Мониторинг состояния смазочного масла промышленного оборудования
С. Ю. ЗУБКОВА – к.х.н., ведущий эксперт по анализу масел ООО «Балтех»
Р. А. РОМАНОВ – к.т.н., директор по маркетингу и сбыту ООО «Балтех»
Диагностика и мониторинг состояния промышленного оборудования всегда являются самыми актуальными задачами в любой отрасли. С экономической точки зрения в управлении активами любого предприятия ремонты оборудования имеют высокую составляющую, которая может достигать 30% от себестоимости выпускаемой продукции.
Смазочное масло является одним из источников информации для раннего обнаружения неисправностей машин и механизмов, играя такую же роль, как и анализ крови для выявления заболеваний человека. В современных отраслях промышленности смазочное масло играет важную роль в поддержании исправного технического состояния сложных механизмов, таких как двигатели, турбины, компрессоры, редукторы, электрические машины, вентиляторы и др.
В последние годы мониторинг состояния смазочных масел стал важной темой исследования в научных кругах и использования в промышленности.
В течение ряда лет анализ масла был широко принят в качестве одной из основных процедур профилактического технического обслуживания, в первую очередь ориентированных на определение оптимальной точки замены смазочных материалов и масел. По сравнению с методами контроля работоспособности машины, основанными на вибрации, мониторинг состояния смазочного масла обеспечивает примерно в 10 раз более ранние предупреждения о неисправности машины и оборудования.
Его цель состоит в том, чтобы посредством мониторинга процесса разложения масла обеспечить раннее предупреждение о неисправности машины, а также увеличить продолжительность работы смазочного масла, сокращая частоту замены масла и, следовательно, снизить затраты на техническое обслуживание. В ходе мониторинга состояния смазочного масла, во-первых, определяется, не испортилось ли масло до такой степени, что оно больше не может выполнять свою защитную функцию. Во-вторых, определяется уровень его загрязнения и необходимость его очистки или замены.
Основная функция смазочного масла заключается в обеспечении непрерывного слоя пленки между движущимися поверхностями, чтобы уменьшить трение и предотвратить износ сопряженных частей. Также оно выполняет такие функции, как охлаждение рабочих частей, защита металлических поверхностей от коррозии, промывка или предотвращение оседания загрязняющих веществ на поверхностях трения. В системе со смазкой изменение физических, химических и электрических свойств изменяет характеристики смазочного масла и приводит, как правило, к ухудшению его защитных свойств. Основными причинами деградации (разложению) смазочного масла являются окисление, загрязнение частицами и загрязнение водой. Поэтому параметры, которые описывают характеристики смазочного масла или уровень деградации, включают в себя вязкость, содержание воды, общее кислотное число (TAN), общее щелочное число (TBN), окисление, подсчет частиц и так далее. Каждый из этих параметров может быть измерен определенными физико-химическими методами.
Так для определения содержания воды измеряется процент загрязнения водой смазочного масла, которое может быть измерено, например, методом Дина-Старка (ГОСТ 2477-65) или более современными методами кулонометрического титрования по Карлу Фишеру (ГОСТ Р 54281-2010) и метода инфракрасной (ИК) спектроскопии (ASTM D7889-13). Этот параметр качества масла имеет решающее значение при диагностике масла из коробки передач, гидравлической системы, двигателя, компрессора или турбины.
Влага или вода в масле, очевидно, являются вторым наиболее разрушительным загрязнителем масла.
Загрязнение воды в смазочном масле ускоряет естественное окисление, которое обычно происходит в масле. Даже когда добавки используются для замедления естественного процесса, присутствие воды ухудшит эффективность некоторых добавок, потенциально приводящих к образованию плотных эмульсий и образованию отложений в масле. Кроме того, вода в смазочном масле увеличивает риск микробной атаки и способствует дальнейшей потере производительности масла и, тем самым, коррозии компонентов в различных масляных системах. Вода в масле может присутствовать в растворенном или свободном виде. Когда содержание воды достигает точки насыщения этого масла, оно отделяется и образуется свободная вода. Способность масла удерживать воду в растворе зависит от типа масла, его возраста и присутствующих присадок. Образование свободной воды имеет решающее значение с точки зрения проблем, связанных с водой в нефти.
Когда вода больше не растворяется в масле, коррозия и износ оборудования быстро возрастают. По этой причине важно, чтобы содержание влаги было безопасно ниже точки насыщения.
Кроме того, для большинства индустриальных масел важно знание степени их загрязнения. Особенно это актуально для гидравлических масел, поскольку было показано, что минимум 75–80% отказов гидравлической системы связаны с загрязнением масла. Загрязнение может быть определено как любое нежелательное вещество, которое попадает и вступает в контакт с маслом.
