Роль комплексного анализа масла для диагностики оборудования

Авторы: С.Ю. Зубкова, Р.А. Романов (ООО «БАЛТЕХ»)

Опубликовано в журнале Химическая техника №11/2017

Значение методов технической диагностики на современном предприятии очень высоко. От комплекса совместных мероприятий диагностических и ремонтных служб в любой отрасли зависит не только безопасная и безаварийная эксплуатация основного технологического оборудования, но и рентабельность и конкурентоспособность всего предприятия на рынке. За последние пятнадцать лет компания «БАЛТЕХ» разработала и создала большое количество правил и методик для комплексного анализа диагностических параметров промышленного оборудования.

Смазочное масло является важным элементом, который позволяет любому механизму, работающему в системе жидкой смазки, успешно функционировать. Прежде всего, смазывание правильно подобранным работоспособным маслом, продлевает срок службы всех механизмов, а также предупреждает преждевременное изнашивание всех узлов и пар трения оборудования. Кроме того, смазочное масло, находясь в закрытом объеме смазочной системы, позволяет диагностировать любые нарушения ее герметичности, например, проникновение в систему смазки охлаждающей жидкости, топлива, абразивных частиц, обводнение, появление ферромагнитных частиц, указывает на наличие того или иного вида дефектов.

Масло омывает все элементы смазываемого механизма и при этом не только создает условия для оптимального функционирования поверхностей трения, но и воспринимает, аккумулирует и сохраняет информацию о фактическом состоянии этого механизма. Например, капля работающего масла, правильно отобранная из картера редуктора, способна дать представление о состоянии всего оборудования в целом. Оценивая изменяющиеся свойства работающего масла, можно получить информацию о техническом состоянии тех деталей, которые определяют ресурс механизма. Поэтому диагностика всех типов промышленных машин и механизмов по параметрам работающего масла, по сравнению с любыми другими видами диагностики дает наилучшие результаты как по достоверности, так и по спектру одновременно контролируемых показателей.

Кроме диагностики промышленного технологического оборудования трибодиагностика позволяет диагностировать весь автопарк транспортного цеха предприятия, судовых и железнодорожных дизелей, а также все типы двигателей карьерной техники горно-обогатительных комбинатов. Анализ моторного масла часто сравнивают с внутренним снимком двигателя, при котором по незначительным изменениям основных эксплуатационных параметров качества масла специалист-аналитик делает вывод, что в двигателе и работавшем масле произошли изменения. Это дает возможность определить на ранней стадии область износа, его вид и глубину, установить саму причину, послужившую таким изменениям, как нарушение режима сгорания топлива, сбой в работе воздушных фильтров и системы очистки моторного масла и др., что может способствовать попаданию в масло топлива, охлаждающей жидкости, сажи, песка и др.

Научные исследования, проведенные во многих странах мира, подтвердили высокую надежность диагностических прогнозов неисправностей оборудования, основанных на результатах анализа эксплуатируемого масла. В большинстве отраслей промышленности получено высокое значение достоверности результатов диагностирования неисправностей по анализу масла, работавшего в механизмах и агрегатах. При разборке и ремонте все виды дефектов подтверждаются в 95% случаев.

В связи с вышесказанным данный метод диагностики оборудования в настоящее время становится все более и более актуальным. Его применяют для уточнения сроков проведения технического обслуживания и ремонта (ТОиР), периодичности замены масел и предотвращения незапланированного простоя оборудования. Стратегия обслуживания оборудования по фактическому состоянию совместно с концепцией «Технологии надежности», разработанной специалистами компании «БАЛТЕХ», позволяет сократить издержки на ремонт оборудования нефтехимического или металлургического предприятия на 20%, а, самое главное, увеличить остаточный ресурс технологического оборудования. При этом используются комплексы испытаний (КИТ) работающих масел, предлагаемые компанией «БАЛТЕХ», периодически проводимых с целью выдачи необходимых рекомендаций для службы технического контроля.

При этом актуальным является именно комплексный подход к анализу масла, так как, используя только один метод или рассматривая изменения только одного показателя, можно сделать неправильные выводы. Так, общепринято связывать увеличение содержание кремния в масле с попаданием песка или пыли. А так ли это на самом деле? Обратимся к таблице, в первой строке которой представлены результаты типичного элементного анализа масла из нормального работающего двигателя без признаков загрязнения.

Пример элементного анализа масла

Во втором образце видно увеличение содержание кремния с одновременным увеличением содержания таких элементов изнашивания, как железо, хром и алюминий. Это – типичная картина при попадании пыли в масло через воздухозаборники. При этом кремний образуется из пыли, железо – из вкладышей, хром – из колец поршня.

В третьей строке приведен пример, показывающий также на увеличение содержания кремния. Но при полном анализе этих спектральных данных, а также данных инфракрасного (ИК) анализа с помощью портативной минилаборатории BALTECH OA-5100 и подсчета частиц получается, что здесь нет попадания пыли, а наблюдается проблема в системе охлаждения. Увеличение содержания кремния вызвано тем, что метасиликат натрия часто вводится в состав охлаждающей жидкости. Поэтому также видно и увеличение содержания натрия. А увеличение содержания меди вызвано выщелачиванием из сердцевины радиатора. При этом нет частиц пыли, и при анализе на счетчике частиц Q200 не наблюдается значительное изменение класса чистоты.

