معيارها و رو شهاي ارزيابي نتايج در برنامه تحليل روغن موتورهاي ديزل

[سیدهادی سپهریان 22]

معيار و روش ارزيابي نتايج آزمايشات همواره يكي از چالشهاي اصلي در برنام ههاي تحليل روغن بوده است . سازندگان تجهيزات، سازندگان روغن و آزمايشگاه هاي تحليل روغن معيارها و روشهايي براي ازريابي وضعيت روغن ارايه مي دهند .

هر يك از اين معيارها مبتني بر ديدگاههايي است كه آگاهي از آنها در زمان استفاده ضروري است . در اين مقاله سعي شده است روشهاي مختلف ارزيابي نتاي ج و محدوديتها و ويژگيهاي آنها بيان و راهنماي ي هايي براي بهره گيري بهتر از اين معيارها و ارزيابي دقيقتر نتايج ارايه ش ود. همچنين راهنماي يهايي براي تلفيق و تطبيق روشها براي دستيابي به نتايج بهتر نيز بيان شده است.

واژ ههاي كليدي: تحليل روغن - پايش روغن - فرسايش

۱- مقدمه

نخستين پرسشي كه در هر برنامه تحليل روغن مطرح مي شود معيار و نحوه تحليل و ارزيابي نتايج بدست آمده از آزمايش ها مي باشد. نگرشها و رويه هاي مختلفي براي ارزيابي نتايج وجود دارد كه در اين مقاله سعي شده است اين روي ه ها و نگرشها معرفي و بررسي شوند.

به طور كلي معيارها را م ي توان به دو دسته تقسيم كرد. دسته اول معيارهاي عملكردي هستند و دسته دوم معيارهاي قابليت اطمينان يا معيارهاي پيش بينانه و پيش گويانه هستند. در معيارهاي دسته اول محدود ههايي براي خواص روغن تعيين م يشود كه در صورتيكه خواص روغن در آن محدود هها باشد روغن براي كاركرد مورد نظر قابل استفاده است.

در اين دسته معيارها براي عواملي همچون ويسكوزيته، عدي بازي، مواد نامحلول و آلايند ه هاي موجود در روغن تعيين م يشود و روغن در صورتي بايد استفاده شود يا استفاده از آن ادامه يابد كه با اين معيارها همخواني داشته باشد.

دسته دوم معيارها براي عواملي تعيين مي شوند كه بررسي آنها م ي تواند منجر به ارزيابي وضعيت دستگاه و پيش بيني ضعيت آينده آن شود . مثال بارز اين عوامل عناصر فرسايشي است . البته بديهي است كه اگر تغيير خواص روغن و يا افزايش آلاينده ها در مدت زماني كمتر از آنچه انتظار مي رود اتفاق بيفتد نشان از وجود عيب در دستگاه مي باشد. بنابراين اين معيارها براي عوامل دسته اول نيز قابل تعريف م يباشند.

به طور كلي در ارزيابي كمي تها دو عامل مورد توجه قرار م ي گيرد: يكي مقدار مطلق كميت و ديگري تغييرات آن . در برنامه هاي تحليل روغن نيز در برخي نگرشها مقدار مطلق كميتها و در برخي ديگر تغييرات و در بعضي از روشها نيز هر دو به طور همزمان مورد توجه قرار مي گيرند. اما نكته اي كه در كلية تحليلها بايد مورد توجه قرار بگيرد اين است كه شرايط روغن تحت تاثير عوامل زيادي همچون:

۱- كارشناس ارشد نت

٢

الف- شرايط كاركرد، بارگذاري و بهره برداري

ب- مشخصات عمومي دستگاه مانند سازنده، ساختار و ...

ج- مشخصات خاص دستگاه مانند عمر، لق يها، رواداريها و ...

مي باشد، در نتيجه استفاده از اين روشها به عنوان يك راه حل كلي و بدون در نظر گرفتن ساير شرايط همواره نم يتواند نتايج

مطلوبي داشته باشد [ ۱]. به عبارت ديگر فرسايش و ساير پارامترها مانند آلودگي سوخت و آب با تغيير شرايط كاري و

بارگذاري، تغيير نوع موتور، مدل موتور، عمر و .. تغيير خواهد كرد و در ارزيابي نتايج اين موارد بايد مد نظر باشد.

