نت و آنالیز روغن – عدد PQ

 

در یک ماه گذشته با دو مدیر نت از دو بخش صنعت دیدارها و جلساتی داشتیم. در دیدار با مدیران نت یکی از پالایشگاههای بزرگ کشور که سالها است از خدمات آزمایشگاههای بیرون از کارگاه استفاده می کنند بعد از چند ساعت صحبت به یک مورد عجیب کشیده شد. یکی از توربو ژنراتورهای پالایشگاه در هفت ماه گذشته مشکلی داشته که باعث کیپ و مچاله شدن فیلترهای روغن میشده و این مشکل با بازدید چشمی هم کشف شده اما آزمایشگاه تخصصی و مرجع و… در این مدت ( 3 نمونه آزمایش) هیچ اخطار و تشخیصی نداده است. عامل کیپ کننده هم زنگ آهن بوده است. کسانیکه با کارهایی دراین سطح اهمیت سر و کار دارند و مسئولیت سنگین آماده بکاری و کارکرد تجهیزاتی چون توربو ژنراتورها را بر دوش می کشند، بهتر میتوانند نگرانی مسئولین این پالایشگاه را درک کنند. متأسفانه در چنین مواردی گواهینامه ها و استانداردها و مدارک مثبته هم چندان به آرامش فکری کمک نمی کنند که بر عکس.

در جلسه ای دیگر با مدیر نت یکی از بزرگترین موسسات پیمانکاری جمله جالبی شنیدم” دستگاه PQ قادر به تشخیص آهن در حالت ترکیبی نیست” این حکم و نظریه علمی را همانهایی داده اند که آهن ترکیبی پالایشگاه را ندیده بودند.

تقارن این دو جلسه با یکدیگر و در مورد شناسایی آهن و زنگ آهن و دستگاه PQ انگیزه این نوشته است.

مقدمه

دستگاه PQ دستگاهی است که برای آزمایش نمونه های روغن( وگریس و یا…) در آزمایشگاههای سراسر دنیا بکار می‌رود. بسته به غلظت وجود عنصر مغناطیسی در روغن و نمونه، دستگاه عددی بدون بعد را به عنوان عدد PQ بدست می‌دهد که کم بودن یا زیاد بودن آن نشانه کم بودن یا زیاد بودن غلظت آهن (ذرات فرسایشی آهن در مورد نمونه های روغن) است. توانائیهای این دستگاه باعث شده در کلیه آزمایشگاههای روغن از آن استفاده شده برای شناسایی آهن موجود در نمونه های روغن، جایگزین دیگر آزمایشاتی که شاید ظاهر و شناسنامه مقبولتری هم دارند(DS ، DL و…) بشود.

اگر به یک برگه آزمایش روغن که در آن هم نتایج اسپکترومتری و هم نتایج PQ نمونه روغن آورده شده نگاهی بیندازیم، متوجه نکات جالبی خواهیم شد.

اسپکترومتر	PQ	مقایسه	شرح
کم	کم	تأیید	به احتمال زیاد دستگاه مشکل فرسایش آهن ندارد.
زیاد	زیاد	تأیید	دستگاه فرسایش آهن زیر 5 میکرون دارد. معمولاً فرساش سیلیس باعث این وضع می شود یا کارکشیدن از روغن بیش از حد.
زیاد	کم	متناقض	از نظر تئوریک امکان چنین حالتی وجود دارد ولی از نظر عملی تقریباً ناممکن است مگر اینکه یکی از دستگاههای تست یا هر دو مشکل داشته باشند.
کم	زیاد	متناقض	هر وقت مشکل اساسی و فرسایش شدید داشته باشیم این حالت پیش خواهد آمد.

 

برای سادگی حالتهای بالا با کلمات کلی مثل کم یا زیاد وصف شده اند اگرچه پس از توضیح بیشتر، موضوع روشن تر خواهد شد. اما از همین جا و به همین مقدار می توان عیاری برای اهمیت PQ و قابل اعتماد بودن آن بدست آورد. از آنجایی که هنوز بعد از 18 سال که از ساخت این دستگاه مهم و مفید و پیچیده در داخل کشور می گذرد و انجام صدها هزار آزمایش در آزمایشگاههای مختلف، باز هم نمونه هایی از نظرهای نادرست در مورد PQ اینجا و آنجا دیده می شود، بهتر است موضوع را بیشتر و دقیقتر بشکافیم.

1- دستگاه PQ

دستگاه PQ بر اساس مقاومت متفاوت اجسام و مواد برای عبور خطوط میدان مغناطیسی کار می کند. بعضی عناصر مثل آهن و نیکل و مواد نایابی که آهنرباهای فوق العاده قوی با آنها ساخته می شود، مقاومت خیلی کمی در برابر عبور میدان داشته و خطوط میدان را جذب می کنند. برخی دیگر بر عکس خطوط میدان را دفع می کنند. دستگاه PQ این جذب و میزان آن را احساس کرده و با ضرایبی به عنوان عدد PQ آن نمونه اعلام می کند.

اشکال احتمالی 1: ممکن است فلزاتی با خاصیت مغناطیسی منفی و مقداری هم آهن در روغن نمونه وجود داشته باشند که خاصیت یکدیگر را خنثی کرده جمع جبری نزدیک صفر باشد. در چنین شرایطی عدد PQ نزدیک به صفر ولی فلزات داخل روغن صفر نیستند.

از نظر تئوری، با توجه به خاصیت قوی مغناطیسی آهن و هزاران برابر ضعیف تر غیر مغناطیسی فلزات فرسایشی مثل مس ، باید چند هزار برابر آهن موجود، فلزات دیگر با پرما بیلیتی منفی داشته باشیم تا بتوانند یکدیگر را خنثی کنند. چند هزار برابر فلزات غیر مغناطیسی به روشهای گوناگون از جمله ذره شماری، اسپکترومتری یا فیلترپچ قابل شناسایی خواهند بود.

