تجهیزات آزمایشگاه روغن

روانکارها فقط برای کاهش اصطکاک میان قطعات استفاده نمی‌شوند. کیفیت و وضعیت آن‌ها می‌تواند مستقیما بر عمر تجهیزات، مصرف انرژی، هزینه‌های تعمیرات و پایداری فرایندهای صنعتی تاثیر بگذارد. کف‌کردن روغن دنده، اکسیدشدن روغن ترانسفورماتور، تغییر قوام گریس یا افزایش ویسکوزیته روغن کارکرده، همگی نشانه‌هایی هستند که نباید نادیده گرفته شوند. هرکدام از این تغییرات می‌توانند به کاهش عملکرد روانکار و در ادامه، آسیب‌دیدن تجهیزات منجر شوند. امروزه آزمون روانکارها بر مجموعه ‌ای از روش‌های استاندارد و متناسب با کاربرد استوار است که ویژگی‌های مهمی مانند ویسکوزیته (دستگاه ویسکوزیته کینماتیک)، چگالی (دانسیته متر)، نقطه اشتعال (دستگاه فلش پوینت) ، پایداری اکسیداسیون (دستگاه تست پایداری اکسیداسیون) و وضعیت افزودنی‌ها را مشخص می‌کنند. تجهیزات دقیق آزمایشگاهی و فناوری‌های اندازه‌گیری اینلاین نیز امکان بررسی این ویژگی‌ها را متناسب با نیازهای صنایع مختلف فراهم می‌کنند. در این مقاله بررسی می‌کنیم هرتست برای بررسی چه ویژگی از روغن استفاده می شود.

چرا آزمایش روانکارها اهمیت دارد؟

استفاده از روانکار نامناسب یا ادامه کار با آن می‌تواند پیامدهای مختلفی داشته باشد؛ از افزایش اصطکاک و سایش گرفته تا توقف ناگهانی خط تولید از عوارض آن است. آنالیز منظم کمک می‌کند مشکلات احتمالی در مراحل اولیه شناسایی شوند. اکنون دلایل انجام این آزمون را بررسی می‌کنیم.

• افزایش عمر تجهیزات

با بررسی منظم روغن‌های در حال کار، می‌توان نشانه‌ های اولیه سایش، اکسیداسیون و آلودگی را شناسایی کرد. این اطلاعات به کارشناسان کمک می‌کند پیش از آسیب جدی به قطعات، اقدام اصلاحی انجام دهد.

• کاهش توقف ‌های ناگهانی

خرابی‌های پیش ‌بینی‌ نشده معمولا هزینه زیادی به صنعت وارد می‌کنند. آنالیز روغن کارکرده می‌تواند تغییرات غیرعادی را پیش از تبدیل ‌شدن به یک خرابی جدی نشان دهد و امکان برنامه ‌ریزی بهتر برای تعمیرات را فراهم کند.

• تصمیم در مورد زمان تعویض روغن

تعویض روغن بر اساس یک بازه زمانی ثابت همیشه بهترین راهکار نیست. ممکن است روغن هنوز قابلیت استفاده داشته باشد یا برعکس، به دلیل شرایط کاری سخت زودتر از زمان پیش ‌بینی ‌شده تخریب شده باشد. بررسی وضعیت واقعی روغن، تصمیم‌ گیری درباره زمان مناسب تعویض را دقیق‌تر می‌کند.

• کنترل کیفیت و رعایت استانداردها

آزمون روانکارها بر اساس استانداردهایی مانند ASTM، ISO، DIN و SAE باعث می‌شود نتایج به‌دست‌آمده قابل مقایسه، قابل ردیابی و قابل اعتماد باشند. این موضوع در کنترل کیفیت، تحقیق و توسعه، ممیزی‌های صنعتی و تولید محصولات صادراتی اهمیت زیادی دارد.

نقش این تست در تحقیق و توسعه و فرمولاسیون

برای تیم‌های تحقیق و توسعه (R&D) و فرمولاسیون، آنالیز روانکارها نقش مهمی در توسعه و بهبود روغن‌های پایه، سیستم‌های افزودنی و روانکارهای زیستی دارد. داده‌های عملکردی حاصل از شرایط واقعی، امکان تکرار سریع‌تر مراحل توسعه، اصلاح دقیق‌تر فرمولاسیون و اعتبارسنجی مطمئن‌تر فناوری‌های جدید روانکار را فراهم می‌کنند. این موضوع هم در توسعه سیالات و هم در تولید جایگزین‌های سازگارتر با محیط ‌زیست اهمیت دارد. تصمیم‌گیری مبتنی بر داده‌های علمی می‌تواند چرخه‌های فرمولاسیون را سریع‌تر و تصمیم‌گیری برای عرضه محصول به بازار را کارآمدتر کند و در عین حال، به بهبود عملکرد بلند مدت محصول کمک کند.

اهمیت  این آزمون در محیط‌های تولیدی

در محیط‌های تولیدی، آنالیز روغن برای بهینه‌سازی عملکرد و اطمینان از سیال اهمیت دارد. برای مثال، بررسی مداوم کیفیت سیالات فلزکاری یا پایداری روغن ترانسفورماتور کمک می‌کند سیالات در شرایط واقعی عملکردی، الزامات عملکرد و ایمنی را برآورده کنند. این آزمایشات خطر اختلال در فرایند را کاهش می‌دهد، از تجهیزات محافظت می‌کند و به حفظ تولید یکنواخت و باکیفیت در سیستم‌های صنعتی کمک می‌کند. در نهایت، این تست چیزی فراتر از ارائه نتایج آزمایشگاهی است. ترکیب بینش‌های پیش‌بینانه، تضمین کیفیت و اعتبارسنجی تحقیق و توسعه، آن را به ابزاری راهبردی برای افزایش قابلیت اطمینان، کاهش ضایعات و افزایش سودآوری تبدیل می‌کند. به بیان ساده، آنالیز دقیق روانکار کمک می‌کند فرایندها در هر صنعت، پاکیزه‌تر، کارآمدتر و با اطمینان بیشتری انجام شوند.

مهم‌ترین آزمون‌ها در آنالیز روانکارها

این آنالیز مجموعه‌ای از آزمون‌ها و اندازه‌گیری‌هاست که برای بررسی ویژگی‌های فیزیکی، شیمیایی و عملکردی روغن، گریس و سایر سیالات روانکار انجام می‌شود و اطلاعات ارزشمندی درباره کیفیت روغن، شرایط کاری آن و سلامت تجهیز در اختیار کارشناسان قرار می‌دهد. در ادامه، مهم‌ترین آزمون‌های مورد استفاده در این حوزه را بررسی می‌کنیم.

1. اندازه‌گیری ویسکوزیته و شاخص ویسکوزیته

ویسکوزیته نشان می‌دهد یک سیال در برابر جاری ‌شدن چه مقاومتی دارد. این ویژگی، یکی از مهم‌ترین مشخصات روغن‌ها است؛ زیرا مستقیما بر تشکیل فیلم روانکار، قابلیت پمپاژ و عملکرد روغن در دماهای مختلف تاثیر می‌گذارد. اگر ویسکوزیته بیش از حد پایین باشد، ضخامت فیلم کاهش پیدا می‌کند و احتمال تماس مستقیم سطوح و افزایش سایش بیشتر می‌شود. ویسکوزیته بیش از حد بالا نیز می‌تواند باعث افزایش مقاومت جریان، مصرف انرژی و دشواری در راه‌ اندازی تجهیزات شود.  شاخص ویسکوزیته یا VI نیز میزان تغییر ویسکوزیته روغن در برابر تغییر دما را نشان می‌دهد. روغنی با شاخص ویسکوزیته بالاتر، در محدوده دمایی گسترده‌تری رفتار پایدارتری دارد.

این اندازه‌گیری‌ها در بررسی روغن‌ دنده، روغن‌ موتور، روانکارهای سازگار با محیط‌زیست (EAL)، سیالات هیدرولیک و انتقال قدرت و گریس‌ها کاربرد دارند. استانداردهای رایج در این زمینه شامل ASTM D445، ASTM D7042 و ASTM D2270 هستند. تجهیزاتی مانند SVM و ویسکومترهای چرخشی سری ViscoQC 300 برای این نوع اندازه‌گیری‌ها استفاده می‌شوند.

اندازه گیری شاخص ویسکوزیته با SVM آنتون پار اتریش

2. اندازه‌گیری چگالی و ضریب شکست

چگالی یکی از پارامترهای مهم برای شناسایی و کنترل کیفیت سیالات روانکار است. این ویژگی می‌تواند اطلاعاتی درباره ترکیب محصول، یکنواختی فرمولاسیون و تغییرات ایجاد شده در سیال ارائه دهد. در برخی کاربردها، اندازه‌گیری ضریب شکست و ویژگی‌های ترکیبی مانند VGC و ترکیب نوع کربن نیز اهمیت دارد. این اطلاعات به تولیدکنندگان کمک می‌کند روغن‌های پایه را بهتر طبقه ‌بندی کنند و فرمولاسیون نهایی را با دقت بیشتری کنترل نمایند.

استانداردهای مرتبط با این بخش شامل ASTM D4052، ISO 12185، ASTM D2501 و ASTM D2140 هستند. چگالی‌سنج DMA 4200 M، رفرکتومترهای سری Abbemat و ویسکومتر SVM از جمله تجهیزات مناسب برای این کاربردها محسوب می‌شوند. اندازه‌گیری چگالی و ضریب شکست در موارد زیر کاربرد دارد:

• روغن‌های پایه
• روغن‌های سفید
• سیالات ترانسفورماتور
• روانکارهای هوانوردی

3. آزمون پایداری اکسیداسیون و نقطه اشتعال

پایداری اکسیداسیون و نقطه اشتعال از دیگر ویژگی‌های مهم در ارزیابی این نمونه ها هستند. این آزمون‌ها مقاومت در برابر تخریب اکسیداتیو و پارامترهای مرتبط با ایمنی اشتعال را مشخص می‌کنند. این آنالیز به پیش‌بینی پیرشدگی و ارزیابی خطرات مرتبط با جابه‌جایی ایمن، آلودگی و طبقه ‌بندی کمک می‌کند. این آزمون‌ها برای روغن‌های موتور، سیالات هیدرولیک، روغن‌های دنده، روانکارهای سازگار با محیط‌زیست (EAL) و گریس‌ها کاربرد دارند. استانداردهای مرتبط شامل ASTM D8206، ISO 2719-A، ASTM D93  و ASTM D942 هستند.

برای این نوع آزمون‌ها می‌توان از تجهیزات زیر استفاده کرد:

CLA 5

امتیاز 5.00 از 5

PMA 500

امتیاز 5.00 از 5

دستگاه اندازه‌گیری پایداری اکسیداسیون

• دستگاه آزمون پایداری اکسیداسیونی RapidOxy 100
• دستگاه آزمون نقطه اشتعال Pensky-Martens، مدل PMA 500
• دستگاه آزمون نقطه اشتعال و احتراق  Cleveland، مدل CLA 5

بررسی وضعیت روغن ‌های کارکرده

روغن کارکرده فقط یک سیال مصرف‌ شده نیست؛ بلکه می‌تواند اطلاعات زیادی درباره وضعیت تجهیز در اختیار ما قرار دهد. تغییرات ایجادشده در روغن، معمولا نتیجه شرایط کاری، دمای عملیاتی، آلودگی، تخریب افزودنی‌ها یا سایش قطعات هستند. در این بخش، شاخص‌هایی مانند دوده، اکسیداسیون، کاهش افزودنی‌ها، تغییرات ویسکوزیته و شاخص‌های ذرات ناشی از سایش مورد بررسی قرار می‌گیرند. برای مثال، افزایش آهن می‌تواند نشانه سایش برخی قطعات باشد. تغییر قابل‌توجه ویسکوزیته ممکن است به تخریب روغن، آلودگی یا اختلاط با سیال دیگر مربوط باشد. افزایش دوده نیز در روغن موتور می‌تواند نشان‌دهنده احتراق نامناسب یا مشکلات مرتبط با عملکرد موتور باشد.

بررسی منظم این شاخص‌ها، پایه‌ای برای اجرای نگهداری پیش‌بینانه است. در این روش، تصمیم‌ گیری درباره تعمیر، تعویض روغن یا بررسی تجهیز بر اساس داده‌های واقعی انجام می‌شود، نه صرفا بر اساس زمان کارکرد. برای آنالیز روغن‌های کارکرده می‌توان از Lyza 7000 Used Oil Package، ویسکومتر SVM  و تله ذرات مغناطیسی MPT  استفاده کرد. استانداردهای ASTM D7844، ASTM D7412  و  ASTM D7418  نیز از استانداردهای مرتبط با این حوزه هستند.

بررسی قوام، رئولوژی و پایداری گریس

در بررسی گریس، معمولا اولین پارامتری که مورد توجه قرار می‌گیرد قوام است. این ویژگی در تعیین گرید NLGI نقش دارد و نشان می‌دهد گریس تا چه اندازه سفت یا نرم است. با این ‌حال، عملکرد واقعی گریس فقط به قوام آن محدود نمی‌شود بلکه باید در برابر فشار، برش، تغییرات دما و اکسیداسیون نیز پایداری مناسبی داشته باشد. این بررسی‌ها در انتخاب نمونه مناسب برای یاتاقان‌ها، موتورهای الکتریکی، سیستم‌های دنده و اجزای خودروهای الکتریکی اهمیت دارند. استاندارد DIN ISO 2137  برای بررسی قوام و استانداردهای ASTM D942  و ASTM D8206  برای برخی آزمون‌های پایداری اکسیداسیون مورد استفاده قرار می‌گیرند.

