بخشی از مقاله
مقدمه
کاربران موتورهاي دیزل همیشه سعی در کاهش عملیات تعمیري ناشی از خرابی در ماشینهـایشـان داشتهاند. هزینههاي بالاي ناشی از تعمیرات، تعویض قطعات و نگهداري این موتورها، مهندسین » نگهداري و تعمیرات« را بر آن داشته است که از تکنولوژيهاي جدید استفادة بهینه و مؤثر نمایند(.(3
به علت سودمند بودن تکنولوژي نگهداري و تعمیرات پیش نگر، این روش در بسیاري از صنایع مورد قبول واقع شده است. مراقبت وضعیت مؤثر صنایع را قادر میسازد که بدون نیاز به بازدید مستقیم از قطعـات به مشکلات و عیوب ماشینها پی ببرند. این عیوب در صورت عدم مرتفع شدن ممکن است خسـارت هـاي
هنگفتی را متوجه سازمان مربوط کند(.(14
در سیستمهاي مکانیکی که اجزا با روغن در تماسند، روش پایش روغن1، قابلیـت بـالایـی را در
تشخیص عیوب مکانیکی داشته و به عنوان ابزاري مؤثر، امکان بهینه سازي سیستمها و کنترلهاي مختلـفـی نظیر بررسی روند استهلاك، کیفیت قطعات و مواد و چگونگی انجام تعمیرات را فـراهـم مـی سـازد(.(6
ماشینهاي مکانیکی روي یک لایه بسیار نازك در حد 10 میکرومتر از روغن که تقریباًمعادل قطـر یـک
سلول خون است حرکت میکنند. از دست رفتن این لایه به معنی خرابی بوده و اطمینان از نگهداري روغـن به طور سالم، تمیز و خشک حیاتی است. آنالیز روغن این هدف را به ثمر میرساند. علاوه بر این همـانـنـد
خون در بدن انسان، روغن نیز در ماشین نشاندهندة مشخصات سالم بودن ماشین است. آنالیز روغـن ایـن
مشخصهها را به اطلاعات ارزشمندي تبدیل مینماید که در زمینه تصمیمگیري، نگهداري و بهرهبـرداري بـه کار میروند(.(7
مواردي که از طریق آنالیز روغن میتوان به آنها پی برد به طور خلاصه عبـارتـنـد از: سـوخـت
وارد شده به روغن، مواد و کثافات وارد شده به روغن، ضد یخ موجود در روغن، سایش یاتاقانها و عـدم
کارایی روغنکاري. از این طریق میتوان عیوب مختلف نظیر خوردگی، مشکلات یاتاقانها، فرسایش غـیـر
عادي رینگ و پیستون موتورها، فرسایش غیر عادي محورها و دندههاي گیربکس و پمپهاي هیدرولیک را
مورد شناسایی قرار داد و نسبت به رفع عوامل آن اقدام نمود(.(1
استفاده از تکنیک عیبیابی مکانیکی موتور از طریق آزمایشهاي آنالیز روغن، از نظر اقتصـادي و
زمانی صرفهجویی قابل توجهی را بدنبال دارد. علاوه بر این تجزیه و تحلیل دادههـاي حـاصـل از ایـن آزمایشات کلید عیبیابی و شناسایی خرابیهاست. ولی براي انجام این تجزیه و تحلیلها و تبدیل داده هـاي
خام به اطلاعات سودمند نگهداري، نیاز به مهارتهاي انسانی است که اولاً به راحتی در دسترس نیستند و ثانیاً تحلیلها توام با خطاي احتمالی انسانی خواهند بود. بنابراین استفاده از مدلهاي عیبیابی مناسب، مـفـیـد و
سودمند و چه بسا ضروري به نظر میآید(.(10
هدف از این تحقیق دستیابی به مدل عیبیابی مکانیکی موتور تـراکـتـور MF399 از طـریـق
آزمایشهاي آنالیز روغن مطابق با شرایط کاري کشت و صنعت میان آب اهواز بوده که جهت رسیدن بـه این مدل نیاز به طی مراحل زیر میباشد: 1ـ مراقبت وضعیت موتور از طریق آزمایشهاي آنالـیـز روغـن، عیبیابی و رفع عیب، 2ـ جمع آوري دادهها، 3ـ تجزیه و تحلیل 4ـ مدلسازي 5 ـ آزمون مدل.