از نظر تجربی، از آنجا که آهن همیشه پای ثابت و غالب هر نوع فرسایش غیر عادی است، پیدا کردن حجم زیادی فلزات دیگر در نمونه بدون حضور آهن قابل توجه فقط در شرایط خاصی امکان دارد. مثل روغن کوپلینگ های توربینی که همه اجزاء آنها بجز تکیه گاهها از جنس Al هستند. این گونه موارد خاص با روشهای دیگر شناسایی می شوند.

اشکال احتمالی 2: ممکن است عنصر آهن بصورت ترکیب شیمیایی غیر مغناطیسی در نمونه وجود داشته باشد و PQ آنرا تشخیص ندهد.

از نظر تئوری صحیح است.

در عمل، ترکیبات شیمیایی آهن موجود در روغن نمونه معمولاً نتیجه ترکیب با اکسیژن در حضور رطوبت و آب یا ترکیب با اکسیژن در حرارتهای بالا هستند. پیدا کردن ترکیبات کلره و مانند آن در روغنهای ماشین آلات در شرایط خاص امکان ناچیزی دارد و اقدامات خاص می طلبد. ولی اکسیدهای آهن زیاد دیده می شوند. نفوذ دهی نسبی( relative permeability) آهن 7000، اکسید FeO آهن 720 ( و مس1- ) است. سایر اکسیدهای آهن خاصیت مغناطیسی بیشتری دارند و از آنها برای ساخت هسته ترانس و آهنربا استفاده می شود. در عالم واقعیت، رسیدن به اکسید خالص FeO در شرایط کنترل نشده اتفاق نادری است و همیشه مخلوطی از اکسیدهای مختلف داریم. که در نتیجه نمونه های روغن طبیعی که دارای اکسیدهای آهن باشند توسط PQ قابل شناسایی هستند. البته در آزمایشگاههای کارگاهی، پیدا کردن FeO و اکسیدهای آهن به عهده روش رسوب گیری روی کاغذ است. اکسیدهای قرمز و قهوه ای آهن روی کاغذ فیلتر سفید بخوبی قابل شناسایی هستند.

اشکال احتمالی 3: دستگاه PQ قادر به شناسایی ذرات ریز اهن نیست و به عنوان شاخص ذرات درشت آهنی بکار می رود.

 اگر به جداول حدود تشخیص روشهای مختلف آنالیز روغن نگاه کنیم، فوراً متوجه وسعت حوزه تشخیص PQ از یک میکرون به بالا می شویم.

پس این عبارت شاخص ذرات درشت آهنی از کجا امده؟

در روش درست آنالیز روغن در آزمایشگاههایی که از اسپکترومتر استفاده می کنند حتماً باید یک روش تکمیلی برای ذرات درشت احتمالی هم داشته باشیم چرا که اسپکترومتر از حدود پنج میکرون به بالا قادر به تشخیص ذرات فرسایشی نیست. در این صورت با وجود ذرات درشت و خطرناک، اسپکترومتر جواب اشتباهی مبنی بر نبود ذرات فرسایشی و آرام بودن اوضاع خواهد داد. آزمایشگاههای دنیا برای این منظور از آزمایش ذره شماری استفاده می‌کنند و اگر در آزمایش ذره شماری نشانه‌های ذرات بزرگتر از ده میکرون بود، دیگر به نتایج اسپکترومتری اعتماد نکرده دنبال روشهای تکمیلی ( بررسی میکرسکپی) می‌روند. بعضی از آزمایشگاهها بجای ذره شماری، از  PQ برای کنترل اسپکترومتر استفاده می‌کنند. با این استدلال که اگر ذرات درشتی داشته باشیم، حتماً سهم ذرات درشت آهن در بین آنها غالب خواهد بود. PQ هم این ذرات را شناسایی می کند ( همانطور که ذرات ریز را هم شناسایی می کند) و اگر بین عدد آهن اسپکترومتر( فقط ذرات ریز) و عدد آهن (PQ) – (ذرات ریز و درشت) اختلاف زیادی بود، معلوم است که بدلیل وجود ذرات درشت است. همین توانایی PQ برای شناسایی ذرات درشت باعث شده برخی خیال کنند PQ ذرات ریز را شناسایی نمی کند!!

اشکال احتمالی 4: تکیه بیش از حد بر PQ. چون انجام آزمایش PQ بسیار ساده تر از انجام آزمایش بررسی میکرسکپی روی کاغذ و شیشه است، و نسبتاً هم خوب جواب می دهد گاهی علاقه زیادی وجود دارد که با تفسیر اعداد مختلف PQ از انجام آزمایشات دیگر فرار کنند. نتایج مثبتی که از آزمایش PQ بخصوص در شروع کار و بد بودن اوضاع ماشینها بدست می آید، گاهی اوقات باعث می شود آزمایشگاه کار خود را فقط در PQ خلاصه کند. این مورد هم مثل اشکال احتمالی سوم، در حقیقت توانایی زیاد PQ به نوعی بازتاب منفی دارد و باعث می شود بعضی از خرابی ها و موارد غیر عادی، بدلیل تکیه بی مورد به PQ، شناسایی نشوند. ما انجام آزمایش PQ- آلودگی آب- ویسکوزیته 40 درجه و بررسی میکروسکپی روی کاغذ  و روی لام را اکیداً توصیه می‌کنیم که باید برای هر نمونه بصورت کامل انجام شوند.

دانلود مقاله نت و آنالیز روغن