آنالیز روغن

علی‌اکبر بزرگر

اشاره:

در دنیایی که قیمت‌ها به طور مستمر شکسته می‌شود، رقابت جهانی در بازار همواره سخت‌تر و فشرده‌‌تر می‌شود. در این میان شاید هیچ واحدی نقشی حساس‌تر از بخش نگهداری و تعمیرات در افزایش و یا کاهش سودآوری یک موسسه تولیدی نداشته باشد. یک شرکت، به جای کاهش مطلق هزینه‌ها باید بر روی نتایج بلند مدت و پایدار تکیه کند. پیشرفت همزمان حجم تولید و کیفیت در کنار برقراری موازنه‌ای بین انواع روش‌های نگهداری، هزینه‌های تولید را به میزان قابل ملاحظه‌ای تقلیل خواهد داد. به همین دلیل اصلِ «نگرش کوتاه‌مدت متضمن منافع بلند مدت نیست» سرلوحه فعالیت بسیاری از موسسه‌ها و شرکت‌های بزرگ و موفق جهانی قرار دارد. «آنالیز روغن» از خانواده برنامه‌های PdM یک برنامه اجرایی نگهداری و تعمیرات بر پایه مراقبت وضعیت شرایط روانکار است که با تمرکز بر وضعیت روانکار و انجام آزمایش‌های گوناگون در محل کار، تجهیزات و آزمایشگاه‌های معتبر، آسیب‌ها و خسارت‌های وارده به ماشین‌آلات را به حداقل رسانده و موجب کاهش هزینه‌ها شده و به افزایش بهره‌وری و کیفیت فرآورده‌های تولید منجر خواهد شد.

آزمایش خون - آنالیز روغن

یک پزشک حاذق با آزمایش خون بیمار خود اطلاعات گرانبهایی درباره نحوه عملکرد اعضاء و جوارح بدست آورده، در می‌یابد که وضعیت قلب، کلیه‌ها، شش‌ها و کبد بیمار چگونه بوده و با تجویز داروها و ارائه دستورات لازم اقدام به درمان و پیشگیری از بیماری‌های خطرناک می‌کند. روانکار در یک دستگاه همانند خون در بدن انسان است و با همان پیچیدگی‌هایی که عملکرد خون در رساندن مواد مورد نیاز به قسمت‌های مختلف بدن و جمع آوری مواد زائد می‌کند، روانکار نیز بسیاری از آلودگی‌ها را از محیط عملکرد قطعات دور کرده و مواد مورد نیاز آنها را از قبیل مواد جلوگیری‌کننده از سایش، مواد مقاوم در برابر فشارهای بالا، EP، مواد محافظت‌کننده در برابر خوردگی و غیره را در اختیار قطعات قرار می‌دهد. از آنجایی که تماس روغن با قطعات در حال کار در حد تماس مولکولی است، انجام یک سری تست‌های بخصوص بر روی روانکار مصرفی می‌تواند علاوه بر وضعیت کیفی خود روغن، اطلاعات ذیقیمتی در مورد سایر قطعات در تماس با روغن ارائه دهد و یک متخصص علم روانکاری با استفاده از این اطلاعات می‌تواند برنامه نگهداری و تعمیر مناسب را ارائه دهد.

آنالیز روغن - شکوفایی صنایع فولاد ژاپن

برنامه‌های آنالیز روغن موجب شکوفایی صنایع فولاد ژاپن شده است. در اوایل دهه ۸۰، شرکت فولاد ژاپن با اجرای برنامه آنالیز روغن بر روی ۱۷۰ سیستم هیدرولیک، پس از پنج سال به نتایج شگفت انگیزی، مانند ۹۰‌درصد کاهش خرابی پمپ، ۷۵‌درصد کاهش آلودگی در سیستم و ۶۰۰‌درصد افزایش عمر مفید پمپ‌ها دست یافت. این نتایج موجب ترغیب سایر شرکت‌ها در ژاپن شد، به طوری که شرکت فولاد ناگویا به دنبال موفقیت اولیه در اجرای برنامه آنالیز روغن، این برنامه را در تمام کارخانه‌های خود و بر روی ۹‌هزار گیربکس، ۱۰۲‌هزار یاتاقان و ۹۰۰ سیستم هیدرولیک اجرا کرد و موفق به کاهش ۵۰‌درصدی خرید یاتاقان، ۹۰‌درصد تقلیل آسیب‌های ناشی از روانکاری، ۸۳‌درصد مصرف کمتر روغن و ۱۵‌درصد کاهش در مصرف گریس شد.

