغم عدم ميل تركيبي آنها نسبت به اكسژن ، به علت بالا بدون درجه حرارت كار انها و نيز حضور فلزاتي مثل مس و آهن كه كاتاليزور هستند و گوگرد و … واكنش اكسيد اسيون روغنها اتفاق مي افتد و اين مواد اكسيده مي شوند و هر روغني كه بيشتر پالايش شده باشد ديرتر اكسيد مي شود . با اين وجود بهترين روغنها نيز در مقابل حراتهاي بالا قرار به تحمل نيستند ، لذا اكسيده شدن روغنها منجر به ايجاد دو نوع مواد ناخواسته ذيل مي گردد :

1- مواد غير محلول در روغن كه عبارتند از رزين ها ، لعاب و يا لجن
2- مواد محلول در روغن كه عمدتاً كه عمدتا اسيدهاي آلي و پر اكسيدها هستند. نكته مهم اينكه خود اين محصولات اكسيداسيون ، بويژه پرپر اكسيدها ، كاتاليز.ر واكنش اكسيداسيون هستند و سرعت اكسيده شدن روغن را افزايش مي دهند .
- اكسيداسيون بويژه پراكسيدها كاتاليزور واكنش اكسيداسيون هستند و سرعت اكسيده شدن روغن را افزايش ميدهند .
- اكسيداسيون روغنها باعث افزايش ويسكوزيته روغنها مي شود .
- رسوبات حاصل از اكسيد اسيون ممكن است باعث چسبيدن قطعات به يكديگر شوند .

- رسوبات حاصل از اكسيد اسيون باعث سائيده شدن آنها و نيز سبب مسدود شدن سوراخهاي فيلترها و راههاي باريك عبور روغن مي شوند .
به طور خلاصه ، ايجاد اسيد و عدم وجود قليا جهت خنثي نمودن آن ، لجن ،‌كف كردن زياد ، جدا نشدن روغن از آبي كه احتمالاً با آن مخلوط مي شود ، خوردگي ،و ويسكوزيته شدن (عدم جاري شدن روغن) جزء صدمات اكسيداسيون روغن به شمار مي روند .

گرانروي (ويسكوزيته ) و زيانهاي ناشي از عدم وجود گرانروي مناسب :
ويسكوزيته اولين و مهمترين ويژگي مورد انتظار روغنهاي مصرفي مي باشد . هر گونه انحراف از ميزان ويسكوزيته تعريف شده قطعاً منجر به خسارات سنگين دستگاه خواهد شد . لذا پيوسته از صحت ويسكوزيته روغنهاي مصرفي ماشين آلات بايستي اطمينان حاصل نمود . به اين منظور هم روغن نو و هم مصرف شده جهت ادامه استفاده مورد آزمايش غلظت قرار مي گيرند .

گرانروي (ويسكوزيته ) شايد مهمترين خاصيت فيزيكي روغنهاي روان كننده معدني باشد . زيرا تشكيل لايهاي از روغن براي كاهش سائيدگي و اصطكاك ، عمدتاً به ويسكوزيته آن بستگي دارد . در اثر كاهش دما ، ويسكوزيته كم مي شود و بالعكس و درفشاراي بالا و زياد نيز ويسكوزيته زياد مي شود .

- ويسكوزيته بايد به اندازه كافي باشد و نه بيش از آن تادستگاه در سرعتهاي زياد از لحاظ رسيدن و روغن به لابلاي همه قطعات ، دچار كمبود نشود و از طرفي آنقدر بالا باشد كه هنگام كار دستگاه سائيدگي ياتاقان و يا ساير قطعات را حاصل نشود .

به طور خلاصه دقت انجام وظايفي از روغنهاي مثل : روغنكاري (كاهش اصطكاك و سائيدگي) انتقال حرارت و خنك كردن ، انتقال نيرو و ضربه گيري (در مقابل بار ) به مناسب بودن ويسكوزيته آن بستگي دارد .

