Зачем нужен анализ масла

Зачем проводить анализ масла

Очевидно, анализ масла проводится с тем, чтобы определить состояние масла, но при этом также можно выяснить, в каком состоянии находится машина, из которой был взят образец. Существует три основных категории анализа масла: свойства жидкости, загрязнение и частицы износа.

Свойства жидкости

Этот тип анализа масла направлен на определение текущего физического и химического состояния масла, а также на определение его остаточного срока службы (ОСС). Такой анализ позволяет ответить на следующие вопросы.

• Соответствует ли проба заданным параметрам масла?
• Подходит ли масло для данной установки?
• Действуют ли нужные присадки?
• Не истощились ли присадки?
• Не изменилась ли вязкость по сравнению с ожидаемой? Если да, то почему?
• Каков ОСС масла?

Загрязнение

Обнаруживая присутствие разрушающих загрязнений и сужая поиск их возможных источников (внутренних или внешних), с помощью анализа масла можно ответить на следующие вопросы.

• Является ли масло чистым?
• Загрязнения каких типов содержатся в масле?
• Откуда берутся загрязнители?
• Есть ли признаки присутствия масел других видов?
• Есть ли признаки внутренних утечек?

Частицы износа

Этот вид анализа масла предназначен для определения наличия и идентификации частиц, образующихся в результате механического износа, коррозии или другого ухудшения поверхности машины. Он позволяет ответить, например, на следующие вопросы, касающиеся износа.

• Присутствует ли ненормальный износ машины?
• Образуются ли частицы износа?
• Какой внутренний компонент подвергается износу?
• Каков режим и причина износа?
• Насколько серьезен износ?

Необходимо понимать, следует ли предпринимать какие-либо действия для сохранения работоспособности машины и продления срока службы масла. Анализ масла машин можно сравнить с анализом крови человека. Когда врач берет образец крови, он пропускает его через ряд лабораторных приборов, изучает результаты и сообщает о своих выводах, отталкиваясь от своего опыта, результатов исследований и ответов на вопросы, заданные пациенту.

Точно так же при анализе масла аккуратно берутся пробы масла, и затем сложные лабораторные инструменты выдают результаты испытаний. Персонал лаборатории интерпретирует данные в меру своих возможностей, но без важных подробных сведений о машине диагноз или прогноз могут быть неточными. Ниже приведены некоторые из таких важных деталей.

• Условия окружающей среды машины (экстремальные температуры, высокая влажность, высокая вибрация и т. д.).
• Компонент, подвергающийся износу (паровая турбина, насос и т. д.), марка, модель и тип масла, которое используется в настоящее время.
• Постоянный идентификатор компонента и точное расположение пробоотборного клапана.
• Надлежащие процедуры отбора для обеспечения репрезентативности проб.
• Замены или доливка масла, а также количество масла, долитого с момента последней замены масла.
• Использовались ли передвижные фильтрующие установки между взятием проб масла.
• Общее время работы компонента, на котором берется проба, с момента его покупки или капитального ремонта.
• Общее время работы на масле с момента последней замены.
• Любые другие необычные или заслуживающие внимания действия, связанные с машиной, которые могут повлиять на состояние масла.

Интерпретация отчета об анализе масла может оказаться слишком сложной задачей для неподготовленного человека. Анализ масла – процедура не из дешевых, как и оборудование, для которого он выполняется. Ежегодно промышленные предприятия платят миллионы долларов коммерческим лабораториям за проведение анализа проб отработанных и новых масел. К сожалению, большая часть персонала предприятий, получающих эти лабораторные отчеты, не понимают основ их интерпретации.

