بررسي چگونگي وضعيت روغن :

بحثي در مورد تجزيه و تحليل روغن :

وجود يك سيستم مناسب براي تعمير و نگهداري دستگاهها، عامل بسيار مؤثري در اطمينان به عملكرد سيستم و كاهش هزينه‌هاي تعمير و نگهداري مي‌باشد. روش تعميرات مبتني بر وضعيت دستگاه كه حقيقتاً كارآمدترين روش تعمير و نگهداري است، به طرق مختلفي انجام مي‌شود كه مهمترين آنها مراقبت وضعيت از طريق «آناليز روغن» و «آناليز ارتعاشات» است.

 

در سيستمهاي مكانيكي كه اجزاء با روغن در تماسند، روش مونيتورينگ روغن قابليت بالايي را در تشخيص عيوب مكانيكي داشته و به عنوان ابزار مؤثري امكان بهينه سازي سيستمها و كنترلهاي مختلف نظير بررسي روند استهلاك، كيفيت قطعات و مواد مصرفي و كيفيت تعميرات را فراهم مي‌سازد.

مواردي را كه مي‌توان از طريق آناليز روغن به آ‌نها پي‌برد بطور خلاصه عبارتند از: سوخت وارد شده به روغن، مواد و كثافات داخل روغن، ضد يخ موجود در روغن، سايش ياتاقانها و عدم كارآيي روغنكاري. از اين طريق مي‌توان عيوب مختلف نظير خوردگي، مشكلات ياتاقانها، فرسايش غيرعادي رينگ و پيستون موتورها، فرسايش غيرعادي شافها و دنده‌هاي گيربكس و پمپهاي هيدروليك را مورد شناسايي و نسبت به رفع عوامل آنها اقدام نمود.

مقدمه

فاصله بين اجزاء متحرك ماشينها ممكن است تا  10  باشد كه تقريباً معادل قطر سلول خون انسان است و اين فاصله بايد توسط روغن پر شود. بنابراين اطمينان از سالم بودن، تميز بودن و خشك بودن روغن الزامي است كه آناليز روغن اين هدف را دنبال مي‌كند. در غير اين صورت احتمال بروز سايشهاي غيرمجاز زياد خواهد بود، روغن همانند خون انسان مواد معلق را از اطراف اجزاي ماشين حمل مي‌كند. مونيتورينگ روغن اطلاعات عددي در مورد اين مواد به ما مي‌دهد تا تصميمات سرويس و نگهداري ماشين به طور صحيح اخذ شود.

(شكل  1) نقش روغنكاري و نگهداري را در هزينه‌هاي متغير ماشين‌آلات نشان مي‌دهد. ملاحظه مي‌شود كه روغنكاري فقط درصد كمي از هزينه را به خود اختصاص داده است.

شكل  1) درصد هزينه‌هاي مختلف متغير دستگاه

آناليز روغن چيست؟

آناليز روغن نمونه را بررسي كرده و خصوصيات و مواد مختلف حاصل از سايش و غيره را در روغن موتور، جعبه دنده و يا سيستم هيدروليك نشان مي‌دهد، نمونه‌برداري و تجزيه و تحليل بر پايه سايش‌‌هاي مجاز صورت گرفته و سايشها و محتويات غيرمجاز موجود در روغن را نشان مي‌دهد.

اساس كار آناليز روغن عبارتست از: انعكاس وضعيت دقيق ماشين براي يك دوره زماني از طريق نشان دادن وضعيت دستگاههاي مكانيكي در حال كار. روغن كه در تماس با موتور يا اجزاي مكانيكي ديگر است، ذرات و براده‌هاي فلزي سائيده شده را مي‌گيرد ، اين ذرات به قدري كوچكند كه به صورت معلق در روغن هستند. همچنين بسياري از محصولات ناشي از محفظه احتراق در حلقه روغن‌گير مي‌افتند.

