چرا در کارخانه ها مهندسین نت به آنالیز ارتعاشات بیش از آنالیز روغن  توجه دارند ؟ 

محاسبات عددی و آنالیز روغن

در اولین برخورد با مبحث پایش وضعیت ماشین‌آلات از راه آنالیز روغن، مطالبی مانند نمونه‌گیری و آزمایش روغن، تشخیص مواد و عناصری که در نمونه دیده شده‌اند و برآوردی از وضع دستگاه به ذهن خطور می‌کند. پس از این مرحله به چگونه نمونه بگیریم، از کجا، چند بار، چه اندازه و کجا آزمایش کنیم و یا تحلیل چیست خواهیم رسید. در آخر کار همه در پی جواب یک سئوال سخت هستیم: چه باید کرد؟ آیا اقدام اصلاحی فوری لازم است؟ این درصد و ppm وعناصر فرسایشی به ما چه می‌گویند؟ اگرجواب از یک آزمایشگاه تجاری در بیرون از مجموعه کارگاه آمده باشد، شاید بتوان از آنها انتظار کمک یا تحلیلی داشت. آزمایشگاه‌های کارگاهی بار و مسئولیت همه جوانب از آزمایش تا تحلیل و راهکار اصلاحی را به عهده دارند و کارشان سخت‌تر است .

در سودمندی آنالیز روغن شکی نداریم. اما  تجربه نشان می‌دهد کار به این سادگی که از اولین جلسه آشنایی با آنالیز روغن عنوان شده و بیست سال است همواره عینا تکرار میشود، نیست. چرا؟

سعی می‌شود به وجوهی از آن پیچیدگی ذاتی کار که نادیده گرفته شده اشاره شود تا روش کار درست را بشناسیم و انتظار خود را از آنالیز روغن منطقی‌تر کنیم.

فرض می‌کنیم یک خرابی قابل توجه در تکیه‌گاه غلتشی یک تجهیز با حجم روغن 300Lit داریم. ابعاد خرابی هم 1X10X10 mm³ است. (یک سانتیمتر در یک سانتیمتر به ضخامت یک میلیمتر) ناچاریم برای سادگی کار، فرض کنیم همه ذرات فرسایشی به تناسب و تساوی در روغن مخلوط شده و هیچیک بوسیله فیلتر یا ته‌نشینی و رسوب در اینجا و آنجا از دید مخفی نشده‌اند. در همین شرایط نمونه‌گیری می‌کنیم.

صد میلیمتر مکعب  فرسایش در سیصد لیتر، معادل 0.33ppm خواهد بود. اگر حجم روغن سیستم 30Lit   باشد، همین مقدار خرابی نمودی ده برابری داشته و عدد آهن جواب آزمایش به مقدار 3.0ppm  بالا خواهد رفت. اگر نمونه مربوط به یک دستگاه بسیار مهم‌تر و گران‌تر از یک گیربکس باشد، مثلا یک توربین با حجم روغن 10000Lit  ، در شرایطی که خرابی تکیه‌گاه اثر بسیار مخرب‌تری دارد، نمود آن در برگه آزمایش در حد ناچیز 0.01ppm   بوده و به چشم نخواهد آمد.

حجم ذرات فرسایشی	حجم روغن	مقدار بر حسب ppm
100mm3	30Lit	3.3ppm
100mm3	300Lit	0.33ppm
100mm3	10,000Lit	0.01ppm

البته حتی در بهترین شرایط هم امکان ندارد هیچ ذره فرسایشی در فیلتر گیر نکند، رسوب نکند و همه زیر5µm   باشند تا بتوان با استفاده ناقص اسپکترومتری متداول در آزمایشگاه‌های تجاری سرتاسر دنیا که از حدود 5µm  به بالا را نمی‌بیند، همین 0.01ppm  را شناسایی کرد.

