ویسکوزیته، آلودگی و سایش فلز: آنچه که گزارش تجزیه و تحلیل سیالات هیدرولیک واقعاً به شما می گوید

سیستم‌های هیدرولیک تحت فشار مداوم کار می‌کنند، اغلب در محیط‌هایی که گرما، چرخه‌های بار و آلودگی بی‌صدا در طول زمان انباشته می‌شوند. برای تیم های تعمیر و نگهداری و مدیران تجهیزات، چالش به ندرت شناسایی خرابی پس از وقوع آن است. کار دشوارتر این است که بفهمیم چه شرایطی در سیستم ایجاد می شود قبل از اینکه آن شرایط منجر به شکست شود. گزارش تجزیه و تحلیل سیال هیدرولیک دقیقاً به این موضوع می پردازد. این شیمی یک نمونه سیال را به داده‌های قابل مشاهده و عملی در مورد سلامت سیستم تبدیل می‌کند – نه به صورت انتزاعی، بلکه به زبان خاصی از سایش، تخریب و آلودگی که تکنسین‌ها و مهندسان با تجربه می‌توانند مستقیماً روی آن عمل کنند.

درک اینکه این گزارش واقعاً شامل چه چیزی است و هر پارامتر از دیدگاه عملیاتی واقعی چه چیزی را نشان می دهد، تفاوت بین استفاده از تجزیه و تحلیل مایع به عنوان یک ابزار تشخیصی واقعی و تلقی آن به عنوان یک چک باکس معمول است. این مقاله سه دسته اصلی را که در اکثر گزارش‌ها ظاهر می‌شوند – ویسکوزیته، آلودگی و فرسودگی فلز – تجزیه می‌کند و توضیح می‌دهد که هر کدام در مورد وضعیت تجهیزات شما چه می‌گویند.

مبانی تجزیه و تحلیل سیال: آنچه که گزارش در واقع اندازه گیری می کند

گزارش تجزیه و تحلیل سیالات هیدرولیک یک سند قبولی/شکست نیست. این یک عکس فوری از شرایط شیمیایی و فیزیکی فعلی سیال است که بر اساس خطوط پایه تعیین شده برای آن نوع سیال و کاربرد سیستم اندازه گیری شده است. هر اندازه گیری در این گزارش، اتفاق واقعی را در داخل مدار هیدرولیک منعکس می کند – خواه استرس حرارتی روی روغن، ورود مواد خارجی یا تخریب اجزای داخلی باشد. برای هر کسی که برای حفظ زمان کار و کاهش رویدادهای خدمات برنامه ریزی نشده تلاش می کند، این گزارش لایه ای از دید را ارائه می دهد که بازرسی بصری و خوانش فشار به سادگی نمی تواند ارائه دهد.

فرآیند آزمایش شامل گرفتن نمونه ای از سیال از سیستم – معمولاً از یک خط برگشت زنده یا یک پورت نمونه برداری تعیین شده – و ارسال آن به آزمایشگاه مجهز برای انجام معاینه طیف سنجی، آزمایش شمارش ذرات و آزمایش خواص فیزیکی است. ساختار یافته مروری بر آنالیز سیال هیدرولیک می تواند به روشن شدن آنچه که پروتکل آزمایش کامل پوشش می دهد و کدام پارامترها برای انواع مختلف سیستم ها مناسب هستند کمک کند. گزارش حاصل یافته‌ها را در دسته‌هایی سازماندهی می‌کند که هر کدام بخش متفاوتی از داستان را بیان می‌کنند.

چرا روش نمونه گیری بر صحت گزارش تأثیر می گذارد

یک منبع رایج نتایج گمراه کننده در تجزیه و تحلیل مایعات، خود آزمایش آزمایشگاهی نیست، بلکه روش نمونه برداری قبل از آن است. نمونه های گرفته شده از ته مخزن، از بخش های راکد شبکه های آب، یا از پورت های نمونه گیری با شستشوی ضعیف، اغلب حاوی غلظت آلاینده هایی هستند که به طور دقیق سیال در حال گردش در سیستم فعال را نشان نمی دهند. برعکس، نمونه‌هایی که خیلی نزدیک به فیلتر بای‌پس گرفته شده‌اند، ممکن است آلودگی‌هایی را که فیلتر هنوز نگرفته است، گزارش کنند.

این مهم است زیرا یک گزارش ساخته شده بر روی یک نمونه در معرض خطر می تواند فوریت کاذب در یک زمینه ایجاد کند در حالی که مشکلات واقعی را در منطقه دیگر از دست بدهد. نمونه برداری مداوم از یک مکان، تحت شرایط عملیاتی مشابه، در فواصل زمانی منظم، چیزی است که گزارش های فردی را به یک روند معنادار تبدیل می کند – و تجزیه و تحلیل روند همان جایی است که ارزش تشخیصی واقعی آزمایش مایعات نهفته است.

