روشهای آزمایشی مختلفی برای کنترل وضعیت دنده ها در جعبه دنده مورد استفاده می باشد . تجزیه و تحلیل روانکار دنده بر پایه فاکتورهای ذیل مرسوم ترین آنهاست. مقایسه نتایج سیال کارکرده درون جعبه دنده بایستی با نوع کارنکرده آن مورد مقایسه و تحلیل قرار بگیرد تا مطمئن شویم که ماده اولیه در محدوده های مشخص شده توسط تولیدکننده بوده است.
تاریخ انتشاريکشنبه ۱۹ بهمن ۱۳۹۹ - ۰۸:۰۰
کد مطلب : ۱۳۲۷۵۰
پایش وضعیت سلامت گیربکس با تحلیل سیال درون آن
مهندس علیرضا آمار محمدی/ کارشناس ارشد روانکارهاری خودرویی و صنعتی
به گزارش آژانس رویدادهای مهم نفت و انرژی "نفت ما"؛ در طول فرآیند CM -condition monitoring دنده ها به دلیل عدم دسترسی آنی به درون گیربکس، همیشه چالشی جدی بوده اند. در این مقاله سعی داریم تا با پایش وضعیت دنده ها از طریق آنالیز فاکتورهای فنی روغن و تحلیل آن، این گام را سهل تر کنیم.
آنالیز آزمایشگاهی
روشهای آزمایشی مختلفی برای کنترل وضعیت دنده ها در جعبه دنده مورد استفاده می باشد . تجزیه و تحلیل روانکار دنده بر پایه فاکتورهای ذیل مرسوم ترین آنهاست. مقایسه نتایج سیال کارکرده درون جعبه دنده بایستی با نوع کارنکرده آن مورد مقایسه و تحلیل قرار بگیرد تا مطمئن شویم که ماده اولیه در محدوده های مشخص شده توسط تولیدکننده بوده است. به عنوان مثال درصد ذرات فلزی درون آن می تواند حاکی از خوردگی و سایش دنده ها باشد ولی قبلتر می بایست ذرات فلزی ادتیوهای روغن نو را فاکتور گرفته و مازاد ذرات ، مورد تحلیل قرار گیرد چرا که روغنهای دنده از عناصر فلزی نیز بهره می برند که در دفترچه سازنده ادتیوها به صورت دقیق و متناسب با دورز مصرف ، معین شده است.
1 - ویسکوزیته -گرانروی : (Kinematic Viscosity at 40 degree C.in cSt)
ویسکوزیته خاصیت اصلی روغن دنده است. اگر گرانروی به صورت قابل توجهی تغییر کند ، بدین معناست که توانایی لازم خود را از دست داده است .
اکسیداسیون روغن منجر به تیرگی ظاهری و افزایش ویسکوزیته آن می شود . البته دلایل بسیار دیگری نیز جهت تغییرات ویسکوزیته وجود دارد. کنترل فاکتور ویسکوزیته را می توان با روش آزمون ISO 3104 / ASTMD445 D445 انجام داد.
تغییرات این عدد بیش از 10 درصد ، نسبت به حالت اولیه ، می تواند حاکی از فرا رسیدن زمان تعویض آن باشد.
2 - میزان آب: Water content in PPM or %age))
یکی از عوامل مهم تخریب ساختار روانکار، آب و رطوبت است چرا که با ذرات آهن و مس، واکنش داده و باعث فرایند اکسیداسیون می شود .
این عناصر به صورت اولیه در ترکیبات ادتیو موجود می باشند و دارای نقش محوری هستند و در صورت ورود آب به محیط، با اکسید شدن آنها و تولید رسوب درون گیربکس ، باعث کاهش عمر روانکار و افزیش ویسکوزیته خواهد شد که مانع از تشکیل و حفظ ضخامت فیلم نگهدارنده در سطح سایش می گردند و عملاً خوردگی شیمیایی و سایشی شروع خواهد شد و همانا آفت عمر گیربکس می گردد .