آنالیز روغن - دسته‌بندی آزمایش‌ها و نتایج

انواع آزمایش‌های انجام شده بر روی روغن‌ها را می‌توان در پنج گروه کلی تقسیم‌بندی نمود:

۱ - مقدار و نوع فلزات موجود در روغن آزمایش شده: مقدار و نوع فلزات موجود در روغن آزمایش شده، نشان‌دهنده میزان سایش قطعات مختلف مانند یاتاقان‌ها می‌باشد و با تکرار آزمایش در فواصل زمانی معین می‌توان زمان مناسب جهت تعویض یاتاقان را مشخص نموده و قبل از بروز خسارت برنامه تعمیر آنها را تدوین کرد. اندازه‌گیری تعداد ذرات جامد بر اساس استاندارد ISO ۴۴۰۶ و بر حسب تعداد در میلی‌لیتر حجم روانکار انجام می‌شود. بسته به اصول طراحی و کارکرد، تجهیزات گوناگونی برای شمارش ذرات وجود دارد. آماده‌سازی نمونه و روش نمونه‌برداری از شروط اصلی صحت و دقت برنامه آنالیز روغن است.

۲ - میزان اکسیداسیون روغن: میزان اکسیداسیون روغن نشانه‌ای از میزان حرارت منتقل شده به قطعات مکانیکی و از آنجا به روغن می‌باشد و با رسم نمودار اکسیداسیون می‌توان مقاطعی را که حرارت بیش از حد اعمال شده را مشخص و عیب‌یابی نمود.

۳ - مقدار آب موجود در روغن: مقدار آب موجود در روغن نشانی از وضعیت عملکرد آب‌بندها و سیل‌ها است.

۴ - میزان وجود ناخالصی‌های محیطی در روغن: میزان وجود ناخالصی‌های محیطی نحوه عملکرد فیلترها و هواکش‌ها را نشان می‌دهد.

۵ - آزمایش‌های کیفی خود روغن: نتایج آزمایش‌های کیفی خود روغن نیز وضعیت طول عمر روغن را نشان داده و می‌توان با دقت زیاد زمان تعویض روغن را اعلام و برنامه نت را با آن تنظیم نمود. از مهم‌ترین آزمایش‌های کیفی روغن می‌توان به آزمایش RULER که به معنای «تخمین عمر مفید باقیمانده روغن» است اشاره کرد. در این آزمایش با اندازه‌گیری مقدار ترکیبات ضد اکسیداسیون و عدد اسیدی روغن، زمان تقریبی پایان یافتن عمر مفید روانکار را تعیین می‌گردد، به ‌این مفهوم که با افزایش عدد اسیدی یا TAN روغن، مسلما از مقدار و کارآیی مواد افزودنی با خاصیت ضداکسیداسیون کاسته می‌شود و زمانی فرا می‌رسد که میزان ادتیوهای یاد‌شده به قدری کاهش یافته است که روغن کاملا اسیدی و خورنده شده و ادامه فعالیت آن موجب آسیب‌های شدید به دستگاه خواهد شد. آزمایش ویسکوزیته یا گرانروی نیز از آزمایش‌های رایج در برنامه آنالیز روغن می‌باشد، در صورت کاهش ویسکوزیته، امکان تشکیل فیلم پایدار روانکار به حداقل می‌رسد و بر اثر تماس فلز با فلز، سایش شدیدی ایجاد گردیده که نتیجه مستقیم آن، عمر کمتر دستگاه خواهد بود.