Четвертый пример анализа образцов масел демонстрирует очень сильный рост содержания кремния. И если измерять только данный показатель, то можно предположить значительное попадание песка. Однако, если мы посмотрим на значения остальных элементов, то увидим, что они остаются относительно постоянными. Если бы было попадание пыли, то должно быть увеличение, по крайней мере, содержания алюминия, причем в соотношении Al : Si от 1:10 до 1:2 в зависимости от компонентов окружающей среды, так как песок/пыль, как правило, содержат не только диоксид кремния, но и различные глиноземы, алюмосиликаты. Кроме того, попадание большого количества твердых частиц должно было вызвать износ деталей двигателя и, соответственно, появление элементов износа, как во втором примере. Подтвердить данный вывод можно также измерением класса чистоты, а с помощью счетчика частиц Q230, входящего в состав минилабораторий BALTECH OA-5300 и BALTECH OA-5400 серии «OilAnalysis» даже визуально возможно подтвердить отсутствие частиц пыли. Таким образом, опровергается попадание песка, а рост кремния, очевидно, связан с выщелачиванием его из применяемого силиконового герметика или прокладок.

В пятой строке таблицы наблюдаемое также увеличение кремния не связано с попаданием внешних загрязнителей, а вызвано наличием в масле противопенной присадки – полиметилсиликсанов, т.е. в данном случае, как и в предыдущем, не требуется проведения каких-либо корректирующих действий.

В последней строке таблицы дан пример, демонстрирующий увеличение содержания кремния, железа, хрома и алюминия, как и во втором образце. Однако соотношение Al : Si близко к 1:1, что необычно для попадания пыли. Это типичный пример данных элементного анализа при подгорании клапана. Когда инжектор неисправен, то топливо, попадая на верхнюю часть клапана, сгорает, и клапан оплавляется. В результате этих процессов в масло попадают алюминий и кремний (из клапана), железо (из вкладышей) и хром (из колец), таким образом, кремний здесь не элемент загрязнений, а элемент износа, и на счетчике частиц не видно значительного увеличения класса чистоты. Однако при анализе на ИК-анализаторе можно ожидать данных о попадании топлива в масло.

Приведенные примеры наглядно демострируют необходимость комплексного анализа масла для корректной интерпретации получаемых данных и правильного диагностического заключения. Использование же неполного набора анализа свойств, необходимых для оценки состояния масла и машины в целом, ведет к дискредитации метода и неправильной диагностике оборудования. Для корректной интерпретации всех данных по анализу масел и смазок компания «БАЛТЕХ» рекомендует записаться на наши учебные курсы повышения квалификации и переподготовки кадров по теме ТОР-105 «Правила и методы анализа масел и смазок».

Для решения комплексных задач трибодиагностики на сегодняшний день компания «БАЛТЕХ» предлагает две универсальные минилаборатории BALTECH OA-5300 и BALTECH OA-5400, имеющие в своем составе вискозиметр Q3050, ИК-анализатор Q1100 и счетчик частиц Q230, а также элементный анализатор Q100 в минилаборатории BALTECH OA-5400. Обе минилаборатории предназначены для широкого использования во всех промышленных отраслях в отделах надежности, диагностических подразделениях или службах сервисного техобслуживания для выполнения анализа любых типов смазочных масел, гидравлических жидкостей, моторных, индустриальных и трансформаторных масел. Вся аппаратура проста в работе, не требует какой-либо специальной квалификации персонала и длительного обучения.

Вискозиметр Q3050 позволяет контролировать изменения кинематической вязкости масел при температуре 40°С. Диапазон измерений вязкости – 1…700 сСт. Кроме того, вязкозиметр вычисляет значение вязкости масла при 100°С после введения значения индекса вязкости. Оба эти параметра определяются международными стандартами ISO и ГОСТ.

ИК-анализатор Q1100 обеспечивает определение основных физико-химических показателей масла, отвечающих за его деградацию, а также содержание воды, сажи, топлива и гликоля. Данный ИК анализатор сейчас может поставляться с лицензией на измерение полной воды, обеспечивающей количественное определение воды до 6,5%. Счетчик частиц Q230 дает общее количество имеющихся в масле частиц, определяет класс чистоты масла согласно стандарту ISO 4406, рассчитывает количество намагничиваемых частиц (в ppm) и их распределение по размерам и классифицирует все частицы по типам износа.

Элементный анализатор Q100 предназначен для определения наличия и содержания в масле элементов металлов (а также бора, кремния и серы), которые могут появиться в отработанном масле в результате изнашивания оборудования, загрязнений или введения присадок. Данный анализатор позволяет определять до 32 элементов в масле без разбавления и какой-либо пробоподготовки за 30 с.

Отдел технического сервиса (ОТС) компании «БАЛТЕХ» аттестован в качестве Лаборатории неразрушающего контроля (Свидетельство об аттестации №58А050798) для проведения услуг с выездом к заказчику по следующим направлениям: вибродиагностика, термография и анализ масел.