اهميت توجه به اين موارد به حدي است كه برخي از سازندگان معتبر موتورها بر اين باورند كه امكان ارزيابي درست و

.[ قابل اطمينان از نتايج آزمايشات انداز هگيري فلزات فرسايشي وجود ندارد[ ۲

همچنين بايد توجه داشت كه ارزيابي موفق نتايج در يك برنامه تحليل روغن بدون رعايت پيش نيازهاي زير امكان پذير

نم يباشد:

- انجام نمون هگيري منظم و پيوسته

- روش صحيح نمون هگيري

- انتخاب آزمايشات مناسب و انجام صحيح آنها

- داشتن اطلاعات كافي در مورد دستگاهي كه مورد بررسي قرار گرفته است

- داشتن اطلاعات كافي در مورد روغن مورد استفاده

- آگاهي و دانش كافي در مورد آزمايشات انجام شده و محدودي تهاي آنها

- داشتن اطلاعات و پسخوراندهاي مناسب و مفيد از بهر هبردار

(Fixed limits) ۲- تعيين حدود ثابت

غيرعادي ،(normal) در اين نگرش محدوده هاي ثابتي براي كميتها تعريف م ي شود كه معمو ً لا شامل سه محدوده عادي

مي باشد. اين كميت مي تواند مقدار مطلق فرسايش يا آلايندگي باشد و يا نرخ فرسايش يا (critical) و بحراني (abnormal)

آلايندگي برحسب ساعت كاركرد باشد . براي تعيين وضعيت دستگا هها مقادير به دست آمده از آزمايش با حدهاي تعيين شده

مقايسه شده و شرايط دستگاه ارزيابي مي شود. متداولترين روش تعيين اين حدود تحليل آماري مي باشد . روش هاي مرسوم

آماري استفاده از تابع نرمال و درصد تجمعي م ي باشد. بر پايه تابع توزيع نرمال و در اختيار داشتن نمون ههاي كافي (نمون ههايي

كه در زماني كه از سالم بودن دستگاه اطمينان وجود داشته است و شرايط كاركرد عادي بوده است گرفته شد ه اند ) مقدار

متوسط به علاوه انحراف معيار مرز محدوده عادي و غيرعادي (حد هشدار ) و مقدار متوسط به علاوه دو برابر انحراف معيار مرز

بين محدوده غير عادي و بحراني (حد بحران ) تعيين مي شود. بنابراين مقادير كمتر از مقدار متوسط به علاوه انحراف معيار،

عادي و مقادير بيش از مقدار متوسط به علاوه دو برابر انحراف معيار، بحراني محسوب م ي شوند و مقادير بين اين دو حد غير

.[ عادي هستند[ ۳و ۴

در روش استفاده از درصد تجمعي مقداري كه ۸۵ در صد از نمونه ها كمتر از آن هستند سطح هشدار و مقداري كه ۹۵

.[ درصد از نمون هها كمتر از آن هستند سطح بحران تعيين م يشود[ ۵

داشتن تعداد من اسب از نمون ههاي قابل استفاده يعني نمون ههايي كه در زماني كه از سلامت ماشين و كاركرد مناسب آن

اطمينان وجود داشته است گرفته شد هاند شرط لازم براي انجام موفق اين روش ميباشد.

(Family analysis) ۳- تحليل گروهي

٣

در اين نگرش نتايج به دست آمده از آزمايشات مجموع ه اي از دستگا ههاي مشابه (يك مدل) كه در شرايط يكساني كار

مي كنند مقايسه مي شود. در اين روش نيز نتايج به دست آمده تحليل آماري شده و محدود ه ها همانند محدود ه هاي تعريف

.[ شده در تعيين حدود ثابت تعيين م يشوند[ ۳

مشكلات اصلي اين روش همانند مشكلات روش قبلي مي باشد و با توجه به اينكه نتايج دستگاههاي مختلف با يكديگر

مقايسه مي شوند تاثير لقي ها و رواداريها قابل توج ه تر م يشود. از طرفي چون م يتوان بانك اطلاعاتي بزرگي با در نظر گرفتن

شرايط كاري مختلف ايجاد نمود تاثير شرايط كاري مي تواند كمتر شود و زمان كمتري براي بدست آور دن داده هاي موردنياز

براي تعيين حدود لازم است.

