نويسنده: پژوهشگران : مهندس علي رضا مسعودي ، مهندس فرشيد طاهري
در اين ارتباط كارهاي مطالعاتي زيادي در دنيا انجام شده است و در اين پژوهش براي اولين بار در ايران وضعيت تميزي روانكارهاي نو و نقش آنها در آلودگي سيستم هاي مكانيكي مختلف مورد بررسي قرار مي گيرد. به اين منظور، نمونه هايي از انواع روانكارهاي نو، نظير: روغن هاي موتور، هيدروليك، توربين و غيره كه توسط توليدكنندگان داخلي و خارجي به بازار و صنعت كشور ارايه مي شود به كمك تكنيك هاي مختلف مورد آزمايش و ارزيابي قرار گرفت تا سطح تميزي آنها به طور دقيق اندازه گيري شود. نتايج تحقيق در قالب مقاله حاضر ارايه شده است.
يكي از اهداف بسيار مهم در بكارگيري فن آوري مراقبت وضعيت (CM)، شناسايي و كنترل عوامل ريشه اي فرسايش غيرعادي سيستم هاي مكانيكي مي باشد. براساس تحقيقات به عمل آمده، آلودگي روانكارها،
يكي از عوامل مهم فرسايش و خرابي تجهيزات است. به همين دليل، در برنامه هاي CM ، ارزيابي و كنترل آلودگي هاي روانكارها از مهمترين فاكتورهاي كنترل تلقي مي شود.
هر چند وجود روانكار براي آن دسته از تجهيزات مكانيكي كه داراي سيستم روانكاري هستند حياتي است، ولي حضور روانكار آلوده و يا فاقد كيفيت خود عامل ايجاد و تشديد انواع فرسايش ها در سيستم مكانيكي
مي باشد. وجود ذرات جامد آلاينده در روانكارها، صرفنظر از نوع و منبع آنها، يكي از انواع متداول آلودگي هاي روانكارها مي باشد كه باعث فرسايش قطعات داخلي سيستم هاي مكانيكي، به ويژه قطعات متحرك مي شود. به همين دليل، امروزه آلودگي روانكارها به ذرات جامد معلق، به عنوان يكي از منابع اصلي فرسايش سيستم هاي مكانيكي شناخته مي شود.
از آنجايي كه در سيستم روانكاري سيستم هاي مكانيكي، روغن در همه نقاط داخلي دستگاه جريان دارد، ذرات جامد آلاينده همراه با سيال به قطعات مسير حركت آسيب مي رساند. به ويژه در ارتباط با قطعات ظريف و حساس متحرك نظير ياتاقان ها، شيرهاي هيدروليك، اسپول ها و غيره، اين پديده از اهميت بيشتري برخوردار است. به همين دليل كنترل روانكارها از نظر كيفيت و ميزان آلودگي، براي حفظ و سلامت تجهيزات بسيار حائز اهميت مي باشد. هر چند حفظ و پاكيزگي روانكارها به طور كامل بسيار مشكل و شايد غيرممكن باشد، ولي بهبود سطح تميزي آنها براساس استانداردها و متناسب با نوع و ميزان حساسيت تجهيزات مختلف مكانيكي و توصيه هاي سازندگان آنها، دور از دسترس و غيرممكن نيست.
جامعه صنعتي جهان در برخورد با اين معضل مشترك، شاخص ها و استانداردهاي خاصي را ارايه كرده و به منظور ارزيابي و كنترل آلودگي ها، تكنيك هاي مختلف را معرفي و توصيه مي كند تا از اين طريق از خسارت هاي گسترده آلودگي هاي روانكارها پيشگيري و احتراز شود. استاندارد NAS1638 و ISO4406 از جمله آزمايش ها و روش هاي كنترل سطح تميزي روانكارها مي باشد كه در اين ارتباط تعريف و معرفي شده اند.
آلودگي هاي روانكارها و منابع آن
صرفنظر از آلودگي هاي روانكارها به مواد شيميايي و سيالات نظير: آب، سوخت و غيره در صنايع مختلف آلودگي تجهيزات مكانيكي به ذرات جامد بستگي به چگونگي عواملي نظير موارد زير خواهد داشت:
نوع و دقت طراحي، شرايط و محيط كاري و كيفيت نگهداري و غيره.
به طور كلي وجود ذرات آلاينده در سيستم هاي مكانيكي مي تواند از دو منبع داخل و يا خارج دستگاه باشد. نفوذ ذرات آلاينده جامد به داخل سيستم هاي مكانيكي عمدتاً مربوط به مرحله كار دستگاه مي باشد. با اين حال روانكارهاي نو و آلوده به ذرات معلق جامد به عنوان يكي از منابع مبتلا به ورود آلودگي به داخل همه تجهيزات مكانيكي شناخته مي شوند.