1- Oil Monitoring
ابراهیمعنوانزادمقالههوهمکاران 25
مروري بر تحقیقات گذشته
السون(1982)1 سیستمهاي پایش سیار2 را بهعنوان روشی از نگهداري و تعمیرات مبتنی بر وضعـیـت دستگاه مطرح کرد. این سیستمها اطلاعات دقیقی از پارامترهاي موتور را بهطور پیوسته فراهم آورده و امکان
جایگزین نمودن روشهاي تعمیر و نگهداري به صورت بازرسیهاي مکرر و غیر قابل انعطاف را بـا یـک
برنامه نگهداري مطابق شرایط، اقتصادي و کاملاً انعطاف پذیر فراهم می نمایند(.(8 جنر(1985)3 پایش مـواد
ریز خارجی*4 را مورد بررسی و تحلیل قرار داد(.(11 میچل(1986)5 یک سیستم خودکار نگهداري پیش نگر از طریق مراقبت وضعیت6 را طرح و مورد ارزیابی قرار داد(.(14 کلر و سبا(1989)7 از یکدستگاه پـایـش
روغن شامل یک حسگر دي الکتریک، جهت اندازهگیري تغییرات ثابت دي الکتریک روغن مـوتـورهـاي توربینی استفاده نمودند. آنها این نتایج را با نتایج حاصل از آزمایشهاي اکسیداسیون، گرانروي و عدد کلی اسید8 مقایسه نموده و نتیجه گرفتند در صورتی که تلفات حاصل از تبخیر روغن ناچیز باشد، گرانروي و عدد کلی اسید رابطه معنیداري با عدد دي الکتریک روغن دارد(.(12 هیل و اسمیت(1990)9 مبحث سیستمهـاي خبره10 را در مراقبت وضعیت ماشینها مطرح نمودند(.(9 ایلوت و گریفیتس(1997)11 جهت اتـومـاسـیـون دادههاي حاصل از سیستمهاي مراقبت وضعیت و تبدیل این دادهها به اطلاعات مفید نگهداري در سیستمهـاي پمپاژ بریتانیا از شبکههاي عصبی12 استفاده نمودند(.(10
در سال 1997، نیروي دریایی آمریکا یک سیستم جدید شناسایی و پیشبینی عیوب مـاشـیـن هـا13
متشکل از سیستمهاي آنالیز روغن و آنالیز ارتعاشات به صورت هشدار دهنده14 را مورد ارزیابی و مقایسه بـا سیستمهاي معمول مراقبت وضعیت کشتیها قرار داد. مطابق بررسیهاي انجام شده، این سیستم علاوه بر دقت بالاتر، اولاً شرایط سیستم را در زمان واقعی ارائه میدهد و ثانیاً اتلاف زمانی را کاهش میدهد(.(13 در همان سال، نیکرسون، ویلیام و ریچارد(1997)15 سیستم هوشمند پایش سلامت اجزا در عملیـات نـگـهـداري و تعمیرات مبتنی بر وضعیت دستگاه را مطرح کردند(.(14 دگاسپاري(1999)16 گزارشی از سیستمهاي مراقبت وضعیت موجود از طریق آنالیز روغن به روش حسگرهاي هشدار دهنده17 را ارائه نمود. بنا به نـظـرات وي
اندازهگیري کیفیت روغن در زمان واقعی با استفاده از سیستمهاي هشدار دهنده باعث کاهش هر چه بیشـتـر
هزینههاي نگهداري ماشین و تغییر در عملکرد موتور خواهد شد. او در این گزارش سه نوع سیستم هشـدار
دهنده18 را معرفی کرد(:(6
1ـ سیستم هشدار دهنده از طریق نصب حسگر بر روي موتور، این حسگر به گونهاي طراحی شـده کـه
کهنگی روغن را با کنترل ثابت نارسانایی الکتریکی19 که با خاصیت اسیدي همبستگی دارد و نشانگر زوال
روغن است، اندازهگیري میکند. این حسگر را میتوان در محل خروجی فیلتر روغن و یا در سینـی روغـن
نصب نمود.