می‌بینیم که نتیجه منفی این روش کار حتی با فرضیات ارفاقی غیرممکن برای توربین با حجم مخزن 10000Lit از قبل مشخص است. برای گیربکس 30Lit  هم چون ذرات فرسایشی ایجاد شده خطرناک بالای 20µ هستند، باز هم توسط اسپکترومتر قابل شناسایی نخواهند بود. (درباره کاستی‌های تشخیص مشکلات گیربکس از راه اسپکترومتری مقالات زیادی هست که ترجمه یکی از آنها را در مجموعه مقالات شرکت نیکوداشت می‌توانید مشاهده کنید.) مسلم است هر کارشناسی که در پی بدست آوردن اطلاعات مفید از طریق اسپکترومتری است راه به جایی نخواهد برد.

اگر فرسایش فرضی همین تکیه‌گاه را از منظر دیگری نگاه کنیم، به چه نتیجه ای خواهیم رسید؟

گروهی ازذرات فرسایشی با ابعاد 40x50x5 µm   را در نظر می‌گیریم. ده میلیون عدد ذره با این اندازه‌ برابر حجم فرسایش صد میلی‌متر مکعبی فرضی ما خواهد بود . با حجم 300 Lit  روغن، در هر 30CC از روغن نمونه،1000  عدد از این ذرات خواهیم داشت. با یک مخزن30  لیتری در هر 30cc تعداد ذرات 10,000  عدد خواهد شد و اگر حجم روغن 10,000Lit  باشد، مانند همان مثال توربین، در هر 30cc از نمونه 33 ذره خواهیم داشت.

از این ضرب و تقسیم ساده چه نتایجی بدست می‌آید؟

• اعتبار آزمایش اسپکترومتری برای شناسایی ذرات فرسایشی فلزی در ماشین‌های حساس با حجم روغن بالا مخدوش و گمراه کننده است. یک مقدار 0.01ppm  توجه هیچ کسی را جلب نخواهد کرد. برای گیربکس‌ها که ذرات فرسایشی درشت و بالاتر از حد تشخیص اسپکترومتر ایجاد می‌کنند نیز همین نتیجه صادق است. یکی از دلایلی که مهندسین نت در کارخانه‌ها وپتروشیمی‌ها  برای پیش بینی مشکلات گیربکس‌ها و توربین‌ها به آنالیز ارتعاشات بیشتر توجه و اعتماد می‌کنند تا به آزمایشات روغن مرسوم غیر کارگاهی، همین است.
• بررسی رسوب روغن بوسیله میکروسکپ ابزار بسیار قوی‌تر و قابل اعتماد‌تری است. بویژه اگر دریک نمونه 30cc ته نشین شده، از 5cc ته ظرف و با ابزار نیکوداشت (SDNDC1 یا PFNDC1) رسوب‌گیری کنیم. روی لام یا فیلترپچ، در بدترین گزینه (حجم 10000 لیتری مخزن) حدود 33 ذره به ابعاد 40x50x5µm  مشاهده خواهیم کرد.
• ذرات فرسایشی در برینگ‌های غلتشی بوسیله ساچمه‌ها نورد شده و به ضخامت 1µm نزدیک می‌شوند. ذره‌های فرضی ما اگر گذارشان به لابلای ساچمه‌ها بیافتد، به ابعاد 100×100µm هم خواهند رسید و نمود بزرگتری خواهند داشت. (البته انتخاب مثال ازتکیه‌گاه غلتشی تنها به دلیل آسانتر بودن تجسم خرابی است، تکیه‌گاه‌های ژورنال همین شرایط را دارند.)
• بسیاری از آزمایشگاه‌های کارگاهی در شروع به کار برای اطمینان از نتایج بدست آمده نمونه‌هایی را به آزمایشگاه‌های خارج از کارگاه می‌فرستند. زمانی که برای یک نمونه مشابه از دو راه جداگانه (اسپکترومتری یا بررسی میکروسکوپی) به دو جواب متفاوت می‌رسیم، مقایسه نتایج آزمایش‌ها کار قضاوت و تصمیم‌گیری را سخت‌تر می‌کند. بویژه اگر نتایج بدست آمده توسط یک کاربر کم تجربه با چند دستگاه ساده، در عمل درست‌تر از نتایج یک آزمایشگاه تخصصی با دستگاه‌های پیچیده از آب در آمده باشد. در اوایل کار این تناقض حتی برای کارشناسان شرکت نیکوداشت هم جای سئوال داشت. چگونه لاکپشت از خرگوش پیش می‌افتد؟ آیا خرگوش در خواب است؟ محاسبات عددی بالا به درک چرایی این تناقض کمک می‌کنند. البته این تنها دلیل نیست. دلایل متعددی برای برتری آزمایشگاههای کارگاهی وجود دارند ازجمله:
• آزمایشگاه کارگاهی سریع و آزمایشگاه تخصصی کند است. تشخیص یک مشکل و تایید آن با بررسی دستگاه، پرونده و آزمایش دوباره، در آزمایشگاه کارگاهی یک یا دو روز و در آزمایشگاه تخصصی سی تا چهل روز زمان می‌برد. کنترل یک دستگاه تازه تعمیر یا مشکوک و در خطر که بهتر است هر چند ساعت یک بار نمونه‌گیری و آزمایش شود، فقط با آزمایشگاه کارگاهی میسر است.
• کاربر آزمایشگاه کارگاهی در محل مستقر است و از دستگاه‌ها و شرایط کار اعم از محیط و دست اندرکاران آگاه است و ارتباط بهتری بین آنچه درآزمایشگاه مشاهده می‌کند و واقعیت ماشین‌های کارگاه برقرار می‌کند.
• آزمایشگاه کارگاهی هزینه جاری ندارند. از همه جا و به هر تعداد می‌توان نمونه‌گیری و آزمایش کرد. بالا رفتن تعداد آزمایشات به راندمان بالاتر تشخیص درست می‌انجامد.
• درآزمایشگاه کارگاهی مسئولیت متوجه کارگاه و عوامل کارگاهی است. وقتی با آزمایشگاه بیرون از کارگاه کار می‌کنید، هیچکس مسئول پاسخ اشتباه نیست و هر یک از کارکنان داخل کارگاه و عوامل بیرونی گناه را به گردن دیگری خواهند انداخت.
• با برخورد آگاهانه سازمان ماشین آلات و مدیریت کارگاه با آزمایشگاه کارگاهی، اپراتور آزمایشگاه به کار خود تعصب داشته و از اهمیت و ارزش کاری که انجام می‌دهد مطمئن است. هیچ مانعی در برابر یک نیروی علاقمند با ابزار مناسب تاب مقاومت ندارد.

پس از آنچه در بالا توضیح داده شد، به مهم‌ترین، سخت‌ترین و مفیدترین ماموریت پس از دریافت جواب آزمایش می‌رسیم:

تفسیر جواب و تصمیم برای اقدام بعدی

جواب آزمایش روغن بدست آمده است. اگر عادی بود که اقدام خاصی لازم ندارد. اما اگر جواب نگران کننده بود چه؟

آزمایشگاه‌های بیرون از کارگاه چون امکانات کمی برای تحلیل وضع دستگاه دارند، از تفسیر جواب و تعیین اقدام بعدی (بجز درخواست ارسال نمونه مجدد) طفره رفته و سعی می‌کنند توپ را به زمین کارگاه بیاندازند، مگر در شرایطی که نتیجه کاملا روشن باشد .

در آزمایشگاه کارگاهی، هر نتیجه و جواب آزمایش غیر عادی، توجه آزمایشگاه، تعمیرگاه، اپراتور یا راننده، سرویس‌کاری و مدیریت ماشین‌آلات را به خود جلب می‌کند. سرکشی عوامل ذیربط و زیر نظر گرفتن دستگاه مشکوک، و آزمایشات مکرر تا حد ساعتی یکبار و همفکری آزمایشگاه با تعمیرگاه اجازه نخواهد داد کار از کار بگذرد. همانگونه که در بند 5 آمد، این راهکار منحصر به آزمایشگاه کارگاهی بوده و با توجه به تاخیر بیش از دو هفته ای جواب در آزمایشگاه‌های بیرونی، امکان استفاده از این راهکار با آزمایشگاه خارج از کارگاه وجود ندارد.

شرکت نیکوداشت – مهر1402