مقدار رطوبت را با روش آزمون ASTM D6304 بررسی می کنند. لذا در فرآیند CM، توصیه می شود که در صورت مشاهده آب بیشتر از 0.05 (ppm 500) باشد، روانکار گیربگس تعویض شود.
3 - عدد اسیدی: (Acid number (mg KOH/g
تست، عدد اسیدی کل – Total Acid Number - یکی از روشهای تخمین میزان تخریب مواد افزودنی، آلودگی اسیدی و اکسیداسیون می باشد. در بعضی موارد آزمون TAN به طور مستقیم میزان اکسیداسیون را اندازه گیری نمی کند، بلکه فقط محصول جانبی حاصل از اکسیداسیون را می سنجد همچنین تعیین روند تخریب مواد افزودنی خاص برای روند TAN مفید است .
اندازه گیری غلظت اسید در فرآورده های نفتی ، با توجه به مقدار هیدروکسید پتاسیم (KOH) لازم برای خنثی سازی اسید در یک گرم نمونه تعیین می شود. این روش را تیتراسیون می نامند و واحد استاندارد اندازه گیری mg KOH / g است.
تست TAN هم اسیدهای آلی ضعیف و هم اسیدهای معدنی قوی را در محیط تشخیص می دهد. با این حال ، غلظت اسید مطلق نمونه روغن را نشان نمی دهد. آزمایش های TAN را می توان با دو روش تیتراسیون انجام داد: پتانسیومتری و نشانگر رنگ.
در روش پتانسیومتری (ASTM D664 / ISO 6619) با استفاده از پتانسیومتر، سازه های اسیدی را تشخیص داده و آن را برای قرائت الکترونیکی لحاظ می کنند.
در روش نشانگر رنگ (ASTM D974 / ISO 6618) از محلول p-naphtholbenzein نارنجی در اسید و سبز قهوه ای در پایه استفاده می کنند. هنگامی که مواد سازنده اسیدی توسط KOH خنثی شدند ، نمونه از نارنجی به سبز تغییر می کند ، که نقطه پایان را نشان می دهد.
عدد اسیدی نباید بیش از +0.5 بالاتر از روغن نو مصرف نشده باشد ، و اگر این اختلاف به عدد یک برسد بایستی به سرعت نسبت به تعویض روغن دنده اقدام نمود.
اسید را می توان به روشهای مختلف خنثی یا از روغن خارج کرد. بدیهی است که از قلیایی روغن برای خنثی سازی اسید ورودی استفاده شود. این کار در روغن موتور گازی ، بنزینی و دیزلی انجام می شود. دراین روغن ها از مواد پایه TBN booster استفاده می کنند، یعنی روغن جدید دارای- عدد قلیایی کل - TBN بالاتری برخوردار هستند و با کارکرد روغن موتور و به مرور زمان ، در خنثی سازی محیط اسیدی ، مستهلک می گردد.
4 - تعداد ذرات آلودگی :
(Particle count and size distribution.as per ISO 4406.No of particle per ml)
تعداد ذرات و توزیع اندازه یک سیستم فیلتر خوب برای روان کننده بسیار مهم است. نوع طراحی سطح فیلتراسیون می تواند متفاوت باشد، ولی در نهایت فقط ذرات به اندازه 12 میکرون یا کوچکتر بایستی اجازه عبور داشته باشند. این سایز حتی در روغنهای توربین ، تا 5 میکرون هم کوچکتر تعیین می گردند، نظارت بر میزان آلاینده های درون روانکار، امری حیاتی است.
به این نوع آزمون عدد ناس – میزان آلودگی ذرات – و به کاهش تعداد ذرات در روغن، ناس گیری نیز می گویند.