در بسياري از موارد، روانكارها قبل اينكه مورد استفاده قرار گيرند، از طرق مختلفي دچار آلودگي مي شوند نظير: مرحله توليد، حمل و نقل يا نگهداري و غيره. به اين ترتيب آلودگي همراه با روغن نو وارد سيستم مكانيكي مي شود. ذرات آلاينده در روغن هاي نو متناسب با مقدار، جنس، نوع و اندازه، مي تواند منجر به آثار فرسايشي در سيستم هاي مكانيكي گردد. به طور كلي مي توان گفت كه آلودگي هاي روغن هاي نو، بالقوه همان آثار تخريبي و فرسايشي ذرات جامد معلق در روغن هاي كاركرده يعني فرسايش تراشه اي(Abrasive Wear) را خواهد داشت. به همين دليل در بسياري از سيستم هاي حساس مكانيكي، توصيه مي شود پس از تعويض روغن به دستگاه مدتي فرصت داده شود تا بدون بار (Idle)، كاركرده و بتواند روغن نو را به كمك سيستم ***** خود تصفيه كند.
مكانيزم فرسايش تراشه اي (Abrasive)
براساس گزارش هاي علمي، فرسايش تراشه اي (Abrasive wear) ، به عنوان يكي از رايج ترين مكانيزم هاي فرسايشي مبتلا به سيستم هاي مكانيكي، تقريباً در همه صنعت جهان شناخته مي شود. فرسايش تراشه اي، چه از نوع دو عضوي و چه سه عضوي، خسارت و ضايعات فراواني را در سيستم هاي متحرك مكانيكي ايجاد مي كند. فرسايش تراشه اي سه عضوي كه در اثر حضور ذرات و آلاينده هاي جامد معلق در روانكارها بوجود مي آيد، باعث فرسايش جدي قطعات متحرك ماشين مي شود.
امروزه با پيشرفت تكنولوژي، تجهيزات مكانيكي داراي طراحي هاي دقيق تر بوده و قطعات ماشين آلات در مقايسه با نسل قبل داراي تلورانس هاي ظريف و محدودتري مي باشند و به همين دليل از قدرت، كارايي و راندمان نسبي بالاتري برخوردار هستند. از طرف ديگر، ظرافت قطعات متحرك، حساسيت و آسيب پذيري بيشتري را در برخورد با پديده آلودگي روانكارها از خود نشان مي دهند. به ويژه خراش و فرسايش ناشي از مكانيزم فرسايش تراشه اي سه عضوي، باعث افت فاكتورهايي نظير فشار سيالات، قدرت و راندمان سيستم هاي مكانيكي مي شود. خراش ها و فرسايش ايجاد شده در سطح قطعاتي كه وظيفه حفظ فشارسيالات ناقل قدرت و يا روانكاري را دارد، عامل اين پديده مي باشد.
ذرات جامد معلق در روغن علاوه بر ايجاد فرسايش تراشه اي مي تواند در تشكيل فيلم روغن بين قطعات اختلال ايجاد نمايد. همچنين ذرات آلاينده، مي تواند باعث گرفتگي سيستم هاي ***** و مسيرهاي حركت روغن شود. گذرگاه ها و قطعات ظريف و حساس شيرها و سيستم هاي كنترل در اثر برخورد و سايش ذرات جامد آلودگي، آسيب جدي خواهند ديد. ذرات فرسايشي حاصل از فرآيند فرسايش تراشه اي نيز خود به طور مضاعفي باعث كاهش سطح تميزي روانكار و تشديد فرسايش خواهد شد.
خسارت ناشي از آلودگي روانكارها
گزارش هاي تحقيقاتي زيادي در مورد نقش و اهميت آلودگي روانكارها در فرسايش و خسارات به سيستم هاي مكانيكي ارايه شده است. براساس گزارش كاترپيلار، كثيفي و آلودگي روغن علت درجه يك خرابي هاي سيستم هيدروليك مي باشد. مجله طراحي ماشين (Machine Design)مي نويسد: تنها10 درصد رولر بلبرينگ ها به حد خستگي مي رسند، زيرا در90 درصد موارد به دليل آلودگي روغن دچار عيوب زودرس مي شوند. شركت Vickers ، توليدكننده پمپ ها و سيستم هاي دقيق مكانيكي، طي گزارشي تاييد كرده است كه90 درصد از خرابي ها، ناشي از آلودگي ها و ذرات ساينده مي باشد. شركت Rolls Royce گزارش كرده است كه در70 درصد خرابي هاي پيش بيني نشده موتورهاي آن شركت، در آلودگي نقش مؤثر داشته است.