(Trending analysis) ۴- روند گرايي

در اين نگرش تغييرات كميتها با زمان براي يك دستگاه خاص بررسي م ي شود و با ارزيابي اين تغييرات وضعيت حال و

آينده دستگاه تعيين مي شود. در صورتيكه شرايط و فواصل نمونه برداري ثابت باش د با آگاهي از شرايط كاركرد دستگاه و دنبال

كردن تغييرات پارامترها مي توان نتايج مطلوبي به دست آورد . در ارزيابي نتايج نرخ تغييرات و مقدار تغييرات بايد همزمان مورد

توجه قرار بگيرد . هر گونه تغييرات غيرعادي در نرخ يا مقدار تغييرات بايد به عنوان هشدار مورد توجه قرار بگيرد . مهمترين

مزيت اين روش عدم وابستگي آن به شرايط عمومي و خاص دستگاه م يباشد و فقط به شرايط كاري و بارگذاري دستگاه وابسته

.[ است و براحتي براي هر دستگاهي قابل اجراست[ ۳و ۶

با توجه به اينكه فقط با داشتن نتايج چهار آزمايش پشت سرهم در اين روش مي توان شرايط آتي دستگاهرا پيش بيني

كرد اين روش رايج ترين روش مورد استفاده در برنامه هاي تحليل روغن مي باشد. حتي اگر اين روش تنها روش مورد استفاده

نباشد همواره توصيه مي شود در كنار ساير روشها بكار گرفته شو د چرا كه در بسياري از شرايط تغييرات يك كميت مهمتر از

مقدار مطلق آن م يباشد.

در اين روش معمو ً لا نتايج هر آزمايش در كنار نتايج سه آزمايش ما قبل تحليل م ي شود. بدين ترتيب كه روند تغييرات در

در نتايج آزمايش آخر و دو آزمايش ما قبل با روند تغييرات در نتايج سه آزمايش ما قبل مقايسه شده و در صورت افزايش

محسوس در نرخ تغييرات شرايط دستگاه نامطلوب و غيرعادي ارزيابي م يشود. توجه به نكات زير در هنگام ارزيابي و تحليل

نتايج م يتواند منجر به تحلي لهاي قابل اطمينا نتري شود.

- خطاي انداز هگيري تجهيزات انداز هگيري

- صعودي بودن روند تغييرات در شرايط غيرعادي

۱۰۰ باشد ۵۰ درصد افزايش مي تواند سطح هشدار ppm ۵۰ تا ppm - درصورتيكه فرسايش عادي در محدوده

مناسبي باشد ولي براي مقادير بيشتر فرسايش اين درصد بايد كمتر و براي مقادير كمتر اين درصد بايد بيشتر

در نظر گرفته شود [ ۷]. همچنين مقادير داده شده در جدول زير مي تواند به عنوان راهنما براي تعيين سطح

.[ هشدار مورد استفاده قرار گيرد[ ۸

[ جدول ۱- راهنماي سطح هشدار براي افزايش فلزات فرسايشي [ ۸

عنصر سرب آهن قلع نيكل سيليكون سديم منيزيم مس كروم

۱۰ ۵۰ ۳۰ ۸۰ ۴۰ ۱۰ ۱۰ ۳۰ مقدار افزايش ۱۰

۵- تركيب روشها

٤

براي پياده سازي يك برنامه تحليل روغن كا رآمد توصيه م يشود هر سه روش فوق هم زمان بكار گرفته شوند و در صورت

.[ استفاده هم زمان از هر سه روش نتايج قابل اطمينا نتري از ارزياب يها به دست خواهد آمد[ ۳

:[ توصيه م يشود در ارزيابي فلزات فرسايشي پارامتر بي بعد زير به جاي مقدار مطلق فرسايش ارزيابي شود[ ۱

مقدار فرسايش- متوسط فرسايش نرمال

متوسط فرسايش مدل يا نوع

در اين رابطه مقدار فرسايش، نتيجه به دست آمده از آخرين آزمايش و متوسط فرسايش، ميانگين مقادير به دست آمده از

آرمايشات قبلي انجام شده روي همان دستگاه م ي باشد و متوسط فرسايش مدل يا نوع ميانگين به دست آمده از متوسط

فرسايش به دست آمده از آزمايشات انجام شده بر روي كليه دستگا ههاي موجود از همان نوع يا مدل م يباشد.