На что обращать внимание при просмотре отчета об анализе масла

• Прочтите и проверьте точность данных о типе масла и типе машины.
• Убедитесь, что для новых условий масла указаны проверочные данные, и что данные тенденций имеют понятную частоту (желательно согласованную).
• Проверьте измеренную вязкость.
• Проверьте данные об элементах частиц износа и сравните их со справочными данными и данными тенденций. Используйте атлас частиц износа, чтобы сопоставить элементы с их возможным источником.
• Проверьте данные об элементах присадок и сравните с эталонными данными и данными тенденций. Используйте атлас остатков износа, чтобы сопоставить элементы с их возможным источником.
• Проверьте данные об элементах загрязнения, а также количество частиц, и сравните с эталонными данными и данными тенденций. Используйте атлас остатков износа, чтобы сопоставить элементы с их возможным источником.
• Проверьте уровни влажности/воды и сравните их со справочными данными и данными тенденций.
• Проверьте кислотное и щелочное число и сравните их с эталонными данными и данными тенденций.
• Проверьте другие проанализированные данные, такие как уровни окисления, полученные в ходе инфракрасной спектроскопии Фурье (FTIR), температура вспышки, деэмульгируемость, результаты аналитической феррографии и т. д.
• Сопоставьте любые группы данных, которые имеют тенденцию к неприемлемым уровням, и выполните корректировки на основе этих тенденций.
• Сопоставьте указанные в отчете результаты и рекомендации с известной информацией о масле и машине, например, данными о недавнем изменении условий окружающей среды, рабочих условий или замены/фильтрации масла.
• Просмотрите пределы сигналов тревоги и внесите корректировки на основе новой информации.

Как правило, отчет об анализе масла сопровождается письменным заключением, в котором делается попытка изложить результаты и рекомендации простыми словами. Но поскольку сотрудники лаборатории никогда не видели машину и не знают ее полную историю, эти рекомендации носят общий характер и не адаптированы к вашему конкретному случаю. Поэтому персонал предприятия, получивший лабораторный отчет, несет ответственность за принятие надлежащих мер с учетом всех известных фактов о машине, окружающей среды и недавно выполненных задач, связанных со смазкой.

Тесты, проводимые при анализе масла

Для стандартного оборудования, подвергающемуся обычному рекомендуемому анализу масла, комплекс тестов состоит из «стандартных» проверок. Если для получения ответов на сложные вопросы требуется дополнительное тестирование, то такое тестирование называется «исключительным».

Набор стандартных тестов зависит от проверяемого компонента и условий окружающей среды, но почти всегда в него включен тест на вязкость, элементный (спектрометрический) анализ, анализ уровня влажности, подсчет частиц, инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR) и тест на кислотное число. Другие тесты, в зависимости от проверяемого оборудования, включают аналитическую феррографию, определение концентрации железосодержащих частиц, тест на деэмульгируемость и определение щелочного числа.

В таблице показано, какие тесты выполняются в каждой из трех основных категорий анализа масла.

Вязкость

Для измерения вязкости используется несколько методов, и результат выражается в виде кинематической или абсолютной вязкости. Хотя вязкость большинства промышленных смазочных материалов указывается в соответствии со стандартизованными классами вязкости ISO (ISO 3448), это не означает, что все смазочные материалы с ISO VG 320, например, имеют плотность 320 сантистоксов (сСт). В соответствии со стандартом ISO каждая смазка имеет определенную степень вязкости, если она находится в пределах 10 процентов от средней точки вязкости (обычно это число ISO VG).

32% специалистов в области смазочных материалов не знают, как интерпретировать отчет об анализе масла, полученный из коммерческой лаборатории (согласно недавнему опросу на сайте MachineryLubrication.com)

Вязкость – самая важная характеристика смазочного материала. Контроль вязкости масла имеет решающее значение, так как любые изменения могут привести к множеству других проблем, таких как окисление, проникновение гликоля или температурный стресс.

Слишком высокие или слишком низкие показания вязкости могут быть связаны с использованием неподходящей смазки, механическим сдвигом масла и/или присадки, улучшающей индекс вязкости, окислением масла, загрязнением антифризом или влиянием, вызванным загрязнениям топлива, хладагента или растворителя.

Пределы изменения вязкости зависят от типа анализируемого смазочного материала, но чаще всего составляют около 10 процентов выше или ниже заданной вязкости, а критический предел изменения – примерно 20 процентов.

Кислотное число/щелочное число

Тесты на кислотное и щелочное число аналогичны, но используются для выяснения различных параметров, касающихся смазочных материалов и загрязняющих веществ. При анализе масла кислотное число – это концентрация кислоты в масле, а щелочное число – это запас щелочности. Результаты выражаются в виде количества гидроксида калия в миллиграммах, необходимом для нейтрализации кислот в одном грамме масла. Проверка кислотного числа проводится для некартерных масел, а проверка щелочного числа – для перещелоченных картерных масел.

Слишком высокое или слишком низкое кислотное число может быть результатом окисления масла, присутствия неподходящего смазочного материала или истощения присадок. Слишком низкое щелочное число может указывать на повышенное просачивание газов (топливо, сажа и т. д.), присутствие неподходящего смазочного материала, внутренних утечек (гликоль) или окисления масла из-за увеличенных интервалов замены масла и/или перегрева.

