مشتریان مدام درخواست انجام آزمون آنالیز شمارش ذرات (Particle Counting) را مطرح میکنند و از دیدگاه برخی، شمارش ذرات صرفاً برای روغنهای هیدرولیک و روغن توربینهای گازی ضروری است و معتقدند که آنالیز چگالی ذرات آهنی (PQ – Ferrous Density Analysis) بهمراتب از شمارش ذرات کاربردیتر و مؤثرتر است.
با این حال، واقعیت این است که شمارش ذرات در آنالیز روغن کارکرده برای تمامی انواع ماشینآلات نقش کلیدی دارد.
بنابراین سؤال اصلی این است:
چگونه میتوان اطمینان حاصل کرد که این دو روش بهدرستی استفاده شده و بهصورت مکمل یکدیگر عمل میکنند؟
پایش پیشبینانه (Predictive) یا رویکرد پیشفعال (Proactive)؟
اصطلاح پایش وضعیت پیشبینانه (Predictive Condition Monitoring) امروزه بهشدت در شبکههایی مانند LinkedIn استفاده میشود، تا حدی که این تردید ایجاد میشود آیا واقعاً همه درک میکنند که اگرچه پیشبینی خرابی یک مبحث اقتصادی (Cost–Benefit) است، اما پیشگیری از خرابی برای دستیابی به قابلیت اطمینان، پایداری، ایمنی و سازگاری زیستمحیطی تجهیزات کاملاً ضروری است.
رویکرد پیشفعال (Proactive) به جای تمرکز صرف بر پیشبینی خرابی، به شناسایی و حذف ریشههای خرابی (Root Cause) میپردازد. ذرات جامد از مهمترین علل خرابی در اکثر کاربردها و صنایع محسوب میشوند. البته در برخی صنایع و انواع تجهیزات، آلودگی رطوبتی (Water Contamination) میتواند عامل غالب خرابی باشد.
درک مکانیزم تولید ذرات سایش
پیش از ورود به مقایسه شمارش ذرات و آنالیز چگالی ذرات آهنی، لازم است مفهوم تولید ذرات سایش (Wear Debris Generation) را مرور کنیم.
در شرایط سایش نرمال (Normal Rubbing Wear)، ذرات تولیدشده معمولاً کوچک و با تعداد کم هستند.
اما با افزایش نرخ سایش، نهتنها مقدار ذرات تولیدی افزایش مییابد، بلکه اندازه ذرات نیز بزرگتر میشود که این موضوع اهمیت تشخیصی بالایی دارد.
شمارش ذرات در رویکرد پیشفعال
بهطور خلاصه، پایش روند شمارش ذرات نشان میدهد درون ماشین چه اتفاقی در حال رخ دادن است. البته این تحلیل به همین سادگی نیست؛ چراکه باید مشخص شود آیا روند مشاهدهشده ناشی از:
-
افزایش ورود ذرات خارجی (Particle Ingression)، یا
-
افزایش تولید ذرات ناشی از سایش نرمال
میباشد.
در اوایل دهه ۱۹۸۰، هنگام تدوین استاندارد کد تمیزی ISO 4406، این فرض وجود داشت که:
-
ذرات بزرگتر از ۵ میکرون بهعنوان سیلت (Silt) شناخته میشوند،
-
ذرات بزرگتر از ۱۵ میکرون بهعنوان براده یا چیپس (Chips) در نظر گرفته میشوند.
سیلت معمولاً شامل گردوغبار ورودی به سیستم بههمراه ذرات ناشی از سایش نرمال است، در حالی که چیپسها اغلب حاصل سایش غیرعادی (Abnormal Wear) هستند.
بنابراین:
-
افزایش سیلت میتواند ناشی از ورود آلودگی خارجی یا افزایش سایش نرمال باشد که هر دو هشداری جدی محسوب میشوند.