روش ISO 4406 برای کدگذاری سطح آلودگی ذرات جامد ، یک سیستم طبقه بندی است که تعداد ذرات معین را به کد ISO تبدیل می کند. روشهای آزمایشی که به طور مکرر برای شمارش ذرات استفاده می شود عبارتند از: شمارش خودکار ذرات بر اساس ISO 11500 و شمارش دستی ذرات بر اساس ISO 4407. در روش شمارش خودکار ذرات مطابق با 0 ، سطح آلودگی نمونه مایع با شمارش خودکار ذرات و با استفاده از اصل انقراض نور تعیین می شود. در این روش، غلظت ذرات در سه اندازه گزارش می شود: -4 ، -6 و -14 میکرومتر در روش دستی شمارش ذرات مطابق با استاندارد ، ذرات رسوب یافته روی سطح یک فیلتر غشایی با استفاده از میکروسکوپ نوری شمارش می شوند. این شمارش ذرات با دو روش دستی و تجزیه و تحلیل تصویر ، با استفاده از سیستم های روشنایی میسر است.
هنگام استفاده از روان کننده های توربین سبک، مخصوصاً برای دماهای بالاتر ، فیلتراسیون با کمتر از 12 میکرون توصیه می شود. از آنجا که آلودگی ذرات روغن یکی از دلایل اصلی خرابی دستگاه است ، نظارت بر میزان آلاینده های سخت -ناس - امری حیاتی است.
5- اندازه گیری عناصر : (Contamination and wear elements in ppm)
افزایش عناصر فلزات در یک روان کننده می تواند نشان دهنده سایش غیرعادی اجزای درونی سیستم باشد. تجزیه و تحلیل عناصر و آلاینده های روغن را در یک نمونه با روش ASTM D5185 توسط دستگاهی به نام ICP انجام می دهند. به طور کلی ، از روش ASTM D5185 برای آنالیز بنیادی استفاده می شود.
درمجموع 22 عنصر را می توان با این روش آنالیز کرد که عبارتند از: آلومینیوم – باریم – بور – کلسیم – کروم – مس – آهن – سرب – منیزیوم – منگنز – نیکل – فسفر- پتاسیم – سیلسیم – نقره – گوگرد – قلع – تیتانیوم –روی – وانادیوم .
Ba Al ، B ، Ca ، Cr ، Cu ، Fe ، Pb ، Mg ، Mn ، Mo ، Ni ، P ، K ، Na ، Si ، Ag ، S ، Sn ، Ti، V ، Zn
تحلیل این موارد و پایش وضعیت درون گیربکس ها، باعث کاهش چشمگیر هزینه های تعمیر و نگهداری خواهد شد و به موارد ذکر شده می توان کنترل های ساده تر بصری را نیز اضافه نمود. به عنوان مثال فرسایش های دنده، باعث لقی آنها شده که در اثر کارکرد گیربکس با صدای لغلغه شنیده خواهند شد.
تدوین روشهای پایش دوره ای CM امری کاملا ضروری بوده و مدیریت این مکانسیم فنی، از چالشهای اغلب صنایع می باشد.
آنالیز آزمایشگاهی
روشهای آزمایشی مختلفی برای کنترل وضعیت دنده ها در جعبه دنده مورد استفاده می باشد . تجزیه و تحلیل روانکار دنده بر پایه فاکتورهای ذیل مرسوم ترین آنهاست. مقایسه نتایج سیال کارکرده درون جعبه دنده بایستی با نوع کارنکرده آن مورد مقایسه و تحلیل قرار بگیرد تا مطمئن شویم که ماده اولیه در محدوده های مشخص شده توسط تولیدکننده بوده است. به عنوان مثال درصد ذرات فلزی درون آن می تواند حاکی از خوردگی و سایش دنده ها باشد ولی قبلتر می بایست ذرات فلزی ادتیوهای روغن نو را فاکتور گرفته و مازاد ذرات ، مورد تحلیل قرار گیرد چرا که روغنهای دنده از عناصر فلزی نیز بهره می برند که در دفترچه سازنده ادتیوها به صورت دقیق و متناسب با دورز مصرف ، معین شده است.
1 - ویسکوزیته -گرانروی : (Kinematic Viscosity at 40 degree C.in cSt)
ویسکوزیته خاصیت اصلی روغن دنده است. اگر گرانروی به صورت قابل توجهی تغییر کند ، بدین معناست که توانایی لازم خود را از دست داده است .