ذرات حاصل از سايش مجاز قطعات با روغن مخلوط مي‌شوند. همچنين مواد خارجي ديگر نيز وارد روغن مي‌شوند . با تشخيص و اندازه‌گيري اين ناخالصيها، اطلاعاتي از نرخ سايش و موادخارجي ديگر دريافت مي‌شود، آناليز روغن همچنين راههاي كاهش سايش و مواد خارجي را ارائه مي‌دهد.

مواد خارجي موجود در داخل روغن

  1.   موادي كه در اثر تغييرات فيزيكي و شيميايي خود روغن از قبيل اكسيداسيون در روغن به وجود مي‌آيند.

      2.         مواد خارجي از قبيل ضديخ و سوخت و آب كه وارد روغن مي‌شوند.

      3.         مواد حاصل از سايش قطعات ماشين كه وارد روغن مي‌شوند.

آزمايشات آناليز روغن

يك آزمايش تجزيه و تحليل روغن، مقدار مواد مختلف حاصل از سايشهاي محلهاي مختلف را به ما مي‌دهد و همچنين منشاء مواد خارجي و آلودگيها را ارائه مي‌نمايد.

آناليز روغن مي‌تواند موارد ذيل را مشخص كند: سوخت وارد شده به روغنكاري، مواد و كثافات داخل روغن، ضديخ موجود در روغن، سايش ياتاقانها و عدم كارآيي روغنكاري.

برخي سايشها مجازند ، اما سايشهاي غيرمجاز مي‌توانند نشان دهنده مسئله‌اي باشند كه عامل خرابي يك جزء اصلي واقعي شوند.

رويت زود هنگام يا پيش‌بيني خرابي مي‌تواند موارد زير را به همراه داشته باشد: كاهش هزينه‌هاي تعمير، كاهش آسيب‌ها و خرابيها، افزايش عمر ماشين و كاهش زمان صرف شده جهت تعميرات (خصوصاً موقعي كه زمان اهميت داشته باشد).

1) آناليز عناصر فرسايشي

در حين كار اجزاي موتور مقادير ميكروسكوپي از فلزات سايشي به روغن اضافه مي‌شود. در شرايط طبيعي موتور، سايش به آهستگي صورت گرفته و مقدار عناصر سايشي در روغن به طور پيوسته و آرام زياد مي‌شود. نمونه‌گيريهاي منظم و متوالي و ارزيابي مقدار عناصر فرسايشي اين نمونه‌ها، تغييرات غير متعادل را مشخص خواهد كرد و از اين طريق مي‌توان به علل احتمالي آن پي‌برد.

مشخص كردن محل سايش فلز كار مشكلي است، ولي با تعيين موارد غير طبيعي مي‌توان تا حدي آن را حدس زد. در بسياري از موارد مي‌توان سايش را كنترل كرده يا پيشگيري نمود.

عناصر فلزي سايشي، عناصر افزودني و عناصر آلاينده ممكن است از اجزاي مختلفي به وجود آيند كه مهمترين آنها به شرح زير مي‌باشند:

آهن (Fe): سيلندرها، واشرها، ميل‌لنگ، چرخ دنده‌ها، ميل بادامك. مكانيزم سوپاپ

مس (Cu): بوشها، ياتاقانها، بوشهاي بادامك، خنك كننده‌هاي روغن، بوشهاي مكانيزم سوپاپ، واشرهاي پيشرانه‌اي، ياتاقانها يا بوشهاي ميل بادامك

آلومينيم (Al): پيستونها، ياتاقانها، سيلندرها (در برخي از انواع)، بوشها، محفظه پمپ روغن، دمنده‌ها، ياتاقانهاي پيشرانه‌اي، ياتاقانها يا بوشهاي ميل بادامك

كروم (Cr): رينگها، ياتاقانهاي غلتكي يا مخروطي (در برخي از انواع)، واشرها، سوپاپ اگزوز