-
افزایش چیپسها بهطور قطع نشاندهنده شروع سایش غیرعادی و نیازمند اقدام فوری است.
محدودیتهای روش شمارش ذرات
دلیل اصلی اجتناب بسیاری از آزمایشگاههای تجاری از انجام شمارش ذرات برای تجهیزاتی غیر از سیستمهای هیدرولیک، وابستگی آنها به شمارندههای ذرات مبتنی بر انسداد یا پراکندگی نور (Light Obscuration / Light Scattering) است.
مزایای این تجهیزات:
-
انطباق با ISO 11500:2022
-
نیاز به حجم نمونه کم (کمتر از ۱۵ میلیلیتر)
-
قابلیت اتوماسیون برای آزمایشگاههای پرتردد
اما معایب آنها عبارتاند از:
-
انسداد سنسور توسط ذرات درشت
-
شمارش اشتباه قطرات آب و حبابهای هوا بهعنوان ذرات جامد
-
مشکل در عبور نور در روغنهای تیره
-
تداخل دوده در روغن موتورهای دیزلی
اگرچه آمادهسازی صحیح نمونه میتواند بخشی از این مشکلات را برطرف کند، اما این کار زمانبر بوده و برای آزمایشگاههای پرترافیک اقتصادی نیست.
آنالیز چگالی ذرات آهنی (Ferrous Density Analysis)
این روش، غلظت ذرات آهنی را بدون محدودیت اندازه اندازهگیری میکند. برخلاف آنالیز عنصری مبتنی بر ICP یا Spark، که ذرات بزرگتر از حدود ۸ میکرون باعث خطای اندازهگیری میشوند، روشهای چگالی آهنی قادر به شناسایی ذرات درشت هستند.
مهمترین تکنیکها عبارتاند از:
-
Particle Quantifier (PQ – ANALEXpql) مبتنی بر اثر هال
-
Direct Reading Ferrograph (DRF) با تفکیک ذرات ریز و درشت
-
FerroCheck 2000 مبتنی بر القای مغناطیسی مطابق ASTM D8120
-
جداسازی مغناطیسی ذرات آهنی پس از شمارش ذرات
-
مگپلاگ (Magnetic Plug) بهعنوان سادهترین روش روندگیری
محدودیتهای آنالیز چگالی آهنی
این روش ذاتاً بر ذرات آهنی تمرکز دارد و برای تجهیزاتی با تولید کم ذرات یا سهم بالای ذرات غیرآهنی، کارایی کمتری دارد. همچنین برخی تجهیزات مانند PQ امکان تفکیک اندازه ذرات را ندارند و نیازمند تفسیر دقیق روند تغییرات هستند.
استفاده همزمان از شمارش ذرات و چگالی آهنی
اجرای همزمان این دو آزمون، امکان پایش کامل دامنه اندازه ذرات را فراهم میکند و تغییرات در تمامی سطوح را آشکار میسازد. در این میان، تجهیزات پیشرفتهای مانند LaserNet Fines با انطباق با ASTM D7596 توانستهاند هم شمارش ذرات و هم طبقهبندی مکانیزمهای سایش را بهصورت همزمان انجام دهند.
جمعبندی
آزمون شمارش ذرات ابزاری قدرتمند برای درک وضعیت داخلی ماشین و مداخله پیشفعال پیش از خرابی است. ذرات سایش همواره نتیجه یک علت ریشهای مانند ناهممحوری، لقی، عدم تعادل یا مشکلات روانکاری هستند.
آنالیز چگالی ذرات آهنی نیز شاخصی قابل اعتماد برای افزایش سایش آهنی است، اما متأسفانه در بسیاری از برنامههای آنالیز روغن، دادهها دیرتر از زمان بهینه دیده میشوند و منجر به توقف و تعمیرات ناخواسته بهجای اصلاح پیشگیرانه در زمان بهرهبرداری میگردند.
اطلاعات این مقاله برگرفته از این منبع میباشد.