ارزيابي مقدار و تغييرات اين پارامتر در واقع نوعي تركيب هم زمان سه روش فوق م ي باشد. در كنار اين روشها همواره

توصي ههاي سازنده نيز بايد به عنوان راهنما مورد توجه قرار گيرد.

۶- معيارهاي تعيين شده از طرف سازنده

بسياري از سازندگان معيارها و راهنمايي هايي براي ارزيابي وضعيت روغن استفاده شده ارايه م ي دهند. اين معيارها عمدتًا

حد مجاز آلاينده ها براي آسيب نزدن به دستگاه مي باشد. با توجه به اينكه اين معيارها نيز بر مبناي روشهاي آماري بدست

م يآيند كليه محدوديتهايي كه در روشهاي قبل وجود دارد در اين معيارها نيز وجود دارد . علاوه بر اين با توجه به اينكه اين

معيارها معمو ً لا براي يك مدل از دستگاهها ارايه مي شود بايد احتياط بيشتري در استفاده از آنها به خرج داد چرا كه اثرات

.[ شرايط خاص دستگاه مانند رواداريها و لق يها در اين معيارها بيشتر است[ ۵

همچنين سازندگان روغن نيز معمو ً لا حدهاي مجازي براي مقدار آلاينده هاي موجود در روغن تعيين م يكنند بديهي است

كه رعايت اين حدود براي عملكرد صحيح دستگاه ضروري است ولي براي تحليل و ارزيابي صحيح از وضعيت روغن فقط بايد به

.[ عنوان يك راهنما استفاده شوند[ ۵

۷- معيارهاي موردي

با توجه به اهداف تعريف شده براي برنامه تحليل روغن و شرايط كاركرد هر دستگاه معمو ً لا نياز به تعريف معيارهاي خاص

و موردي ميباشد. مثالهاي زير ميتوانند اين موضوع را روشنتر بيان كنند.

مثال اول:

نتايج بدست آمده از آناليز عنصري نمون ه هاي روغن گرفته شده از موتور يك لوكوموتيو براي دو عنصر قلع و سديم در

شكل شماره ( ۱) نشان داده شده است . عنصر سديم معياري براي ارزيابي مقدار نشت آب و عنصر قلع معياري براي ارزيابي

مقدار قلع به شدت افزايش مي يابد ppm خوردگي ياتاقان مي باشد. بررسي نتايج نشان مي دهد كه با افزايش مقدار سديم از ۲۵

كه نشان دهنده افزايش شديد خوردگي ياتاقان با افزايش مقدار آب مي باشد. در اين مورد اگرچه مقدار مجاز سديم از طرف

.[ تعيين شد[ ۵ ppm اعلام شده بود براي جلوگيري از خوردگي ياتاقانها ۲۵ ppm سازنده ۲۰۰

مثال دوم:

همانند مثال قبل نتايج بدست آمده از آناليز عنصري نمونه هاي روغن گرفته شده از استرن تيوب يك شناور براي دو

عنصر قلع و سديم در شكل شماره ( ۲) نشان داده شده است . باز هم بررسي نتايج نشان مي دهد كه با افزايش مقدار سديم از

مقدار قلع به شدت افزايش مي يابد كه نشان دهنده افزايش شديد خوردگي ياتاقان با افزايش مقدار آب م ي باشد در ppm ۲۰

حاليكه در مقادير سديم كمتر خوردگي ياتقانها بسيار ناچيز م ي باشد. در اين مورد نيز مقدار مجاز سديم براي جلوگيري از

.[ تعيين شد[ ۵ ppm خوردگي ياتاقانها ۲۰

٥

[ شكل شماره ( ۱) – نتايج بدست آمده از آزمايشنمونه روغ نهاي گرفته شده از موتور لوكوموتيو [ ۵

[ شكل شماره ( ۲) – نتايج بدست آمده از آزمايش نمونه روغ نهاي گرفته شده از استرن تيوب [ ۵