سرب (Pb): ياتاقانها

سيليكان (Si): افزودني ضد كف، گردوخاك

سديم (Na): افزودنيهاي روغن (در برخي از موارد)، ضد يخ، گردوخاك

نيكل (Ni): انواع خاصي از ياتاقانها، سوپايها و گايدهاي سوپاپ

نقره (Ag): انواع خاصي از ياتاقانها، لحيم برخي از خنك كننده‌هاي روغن

موليبدن (Mo): رينگها، انواع خاصي از ياتاقانها

منيزيم (Mg): پوسته يا بدنة انواع خاصي از موتورها، افزودنيهاي روغن

علاوه بر فلزات سايشي، تعدادي افزودنيهاي فلزي وجود دارند كه در بيشتر روغنكاريهاي مدرن از آنها استفاده مي‌شود. اين عناصر عبارتند از:

بر (B): واسطه‌هاي ضد سايش، ضد اكسيدها، احزاي روغن‌هاي بدون بو

كلسيم (Ca): پاك كننده‌ها، انتشار دهنده‌ها، خنثي كننده‌هاي اسيد

باريم (Ba): مواد بازدارنده خوردگي، پاك كننده‌ها، مواد بازدارندة زنگ زدگي

روي (Zn): ضد اكسيدها، مواد باز دارندة خوردگي. افزودنيهاي ضد سياش، پاك كننده‌ها، افزودنيهاي فشار بحراني

فسفر (P): واسطه‌هاي ضدزنگ، شمع جرقه و كاهندة حجم محفظة احتراق

2) ويسكوزيته Viscosity

ويسكوزيته مهمترين مشخصة روغنهاي روانكار است. آزمايش ويسكوزيته، مقاومت داخلي روانكار را نسبت به جاري شدن نشان مي‌دهد. آزمون ويسكوزيته به طور معمول در درجة حرارت  100  و  40  درجة سانتيگراد انجام مي‌شود.

نتايج آزمايش ويسكوزيته معمولاً به سه صورت ثبت مي‌گردد: نرمال، زياد، كم.

در حالت ويسكوزيتة زياد يا كم بايد جهت عمليات نگهداري علت مورد نظر را جستجو  و نسبت به رفع آن اقدام نمود.

تغييرات ويسيكوزيته متأثر ازميزان كاركرد روغن، محتويات روغن، آلودگي، تركيب با مواد و ناهنجاريهاي ديگر بوده كه بر ساعات سرويس روغن تأثير مي‌گذارد.

علل ناهنجاريهاي ويسكازيته: تركيب با سوخت، مقدار زياد دوده، آلودگي آب، آلودگي ضد يخ، كمپرس، اكسيداسيون روغن، استفاده از روغن با درجة نامناسب، طولاني شدن زمان سرويس روغن

3) دودة سوخت

اندازه‌گيري مقدار دودة سوخت در روغن موتورهاي ديزل يك روش بسيار خوب براي تعيين راندمان احتراق در موتور مي‌باشد.

آزمايش دودة سوخت در مشخص كردن نسبت صحيح سوخت به هوا و يا ناهنجاريهاي ديگر موتور كمك مي‌كند. مقدار غيرمجاز دودة سوخت در روغن باعث ايجاد مشكلات زيادي در عمليات نگهداري مي‌شود كه بايستي در اسرع وقت نسبت به رفع مشكل اقدام نمود.

علل: نسبت نامناسب سوخت به هوا، عملكرد نامناسب تجهيزات، كيفيت پايين سوخت، فرسودگي رينگهاي كمپرس، اشكالات گايد سوپاپ دود و مكش، ضريب تراكم پايين،بدون بار كار كردن بيش از حد، تنظيم ناصحيح انژكتور، مسدود شدن فيلترهاي هوا، فرسودگي رينگهاي روغن، ساييدگي بيضوي شكل سيلندرها، معيوب بودن كولر روغن، طولاني شدن زمان سرويس روغن.

 

آثار: افزايش ويسكوزيته، افزايش دماي موتور، اكسيداسيون، كاهش توان توليدي، بالا رفتن هزينه‌هاي نگهداري، محدود كردن جريان روغن، مسدود كردن فيلترها، دود خروجي بيش از حد، كوتاه كردن عمر موتور، كاهش راندمان موتور، كوتاه كردن زمان سرويس روغن.