آنالیز روغن چیست؟

روش آنالیز روغن، نمونه را بررسی کرده، خصوصیات و مواد مختلف حاصل از سایش و غیره را در روغن موتور، جعبه دنده و یا سیستم هیدرولیک نشان می‌دهد. همچنین این روش نمونه‌برداری و تجزیه و تحلیل بر پایه سایش‌های مجاز صورت گرفته و سایش‌ها و محتویات غیرمجاز موجود در روغن را نشان می‌دهد. اساس کار آنالیز روغن عبارتست از: انعکاس وضعیت دقیق ماشین برای یک دوره زمانی معین از طریق نشان دادن وضعیت دستگاه‌های مکانیکی در حال کار. روغنی که با موتور یا اجزای مکانیکی دیگر در تماس است، ذرات و براده‌های فلزی ساییده شده را می‌گیرد. این ذرات به قدری کوچکند که به صورت معلق در روغن باقی می‌مانند. همچنین مواد خارجی دیگری نیز وارد روغن می‌شوند. با تشخیص و اندازه‌گیری این ناخالصی‌ها، اطلاعاتی از نرخ سایش و مواد خارجی دیگر دریافت می‌شود که دریافت این اطلاعات می‌تواند در تبیین راه‌های کاهش سایش و مواد خارجی تاثیر‌گذار باشد. به طور کلی می‌توان مواد خارجی موجود در داخل روغن را می‌توان به سه دسته تقسیم‌بندی نمود که عبارتند از:

۱ - موادی که در اثر تغییرات فیزیکی و شیمیایی روغن- از قبیل اکسیداسیون در روغن - به وجود می‌آیند.

۲ - مواد خارجی از قبیل ضدیخ و سوخت و آب که وارد روغن می‌شوند.

۳ - مواد حاصل از سایش قطعات ماشین که وارد روغن می‌شوند.

در آزمایش‌های آنالیز روغن مقدار مواد حاصل از سایش محل‌های مختلف و منشا مواد خارجی و آلودگی‌ها مشخص می‌گردد.

برخی سایش‌ها مجاز و قابل پیش‌بینی هستند، اما وجود سایش‌های غیرمجاز می‌تواند نشان‌دهنده مساله‌ای باشد که عامل خرابی یکی از اجزای اصلی دستگاه شود. پیش بینی خرابی و اقدام تعمیراتی در جهت رفع آن می‌تواند در کاهش هزینه‌های تعمیر، آسیب‌ها و خرابی‌ها، افزایش عمر ماشین و کاهش زمان صرف‌شده برای تعمیرات نقش تعیین‌کننده‌ای ایفا می‌کند.

رقیق شدن روغن در اثر اختلاط با سوخت

زمانی که روغن در اثر اختلاط با سوخت رقیق می‌شود، کیفیت روانکاری کاهش یافته و باعث افزایش ساییدگی قطعات و بالا رفتن دمای کار موتور می‌شود. روغن، سطوح فلزی موتور را از هم جدا کرده، آب‌بندی بین محفظه احتراق و محفظه میل لنگ را فراهم آورده و وظیفه انتقال حرارت در موتور را نیز بر عهده دارد که در صورت رقیق شدن، این وظایف را به خوبی انجام نداده و باعث ایجاد عیوب دیگری در موتور می‌شود. این پدیده به دلیل نشتی یا معیوب بودن انژکتورها، در جا کار کردن بیش از حد، تراکم ناقص، رینگ‌ها یا واشرهای فرسوده، تایمینگ نامناسب (تنظیم نبودن زمانی سوپاپ‌های موتور)، اپراتور یا راننده‌های کم تجربه، شرایط محیطی کار، نشتی از پمپ سوخت واشر آن، نسبت نامناسب هوا به سوخت کیفیت پایین سوخت، استفاده از موتور به جز مواردی که موتور به آن منظور طراحی شده است، به وجود می‌آید.

آلودگی با آب یا ضدیخ

بسیاری از مشکلات موتورها به سبب آلودگی روغن با آب یا ضدیخ بروز می‌کند. آزمایش آنالیز روغن هرگز مقدار آب موجود در روغن موتور را نشان نمی‌دهد، زیرا روغن موتور به قدری داغ است که آب موجود در آن بخار می‌شود، بنابراین آنالیز آب فقط در سیستم‌های هیدرولیک، گیربکس‌ها و... استفاده می‌شود. اما آنالیز روغن می‌تواند عناصر شیمیایی ضد یخ موجود در روغن را برحسب جزء در میلیون (ppm) سدیم (Na)، بُر (B) و پتاسیم (K) نشان دهد. زمانی که مقادیر سدیم، بر و یا پتاسیم در روغن محفظه میل لنگ مشاهده شد، مشخص می‌شود که آلودگی ضد یخ اتفاق افتاده است. برخی از روانکارها خود شامل این عناصر هستند که در حین ارزیابی نتیجه آزمایش بایستی مقدار اولیه‌این عناصر را در نظر گرفت. دمای کار پایین موتور، وجود سوراخ یا حفره در واشرها، آلودگی در حین سرویس، ماشین کار نامناسب سطوح سیلندر و سر سیلندر، آب‌بندی نامناسب، آلودگی روغن نو، انبار کردن نامناسب روغن نو، محصولات محفظه احتراق، آب‌بندی نامناسب خنک‌کننده روغن، آچارکشی نامناسب سرسیلندر، آلودگی نمونه در حین نمونه‌برداری ازجمله دلایل بروز چنین پدیده‌هایی است. این آلودگی منجر به خرابی موتور، روغن‌کاری غیرموثر، دمای کار بالا، اتلاف انرژی، سایش فلزی، از بین رفتن اثر افزودنی‌های روغن، به وجود آمدن ترکیبات اسیدی، افزایش مقدار فلزات ساییده شده، افزایش ویسکوزیته و اتلاف مایع خنک‌کننده می‌شود.

ویسکوزیته Viscosity

ویسکوزیته مهم‌ترین مشخصه روغن‌های روانکار است. آزمایش ویسکوزیته، مقاومت داخلی روانکار را نسبت به جاری شدن نشان می‌دهد. آزمون ویسکوزیته به طور معمول در درجه حرارت۱۰۰ و۴۰ درجه سانتیگراد انجام می‌شود. نتایج آزمایش ویسکوزیته معمولا به سه صورت ثبت می‌شود: نرمال، زیاد، کم. در حالت ویسکوزیته زیاد یا کم باید برای عملیات نگهداری، علت مورد نظر را جستجو و نسبت به رفع آن اقدام کرد. تغییرات ویسکوزیته متاثر از عواملی مانند میزان کارکرد روغن، محتویات روغن، آلودگی، ترکیب با مواد و ناهنجاری‌های دیگر بوده که بر ساعات سرویس روغن تاثیر می‌گذارد. علل ناهنجاری‌های ویسکوزیته: عبارتند از: ترکیب با سوخت، مقدار زیاد دوده، آلودگی آب، آلودگی ضد یخ، کمپرس، اکسیداسیون روغن، استفاده از روغن با درجه نامناسب، طولانی شدن زمان سرویس روغن.

افزودنی‌های روغن

علاوه‌بر فلزات سایشی، تعداد افزودنی‌های فلزی وجود دارند که در بیشتر روغنکاری‌های مدرن از آنها استفاده می‌شود. این عناصر عبارتند از: بر (B): واسطه‌های ضد سایش، ضد اکسیدها، اجزای روغن‌های بدون بو - کلسیم (Ca): پاک‌کننده‌ها، انتشار دهنده‌ها، خنثی‌کننده‌های اسید - باریم (Ba): مواد بازدانده خوردگی، پاک‌کننده‌ها، مواد بازدارنده زنگ زدگی - روی (Zn): ضد‌اکسیدها، مواد بازدارنده خوردگی، افزودنی‌های ضد سایش، پاک‌کننده‌ها، افزودنی‌های فشار بحرانی - فسفر (P): واسطه‌های ضد زنگ، شمع جرقه و کاهنده حجم محفظه احتراق.