آلودگي :
بر اساس تحقيقات به عمل آمده آلودگي روغنهاي مصرفي ، حتي روغنهاي نو ، يكي از عوامل عمده استهلاك سيستمهاي هيدروليك ، موتورها و ديگر تجهيزات مي باشد . در يك مقايسه ، ميزان آلودگي تعداد زيادي از ماشين آلات فعال در ايران چندين برابر بيش از آلودگي ماشين آلات در يكي از كشورهاي صنعتي تحت پوشش برنامه «مراقبت وضعيت» بودند گزارش شده است . منابع عمده آلودگي معمولاً ناشي از محيط كاردستگاه سيستم فيلتر ضعيف ، آب بندي ضعيف و غيره مي باشد . از طريق آناليز دوره اي روغن مي توان پيوسته وجود اين عوامل مخرب را كنترل نمود.

شايد بتوان قدرت و توانايي روشهاي آناليز روغن در تشخيص ميزان و نوع آلودگي سيستمهاي مكانيكي نظير : موتورها ، سيستمهاي هيدروليك و غيره را به عنوان يكي از جنبه هاي برجسته اين روشها ذكر نمود . رابطه فيمابين ميزان آلودگي و قابليت اطمينان سيستم توسط كميته اي در صنايع يكي از كوشرهاي صنعتي بررسي گرديد ، نتيجه تحقيق نشان داد كه 55% مسائل گزارش شده ناشي از وجود گرد و خاك مي باشد . البته اين نتايج بهبود قابل ملاحظه اي را در مقايسه با ارزيابي كه ده سال قبل از آن انجام شده بود نشان مي دهد اين بهبود نتيجه مستقيم استفاده از ابزار موثرتر در كار فيلتر هوا در روغن بوده است .

زيانهاي ناشي از وجود آب :
روغنها نبايد آب داشته باشند ، زيرا آب اثرات نامطلوبي روي كارآئي روغنهاي گوناگون دارد . ولي به هر حال آ‘ ، از طريق گوناگون (مثل احتراق سوخت در موتورها و يا نشت آب در توربينها ) وارد روغن مي شود كه بايد به طريقي (مثل تبيخر و…) از آن جدا شود .اندازه گيري مقدار آب از لحاظ اثري كه روي خواص بازدارندگي ، خوردگي و اكسيد اسيون روغن دارد ، ضروري است . وجود آب مي تواند روي عمر روغن ، اثري 3 تا 10 برابر داشته باشد و در بعضي از ياتاقانها خوردگي شديد بوجود آورد . بعضي روغنها مثل روغن توربين و روغنهاي تجهيزات پنوماتيك ، طوري ساخته مي شوند كه نسبت به آب ، مقاومت بيشتري داشته باشند . در حاليكه اكثر روغنها تنها نسبت به مقادير بسيار كم و رطوبت مقاوم هستند ولي مقدار زياد آب بايد در مدت زمان معيني از آنها جدا شود . در روغنهاي توربيين بخاري تا 2/0 در صد آب قابل تحمل است (به شرطي كه خوردگي ايجاد نكند ).

روغنهاي هيدروليك و روغن موتورها نيز نسبت به رطوبت حساس هستند . آب در روغن موتوراگر تبخير شود يا ماده پاك كننده روغن توليد امولسيون (كف سفيد رنگ در موتور ) مي نمايد كه ممكن سوراخهاي فيلتر روغن را مسدود كند ، ضمن اينكه باعث زنگ زدن و خوردگي نيزمي شود . در روغنهاي هيدروليك نيز وجود آب باعث خوردگي مي شود و حد تحمل اين نوع روغنها ، عموماً زير 1/0 در صد است .
ب ) راجع به ماشين :
در همه سيستمهاي مكانيكي فرسايش نتيجه اصطكاك و ذرات فرسايشي محصول مي باشد . ذرات فرسايشي پيوسته از قطعات جدا و در روغن شناور مي شوند . از طريق آناليز ذرات معلق در روغن فرايند پيچيده فرسايش را مي توان در هر مرحله از پيشرفت آن كنترل نمود . با استفاده از مشخصات ذرات فرسايشي معلق در نمونه روغن مي توان به ذرات : نوع ، شدت ، محل و عامل عيب پي برد به طور مثال : با اندازه گيري مقدار ذرات فرسايشيس در نمونه روغن مي توان رفتار ماشين را زيرنظر داشت و از زير نظر داشت و از چگونگي مرحله آيندي ، دوره عمر طبيعي ، مرحله اوليه ايجاد عيب ، مرحله بحراني عيب و نهايتاً توقف آن آگاهي يافت .