اکسیداسیون روغن منجر به تیرگی ظاهری و افزایش ویسکوزیته آن می شود . البته دلایل بسیار دیگری نیز جهت تغییرات ویسکوزیته وجود دارد. کنترل فاکتور ویسکوزیته را می توان با روش آزمون ISO 3104 / ASTMD445 D445 انجام داد.
تغییرات این عدد بیش از 10 درصد ، نسبت به حالت اولیه ، می تواند حاکی از فرا رسیدن زمان تعویض آن باشد.
2 - میزان آب: Water content in PPM or %age))
یکی از عوامل مهم تخریب ساختار روانکار، آب و رطوبت است چرا که با ذرات آهن و مس، واکنش داده و باعث فرایند اکسیداسیون می شود .
این عناصر به صورت اولیه در ترکیبات ادتیو موجود می باشند و دارای نقش محوری هستند و در صورت ورود آب به محیط، با اکسید شدن آنها و تولید رسوب درون گیربکس ، باعث کاهش عمر روانکار و افزیش ویسکوزیته خواهد شد که مانع از تشکیل و حفظ ضخامت فیلم نگهدارنده در سطح سایش می گردند و عملاً خوردگی شیمیایی و سایشی شروع خواهد شد و همانا آفت عمر گیربکس می گردد .
مقدار رطوبت را با روش آزمون ASTM D6304 بررسی می کنند. لذا در فرآیند CM، توصیه می شود که در صورت مشاهده آب بیشتر از 0.05 (ppm 500) باشد، روانکار گیربگس تعویض شود.
3 - عدد اسیدی: (Acid number (mg KOH/g
تست، عدد اسیدی کل – Total Acid Number - یکی از روشهای تخمین میزان تخریب مواد افزودنی، آلودگی اسیدی و اکسیداسیون می باشد. در بعضی موارد آزمون TAN به طور مستقیم میزان اکسیداسیون را اندازه گیری نمی کند، بلکه فقط محصول جانبی حاصل از اکسیداسیون را می سنجد همچنین تعیین روند تخریب مواد افزودنی خاص برای روند TAN مفید است .
اندازه گیری غلظت اسید در فرآورده های نفتی ، با توجه به مقدار هیدروکسید پتاسیم (KOH) لازم برای خنثی سازی اسید در یک گرم نمونه تعیین می شود. این روش را تیتراسیون می نامند و واحد استاندارد اندازه گیری mg KOH / g است.
تست TAN هم اسیدهای آلی ضعیف و هم اسیدهای معدنی قوی را در محیط تشخیص می دهد. با این حال ، غلظت اسید مطلق نمونه روغن را نشان نمی دهد. آزمایش های TAN را می توان با دو روش تیتراسیون انجام داد: پتانسیومتری و نشانگر رنگ.
در روش پتانسیومتری (ASTM D664 / ISO 6619) با استفاده از پتانسیومتر، سازه های اسیدی را تشخیص داده و آن را برای قرائت الکترونیکی لحاظ می کنند.
در روش نشانگر رنگ (ASTM D974 / ISO 6618) از محلول p-naphtholbenzein نارنجی در اسید و سبز قهوه ای در پایه استفاده می کنند. هنگامی که مواد سازنده اسیدی توسط KOH خنثی شدند ، نمونه از نارنجی به سبز تغییر می کند ، که نقطه پایان را نشان می دهد.
عدد اسیدی نباید بیش از +0.5 بالاتر از روغن نو مصرف نشده باشد ، و اگر این اختلاف به عدد یک برسد بایستی به سرعت نسبت به تعویض روغن دنده اقدام نمود.
اسید را می توان به روشهای مختلف خنثی یا از روغن خارج کرد. بدیهی است که از قلیایی روغن برای خنثی سازی اسید ورودی استفاده شود. این کار در روغن موتور گازی ، بنزینی و دیزلی انجام می شود. دراین روغن ها از مواد پایه TBN booster استفاده می کنند، یعنی روغن جدید دارای- عدد قلیایی کل - TBN بالاتری برخوردار هستند و با کارکرد روغن موتور و به مرور زمان ، در خنثی سازی محیط اسیدی ، مستهلک می گردد.