4) رقيق شدن روغن در اثر اختلاط با سوخت

زماني كه روغن در اثر اختلاط با سوخت رقيق مي‌شود، كيفيت روانكاري كاهش يافته و باعث افزايش ساييدگي قطعات و بالا رفتن دماي كار موتور مي‌شود. روغن، سطوح فلزي موتور را از هم جدا كرده، آببندي بين مخفظة احتراق و محفظة ميل لنگ را فراهم آورده و وظيفة انتقال حرارت در موتور را نيز برعهده دارد كه در صورت رقيق شدن اين وظايف را به خوبي انجام نداده و باعث ايجاد عيوب ديگري در موتور مي‌گردد.

علل: نشتي يا معيوب بودن انژكتورها، در جا كار كردن بيش از حد، تراكم ناقص، رينگها يا واشرهاي فرسوده، تايمينگ نامناسب (تنظيم نبودن زماني سوپاپهاي موتور)، اپراتور يا راننده‌هاي كم تجربه، شرايط محيطي كار، نشتي از پمپ سوخت يا واشر آن، نسبت نامناسب هوا به سوخت كيفيت پايين سوخت، استفاده از موتور به جز مواردي كه موتور به آن منظور طراحي شده است.

5) آلودگي با آب يا ضديخ

بسياري از عيوب موتورها به سبب آلودگي روغن با آب يا ضد يخ مي‌باشد. آزمايش آناليز روغن هرگز مقدار آب موجود در روغن موتور را نشان نمي‌دهد، زيرا روغن موتور به قدري داغ هست كه آب موجود در آن بخار مي‌شود؛ بنابر اين آناليز آب فقط در سيستمهاي هيدروليك، گيربكس‌ها و… استفاده مي‌شود. اما آناليز روغن مي‌تواند عناصر شيميايي ضديخ موجود در روغن را برحسب جزء در ميليون (ppm)  سديم (Na)، بر (B)  و پتاسيم (K)  نشان دهد. زماني كه مقادير سديم، بر و يا پتاسيم در روغن محفظة ميل لنگ مشاهده شد، مشخص مي‌گردد كه آلودگي ضديخ اتفاق افتاده است. برخي از روانكارها خود شامل اين عناصر مي‌باشند كه در حين ارزيابي نتيجة آزمايش بايستي مقدار اولية اين عناصر را در نظر گرفت.

علل: دماي كار پايين موتور، وجود سوراخ يا حفره در واشرها، آلودگي در حين سرويس، ماشينكار نامناسب سطوح سيلندر و سر سيلندر، آببندي نامناسب، آلودگي روغن نو،انبار كردن نامناسب روغن نو، محصولات محفظة احتراق، آببندي نامناسب خنك كنندة روغن، آچاركشي نامناسب سر سيلندر، آلودگي نمونه در حين نمونه‌برداري.

آثار: خرابي موتور، روغنكاري غير مؤثر، دماي كار بالا، تلفات توان، سايش فلزي، از بين رفتن اثر افزودنيهاي روغن، به وجود آمدن تركيبات اسيدي، افزايش مقدار فلزات ساييده شده، افزايش ويسكازيته، تلفات مايع خنك كننده.

6) اكسيداسيون

روغن موتور تحت شرايط معيني ممكن است تغيير شيميايي داده و اكسيد شود. اين پروسه مي‌تواند باعث پايين آوردن قابليت روغنكاري روانكار و ايجاد معايبي از طريق مواد توليد شده از اكسيداسيون روغن شود.

مشكلات معمولي كه از اكسيداسيون بيش از حد روغن و مواد توليد شده از اكسيداسيون آن پيش‌ مي‌ايد عبارتند از: ته نشست لاكي، خوردگي فلزي، ويسكوزيتة بالا.