FTIR

FTIR – это быстрый и комплексный метод определения нескольких параметров масла, включая загрязнение топливом, водой, гликолем и сажей, присутствие продуктов разложения масла, таких как оксиды, нитраты и сульфаты, а также наличие таких присадок как диалкилдитиофосфат цинка (ZDDP) и фенолы.

Прибор FTIR распознает каждую из этих характеристик, отслеживая изменение поглощения инфракрасного излучения при определенных волновых числах или в некотором их диапазоне. Многие из наблюдаемых параметров могут быть неубедительными, поэтому данные результаты часто комбинируют с другими тестами и применяют скорее в качестве подтверждающих сведений. Параметры, определяемые изменением конкретных волновых чисел, показаны в таблице ниже.

Элементный анализ

Элементный анализ основан на принципах атомно-эмиссионной спектроскопии (AES), которую иногда называют анализом металлов износа. Эта технология позволяет определять концентрацию металлов износа, загрязняющих веществ или элементов присадок в масле. Двумя наиболее распространенными типами атомно-эмиссионной спектроскопии являются вращающийся дисковый электрод (RDE) и индуктивно-связанная плазма (ICP).

Оба эти метода имеют ограничения при анализе размеров частиц: RDE применяется для частиц размером менее 8–10 микрон, а ICP используется для частиц менее 3 микрон. Тем не менее, эти исследования полезны для получения данных о тенденциях. Возможные источники многих распространенных элементов показаны в таблице ниже.

Наилучший способ отследить данные этого типа – сначала определить, какие элементы должны присутствовать в масле. Правильно составленный отчет об анализе масла содержит эталонные данные о составе нового масла, поэтому можно легко выяснить как содержание присадок, так и содержание загрязняющих веществ. Кроме того, поскольку следует ожидать появления множества элементов в определенном количестве (а в некоторых средах – и загрязняющих веществ), рекомендуется анализировать тенденции, а не сосредотачиваться на каких-либо конкретных измерениях при элементном анализе.

Подсчет частиц

При подсчете частиц измеряется размер и количество частиц в масле. Для оценки этих данных можно использовать множество методов с представлением результатов в соответствии с ISO 4406:99. Этот стандарт предусматривает значение в виде трех чисел, разделенных косой чертой, обозначающих номер диапазона, соответствующий количеству частиц размером более 4, 6 и 14 микрон.

Анализ влажности

Содержание влаги в образце масла часто измеряется с помощью титровального теста Карла Фишера. Результаты этого теста представляются в виде частей на миллион (ppm), хотя данные часто приводятся в процентах. Данный тест позволяет находить воду во всех трех формах: растворенной, эмульгированной и свободной. Испытание на потрескивание и испытание на горячей пластине – это неинструментальные тесты на содержание влаги, предназначенные для скрининга и проводимые до применения метода Карла Фишера. Если содержание влаги слишком высокое или слишком низкое, возможно, что в систему попала вода из открытых люков или сапунов, возникла внутренняя конденсация из-за перепадов температуры или произошла утечка через уплотнения.

Интерпретация отчетов об анализе масла

Первое, что нужно проверять в отчете об анализе масла, – это информация о клиенте, поставщике оборудования и смазочного материала (см. Раздел A образца отчета ниже). Ответственность за указание этих деталей лежит на покупателе. Без этой информации эффективность отчета будет снижена.

Сведения о том, с какого оборудования была взята проба масла, влияют на возможность идентифицировать происхождение измеряемых параметров, особенно это относится к частицам износа. Например, информация об источнике пробы может помочь связать зарегистрированные частицы износа с определенными внутренними компонентами.

Информация о смазочном материале может содержать исходные данные по нескольким параметрам, таким как ожидаемый класс вязкости, активные присадки и уровни кислотного/основного числа. Эти детали могут показаться довольно обычными, однако они зачастую оказываются забытыми, либо неразборчиво указываются на идентификационной этикетке пробы масла или в форме запроса.

Следующий раздел (раздел B) отчета об анализе масла, который необходимо изучить, – это элементный анализ или анализ FTIR. Эти данные могут помочь определить загрязнения, металлы износа и присадки, присутствующие в масле. Эти параметры указываются в миллионных долях (ppm). Тем не менее, это не означает, что загрязняющие частицы, например, могут быть обозначены только ростом содержания натрия, калия или кремния.