در آزمايشگاه «مراقبت وضعيت » به كمك آزمايش آناليز طيف نشر اتمي مقدار ذرات بسيار ريز فرسايشي (كوچكتر از 4 ميكرون) انواع فلزات (بيست عنصر نظير : آهن ، مس ، آلومينيوم ، سرب ،كروم و الخ ) كه در متالوژي ساخت قطعات داخلي سيستمهاي بكار رفته ظرف كمتر از يك دقيقه در مقياس ppm بدست خواهد آمد . افزايش توليد مقدار اين ذرات نشاندهنده شدت فرسايش خواهد بود و با توجه به جنس ذرات مي توان تا حد بسيار بالائي محل و قطعه معيوب را شناسائي نمود . همچنين به كمك ساير آزمايشات اطلاعات وسيعتري راجع به ذرات قابل استحصال خواهد بود .

نتياج بررسيهاي به عمل آمده نشان داده كه از طريق «مراقبت وضعيت » مي توان 90% موراد بروز عيب را در مرحله اوليه خرابي شناسايي نمود . به منظور استخراج اطلاعات لازم راجع به ذرات فرسايشي ، آزمايشهاي مختلفي روي نمونه روغن انجام مي شود . اين آزمايشها بستگي به اعلام نياز مهندسين مراقبت وضعيت و يا كارشناس آزمايشگاه دارد .

فصل سوم

1- دلايل حياتي براي آناليز روغن
كنترل مطمئن فرآيند پيش اقدام
الف – سلامتي و تميزي روانكار را قبل از انبار نمودن كنترل نمائيد .
اين يك پيش فرض متداول و در عين حال خطرناك است كه روغن نو تميز مي باشد. آزمايشهاي آناليز روغن و ذرات .مراقبت رطوبت و اندازه گيري گرانروي (ويسكوزيته) شما را قادر مي سازد تا شرايط مناسب سيال خود را به هنگام دريافت كنترل نمائيد.
ب – سلامتي و تميزي روانكار را در انبار كنترل نمائيد .

روانكار براي جذب آلودگي بسيار مستعد هستند . آزمايشهاي شمارنده ذرات . رطوبت و ويسكوزيته مي تواند شما را از شرايط مناسب نگهداري روانكار در انبار مطمئن سازد .هم چنين شرايط روانكار هنگامي كه در آستانه ريختن به داخل سيستم است بسيارحياتي مي باشد . آناليز روانكار اين اطمينان را در شما بوجود مي آورد كه روغن ريخته شده داخل سيستم در شرايط مناسب است .

ج - تشخيص سريع فيلترهاي معيوب
هيچ ابزاري جهت تشخيص فيلترهاي معيوب با آناليز روغن قابل مقايسه نمي باشد . نشان دهنده اختلاف فشار (Pressure Differential Guage) شاخص كندي براي تشخيص زمان انقضاء مصرف فيلتر مي باشد و نيز هنگامي كه فيلتر آسيب مي بيند اطلاعاتي را ارائه نمي دهد .

د – تأئيد محفوظ بودن آببندي ها (Seals) و هواكش ها از آلودگي ها
هزينه رفع آلودگي از روغن 10 برابر هزينه جلوگيري و پيشگيري از آلوده شدن روغن به آلاينده ها مي باشد . مراقبت رطوبت و ذرات ، هنگامي كه آببندي ها و هواكش ها وظيفه خود را انجام نمي دهند . به عنوان عامل هشدار دهنده به شمار مي رود و شما مي توانيد براي اصلاح و رفع عيوب آنها برنامه ريزي نمائيد.

ه – تأييد سالم بودن روغنها
هرگونه تنزل خواص يك روانكار صنعتي با تغيير در ويسكوزيته همراه خواهد بود و قابل تشخيص مي باشد . مراقبت روند تغييرات گرانروي شما را از هر گونه تغييرات مطلع ساخته و شما مي توانيد جهت تشخيص ريشه هاي اين تغييرات و اصلاح آنها اقدام نمائيد .