در ايران نيز، طي مطالعه اي كه توسط واحد تحقيقات CM شركت البرزتدبير كاران روي بيش از100/000 نمونه روغن از ماشين آلات مختلف صنايع در اقصي نقاط كشور انجام شد، مشخص گرديد كه به طور كلي در حدود80 درصد موارد، آلودگي روغن در فرسايش غيرعادي تجهيزات نقش مؤثر داشته است.
بررسي ذرات آلاينده
نتايج آزمايش آناليز عنصري براي اكثريت نمونه ها، حضور ذرات آلاينده قابل توجهي را در روغن هاي نو نشان داده است. در برخي از نمونه هاي روغن موتور، سطح آلودگي سيليس، معمولاً ناشي از حضور گرد و غبار، بالا است. در حالي كه حضور عنصر سيليسيم در نمونه هاي روغن هاي توربين و هيدروليك پايين است، نتايج آزمايش آناليز عنصري حضور قابل توجه ديگر عناصر فلزي را نشان نداده است.
نتايج آزمايش PA براي نمونه هاي روغن هيدروليك نو، نشان دهنده بالا بودن تعداد ذرات جامد آلاينده و پايين بودن سطح تميزي اكثريت نمونه ها است. نمونه هاي آزمايش شده، داراي ذرات معلق مختلف در اندازه و
شكل هاي مختلف و بعضاً بزرگي هستند. غالب ذرات جامد معلق در نمونه هاي انتخابي از نوع ذرات غيرفلزي، فيبرها، الياف و ذرات پليمري مي باشد. همچنين ذرات فلزي مختلف شامل آهن، مس، بابيت و اكسيدهاي فلزي و غيره نيز در اكثر نمونه ها با تراكم هاي مختلف ديده مي شود. آزمايش AF به طور مشهودتري حضور برخي ذرات فلزي را در نمونه ها نشان مي دهد.
ذرات معلق فلزي موجود در برخي نمونه ها، مي تواند ناشي از بقاياي ذرات فلزي جداره لوله ها، ظروف روغن و يا ذرات به جا مانده از فرآيند جوش باشد.
از بررسي نتايج آزمايش ها مي توان ملاحظه نمود كه سطح تميزي روغن هاي آزمايش شده وابستگي زيادي به نوع روغن ها و توليد كننده داشته است. به عبارت ديگر، سطح آلودگي روغن هاي موتور به ميزان قابل توجهي بالاتر از نمونه هاي هيدروليك و توربين بوده است. همچنين، سطح تميزي نمونه روغن برخي از توليدكنندگان از نمونه هاي مشابه بالاتر است.
هر چند نتايج نمونه هايي را كه در اين كار تحقيقي مورد آزمايش و ارزيابي قرار گرفته است را نمي توان به عنوان نماينده كاملي از جامعه آماري هدف در نظر گرفت، با اين حال از نتايج مجموع نمونه هاي آزمايش شده، مي توان وضعيت كلي روغن هاي مختلف در بازار مصرف را از نظر سطح تميزي ارزيابي كرد. با توجه به تنوع منابع تهيه نمونه ها، مي توان نتايج بدست آمده را در حد قابل قبولي در سطح كل صنعت تعميم داد. صرفنظر از آثار فرآيند حمل و نقل و جابجايي ها، سطح تميزي روغن ها بسته به نوع آنها متفاوت مي باشد. همچنين سطح تميزي روغن ها تا حد زيادي وابسته به دقت هاي فرآيند توليد مي باشد. به توليدكنندگان روغن اطلاع رساني بيشتري در مورد تبعات پايين بودن سطح تميزي محصولات انجام شود تا در فرآيند توليد، تمهيدات لازم براي كنترل و حفظ تميزي محصول به عمل آيد.
منابع و ماخذ:
1- علي رضا مسعودي »استراتژي پيش اقدام و كنترل فرسايش سيستم هاي مكانيكي در ايران«/ دومين كنفرانس بين المللي نگهداري و تعميرات ايران/ دانشگاه علم و صنعت ايران1382
2- »بررسي جنبه هاي اقتصادي برنامه CM از طريق آناليز روغن« - واحد تحقيقات البرز تدبيركاران1380
3- »كنترل سطح تميزي روغن هاي هيدروليك و روانكار با استفاده از تكنيك PA« - واحد تحقيقات البرز تدبير كاران1385
4- علي رضا مسعودي »مقدمه اي بر روش مراقبت وضعيت1374(Condition Monitoring)
5- H. Jones and A. R. Massoudi “Profitable Condition Monitoring: The Role for Contamination Control”/ Department of Mech Eng. University of Swansea 1992
Lubricating Oils”/6- Waheed Y. A “The Condition Monitoring ad the Cleanliness of the Fresh Research Institute of Automotive Industry/ Budapest/ Hungry 1984/
6- www.alborztadbir.com
آخرین ویرایش توسط مدیر:
