به نام خدا دوستان سلام من سعید کردی زاده هستم، کارشناس ارشد مکانیک و در این مقاله قصد دارم مطالبی را در مورد آنالیز عنصری روغن توربین با شما به شتراک بگذارم.
در این فیلم 3 دقیقه ای درباره آنالیز عنصری روغن به شما میگویم:
- منشا عناصر موجود در روغن توربین
- آنالیز عنصری روغن به چند روش انجام میشود؟
- حد مجاز عناصر موجود در روغن چقدر است؟
آنالیز عنصری روغن
آنالیز عنصری روغن، عناصر معدنی و غیر آلی موجود در روغن توربین را شناسایی کرده و برای سنجش آلودگیهای ناشی از سایش فلزات مورداستفاده قرار می‌گیرد؛ به عبارت دیگر، این روش غلظت ذرات فلزی غوطه‌ور در روغن و همچنین ادتیو‌های روغن با ماهیت فلزی را اندازهگیری میکند.
این آزمایش به دو روش الکترود دیسکی چرخان [Rotating Disc Electrode] (ASTM D 6595) و پلاسمای کوپل شده القایی [Inductively Coupled Plasma] (ASTM D 5185) انجام میشود. روش الکترود دیسکی چرخان (RDE) قاد‌ر به تشخیص ذرات با اندازه‌های کمتر از 8 μm است و روش پلاسمای کوپل شده القایی (ICP) ذرات کوچک‌تر از 3 μm را شناسایی میکند. یادآوری میشود که هر دو روش مذکور برای سنجش ذرات د‌رشت‌تر از این مقادیر ذکر شده، ناتوان هستند.
عناصر شناسایی‌شده در آنالیز عنصری روغن با واحد ppm[Part Per Million] گزارش می‌شوند. به عنوان مثال در آنالیز عنصری روغن یک توربین به روش پلاسمای کوپل شده القایی (ICP)، غلظت عنصر آهن را 10 ppm گزارش شده است؛ از این جهت می‌توان گفت در یک کیلوگرم از این روغن ده میلی‌گرم ذره آهنی با سایز کمتر از 3 μm وجود دارد. حال اگر حجم روغن این توربین ده مترمکعب و چگالی آن kg/m3 800 باشد، بنابراین وزن روغن این توربین هشت هزار کیلوگرم است و می‌توان گفت: در روغن این توربین هشتاد هزار میلی‌گرم یا هشتاد گرم ذره آهنی با سایز کمتر از 3 μm غوطه‌ور است.
نتایج آنالیز عنصری چگونه تحلیل میشود؟
بررسی روند تغییر در مقدار عناصر موجود در روغن یک توربین طی زمان‌های مختلف ارزشمند خواهد بود. بنابراین پیشنهاد می‌کنیم نتیجه آنالیز روغن توربین را با نتایج قبلی مقایسه کنید. به همین علت لازم است در همان اوایل راه‌اند‌ازی توربین، نمونه روغن توربین را به آزمایشگاه ارسال کنید و جواب این آزمایش را به‌عنوان مبنای [Baseline] ارزیابی در آنالیز‌های روغن بعد‌ی قرار د‌هید. از این رو، استاندراد ASTM D 4378 پیشنهاد کرده است که بیست و چهار ساعت پس از راه اندازی توربین یک نمونه روغن به عنوان مبنای ارزیابی به آزمایشگاه ارسال شود.
همچنین مقایسه نتایج آنالیز عنصری توربین‌های مشابه با یکدیگر می‌تواند سودمند باشد. برای مثال در یک نیروگاه متشکل از شش توربین گازی مشابه که شرایط بهره‌برداری یکسانی را تجربه می‌کنند باید آنالیز عنصری هر شش توربین تا حد زیادی نتایج مشابهی داشته باشد. حال اگر در نظر بگیریم که نتایج آنالیز روغن توربین شماره دو، مقدار عنصر آهن چندین برابر سایر توربین‌ها گزارش شده باشد، به‌احتمال بسیار زیاد سایش در این توربین اتفاق افتاده است.