۸- لزوم آشنايي با روشهاي آزمايش

٦

يكي از موارد كليدي كه در ارزيابي ها بايد مورد تو جه قرار بگيرد روش آ زمايش مورد استفاده م ي باشد. هر يك از روشهاي

موجود آزمايش و اندازه گيري داراي محدوديتهايي م ي باشند كه عدم توجه به آنها منجر به نتايج اشتباه خواهد شد. به عنوان

مثال روش اسپكتروگرافي كه رايج ترين روش براي اندازه گيري فلزات فرسايشي است در اندازه ذرات داراي محدوديت م يباشد

و با توجه به روش تحريك استفاده شده فقط ذرات كمتر از ۵ يا ۱۰ ميكرن را شمارش م ي كند. به عبارت ديگر در هر دو روش

تحريك در صورتيكه ابعاد از حد مشخصي بزرگتر باشند قابل تشخيص نمي باشند كه عدم توجه به اين نكته منجر به ارزيابي

غلطي از نتايج خواهد شد . براي جبران ضعف اسپكتروگرافي بايد روشهاي ديگر مانند فروگرافي و شمارش ذرات دركنار آن

براي ارزيابي ذرات بزرگتر از ۱۰ ميكرن استفاده شود. مثال زير اين موضوع را بهتر نشان م يدهد.

نتايج بدست آمده از آزمايش نمونه هاي روغن گرفته شده از يك موتور كه با سوخت گاز طبيع ي كار م ي كند در شكل

شماره ( ۳) نشان داده شده است. نتايج بدست آمده از آزمايش اسپكتروگرافي نشان م يدهد كه مقدار آهن در ماه آوريل به

شدت افزايش يافته كه نشانه وجود فرسايش شديد م ي باشد. ولي در ماه بعد به مقدار طبيعي برگشته است و ظاهرًا مشكل

خودبخود حل شده است . اما در واقع با افزايش شدت فرسايش ابعاد ذرات بزرگتر از محدوده قابل تشخيص با روش

اسپكتروگرافي شد هاند[ ۵]. بنابراين عدم توجه به روش آزمايش م يتواند منجر به نتايج كام ً لا اشتباهي شود.

[ شكل شماره ( ۳) – نتايج بدست آمده از آزمايش نمونه روغن هاي گرفته شده در ماههاي مختلف [ ۵

۹- تصحيح معيارها بوسيله تجربه هاي عملي

از مقاسيه پيش بيني هاي حاصل از آزمايش و شرايط واقعي دقت ارزيابي ها و تفسيرهاي آزمايشگاه تعيين مي شود .

معيارها بايد بوسيله تجربه عملي اصلاح شود. بخشي از اين تجربه از بازخوردهاي بهره بردار كه مي تواند موارد زير را شامل

م يشود بدست م يآيد:

- شرايط غير عادي دستگاه و روانكار از نظر بهره بردار

- نتايج و كشفيات هر بازديدي كه بعنوان توصيه برنامه تحليل روغن انجام شده

٧

- شرايط غير عادي روانكار و دستگاه كه قبلا با تحليل روغن نشان داده نشده بود

- اطلاعات حاكي از تغيير در عملكرد دستگاه و شرايط محيطي عملكرد

- نتايجي كه از سرويس و نگهداري حاصل شده

۱۰ - نتيجه گيري

براي اينكه بتوان ارزيابي و تحليل درستي از نتايج آزماشات روغن بدست آورد رعايت موارد زير توصيه م يشود:

- نمونه گيري منظم و پيوسته

- انجام نمونه گيري به روش صحيح

- توجه به شرايط كاركرد و بارگذاري دستگاه

- ايجاد بانك اطلاعاتي جامع و ثبت اطلاعات مفيد و مورد نياز

- مدنظر داشتن توصي هها و راهنماييهاي سازندگان تجهيزات و توليد كنندگان روغن

- ارزيابي همزمان مقدار مطلق كميتها و تغييرات آنها

- آشنايي با آزمايشهاي انجام شده و محدوديتهاي آنها

- ارزيابي همه جانبه و در صورت لزوم تعيين معيارهاي موردي براساس اهداف تعريف شده

- و آموزش و ارتقاي دانش همه افرادي كه با برنامه ارتباط دارند.