Kolorimetrie – účinný a levný nástroj v boji proti nebezpečným úsadám

Mezi časté příčiny dlouhých prostojů, snížené produktivity a nejdražších provozních problémů vůbec patří poruchy mazání, zasekávání ventilů, rychlé opotřebení a tvorba úsad v kritických částech olejových systémů. Je proto důležité a podstatné definovat jejich příčiny.
Většina problémů tohoto typu je způsobena špatným stavem oleje v důsledku jeho znečištění, nebo degradace vlivem různých faktorů. Mezi kondicí oleje a kondicí stroje je jednoznačná přímá závislost. Z poznatků získaných v průběhu své více než 40leté praxe, kdy se společnost KLEENTEK zabývá fenoménem degradace oleje a tvorby úsad, resp. souvislostí kondicí oleje a kondicí stroje vyplývá, že základním nástrojem optimalizace spolehlivosti a produktivity strojů je kvalifikované stanovení potenciálu k tvorbě úsad a aplikace technologií na odstranění či zabránění jejich vzniku.

Hlavní příčiny poruch mazání - úsady
V tribotechnické terminologii úsada znamená tzv. měkké znečištění a lze jej poznat podle typického zabarvení – od hnědé po černou. Úsady negativně ovlivňují zejména ventily, čerpadla, hydromotory, ložiska, filtry, soukolí převodovek, teplosměnné povrchy chladičů a ohřevu oleje, ucpávky atp. Měkké znečištění je tvořeno degradací oleje zejména působením zvýšených teplot a kyslíku - tedy produkty (degradace základového oleje, degradace aditiv – přísad).
Díky oxidaci oleje vznikají v oleji volné radikály, které chemicky reagují a začnou tvořit kyseliny, alkoholy, estery a další nežádoucí chemické látky, které dále reagují a mohou se shlukovat, díky čemuž začnou z oleje vypadávat. Další reakce vedou už k produktům degradace v oleji nerozpustných, které pak začnou tvořit úsady různých forem v olejovém systému – od měkkých rosolovitých, přes lepivé kaly až po tvrdé a lesklé laky.

Důsledky vzniku úsad
Úsady narušují mazací film a zvyšují tření na pohyblivých součástech. Vzhledem k tomu, že produkty oxidace oleje jsou také velice lepivé, podobně jako mucholapka na sebe zachytávají větší částice tzv. tvrdého znečištění. Povrch součástí tak postupně začíná získávat místo původní ideální hladké podoby strukturu připomínající smirkový papír. Přestože mikroskopická vrstva úsad není (přinejmenším v počáteční fázi) pouhým okem rozpoznatelná, její vliv postupem času rozeznatelný je: Vyšší tření na takto zasaženém povrchu vede k výraznému lokálnímu zvýšení teploty, a s tím spojenými negativními důsledky jako je zvýšené namáhání stroje, rychlejší opotřebení a ve svém důsledku vede k rychlejší degradaci oleje a vzniku dalších úsad

Typické projevy úsad:
- Zasekávání ventilů
- Trhavý pohyb hydraulik (Slip-stick efekt)
- Zvýšené opotřebení – zejména ložisek a převodovek
- Snížená účinnost chlazení způsobující přehřívání strojů
- Zkrácená životnost filtrů a olejů
Kondice oleje přímo ovlivňuje ekonomiku provozu stroje – úsady v olejovém systému zvyšují náklady a snižuje se produkce. Kondice oleje přímo ovlivňuje:
- Kvalitu výroby, četnost zmetků a množství oprav vadných výrobků
- Odstávky, zpoždění dodávek
- Náklady na údržbu a náhradní díly
- Životnost stroje
- Spotřebu energií, efektivitu výroby
- Návratnost investic

Kolorimetrie – analýza barevnosti membrán olejových zkoušek
Na pomoc proti nebezpečí tvorby úsad a zhoršování kondice strojů se všemi z toho plynoucími - a často nákladnými důsledky - je k dispozici poměrně jednoduché a nepříliš nákladné, ale přitom vysoce efektivní řešení. Kolorimetrie membrán. Jde o novou analytickou metodu, která vznikla díky mnohaleté mezinárodní spolupráci předních světových výrobců strojů a specializovaných tribotechnických laboratoří. Kolorimetrie nabízí možnost měření a sledování množství nerozpustných nečistot v oleji a umožňuje tak předem upozornit na nebezpečí tvorby úsad v kritických komponentech. Definuje potenciál oleje k tvorbě úsad, resp. příčiny vedoucí k většině problémů strojů a zařízení.
Metoda kolorimetrie, jako nástroj pro stanovení potenciálu oleje k tvorbě úsad v olejových systémech, byla schválena jako standard ASTM D7843 mezinárodní organizací pro standardizaci ASTM International (americká obdoba ISO) na začátku prosince 2012.
Kolorimetr vyhodnocuje zbarvení membrány 0,45 µm resp. 0,8 µm způsobené zachycenými nerozpustnými nečistotami a produkty degradace. Čistě bílá laboratorní membrána má největší odrazivost a propustnost světla. Čím je membrána po průchodu definovaného množství oleje s rozpouštědlem tmavší, tím méně světla se od měřené membrány odrazí, tím méně světla membránou projde a tím vyšší je pak naměřená hodnota ΔE.
Hodnota ΔE tedy vyjadřuje rozdíl vyslané a přijaté energie v porovnání s etalonem – čistou membránou. Čím vyšší je změřená hodnota ΔE kolorimetrem, tím vyšší je znečištění oleje a tím vyšší je zároveň i potenciál k tvorbě úsad v olejovém systému.
Jinými slovy – čím je světlejší membrána po průchodu vzorku oleje, tím nižší je změřená hodnota kolorimetrem a tím vyšší bude spolehlivost a životnost strojů a zařízení.

Hlavní výhody kolorimetrie:
- Rychlá a snadná interpretace výsledku
- Výsledky je možné jednoduše trendovat, z trendu lze odhadovat další vývoj
- Vysoká přesnost a opakovatelnost
- Je proveditelná přímo v provozu či laboratoři
- Nízké náklady

Příklady z praxe
Příklad 1 - Souvislost MPC a množstvím úsad způsobujícím zvýšení teplot na ložisku
Na grafu je patrná jasná souvislost teploty na ložisku s naměřenou hodnotou MPC v průběhu čištění oleje za provozu.
Příklad 2 - Porovnání kolorimetrie a částicových metod
V praxi se pro hodnocení kondice olejů stále hojně využívají metody měření množství částic v definovaném množství vzorku oleje, které však principiálně nepostihují produkty degradace oleje. Hodnocení kondice oleje na základě kódu čistoty NAS 1638 resp. ISO 4406 tak nepřináší podstatnou část informace o oleji, kterou bychom mohli využít pro odhalení a prevenci příčin prostojů a poruch strojů a zařízení.
Obr. 7 Příklad srovnání výsledků částicových metod a gravimetrie s kolorimetrií, dle ISO 4406 a NAS 1638 jsou vzorky stejné
Kolorimetrie je jednoduchým a praktickým nástrojem pro vyhodnocení kondice oleje - tj. kondice stroje. Pravidelné sledování čistoty olejů a potenciálu k tvorbě úsad v systému je důležitou součástí diagnostiky a je nástrojem pro: Snižování nákladů spojených s provozem strojů a zařízení, eliminaci prostojů, zvýšení produktivity a kvality výroby a v neposlední řadě zvýšení efektivity výroby.
 

Publikováno: 4. 8. 2013 | Počet zobrazení: 2593 568