ویسکوزیته: توانایی یک سیال برای انجام کار خود

ویسکوزیته اندازه گیری مقاومت سیال در برابر جریان است و در کاربردهای هیدرولیکی به طور مستقیم بر توانایی سیال برای حفظ یک لایه محافظ بین سطوح متحرک نظارت می کند. هنگامی که یک سیال هیدرولیک در محدوده ویسکوزیته مورد نظر خود عمل می کند، می تواند عملکرد پمپ و شیر را پشتیبانی کند، در برابر نشت از طریق آب بندی و فاصله ها مقاومت کند و به طور موثر گرما را از نقاط اصطکاک حذف کند. هنگامی که ویسکوزیته از این محدوده خارج می شود – بیشتر یا کمتر – راندمان سیستم بدتر می شود و سایش قطعات تسریع می شود.

گزارشی که ویسکوزیته ای را نشان می دهد که زیر محدوده مورد انتظار کاهش یافته است، معمولاً به یکی از چندین دلیل اشاره می کند: تخریب حرارتی روغن پایه، آلودگی ناشی از یک سیال سبک تر مانند گازوئیل یا حلال، یا شکست برشی بهبود دهنده های شاخص ویسکوزیته اضافه شده به فرمول اصلی. هر کدام از این علل منشأ متفاوتی دارند و مسیر اصلاحی متفاوتی دارند. سیالی که به دلیل قرار گرفتن در معرض گرما در طول زمان به سادگی تجزیه شده است یک مشکل فاصله نگهداری است. مایع آلوده به یک ماده خارجی نیاز به شناسایی منبع و شستشوی سیستم قبل از رسیدگی به علت دارد.

ویسکوزیته بالا و سیگنال های آن

هنگامی که ویسکوزیته فراتر از محدوده مورد انتظار افزایش می یابد، علل به همان اندازه خاص هستند. اکسیداسیون رایج ترین محرک است. همانطور که سیال هیدرولیک پیر می شود و مکرراً در معرض گرما و هوا قرار می گیرد، مولکول های اکسیژن با روغن پایه واکنش داده و اسیدها، رزین ها و پیش سازهای لاک را تشکیل می دهند. این محصولات جانبی ضخامت موثر سیال را افزایش می دهند و ویژگی های جریان آن را کاهش می دهند، به ویژه هنگام شروع در شرایط سرد. سیستم‌هایی که با سیال اکسید شده کار می‌کنند، نیاز به مقاومت بیشتر در برابر حفره‌ای پمپ دارند و اغلب با تجمع رسوبات روی محیط فیلتر، محدودیت فیلتر افزایش می‌یابد.

آلودگی آب همچنین می‌تواند ویسکوزیته ظاهری را در انواع خاصی از روغن‌های پایه افزایش دهد، به‌ویژه زمانی که امولسیون‌سازی اتفاق می‌افتد. ترکیب آب و روغن تجزیه شده یک مخلوط غلیظ و کدر ایجاد می کند که به خوبی از بین فاصله های باریک حرکت می کند و خوردگی اجزای آهن را تسریع می کند. گزارشی که هم افزایش ویسکوزیته و هم رطوبت بالا را نشان می‌دهد، نشانه مطمئنی است که سیال به پایان عمر مفید خود رسیده است و باید تعویض شود، نه درمان.

آلودگی: ذرات، آب و مواد خارجی

آلودگی در سیال هیدرولیک از چندین جهت به طور همزمان ایجاد می شود. ذرات از طریق دریچه ها، مهر و موم میله ها و سوراخ های سرویس به خارج از سیستم وارد می شوند. آنها همچنین در داخل به عنوان قطعات سایش تولید می شود. آب از طریق تراکم، شکست مهر و موم یا قرار گرفتن در معرض فرآیند در یک محیط صنعتی وارد می شود. گازهای محلول، سیالات آلوده متقابل، و مواد شیمیایی فرآیندی دسته‌های آلودگی اضافی هستند که در پانل‌های تست تخصصی‌تر ظاهر می‌شوند.

را استاندارد ISO برای پاکیزگی چارچوبی برای طبقه بندی آلودگی ذرات در سیال هیدرولیک با شمارش ذرات در هر میلی لیتر در اندازه های خاص ارائه می دهد. بیشتر گزارش‌های تجزیه و تحلیل شامل رتبه‌بندی پاکیزگی ISO است که به تیم‌های تعمیر و نگهداری اجازه می‌دهد تا وضعیت فعلی سیال را با هدف تمیزی توصیه شده سازنده برای قطعات حساس مانند سوپاپ‌های سروو و پمپ‌های پیستونی فشار بالا مقایسه کنند. سیستم‌هایی که در سطوح خلوص بالاتر از هدف توصیه‌شده کار می‌کنند، سایش قطعات را تسریع می‌کنند حتی زمانی که هیچ مشکل ظاهری در زمان نمونه‌گیری وجود نداشته باشد.