روش مونيتورينگ روغن، يك نمونه روغن مصرف شده و يك نمونه روغن نو را مقايسه كرده و مقدار اكسيداسيون روغن را مشخص مي‌كند. اكسيداسيون يكي از مهمترن مسائلي است كه در برنامة سرويس روغن تأثير مي‌گذارد.

علل: دماي كار بالا، استفاده از روغن نامناسب در حين سرويس، نشت گازهاي محفظة احتراق به محفظة ميل لنگ، تغييرات روغن در اثر انبساط، طولاني شدن زمان سرويس روغن كه معمولترين عامل افزايش اكسيداسيون روغن مي‌باشد.

آثار: افزايش ويسكازيتة روغن، گرفتگي فيلتر، افت راندمان موتور، ايجاد تركيبات لاكي، خوردگي عناصر فلزي، افزايش سايش ته نشين رسوبي، داغ كردن موتور.

7) نيتراسيون

مواد نيتروژني به شدت اسيدي بوده و مي‌توانند باعث افزايش اثرات اكسيداسيون شوند.

اين مواد زماني كه تركيب سوخت با روغن موتور در محفظة احتراق پيش آمد، در حين پروسة احتراق سوخت به وجود مي‌آيند. روش استاندارد اندازه گيري مقدار نيتراسيون از طريق آزمايش مادون قرمز مي‌باشد. افزايش بيش از حد نيتراسيون ممكن است باعث افزايش عدد كلي اسيد (TAN  يا مقدار كل اسيد در روغن) نيز شود.

زماني كه مقدار نيتراسيون بالا رود، سرويس روغن مؤثر خواهد بود.

تركيبات نيتروژن غالباً در سوخت خصوصاً سوخت با مقدار سولفور بالا يافت مي‌شود.

علل: عيوب توربوشارژر، عيوب محفظة احتراق، تخلية نامناسب دود، آببندي غير مؤثر، اشكالات پمپ تخلية دود، اشكالات سوخت، دماي كار پايين، نسبت نادرست هوا به سوخت، رينگهاي نامناسب.

آثار: افزايش مقدار اسيد، اكسيداسيون سريع، چسبيدن رينگ، كربن ته‌نشين شده، افزايش هزينه‌هاي نگهداري، خوردگي فلزات سايشي، افزايش سايش، افزايش اكسيداسيون روغن، افت توان، آلودگي محيط از طريق اكسيدهاي نيتروژن.

نمونه‌گيري از روغن

نمونه روغن گرفته شده از لحاظ اين كه آن روغن بايد نمونه و نماينده‌اي از كل روغن ماشين باشد، برايمان مهم است؛ زيرا نتايج آناليز روغن تنها براساس آناليز نمونه گرفته شده بيان مي‌شود. هميشه قبل از نمونه‌برداري بايستي روغن گرم و مخلوط شده باشد.

هزينه آناليز روغن به طور معمول 10-30$  براي هر نمونه متغير است. اما اين هزينه در مقابل پيش‌بينهاي به موقع آناليز روغن مخصوصاً زماني كه به ماشين نياز مبرم است، ناچيز مي‌باشد.

منابع

1.                   Dory S.H. and A. Durnan. 2000. “ J.R. simplot Applies Straight Forward proactive oil analysis to Remain competitive. “Case Study – J.R. simplot company – Noria Corporation.

2.                   Purcell D.J. 1998. “proactive lubricant condittion monitoring.” Ragdo proactive maintenance systems, singapore.

3.                   Grisso R.D.and S.R. melin. “oil Analusis.” oil Analysis, NF95-225.

4.                   Troger D.D. “why oil analysis ahould be performed on – site.”

5.                   ANNON. “oil analysis naintenance management tool.” oil Analysis QnA.

6.                   ANNON.2000. “Hydraulic and libvication systems sulutions.” pall corporation.

7.                   ANNON. 2000. “sampling Kit.” WWW. Flamemarine.

8.                   ANNON. 2000. “B & W engines.” WWW. Flamemarine.

 ..............................................