محدودیت‌های آنالیز عنصری روغن
شاید اسپکترومتری یکی از مهمترین و کاربردیترین تستها در آنالیز روغن باشد اما خود این تست هم محدودیتهایی دارد که مهمترین آنها اندازه ذرات است. در این روش چون ذرات بزرگ با سایز بزرگتر از μm8 نمیتوانند در طول انجام تست بطور کامل تبخیر شوند، قابل ردیابی و اندازهگیری دقیق نیستند. علیرغم این محدودیت، بیشتر موقعیتهای فرسایشی با این تست مشخص میشود اما در جاهایی نیز ایجاد مشکل میکند. مثلا وقتی ماشین به علت فرسایش توانایی کار کردن را ندارد، ذرات فرسایشی تولید شده تمایل دارند نسبت به حد نرمال بزرگتر شوند (پروسه Spalling) اسپکترومتری این ذرات بزرگتر را آشکار نمیکند لذا پیگیری ترندها نشان دهنده کاهش میزان عنصر آهن است در حالیکه دستگاه دچار مشکل جدی است. این محدودیت نیاز به تستهای دیگری مانند دانسیته آهن را برای پایش موثر وضعیت روعن لازم میکند.
نظر سازنده توربین در مورد آنالیز عنصری روغن توربین
شرکت آلستوم مجموع فلزات فرسایشی و آلودگیهای روغن توربین گازی را 15 ppm تا ppm 25 تعیین کرده و بیشترین حد مجاز آن را 30 ppm اعلام نمود‌ه است.
غلظت عناصر روغن توربین از نظر استاندارد ASTM D 4378
استاندارد 4378 ASTM D مجموع مقدار مجاز فلزات فرسایشی روغن را 10 ppm تا20 ppm اعلام کرده است و مقادیر خارج از این محدوده را نشان‌دهنده ورود آلودگی به روغن و یا وقوع فرسایش در تجهیزات توربین در نظر می‌گیرد. این استاندارد مشاهده تغییرات 25% در مقدار ادتیو‌های روغن کارکرده توربین، نسبت به روغن نو را به‌عنوان نقطه شروع نگرانی اعلام کرده است.
کاهش عناصر مرتبط با ادتیو‌های روغن می‌تواند با مصرف‌شدن و یا رسوب‌دادن ادتیو‌ها مرتبط باشد و سرریز روغن اشتباه می‌تواند به‌عنوان منشأ افزایش عناصر مربوط به ادتیو‌های روغن توربین در نظر گرفته شود.
مثال‌های واقعی از تحلیل نتایج آنالیز عنصری روغن
اجازه د‌هید تحلیل نتایج آنالیز عنصری روغن را با چند مثال واقعی بررسی کنیم؛ بعد از هر پرواز هواپیمای F-15 از روغن توربین گازی استفاده شده در موتور این هواپیما نمونه‌گیری شده و آزمایش آنالیز عنصری انجام میشود. همان‌طور که در شکل زیر مشاهده نمودید، در بررسی نتایج آنالیز عنصری روغن این هواپیما، افزایش مقدار عنصر آهن پس از 428ساعت پرواز مشاهده گردید. بنابراین هواپیما متوقف و در بررسی‌های تکمیلی موتور هواپیما خرابی بیرینگ توربین جت تشخیص داده شد.
دومین مثال واقعی در مورد افزایش فلز قلع (Sn) در نتایج آنالیز عنصری روغن یک توربین است. افزایش مقدار عناصر استفاده در ساخت بابیت یاتاقان توربین در نتایج آنالیز عنصری روغن می‌تواند به‌منزله سایش بابیت تلقی شود. همان‌طور که در جدول زیر مشاهده می‌نمایید، سهم فلز قلع در بابیت این یاتاقان 81% است. در واقع افزایش ناگهانی فلز قلع در آنالیز عنصری روغن این توربین می‌تواند به سایش بابیت یاتاقان مربوط شود.
حجم نمونه روغن به منظور انجام آنالیز عنصری طبق استاندارد ASTM D 6595
پیشنهاد میشود، با انجام آنالیز عنصری در یک آزمایشگاه مرجع، یک Base line را برای روغن تهیه کنید. سپس نرخ تغیرات عناصر روغن را تحت نظر داشته و هر تغییر ناگهانی برای روغن توربین را یک هشدار و زنگ خطر در نظر بگیرید. آزمایش آنالیز عنصری روغن براساس استاندارد ASTM D 6595 انجام شده و مقدار مورد نیاز برای انجام تست 10ml است.
با عوامل تخریب روغن توربین بیشتر آشنا شوید.