آلودگی آب و چرا به ندرت خوش خیم است

آب یکی از مضرترین آلاینده هایی است که یک سیال هیدرولیک می تواند حمل کند و همچنین یکی از مواردی است که اغلب دست کم گرفته می شود. مقدار کمی آبی که در روغن پایه حل شده باقی می ماند ممکن است فوراً ویسکوزیته اندازه گیری شده یا تعداد ذرات را تغییر ندهد. با این حال، حتی غلظت کم آب، استحکام فیلم سیال باربر را کاهش می دهد، باعث خوردگی سطوح فولادی داخلی می شود، تخلیه مواد افزودنی را تسریع می بخشد و شرایط مطلوبی را برای رشد میکروبی در انواع خاصی از سیالات فراهم می کند.

با افزایش غلظت آب، شروع به جدا شدن از روغن پایه می کند، به خصوص با سرد شدن سیستم. آب آزاد در نقاط پایین مدار ته نشین می شود، در انتهای سیلندرها و مخازن جمع می شود، جایی که زنگ زدگی را تسریع می کند و باعث آلودگی باکتریایی در مایعات آب گلیکول می شود. گزارشی که محتوای آب بالا را نشان می‌دهد باید وضعیت فن، یکپارچگی چیلر و اینکه آیا یک رویداد تعمیر و نگهداری اخیر رطوبت را به سیستم وارد کرده است، بررسی شود.

پوشیدن فلزات: آنچه را که اجزا به شما می گویند را بخوانید

هر سطح فلزی در داخل یک سیستم هیدرولیک – محفظه پمپ ها، بدنه سوپاپ ها، سوراخ های سیلندر، حلقه های یاتاقان – به عنوان یک نتیجه عادی از عملکرد، ردپای فلز را به داخل سیال می ریزد. تجزیه و تحلیل فلز سایش غلظت عناصر خاص را در یک نمونه سیال اندازه‌گیری می‌کند و از الگوی آن عناصر برای شناسایی اجزایی که سطوح غیرعادی سایش را تجربه می‌کنند استفاده می‌کند.

هر فلز یا آلیاژی که در ساخت یک جزء هیدرولیک استفاده می شود دارای یک علامت عنصری مشخص است. آهن بر روی اجزای فولادی مانند میله‌های استوانه‌ای، محفظه پمپ یا قرقره‌های سوپاپ سایش نشان می‌دهد. مس و سرب با هم به مواد یاتاقان اشاره دارند. آلومینیوم نشان دهنده سایش بدنه پمپ یا برخی از بلوک های شیر است. سیلیکون، اگرچه به معنای متعارف یک فلز سایش نیست، اما در غلظت‌های افزایش یافته هنگامی که ذرات سیلیس در هوا وارد سیستم می‌شوند – نشانگر آلودگی و همچنین نشانگر سایش است. به عنوان مثال، ترکیب افزایش آهن با افزایش محتوای سیلیکون، نشان می دهد که آلودگی ساینده خارجی منجر به فرسایش اجزای داخلی می شود.

تفسیر روند سایش فلزات در طول زمان

یک یافته منفرد از افزایش سایش فلز در انزوا ارزش تشخیصی محدودی دارد. نمونه‌ای که محتوای آهن نسبتاً بالایی را نشان می‌دهد ممکن است نشان‌دهنده یک دوره رشد طبیعی پس از تغییر مهر و موم، اختلال موقتی از یک رویداد تعمیر و نگهداری، یا مرحله اولیه زوال اجزای واقعی باشد. بدون خط مقدم برای مقایسه، تشخیص این سناریوها با اطمینان دشوار است.

بنابراین نمونه برداری مکرر در فواصل ثابت برای ارزش عملی آنالیز سیال هیدرولیک اساسی است. هنگامی که غلظت فلز سایش در چندین نمونه از یک سیستم ردیابی می شود، شیب روند به سیگنال قابل توجهی تبدیل می شود. افزایش تدریجی غلظت آهن طی چند ماه نشان دهنده تسریع سایش پمپ است که نیاز به بررسی دارد. یک جهش ناگهانی و به دنبال آن بازگشت به حالت عادی با یک اختلال منفرد سازگارتر است. هیچ کدام را نمی توان به طور دقیق تنها از یک نقطه داده تخمین زد.