В приведенном выше примере рост содержания кремния и алюминия может указывать на загрязнение пылью или грязью как на основную причину. Одно из вероятных объяснений этих всплесков заключается в том, что по мере того, как грязь (кремний) попадает в масло из внешнего источника, внутри машины происходит трехкомпонентное истирание, в результате чего увеличивается количество частиц износа, включая алюминий, железо и никель.

Хорошее понимание металлургии компонентов системы позволяет связывать друг с другом любые всплески износа металлов, что позволяет делать правильные выводы о том, какие внутренние компоненты подвергаются износу. Имейте в виду, что для анализа тенденций важно, чтобы пробы отбирались с надлежащей и постоянной периодичностью.

При наличии данных о содержании элементов, связанных с загрязнителями и металлами износа, для восходящих тенденций устанавливаются аварийные сигналы. Также устанавливаются сигналы тревоги для тенденций к снижению в данных по содержанию элементов присадок. Наличие исходных эталонных данных по новым смазочным материалам имеет решающее значение для оценки того, какие присадки должны быть в масле и в каком количестве. Имея эту информацию, можно задать базовые уровни, чтобы было легче определить любое значительное сокращение конкретных присадок.

В следующем разделе отчета представлена ​​информация о ранее идентифицированных пробах, полученная от клиента, например, производитель масла, марка, класс вязкости и время эксплуатации, а также сведения о том, производилась ли замена масла. Это важные данные, с помощью которых можно понять, какие могут возникнуть ложные срабатывания при изменении данных сигналов тревоги.

Раздел отчета «Физические тесты» содержит подробную информацию о вязкости при 40 и 100 градусах Цельсия, а также индекс вязкости и процентное содержание воды. Для обычных промышленных масел обычно приводится значение вязкости при 40 градусах Цельсия, так как оно коррелирует с классом вязкости масла по ISO. Если также нужно рассчитать индекс вязкости, например, для моторного масла, то также будут указаны соответствующие дополнительные измерения вязкости. Вязкость картерных масел двигателя указывается при 100 ° C.

Загрязнение водой, которое часто измеряется с помощью теста Карла Фишера, выражается в процентах или ppm. Хотя в некоторых системах ожидается высокий уровень воды (более 10 000 ppm, или 10 процентов), обычно порог сигнала тревоги для большинства оборудования составляет от 50 до 300 ppm.

В разделе «Дополнительные тесты» показаны два заключительных теста: кислотное число (AN) и гранулометрический состав (т. е. количество частиц). При определении кислотного числа требуется как эталонное значение, так и возможность построения тенденции на основе истории анализа. Зачастую кислотное число в какой-то момент значительно подскакивает. Это явный признак того, что масло быстро окисляется и его следует заменить.

* Только газовые компрессоры. ** Только воздушные компрессоры. *** По поводу жидкостей на основе эфиров фосфорной кислоты проконсультируйтесь с поставщиком жидкости и / или производителем турбины. R = Плановое тестирование E = Исключительный тест, связанный с положительным результатом теста в круглых скобках

Последний раздел отчета об анализе масла обычно содержит письменные результаты для каждой из нескольких последних проб, а также рекомендации по дальнейшим действиям. Обычно такие рекомендации записываются от руки персоналом лаборатории на основе информации, предоставленной заказчиком, и данных, собранных в лаборатории.

Если имеется объяснение каких-либо данных, не связанных с указанной клиентом информацией, результаты должны быть повторно интерпретированы теми, кто знаком с историей и условиями эксплуатации машины. Понимание представленной здесь информации имеет решающее значение. Помните, что для каждого превышенного предела всегда есть объяснение, и необходимо исследовать первопричину.

Помимо необработанных данных, указанных в отчете об анализе масла, с помощью графиков можно выявить заметные тенденции в данных. Ниже приведен пример точек данных тенденции, построенных на основании проанализированных данных.

Обратите внимание, что тест для воды имеет наиболее заметный неблагоприятный всплеск.

Помимо тенденций, на графиках должны быть отображены типичные средние значения, предупреждающие (пограничные) пределы и аварийные (критические) пределы. Эти пределы следует настраивать в зависимости от типа собираемых данных, типа смазочного материала и известных условий эксплуатации машины.