آزمون‌های مهم گریس شامل موارد زیر هستند:

• اندازه‌گیری نفوذ پذیری و قوام
• بررسی رفتار رئولوژی
• ارزیابی پایداری اکسیداسیون
• بررسی عملکرد در شرایط تنش
• آزمون‌های مرتبط با اصطکاک و سایش

آنالیز افزودنی‌ ها و فلزات ناشی از سایش

بررسی افزودنی‌ها و عناصر نیز بخش مهمی از آنالیز روانکارها محسوب می‌شود. در این نوع اندازه‌گیری، غلظت افزودنی‌ها، فلزات ناشی از سایش مانند  Fe، Zn  و Ca و چگالی لحظه‌ای برای جابه‌جایی و لجستیک مورد بررسی قرار می‌گیرند. این اندازه‌گیری‌ها به اطمینان از سلامت روانکار، شناسایی سایش غیرعادی و حفظ دقت کمک می‌کنند. همچنین در آزمایشگاه‌های آنالیز روغن، واحد بلندینگ و بخش‌های لجستیک و توزیع کاربرد دارند. روش‌ها و تجهیزات مرتبط شامل ASTM D7777 ، ICP  با استفاده از هضم مایکروویو و فلومتر کوریولیس اینلاین L-Cor هستند.

تجهیزات مرتبط با این بخش عبارت‌اند از:

دانسیتومتر پرتابل DMA 35

امتیاز 5.00 از 5

Multiwave 5001

امتیاز 5.00 از 5

L-Cor 4000

L-Cor 6000

Multiwave 7501

Multiwave 7301

• سیستم هضم مایکروویوی Multiwave
• دستگاه هضم مایکروویو Multiwave
• فلومتر کوریولیس L-Cor 4000
• فلومتر L-Cor 6000
• دانسیتومتر پرتابل  DMA 35 Ex

کاربرد آنالیز روانکارها در صنایع مختلف

• روغن موتور، روغن دنده و روغن‌های صنعتی

در این روغن‌ها، ویسکوزیته، چگالی، شاخص ویسکوزیته، پایداری اکسیداسیون و نقطه اشتعال از مهم‌ترین پارامترهای قابل اندازه‌گیری هستند. کنترل این ویژگی‌ها به عملکرد پایدار موتور، گیربکس و تجهیزات صنعتی کمک می‌کند.

• روغن‌های کارکرده

روغن‌های کارکرده با تغییر در ویسکوزیته، سطح اکسیداسیون، میزان دوده و مقدار فلزات سایشی، وضعیت واقعی تجهیزات را نشان می‌دهند. این اطلاعات برای تشخیص زودهنگام خرابی و برنامه‌ریزی تعمیرات بسیار ارزشمند است.

• گریس‌ها

در کاربردهایی مانند یاتاقان‌ها، موتورهای الکتریکی و خودروهای برقی، گریس باید قوام مناسب و رفتار رئولوژیکی پایدار داشته باشد. بررسی پایداری اکسیداسیون و عملکرد گریس در شرایط تنش، به انتخاب محصول مناسب کمک می‌کند.

• سیالات فلزکاری و سیالات تخصصی

در فرایندهای برش، کشش و سنگ‌زنی، کیفیت امولسیون‌ها و سیالات تخصصی باید به‌صورت مستمر کنترل شود. اندازه‌گیری اینلاین ویسکوزیته و ضریب شکست می‌تواند به کنترل وضعیت سیال، افزایش عمر ابزار و کاهش اختلال در تولید کمک کند.

• سیالات هیدرولیک و انتقال قدرت

این سیالات باید در محدوده دمایی گسترده، از راه‌اندازی سرد تا شرایط کاری دشوار، عملکرد مناسبی داشته باشند. بررسی جریان ‌پذیری در دماهای پایین، ویسکوزیته و پایداری حرارتی برای ارزیابی عملکرد آن‌ها ضروری است.

• روانکارهای زیستی و گرید غذایی

روانکارهای زیستی و روانکارهای مورد استفاده در صنایع غذایی باید علاوه بر عملکرد فنی مناسب، الزامات مربوط به پایداری اکسیداسیون و انطباق با استانداردهای مربوطه را نیز برآورده کنند. آنالیز دقیق این محصولات، نقش مهمی در تایید کیفیت و عملکرد آن‌ها دارد.

جمع‌بندی

آنالیز روانکارها تنها به بررسی یک یا دو ویژگی محدود نمی‌شود؛ بلکه مجموعه‌ای از اندازه‌گیری‌ها و آزمون‌های تخصصی است که از ارزیابی ویسکوزیته و چگالی تا بررسی پایداری اکسیداسیونی، نقطه اشتعال، وضعیت افزودنی‌ها، سایش و شرایط روغن‌های در حال سرویس را دربرمی‌گیرد. انتخاب روش مناسب برای هر نوع روانکار، از روغن موتور و روغن دنده گرفته تا گریس، سیالات هیدرولیک، سیالات فلزکاری، روغن‌های ترانسفورماتور و روانکارهای تخصصی، امکان دستیابی به اطلاعات دقیق‌تر درباره وضعیت روانکار و عملکرد سیستم را فراهم می‌کند.

گردآوری شده توسط تیم فنی وارش شیمی بهار