انواع تست‌ها در آنالیز روغن

آنالیز اسپکتروسکوپی (طیف تابشی اتمی):

به کمک تکنیک اسپکتروسکوپی می توان اکثریت عناصر فلزی و غیر فلزی موجود در روغن را برحسب PPM  اندازه گیری نمود.

با اطلاع از میزان عناصر فرسایشی موجود در روغن، میتوان روند فرسایش قطعات موتور از قبیل: رینگ ، پیستون، سیلندر، یاتاقانها و … ، سیستم های انتقال قدرت ، گیربکس، دیفرانسیل،  سیستم های هیدرولیک و… را مشخص کرد و قبل از اینکه به دستگاه آسیب کلی وارد آید تصمیم لازم در رابطه با پیشگیری و یا تعمیر را اتخاذ نمود. بطور مثال: وجود مقدار زیاد عنصر کرم (Cr) در روغن هیدرولیک می تواند نشان دهنده خط افتادن روی رادهای هیدرولیک یا سایش اسپول باشد.

انجام آزمایش اسپکتروسکپی در برنامه های آنالیز روغن، به منظور کنترل کیفیت روغن و آنالیز عناصر فرسایشی و شناسائی عناصر آلاینده در درون روغن الزامی است .

 

PQ) Particle  Quantifier Technique)  :

با توجه به اهمیت فلز آهن در ترکیب ساختاری اکثریت قطعات ماشین آلات، طبیعتا روشهای تست متنوعی برای تشخیص و اندازه گیری ذرات فرسایشی آهنی آزاد در روغنها ابداع شده است.

تکنیک PQ نیز در واقع به عنوان یک روش برای اندازه گیری میزان ذرات فرسایشی آهنی آزاد در نمونه های روغن بکار برده می شود. این تکنیک بیشتر برای اندازه گیری ذرات فرسایشی با خاصیت آهنربائی (آهنی آزاد) در روغن می باشد

فروگرافی مستقیم ( Direct  Reading  Ferrography ) :

این آزمایش بعنوان یک تست تکمیلی برای اسپکتروسکوپ فقط برای دستگاه ها و تجهیزات خاص استفاده  می شود و مقادیر به دست آمده پیوسته با نتایج اسپکتروسکوپ  جهت تحلیل مقایسه می شوند. در این تست، ذرات فلزی آهنربائی به خصوص آهن در دو محدوده: بالای ۵ میکرون و زیر ۵ میکرون مورد اندازه گیری قرار می گیرند

روگرافی مشاهداتی (Analytical Ferrography):

این روش برای مطالعه ذرات فرسایشی موجود در نمونه روغن دستگاهها و تجهیزات ( نظیر : موتورهای سنگین ، هواپیما ، سیستمهای هیدرولیک و … ) به کار گرفته میشود. معمولا پس از اینکه از نتایج آزمایشهای روتین وضعیت مشکوکی ملاحظه شود، از روش فروگرافی مشاهداتی استفاده می گردد. دراین روش از نمونه روغن لا مل های مخصوص تهیه شده (فروگرام)، و بوسیله میکروسکوپ ذرات مختلف موجود بر روی لام مشاهده و ارزیابی می شود. با مطالعه ذرات از نظر ویژگیهای مختلف می توان به عوامل و محل تولید ذرات و چگونگی فرایند فرسایش پی برد .

گرانروی سینماتیک  (Kinematic Viscosity):

گرانروی سینماتیک، اندازه‌گیری مقاومت یک سیال برای جریان یافتن، در شرایط نیروی ثقل می‌باشد. در انتخاب روغن، گرانروی مهمترین خاصیتی است که باید در نظر گرفته شود. بنابراین گرانروی اولین و مهمترین ویژگی مورد انتظار روغنهای مصرفی میباشد. بطور مثال: وقتی یک لایه روغن بین یاتاقان و شفت ایجاد میشود، بعضی از مولکول های روغن تمایل به جذب روی شفت و بعضی دیگر از مولکول های روغن تمایل به جذب روی سطح یاتاقان دارند. این عمل تنش برشی نام دارد و بطور مستقیم از گرانروی روغن و درجه حرارت عملکرد تاثیر می پذیرد. یک روغن چند درجه ای ( مولتی گرید یا چهار فصل ) با گرانروی کمتر معمولا پتانسیل کمتری برای تنش برشی خواهد داشت. از آنجائیکه روغن های با گرانروی کمتر و پتانسیل بیشتر برای تنش برشی باید بتوانند یک لایه روغن روی سطح ایجاد کنند، کاملا واضح است که با افزایش درجه حرارت، ممکن است لایه ایجاد شده روی سطح، بعلت کم بودن گرانروی، شکسته شده و تماس فلز به فلز رخ دهد. هرگونه انحراف قابل توجه از میزان گرانروی تعریف شده، قطعا منجر به خسارات سنگین دستگاه خواهد شد. لذا پیوسته باید از صحت گرانروی روغنهای مصرفی ماشین آلات اطمینان حاصل نمود. به این منظور روغنهای نو و در حین کار مورد آزمایش گرانروی قرار می گیرند.