Лаборатория устанавливает стандартные критические пределы. Тем не менее, если есть какая-либо причина для повышения или понижения этих пределов, следует определить их надлежащим образом.

Например, следует снижать пределы для критически важных активов или активов, которые стабильно находятся в исправном состоянии. В случае небольшого всплеска значений необходимо будет выполнить исключительный тест или немедленно взять повторную пробу для анализа.

В таких случаях вторая проба должна гарантировать, что полученные данные являются репрезентативными в отношении состояния масла и стали следствием ошибки персонала при отборе проб или анализе. Если требуется провести исключительные тесты, в приведенной выше таблице показано, какие тесты будут подходящими при превышении конкретного предела в результате стандартного испытания.

Какую выбрать лабораторию для анализа масла?

Лаборатории по анализу масел имеют различные возможности и специализации. Некоторые из них по большей части работают с моторными маслами, а другие – с промышленными смазочными материалами, такими как турбинное или циркуляционное масло. Большинство из них предлагают широкий спектр тестов для получения полезной информации и данных, позволяющих принимать верные решения.

Учитывая все возможные параметры, практически невозможно назвать ту или иную лабораторию «лучшей». Проще говоря, подходящая лаборатория анализа масла – та, которая предоставляет надежные данные в разумные сроки и по разумной цене.

Чтобы лучше понять возможности конкретной лаборатории, напрямую спросите ее сотрудников об их основных компетенциях. Сообщите заранее, какой тип анализа вам требуется провести. Кроме того, проинформируйте лабораторию о классах ваших машин (коробки передач, турбины, гидравлика, двигатели и т. д.) и выясните их опыт работы с этими типами оборудования.

Узнайте о сроках выполнения работ и обсудите предлагаемую стоимость анализа. Не забудьте спросить об оптовых скидках. Это может быть выгодно как для вас, так и для лаборатории.

Нужно ли искать лабораторию поблизости?

Географическое расположение лаборатории по анализу масла имеет решающее значение с точки зрения качества данных и времени обработки результатов. Выбор лаборатории, способной провести требуемые испытания для вашего предприятия с высоким уровнем достоверности данных – первоочередная задача.

Рассматривайте лаборатории, сертифицированные по ISO, которые участвуют в программе перекрестной проверки ASTM. Надежность данных, полученных из таких лабораторий, заведомо выше.

Близкое расположение лаборатории действительно дает некоторые преимущества, так как вы сможете чаще приходить в лабораторию с целью внезапного аудита, взяв с собой пробу масла и лично наблюдая за ее анализом. Кроме того, вы сможете экономить на доставке проб.

Если лаборатория находится достаточно близко, пробы могут доставляться в тот же день, в который они были отобраны. Тем не менее, это вряд ли поможет значительно сократить время обработки, так как большая часть данных из лаборатории будет передаваться в электронном виде.

Что такое набор для анализа масла?

Набор для отбора проб масла должен включать все необходимое для получения репрезентативной пробы масла из оборудования. Как правило, лаборатория, выполняющая анализ, предлагает такой комплект вместе со своими услугами. В него должны входить одноразовые трубки, этикетки для проб, сосуд для обратной отправки пробы и пробоотборная бутылка.

Убедитесь, что бутылка в комплекте сертифицирована как «чистая». Инструменты, которых чаще всего нет в комплекте: вакуумный пробоотборный насос, адаптер для подключения к пробоотборному клапану и сливная емкость. Это необходимые приспособления, которые должны присутствовать в наборе инструментов на предприятии.

В набор для анализа масла входит оборудование, позволяющее проводить проверку новых и эксплуатируемых масел на месте. Такие комплекты зачастую позволяют получить ценные данные по ключевым параметрам, таким как вязкость, кислотное число, содержание влаги, загрязнение частицами и частицы износа. Перед тем, как попасть на завод, все новые смазочные материалы должны пройти проверку по этим параметрам, наряду с лабораторным анализом.

Проверка или иная процедура, предусмотренная при обслуживании по состоянию и выполняемая при помощи набора для анализа масла, позволяет быстро определить состояние оборудования и смазочного материала. Каждый набор должен храниться в смазочном помещении и содержать такие контрольные устройства как вискозиметр, тест-полоски для определения кислотного и основного числа, тестер для определения содержания воды на основе гидроксида кальция и набор для патч-теста.

• Автор статьи:
  Беннетт Фитч, Корпорация Noria
• Источник:
  Oil Analysis Explained