3- Jener 2- On-wing monitoring systems 1- Elson
4- Debris monitoring
*مواد ریز خارجی(:(Debris مواد خارجی موجود در روغن سیستم روغنکاري اعم از مواد حاصل از فرسایش قطعات ماشین، مواد حاصل از
تغییرات فیزیکی و شیمیایی روغن از قبیل اکسیداسیون و مواد خارجی از قبیل ضد یخ، سوخت و آب و ...
6- An automated condition monitoring/predictive maintenance system 5- Mitchell
9- Hill & Smith 8-Total Acid Number(TAN) 7-Keller & Saba
12-Neural networks 11-. Ilott & Griffiths 10- Expert systems
14- On-board 13- Machinery Prognostic/Diagnostics System(MPDS)
16- Intelligent component health monitoring system 15- Nickerson, William & Richard
19- Dielectric 18- On- board sensors 17- DeGaspari
62 مجله علمی پژوهشی علوم کشاورزي
2ـ سیستم هشدار دهنده از طریق عادات بهره برداري که برخلاف روش اول در آن از هیچ نـوع حسـگـر
روغن استفاده نمیشود، بلکه مدلی ریاضی است که با استفاده از رایانه، نرخ تنزل کیفی روغن را از طـریـق اطلاعات جمعآوري شده توسط سیستمهاي مختلف ماشین بهدست میآورد. این مدل بر اساس میلـیـون هـا کیلومتر تستهاي رانندگی و نتایج آنالیز روغن براي هر موتور خاص بهدست میآید.
3ـ سیستم ترکیبی که روشی مرکب از پایش شرایط بهره برداري و کاربرد حسگر میباشد.
در سال 2000، شرکت سازندة موتورهاي دیزلی و گازي پرکینز1 به استفاده از سیستم هـاي هـوشـمـنـد الکترونیکی2 به همراه حسگرها و ترانسدیوسرهاي نصب شده در نقاط مهم مربوط به فشار، دما، ارتعـاشـات،
گرانروي، ذرات فرسایشی و رطوبتی و ... بر روي موتورها اقدام نمود تا از این طریق جهت عملیات مـورد
نیاز نگهداري و تعمیرات به استفادهکنندگان هشدارهاي لازم را بدهد. براي این منظور موتورها مجهز به یک مدول کنترل الکترونیکی3 شدند که به طور مستمر اقدامات مورد نیاز در ساعتهاي آینده را نشان میداد(.(5
همانطور که در سوابق تحقیقات دیده شد، اکثر محققین در این موارد فقط نتایج تحقیقاتشان را بهطور کـلـی آورده و هیچ یک روش تحقیق و نتیجه اصلی آن که همان مدل است را ارائه ندادهاند.
مواد و روشها تراکتورها و شرایط کاري آنها
براي انجام تحقیق، 7 تراکتور مدل )MF399شکل (1 ساخت شرکت تراکتورسازي ایران کـه در
شرکت کشت و صنعت میان آب خوزستان(کیلومتر 90 جادة اهواز-شوش) مشغول کار بودند، انتخاب شدند که 5 دستگاه از آنها نو بودند. با همکاري شرکتهاي کشت و صنعت میانآب، الـبـرز تـدبـیـرکـاران، تراکتورسازي ایران، موتورسازان تراکتورسازي ایران، ریختهگري و آهنگري تراکتورسازي ایران و راهآهـن جمهوري اسلامیایران شرایط انجام این تحقیق فراهم گردید.
موتور این تراکتورها، موتور دیزل چهار زمانه شش سیلندر آب خنک پرکینز4 مدل 1006-6 بود.
این تراکتورها در طول سال، حدود شش ماه در حال انجام عملیات بودند که در این شش ماه بهطور متـوسـط
10 تا 12 ساعت در روز کار میکردند. با استفاده از این تراکتورها عملیات خاکورزي و آماده سازي زمیـن،
داشت و برداشت نیشکر انجام میشود (شکل .(1 تراکتورهاي مذکور در شرایط کاري سنگین و پر گـرد و
خاك کار میکنند و در صورتی که عملیات آنها به علت خرابی متوقف شود، علاوه بر هزینههاي تعمیرات بهدلیل ایجاد وقفه در عملیات زراعی خسارتهاي زیادي را موجب خواهند شد.
نمونهگیري از روغن موتور و انتقال نمونهها به آزمایشگاه
نمونه روغن گرفته شده از این نظرکه آن روغن باید نمونه و نمایندهاي از کل روغن ماشین بـاشـد
بسیار مهم است؛ زیرا نتایج آنالیز روغن فقط بر اساس آنالیز نمونه تخلیه شده بیان میشود. روغن قـبـل از
نمونهبرداري همیشه باید گرم و مخلوط شده باشد، بنابراین نمونهگیري از موتور باید بلافـاصـلـه پـس از
خاموش شدن آن انجام گیرد.
2- Electronic Intelligence 1- Perkins
4- Perkins 3- Electronic Control Module(ECM)
ابراهیمعنوانزادمقالههوهمکاران 27
بهمنظور نمونهگیري از روش پمپ خلا1 استفاده شد. پس از اتمام نمونهگیري، ظرف نمـونـه را در داخل کیفهاي مخصوص قرار داده و سپس در بستهبنديهاي مناسب نمونه از طریق پست به آزمـایشـگـاه ارسال میگردید.
آزمایشهاي انجام شده
نمونههاي مذکور، پس از بستهبندي به آزمایشگاه منتقل شده و پس از انجام آزمایشهـاي زیـر و حصول نتیجه و بررسی کارشناسی، برگه نتایج آزمایش نمونه صادر میشد. در صورت غیر مجاز بودن مـورد یا موارد نمونه، موتور ذکرشده از نظر نوع خرابی و عیب، مورد بررسی و مطابق شرایط کاري بـا نـتـایـج آزمایشها مورد مقایسه و ارزیابی قرار میگرفت که نحوة عمل به طور خلاصه در بخش نتایج و بحث آمـده است.
-1 اسپکترومتري جذب اتمی(Atomic Absorbsion Spectroscopy(AAS
آنالیز اسپکترومتریک ذرات در بررسی منشاء ذرات فوقالعاده مؤثر است. اسپکترومتر بررسی میکند که چه عناصر شیمیایی در ذرات وجود دارد، همچنین ممکن است میزان نسبی آنها و احتمالاً نوع ترکیبات
شیمیایی موجود در ذرات را بیان کند.
در یک تجزیه جذب اتمی، عنصر مورد اندازهگیري باید به حالت عنصري کاهش یافته، تبخیر شده و
سر راه دسته شعاع تابش منبع قرار گیرد. این فرایند اغلب اوقات با کشیدن محلولی از نمونه بهصـورت مـه
رقیق به داخل یک شعله مناسب، انجام میگیرد. یک صافی تکرنگ طیف مربوط به هر عنصر مشخـص را شناسایی میکند. شکل 2 مجموعه را بهطور شماتیک نشان میدهد. قسمت اصلی دستگاه شامل منـبـع نـور
(لامپ کاتدي)، شعله، مکنده، آینهها، سیستم الکترونیکی، صفحه نمایشگر و صفحه کلیدها براي تـنـظـیـم دستگاه است.
بهمنظور آنالیز فلزات توسط دستگاه جذب اتمی، در ابتدا براي هر عنصر لامپ مورد نظر را در دستگاه قرار داده و دستگاه با توجه به طول موج مربوطه تنظیم میگردد. نمونه را در اسید(HCl (1+1 حل کرده کـه پس از حل شدن، توسط مکنده دستگاه بهدرون شعله افشانده میشود و بهصورت بخار اتمیدر میآید و بر راه
دسته تابش منبع قرار میگیرد. مقدار نور جذب شده توسط صفحه نمایشگر نشان داده میشود که با تـوجـه بهمیزان جذب، غلظت عناصر در مقایسه با غلظت محلولهاي استاندارد محاسبه میگردند. براي تولید شعله از اکسندههاي معمولی شامل هوا، هواي فشرده و گاز اکسید ازت استفاده میشود که نوع گاز اکسنده به عنصر مورد نظر بستگی دارد. گاز استیلن هم بهعنوان سوخت مصرف میگردد. رقیقکنندة نمونه براي روغن هـاي معدنی متیل ایزوبوتیل کتون است که به نسبت 0.3 از روغن ، 100 میلی لیتر از رقیقکننده میباشد(.(2