4 - تعداد ذرات آلودگی :
(Particle count and size distribution.as per ISO 4406.No of particle per ml)
تعداد ذرات و توزیع اندازه یک سیستم فیلتر خوب برای روان کننده بسیار مهم است. نوع طراحی سطح فیلتراسیون می تواند متفاوت باشد، ولی در نهایت فقط ذرات به اندازه 12 میکرون یا کوچکتر بایستی اجازه عبور داشته باشند. این سایز حتی در روغنهای توربین ، تا 5 میکرون هم کوچکتر تعیین می گردند، نظارت بر میزان آلاینده های درون روانکار، امری حیاتی است.
به این نوع آزمون عدد ناس – میزان آلودگی ذرات – و به کاهش تعداد ذرات در روغن، ناس گیری نیز می گویند.
روش ISO 4406 برای کدگذاری سطح آلودگی ذرات جامد ، یک سیستم طبقه بندی است که تعداد ذرات معین را به کد ISO تبدیل می کند. روشهای آزمایشی که به طور مکرر برای شمارش ذرات استفاده می شود عبارتند از: شمارش خودکار ذرات بر اساس ISO 11500 و شمارش دستی ذرات بر اساس ISO 4407. در روش شمارش خودکار ذرات مطابق با 0 ، سطح آلودگی نمونه مایع با شمارش خودکار ذرات و با استفاده از اصل انقراض نور تعیین می شود. در این روش، غلظت ذرات در سه اندازه گزارش می شود: -4 ، -6 و -14 میکرومتر در روش دستی شمارش ذرات مطابق با استاندارد ، ذرات رسوب یافته روی سطح یک فیلتر غشایی با استفاده از میکروسکوپ نوری شمارش می شوند. این شمارش ذرات با دو روش دستی و تجزیه و تحلیل تصویر ، با استفاده از سیستم های روشنایی میسر است.
هنگام استفاده از روان کننده های توربین سبک، مخصوصاً برای دماهای بالاتر ، فیلتراسیون با کمتر از 12 میکرون توصیه می شود. از آنجا که آلودگی ذرات روغن یکی از دلایل اصلی خرابی دستگاه است ، نظارت بر میزان آلاینده های سخت -ناس - امری حیاتی است.
5- اندازه گیری عناصر : (Contamination and wear elements in ppm)
افزایش عناصر فلزات در یک روان کننده می تواند نشان دهنده سایش غیرعادی اجزای درونی سیستم باشد. تجزیه و تحلیل عناصر و آلاینده های روغن را در یک نمونه با روش ASTM D5185 توسط دستگاهی به نام ICP انجام می دهند. به طور کلی ، از روش ASTM D5185 برای آنالیز بنیادی استفاده می شود.
درمجموع 22 عنصر را می توان با این روش آنالیز کرد که عبارتند از: آلومینیوم – باریم – بور – کلسیم – کروم – مس – آهن – سرب – منیزیوم – منگنز – نیکل – فسفر- پتاسیم – سیلسیم – نقره – گوگرد – قلع – تیتانیوم –روی – وانادیوم .
Ba Al ، B ، Ca ، Cr ، Cu ، Fe ، Pb ، Mg ، Mn ، Mo ، Ni ، P ، K ، Na ، Si ، Ag ، S ، Sn ، Ti، V ، Zn
تحلیل این موارد و پایش وضعیت درون گیربکس ها، باعث کاهش چشمگیر هزینه های تعمیر و نگهداری خواهد شد و به موارد ذکر شده می توان کنترل های ساده تر بصری را نیز اضافه نمود. به عنوان مثال فرسایش های دنده، باعث لقی آنها شده که در اثر کارکرد گیربکس با صدای لغلغه شنیده خواهند شد.
تدوین روشهای پایش دوره ای CM امری کاملا ضروری بوده و مدیریت این مکانسیم فنی، از چالشهای اغلب صنایع می باشد.