Загрязняющие вещества попадают в гидравлическую систему различными способами:
- в процессе производства и сборки системы,
- во время работы внутри системы,
- извне системы во время работы.
Если не вымыть должным образом, загрязняющие вещества от производства и сборки гидравлической системы, то они останутся в ней. Эти загрязнители включают пыль, сварочный шлак, частицы резины от шлангов и уплотнений, песок из отливок и металлические частицы от обрабатываемых компонентов.
Во время работы системы частицы различного типа проникают через вентиляционные колпачки, уплотнения и любые другие отверстия. Кроме того, когда гидравлическая жидкость добавляется в систему, часто возникает определенное количество загрязнений. Как правило, это загрязнение включает в себя различные виды твердых частиц и воды. Чтобы уменьшить влияние данного фактора, следует контролировать заливаемую гидравлическую жидкость на содержание частиц и воды.
Работа системы также вызывает внутреннее загрязнение. Это происходит, когда компоненты изнашиваются и в масле появляются частицы износа и химические побочные продукты от разложения масла и присадок из-за тепловых или химических реакций. Данные вещества затем реагируют с поверхностями оборудования, создавая еще больше загрязнений. Таким образом, помимо прямого износа, загрязняющие вещества действуют как катализаторы в процессах разрушения компонентов и смазочных масел. Некоторые из них очень разрушительны для масла, его присадок и поверхностей машин. Это часто упускается из виду как источник отказа, потому что его воздействие обычно медленное и незаметное, но со временем повреждение аналогично тому, как будто бы машина съедает сама себя изнутри.
Загрязняющие вещества вредны для работы оборудования, срока его службы и надежности, а также безопасности производства. Частицы, влага, сажа, тепло, воздух, гликоль, топливо, моющие средства и технологические жидкости – все это загрязняющие вещества, обычно встречающиеся в промышленных смазочных материалах и гидравлических жидкостях. Однако именно загрязнение частиц широко признано наиболее разрушительным для масла и машины. Основной стратегией успеха в снижении затрат на техническое обслуживание и повышении надежности оборудования является мониторинг загрязнения частиц. Код чистоты ISO 4406, является наиболее широко используемым международным стандартом для представления уровня загрязнения гидравлических жидкостей. Для многих пользователей счетчики частиц являются первым выбором для анализа масла.
Из-за технической сложности выполнения тестов и необходимости наличия квалифицированных химиков-аналитиков на промышленных предприятиях ранее было принято, что анализ масла в основном является лабораторной деятельностью. Внедрение различных портативных приборов для мониторинга состояния в повседневную производственную практику, таких как, приборы минилабораторий серии Minilab (Spectrosci, США), позволило проводить мониторинг смазочных масел непосредственно на месте работы промышленного оборудования, своевременно распознать симптомы надвигающегося отказа машины и быстро их устранять. Основным преимуществом портативных минилабораторий серии Minilab является возможность более раннего предупреждения, от нескольких часов до нескольких дней, так как не требуется время на транспортировку образов масла в лабораторию и ожидание ответа, что уменьшает количество поломок.
Приборы минилабораторий серии Minilab позволяют выполнять контроль не одного, а нескольких параметров рабочих характеристик смазочного масла, чтобы эффективно контролировать состояние масла. Так ИК-анализатор FluidScan 1100 (Spectrosci, США), входящий во все типы данных минилабораторий, позволяет эффективно определять содержание таких загрязнителей, как вода и гликоль, а также следить за деградацией масла, путем измерения окисления, общего кислотного/щелочного числа. С другой стороны, вискозиметр серии 3000, давая только значение кинематической вязкости, тем не менее также помогает оценить окисление смазочного масла, загрязнение его водой, частицами и некоторые другие изменения свойств масла, так как все они влияют на вязкость масла. Не зря вязкость считается объективным показателем для обнаружения разложения масла и для всех масел в первую очередь следует выполнять именно контроль и мониторинг изменения вязкости.
В линейке минилабораторий серии Minilab предлагается и счетчик частиц серии LNF, который не только позволит определить код чистоты масла по ISO 4406, но и классифицирует их по типу износа (резание, усталость и др.), а также определит наличие и количество намагничиваемых частиц износа. И в заключении элементный анализатор SpectrOil 120С (Spectrosci, США) расскажет о типе имеющихся загрязнений, т.е. элементном составе присутствующих в масле частиц.
Подобный комплексный анализ масле на месте работы оборудования обеспечит своевременную замену масла, сохранит Ваше оборудование в хорошем рабочем состоянии и сэкономит ресурсы.
Статья в формате pdf →
-
194044, Санкт-Петербург,ул. Чугунная, д. 40
- ☎ +7 (812) 335-00-85
- info@baltech.ru
- baltech.ru