Add-on Exhaustion: بخشی از گزارش که کمتر مورد توجه قرار می گیرد

بیشتر سیالات هیدرولیک با بسته‌های افزودنی که شامل عوامل ضد سایش، بازدارنده‌های خوردگی، آنتی اکسیدان‌ها و سرکوب‌کننده‌های کف هستند، فرموله می‌شوند. این مکمل ها ماندگاری نامحدودی ندارند. آنها در عملکرد عادی مصرف می شوند، در اثر گرما تخلیه می شوند، در اثر آلودگی خنثی می شوند، یا تحت شرایط خاصی با فیلتراسیون به طور فیزیکی حذف می شوند. برخی از پانل‌های سنجش شامل آزمایش‌هایی برای محتوای افزودنی باقی‌مانده، معمولاً با اندازه‌گیری غلظت روی و فسفر در مایعات با استفاده از شیمی دی‌آلکیل دی تیوفسفات روی هستند.

سیالی که همچنان در محدوده ویسکوزیته قابل قبول اندازه گیری می شود و تعداد ذرات کمی از خود نشان می دهد، ممکن است بسته افزودنی محافظ خود تقریباً خالی شود. در این حالت، به نظر می رسد که سیال از نظر پارامترهای اساسی قوی است در حالی که محافظت کمتری در برابر سایش و اکسیداسیون ارائه می دهد. این یک وضعیت رایج در سیستم‌هایی است که فواصل تغییر سیال صرفاً بر اساس ساعات کار بدون ارجاع به داده‌های وضعیت واقعی سیال است. آزمایش مکمل سطحی از اطمینان را اضافه می کند که مایع همچنان محافظتی را که برای ارائه فرموله شده است را حمل می کند.

گزارش را اجرا کنید

گزارش تجزیه و تحلیل سیال هیدرولیک زمانی بسیار مفید است که به عنوان یک رکورد در حال اجرا به جای یک رویداد یک بار در نظر گرفته شود. هر گزارش باید بر اساس نتایج قبلی برای همان سیستم، در مقایسه با محدودیت‌های هدف سازنده برای ترکیب خاصی از سیال و تجهیزات، بررسی شود و برای تصمیم‌گیری تعمیر و نگهداری خاص به جای یک برنامه خدمات عمومی استفاده شود.

ارزش گزارش مستقیماً به این بستگی دارد که فرآیند نمونه‌گیری چقدر منظم انجام می‌شود، نتایج با چه دقتی در طول زمان مستند می‌شوند، و یافته‌ها چقدر به طور فعال با اقدامات تعمیر و نگهداری واقعی مرتبط هستند. تیم‌هایی که این رشته را در جریان کار منظم خود وارد می‌کنند متوجه می‌شوند که تجزیه و تحلیل سیال هم زمان توقف برنامه‌ریزی نشده و هم تغییرات غیرضروری سیال را کاهش می‌دهد – نتایجی که مستقیماً به ثبات عملیاتی و کنترل هزینه‌ها کمک می‌کند بدون اینکه نیاز به تغییرات قابل توجهی در زیرساخت پشتیبانی موجود داشته باشد.

افکار نهایی

گزارش تجزیه و تحلیل سیال هیدرولیک، که با دقت بخوانید، بیش از آنچه که اکثر بازرسی های فیزیکی می توانند ارائه دهند، در مورد وضعیت داخلی سیستم هیدرولیک به شما می گوید. نتایج ویسکوزیته از یکپارچگی عملکردی سیال و قرار گرفتن در معرض گرما، آلودگی یا تنش برشی صحبت می کند. داده های آلاینده، از جمله تعداد ذرات و محتوای آب، مسیرهایی را که از طریق آن تخریب وارد می شود و تسریع می یابد، شناسایی می کند. پروفیل های فلزی فرسوده قبل از اینکه استرس باعث خرابی شود به اجزای خاصی که تحت فشار هستند اشاره می کنند. داده های افزودنی تأیید می کند که آیا سیال هنوز از نظر شیمیایی قادر به محافظت از سیستمی است که از آن عبور می کند یا خیر.

هیچ یک از این نقاط داده به صورت مجزا کار نمی کنند. تصویر تشخیصی واقعی از خواندن آنها با هم، مقایسه آنها با نتایج تاریخی، و اعمال یافته ها در تصمیم گیری در مورد سرویس سیال، بازرسی قطعات و تعمیر و نگهداری سیستم پدیدار می شود. برای مدیران تجهیزات و متخصصان تعمیر و نگهداری که با ماشین آلات هیدرولیک در شرایط سخت کار می کنند، این نوع رویکرد مبتنی بر شواهد بهترین عمل نیست – فقط یک روش عملیاتی صحیح است.