شمارنده ذرات (Particle Counter):

بمنظور رعایت سطح تمیزی روغن، کد تمیزی دستگاهها (بسته به حساسیت دستگاه) مورد ارزیابی قرار  می گیرد. برای شمارش تعداد ذرات جامد معلق در روغن، در دانه بندیهای مختلف (بویژه روغن های هیدرولیک وسوختها) از این آزمایش استفاده می شود و نتایج در قالب کدهای استاندارد (استاندارد ISO و یا NAS ) میباشد. شناسائی و شمارش ذرات از طریق لیزر انجام می شود.

نقطه ریزش (pour Point)‌:

نقطه ریزش یک مایع پایین ترین دمایی است که در آن مایع تحت شرایط تعیین شده روان و جاری می گردد. بسیاری از انواع ماشین آلات در شرایط سرد استارت زده می شوند و توانائی یک روانکار در جریان یافتن و روانکاری مناسب در زمان استارت (دقیقا بلافاصله پس از استارت)، یک فاکتور مهم در انتخاب روانکار می باشد.

وقتی یک روانکار به اندازه کافی سرد است، به نقطه ای خواهد رسید که تحت آن شرایط روغن با نیروی ثقل خود دیگر جریان نخواهد یافت. در این دما، روغن وظیفه اصلی خود را انجام نخواهد داد.

نقطه اشتعال (Flash Point):

این تست بمنظور:  تشخیص رقیق شدن احتمالی روغن موتورهای دیزلی، اندازه گیری میزان آتشگیری، طبقه بندی، شناسائی و کنترل روغن ها مورد استفاده قرار می گیرد. بطور مثال: در روغنهایی که دچار افت ویسکوزیته می شوند این آزمایش وجود یا عدم وجود آلودگی سوخت را نشان خواهد داد. نقطه اشتعال به دو روش باز (Open) و بسته (Closed cup) می تواند انجام گیرد.

شاخص گرانروی (Viscosity Index):

تغییرات گرانروی، ناشی از تغییر دما  با شاخص گرانروی سنجیده می شود. هر چه شاخص گرانروی روغنی بزرگتر باشد، گرانروی آن در اثر تغییر دما کمتر تغییر می کند. در مواقعی که درجه حرارت محیط کار دارای تغییرات زیاد باشد. شاخص گرانروی از مهمترین عوامل در انتخاب روغن است. برای تعیین شاخص گرانروی VI از روش  ASTM D2270 و با استفاده از مقادیر گرانروی در دماهای ۴۰°C و °C 100 محاسبه می گردد.

کف کنندگی (Foaming):

باتوجه به شرایط مکانیکی کار قطعاتی که روغن با آنها تماس دارد و شدت ایجاد تلاطم TURBULENCE  ، ممکن است هوا با روغن مخلوط شده و کف ایجاد شود (مواد ناشی از اکسید اسیون ، گردوخاک و غیره ، به ویژه در حضور آب به ایجاد کف پایدار کمک می کنند)کف کردن روغن باعث عدم روغنکاری (عدم تشکیل فیلم روغن) سر رفتن روغن ، عدم انتقال نیرو (در  روغنهای هیدرولیک)، محبوس نگاه داشتن هوا در سطح روغن و کمک به تسریع اکسیداسیون روغن و غیره می شود. لذا با انجام این تست میزان خاصیت ضد کف روغن، برای روغنهای هیدرولیک، موتور و توربینها بررسی و ارزیابی می شود.

آلودگی آب  (Water Content):

اندازه گیری مقدار آلودگی آب در روغن از لحاظ اثری که بر روی خواص بازدارندگی ، خورندگی و اکسیداسیون روغن دارد ضروری است . در صورتیکه آلودگی آب از ۱/۰% بیشتر باشد فساد روغن و عواقب خطر ناک اسیدی برای دستگاه را در بردارد معمولا آلودگی آب کمتر از ۱/۰% مشکل خاصی ندارد.   وجود آب در بعضی از یاتاقانها خوردگی شدید بوجود می آورد البته در بعضی از روغن ها مثل روغنهای توربین بخار، طوری ساخته شده اند که نسبت به آب مقاومت بیشتری داشته باشند.

اگرآب موجود در روغن موتور تبخیر نشود، با ماده پاک کننده روغن تولید امولسیون (کف سفید رنگ در موتور) می نماید که ممکن است سوراخهای فیلتر روغن را مسدود کند. ضمن اینکه باعث زنگ زدن و خوردگی نیز می شود. تشخیص و اندازه گیری آلودگی آب به روشهای مختلف انجام می شود که برخی از آنها به شرح ذیل می باشد:

آلودگی آب به روش (Water Cont. (Go/nogo 

آلودگی آب به روش (سانتریفیوژ) Water & Sediment%                         

آلودگی آب به روش (کارل فیشر)Water Determination

لازم به ذکر است که در تجهیزات مکانیکی  مهم و حساس حد مجاز آلودگی آب بر حسب ppm کنترل میگردد و برای آنها ۱/۰ درصد، حد قابل قبول نمی باشد.

عدد قلیائیت کل ( TBN) :

عواملی مانند: دما، خواص شیمیائی روغن، رطوبت، نوع و مقدار محصولات ناشی از فساد روغن در سیستم، احتمال تشدید فرایند اکسیداسیون روغن را افزایش می دهد. اکسیداسیون باعث ایجاد محیط اسیدی میشود. در موتورهای دیزلی، سوخت دیزل که دارای سولفور میباشد، طی احتراق، از طریق تقطیر گاز SO2 ودر نهایت تولید اسید سولفوریک می نماید.

همچنین از راه های دیگر اسیدهای ضعیف آلی تولید شده بوسیله اکسیداسیون، به سرب یاتاقان ها حمله میکنند( قبل از فلزات دیگر).

بنابراین روغن مصرفی دیزلهای سنگین، باید دارای TBN متناسب با میزان درصد گوگرد سوخت مصرفی باشد. به اعتقاد بسیاری از کارشناسان، بعد از اینکه مقدار  TBN روغن کارکرده  به ۶۰٪ مقدار روغن نو آن رسید تعویض آن الزامی  می باشد. بنابر این عدم تناسب مقدار اولیه TBN با محیط اسیدی داخل موتور،  عامل اصلی تشدید فرسایش و خوردگی شیمیایی آهن، سرب و مس می باشد.

عدد اسیدی (TAN):

این عدد نشان دهنده افزایش مقدار اسیدیته در یک روغن میباشد. افزایش مقدار اسید در طول عمر کارکرد روغن یک راهنما برای زمان تعویض آن است. در برخی از صنایع، زمانیکه مقدار عدد اسیدی روغن به دو برابر عدد اسیدی روغن کار نکرده رسید تعویض روغن باید انجام شود.

گرانروی ظاهری در دمای منفی مربوط به استارت موتور (CCS):

برای تعیین عملکرد عملیاتی روغن روانکار در دمای پایین، از آزمون شبیه ساز استارت سرد (Cold Cranking Simulator) CCS در درجه حرارت بین ۵- تا ۳۵- درجه سانتیگراد براساس روش استاندارد ASTM D5293 استفاده شده و مقدار گرانروی با واحد (cP)=(m.Pa.Sec) گزارش می گردد. . حداکثر مقادیر مجاز برای هر گرید در جدول SAE-J300 مشخص شده است.

مقدار کمتر CCS بیانگر جریان یافتن آسانتر روغن روان ساز در دمای کم و کیفیت خوب روانکاری در زمان استارت میباشد.

گرانروی ظاهری در دمای منفی مربوط به پمپاژ روغن (MRV):

برای تعیین عملکرد عملیاتی روغن روانکار در دمای پایین، از آزمون گرانروی ظاهری در دمای منفی مربوط به پمپاژ روغن
(Mini-Rotary Viscometer) MRV در درجه حرارت بین ۱۵- تا ۴۰- درجه سانتیگراد براساس روش استاندارد ASTM D4684 استفاده می شود. حداکثر مقادیر مجاز گرانروی MRV برای هر گرید در جدول SAE-J300 مشخص شده است. گرانروی اندازه گیری شده در درجه حرارت های منفی، گرانروی مطلق (دینامیک) است و با واحد سانتی پوآز (cP) نشان داده می شود. عدد اندازه گرفته شده، نشان دهنده راحتی حرکت روغن در موتور می باشد.

دانسیته (Density):

در دانش‌های پایه چگالی را مقدار جرم موجود در واحد حجم ماده می‌دانند و آن را با علامت اختصاری ρ نشان می‌دهند که از رابطه ρ=m/V به دست می‌آید. در دانش کل، وزن مخصوص یک ماده به وزن آب هم‌حجم آن را در شرایط استاندارد، چگالی نسبی می‌گویند و ان را با S نشان می‌دهند. در رابطهٔ ذکر شده، ρ دانسیته، m جرم جسم و V حجم اشغال شده توسط آن ماده‌است. همچنین، بین چگالی و وزن مخصوص باید تفاوت قائل شد. چگالی مقدار جرم موجود در واحد حجم است، ولی وزن مخصوص به معنی وزن واحد حجم ماده‌است.

پایداری برشی (Shear Stability):

درصد افت گرانروی در ۱۰۰ درجه سانتیگراد برای روغنهای حاوی مواد افزودنی پلی مری توسط دستگاه اینجکتر (Injector) دیزلی طی ۳۰ سیکل گردش روغن، مورد ارزیابی قرار می گیرد. افت گرانروی بستگی به تخریب مواد پلیمری روغن در اثر عبور از نازل دارد. درصد افت گرانروی روغن تحت آزمایش را بصورت زیر محاسبه می شود. شرط تایید این تست باقیماندن ویسکوزیته در محدوده درجه گرانروی نمونه پس از انجام تست می باشد. 

Vl = درصد افت گرانروی                             VL = 100 ×(Vu –Vs) /Vu

Vu = گرانروی کیمناتیک روغن قبل از آزمایش در  100 درجه سانتیگراد

Vs = گرانروی کیمناتیک روغن بعد از آزمایش در ۱۰۰ درجه سانتیگراد

تست نواک (Noack):

هدف از انجام این آزمون اندازه گیری اتلاف تبخیر روغنهای روانکار (بالاخص روغنهای موتور) از طریق روش  نواک میباشد. برای انجام این آزمون ابتدا روغن نمونه را وزن نموده ( حدوداً ۶۵ gr) و آن را در داخل دستگاه برای مدت  یکساعت در دمای ثابت °C250 و تحت خلاء با فشار ثابت -۲۰ mmH2O  قرار می گیرد. پس از پایان آزمایش نمونه مجدداً وزن می شود . نتیجه آزمایش طبق فرمول ذیل گزارش می گردد :

آلودگی سوخت (Fuel Dilution)‌:

آلودگی سوخت دومین حالت خرابی مهم خرابیهای روانکار، در موتور های احتراق داخلی بوده و معمولا ناشی از ورود سوخت اضافی – تزریق ناکارآمد سوخت – نشت سوخت و غیره می باشد. آلودگی سوخت گرانروی روغن و دمای نقطه اشتعال را کاهش داده و توانایی تحمل بار روغن را از بین می برد. مخلوط شدن زیاد سوخت در روغن در یک دوره کوتاه – و یا آلودگی متوسط سوخت در یک دوره طولانی تر میتواند باعث آسیب سطوح در تماس با روغن شود (یاتاقانها – دنده ها – پیستوان و غیره).

اسپکتروسکپی مادون قرمز فوریه ترانسفورمر (FTIR):

آنالیز روغن از طریق اشعه مادون قرمز (FTIR)، آزمونی است موثر، برای آنالیز مولکولی روغن و دیگر مواد نفتی. این روش برای تشخیص و تطبیق روغن ها و تعیین آلودگی ها بکار برده می شود: ‌‌(‌گلایکول “نشت ضد یخ” ، محصولات ناشی از تخریب روغن : اکسیداسیون، نیتراسیون و سولفوناسیون). واکنش های فوق (کارکرد و تخریب روغن)، باعث کاهش کیفیت روغن و عوارضی نظیر: ایجاد رسوب، لجن و افزایش عدد اسیدی می شود. مولکول های روغن با پیوندهای شیمیایی بیکدیگر متصل شده اند. هنگامی که یک پرتو از نور مادون قرمز به این مولکولها برخورد می کند، این نور توسط پیوندهای شیمیایی جذب شده و باعث میگردد که ملکول با همان فرکانس نور مادون قرمز تابیده شده به ارتعاش در آید.

برگرفته از سایت البرزتدبیرکاران

خدمات آزمایشگاهی آنالیز روغن و ذرات فرسایشی تحقیقات، عیب یابی و کنترل فرسایش تجهیزات مکانیکی و ترانسفورماتورهای برق

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *