Συμβολή Στην Αποτελεσματική Συντήρηση

Συμβολή Στην Αποτελεσματική Συντήρηση Χαρ. Αποστολίδης Διπλ. Μηχαν-Ηλεκτρ. Μηχανικός ΕΜΠ 1 Ενίσχυση βασικών λαδιών Τα βασικά λάδια, κάθε κατηγορίας, δεν έχουν ιδιότητες που επαρκούν για τις διάφορες εφαρμογές - Οι φυσικές τους ιδιότητες ενισχύονται και νέες προστίθενται με τη βοήθεια χημικών προσθέτων - Το ολοκληρωμένο προϊόν περνά από πολλούς ελέγχους και δοκιμές πριν κυκλοφορήσει στην αγορά 4/2/2015 Αρχές Λίπανσης 2 Page 1 1

Χημική Σύσταση λιπαντικών Για να δημιουργηθεί ο υγρός φορέας Βασικό λάδι Βασικό λάδι.. Τελικό Προιόν ΔΟΚΙΜΕΣ Ανάλογα με την κατηγορία του Πρόσθετο 1 Πρόσθετο 2 Πρόσθετο 3 Πρόσθετο... 4/2/2015 Για να αποκτήσει τις επιθυμητές ιδιότητες Αρχές Λίπανσης 3 Χαρακτηριστικά και ιδιότητες Ιξώδες Δείκτης ιξώδους Σημείο ροής Σημείο ανάφλεξης, καύσης, αυτανάφλεξης Θερμική σταθερότητα Χημική σταθερότητα Απορρυπαντική και διασκορπιστική ικανότητα (ΜΕΚ) Εξουδετέρωση οξέων και άλλων προϊόντων καύσεως Αντοχή στην οξείδωση Αντιδιαβρωτική προστασία Αντιτριβική προστασία 4/2/2015 Αρχές Λίπανσης 4 Page 2 2

Πρόσθετα Χρησιμοποιούνται τρείς βασικές κατηγορίες προσθέτων προκειμένου να αποκτήσουν τα λιπαντικά τις επιθυμητές ιδιότητες: - Τροποποιητές που βελτιώνουν τα φυσικά χαρακτηριστικά των βασικών λαδιών ώστε να ανταποκρίνονται καλύτερα στην αποστολή τους: Ιξώδες, Δείκτης Ιξώδους, Σημείο ροής - Χημικής προστασίας λιπαντικού, που εμποδίζουν ή καθυστερούν την χημική υποβάθμιση τους και επιμηκύνουν τον χρόνο ζωής τους: Αντιοξειδωτικά, Αντιαφριστικά, - Προστασίας μεταλλικών επιφανειών, που προστατεύουν τις επιφάνειες από τη φθορά και τη διάβρωση: Αντιριβικά, Υψηλής πίεσης, Αντιδιαβρωτικά 5 CH_ Priciples of lubrication Τα λιπαντικά κατά τη χρήση τους αλλοιώνονται ή / και μολύνονται Ο βαθμός της φυσικής ή χημικής αλλοίωσης ή μόλυνσης τους - επηρεάζει την αποτελεσματικότητα της λίπανσης και - επιταχύνει τις φθορές των λιπαινόμενων στοιχείων μηχανών 6 Page 3 3

Αλλοιώσεις λιπαντικών Φυσική αλλοίωση (πρόσμιξη με ξένες ουσίες): Εξωτερικοί μολυντές : Σκόνη, μεταλλικά σωματίδια, διαλύτες, νερό/υγρασία. Εσωτερικοί μολυντές: Ρινίσματα φθοράς μετάλλων, προιόντα οξείδωσης, σκόνη, νερό, υγρασία κλπ. Χημική αλλοίωση. Η Οξείδωση είναι ο πιό συχνός τύπος αποσύνθεσης και υποβάθμισης των λιπαντικών και της λίπανσης Ανάλωση προσθέτων και επομένως - υποβάθμιση ή/και εξαφάνιση των βασικών χαρακτηριστικών τους και ικανότητας προστασίας 7 Ο έλεγχος με ειδικές αναλύσεις των αλλοιώσεων και των επιμολύνσεων αποτελεί - μία από τις αποτελεσματικότερες μεθόδους διαπίστωσης της πραγματικής κατάστασης των λιπαντικών και των μηχανισμών που λιπαίνονται - Ένα χρήσιμο εργαλείο πρόβλεψης ή διάγνωσης ότι κάτι συμβαίνει ή πρόκειται να συμβεί και πρόληψης ώστε να μη συμβεί, εφόσον εντάσσεται σε ένα πρόγραμμα Συντήρησης Αθήνα, 8 Page 4 4

Κατηγορίες Ελέγχων ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΜΕΤΡΗΣΗ ΕΙΔΟΣ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Ιξώδες Αδιάλυτα (κ.β.) Νερό, υγρασία (%) Σημείο ροής Σημείο καύσης Οξείδωση (IR) Οξύτητα Ανάλωση προσθέτων Αφρισμός Περιεκτικότητα σε νερό, διαλύτες Διηλεκτρική σταθερά Καταμέτρηση και ταξινόμηση σωματιδίων ως προς τον αριθμό και το μέγεθος σύμφωνα με ένα από τα διεθνή συστήματα: ISO, NAS, ASTM,.. Η μόνιμη διατήρηση του επιπέδου καθαρότητας: 9 Κατηγορίες Ελέγχων ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΜΕΤΡΗΣΗ ΕΙΔΟΣ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ. Ανίχνευση και μέτρηση μεταλλικών στοιχείων φθοράς <10μm Παρακολούθηση του ρυθμού φθοράς και διάβρωσης, εντοπισμό μολυντών, ανάλωσης προσθέτων DR Ferrography/ PQ index Δέσμευση και καταμέτρηση σιδηρούχων σωματιδίων φθοράς και διαχωρισμός τους σε >10 μm και 10μm. Γραφική απεικόνιση προοδευτικής τάσης εξέλιξης. PQ index Δείκτης συγκέντρωσης μεγάλων σιδηρούχων σωματιδίων. Γραφική απεικόνιση τάσης εξέλιξης. 10 Page 5 5

Κατηγορίες Ελέγχων ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ ΜΕΤΡΗΣΗ ΕΙΔΟΣ ΣΥΝΤΗΡΗΣΗΣ Απεικόνιση όλων των σωματιδίων ( ρινίσματα, θραύσματα μετάλλων, σωματίδια φθοράς, μολυντές, προϊόντα οξείδωσης, σκουριές κλπ.) Χρονοβόρα και υψηλού κόστους (180 περίπου ανά δείγμα) Αξιόπιστη, ταχύτατη και οικονομική μέθοδος απεικόνισης περιγράμματος (σχήματος) μεγάλων σωματιδίων (>20μm) αλλά και μικρότερων με τη βοήθεια δέσμης λεπτών ακτινών λέιζερ, σύγκριση και κατάταξη τους με τη βοήθεια Η/Υ (βάση δεδομένων εικόνων). 45 περίπου ανά δείγμα 11 Απλοί Έλεγχοι Λιπαντικών 12 Page 6 6

Απλοί Έλεγχοι - Εμφάνιση - Οσμή - Νερό, υγρασία - Ιξώδες - Αδιάλυτα - ΤΒΝ - ΤΑΝ Πρόκειται για επιτόπιους ελέγχους Χρησιμοποιούνται απλές διατάξεις και φορητές συσκευές Γίνονται τακτικά μεταξύ των εργαστηριακών ελέγχων Βασικό πλεονέκτημα ο άμεσος εντοπισμός ή και προσδιορισμός προβλήματος Εντάσσονται στα προγράμματα προληπτικής συντήρησης Είναι απλές στη χρήση τους 13 Απλοί έλεγχοι : Εμφάνιση 14 Page 7 7

Απλοί έλεγχοι : Υγρασία Θερμοκρασία πλάκας 135 ο C. Ισχυρή ανάδευση δείγματος για ομογενοποίηση. Τοποθέτηση σταγόνας στη θερμή πλάκα. 1. Αν η σταγόνα δεν τηγανίζεται ή δεν παράγονται φυσαλίδες ατμού τότε δεν υπάρχει ελεύθερο ή γαλακτοποιημένο νερό. 2.Αν παράγονται πολύ μικρές φυσαλίδες (0.5 mm) που εξαφανίζονται γρήγορα τότε η περιεκτικότητα σε νερό είναι 0.05-0.1%. 3. Αν παράγονται φυσαλίδες μεγέθους 2 mm, συγκεντρώνονται στο κέντρο της σταγόνας, μεγαλώνουν μέχρι 4 mm και εξαφανίζονται τότε η περιεκτικότητα σε νερό είναι περίπου 0.1 to 0.2%. 4. Για επίπεδα υγρασίας πάνω από 0.2%, οι σταγόνες αρχίζουν από μέγεθος 2-3 mm και μεγαλώνουν μέχρι τα 4 mm και παραμένουν αρκετά ή δημιουργούνται δύο έως τρεις φορές. Για μεγαλύτερα ποσοστά τότε το βράσιμο ή και το τηγάνισμα είναι ισχυρά. 15 Ιξώδες Συγκριτική μέτρηση ιξώδους Στο ένα αυλάκι τοποθετείται δείγμα από αχρησιμοποίητο λάδια Στο άλλο τοποθετείται χρησιμοποιημένο Συγκρίνονται οι ταχύτητες ροής 16 Page 8 8

Ιξώδες Συσκευή μέτρησης ΤΒΝ (αλκαλικότητας) του λιπαντικού 17 ΤΒΝ, ΤΑΝ Συνδυασμός συσκευών μέτρησης TBN και ΤΑΝ σε φορητή συσκευασία 18 Page 9 9

Φίλτρα συγκράτησης σωματιδίων Φορητή συσκευή 19 Φίλτρα συγκράτησης σωματιδίων 20 Page 10 10

Μαγνητικοί συλλέκτες 21 Μαγνητικοί συλλέκτες Έλεγχος σωματιδίων μαγνήτη διαφορικού μεγάλου οχήματος μετά από 4.000 ώρες λειτουργίας. Διακρίνονται: ένα από τα μεγάλα σωματίδια (θραύσμα) και πολλά μικροσκοπικά σωματίδια. Ένδειξη καταστροφής ρουλεμάν. Πράγματι κατά τον έλεγχο διαπιστώθηκε εκτεταμένη φθορά διαδρόμων κύλισης. Το ρουλεμάν αντικαταστάθηκε. Εξωτερικός δακτύλιος Εσωτερικός δακτύλιος 22 Page 11 11

Φίλτρο-γράφημα Ορειχάλκινα ρινίσματα κοπής μεγάλου μεγέθους από έδρανο αντλίας νερού. Ένδειξη σοβαρής βλάβης Ψήγματα μετάλλου που παρέμειναν ή εισήλθαν στο σύστημα μετά από εργασίες ηλεκτροσυγκόλλησης Ορειχάλκινα σωματίδια μεγέθους > 100 μm. Από φθορά εδράνου. Ιδιαίτερα μεγάλο ρίνισμα φθοράς κοπής από κιβώτιο ατέρμονος κορώνας. Ένδειξη σοβαρής φθοράς 23 Εργαστηριακοί έλεγχοι Αναλύσεις Φυσικοχημικών Χαρακτηριστικών 24 Page 12 12

Βασικοί έλεγχοι - Ιξώδες και δείκτης ιξώδους - Ειδικό βάρος - Σημείο Ανάφλεξης, καύσης, αυτανάφλεξης - Αδιάλυτα (%wt) - Χρώμα - Περιεκτικότητα σε νερό ή υγρασία - Οξύτητα (ΤΑΝ) - Στοιχειακή ανάλυση (FTIR)- ανάλωση προσθέτων, οξείδωση - Αλκαλικότητας (ΤΒΝ) - Διαχωρισμού νερού - Τάση αφρισμού - Τέφρας Αθήνα, 25 Μόλυνση λιπαντικών Βαθμός καθαρότητας Αθήνα, 26 Page 13 13

Βαθμός καθαρότητας Τα περισσότερα λιπαντικά (αχρησιμοποίητα ή σε λειτουργία) δεν είναι καθαρά. Περιέχουν ίχνη μικρο-σωματιδίων της τάξης των 2 έως 30 μm που δεν διακρίνονται με γυμνό μάτι: ίνες, σκόνη, μέταλλα, ακαθαρσίες, κλπ. Δημιουργούν προβλήματα λειτουργίας και προκαλούν φθορές σε κρίσιμα εξαρτήματα ειδικών συστημάτων λίπανσης - Όπως υδραυλικά υψηλής και πολύ υψηλής πίεσης - Συστήματα ρύθμισης στροφών, μετάδοσης εντολών - Κυκλοφοριακά συστήματα εδράνων, μειωτήρων κλπ. - Διαθέτουν πολύ χαμηλά διάκενα λειτουργίας και συνεργαζόμενα στοιχεία πολύ επιμελημένης επιφανειακής κατεργασίας. Η καθαρότητα η περιεκτικότητα δηλαδή σε ξένα σωματίδια - του λιπαντικού και η διατήρηση της στα όρια που καθορίζουν οι κατασκευαστές, παίζει σημαντικό ρόλο Αθήνα, 27 Βαθμός καθαρότητας Πόσο μεγάλο είναι ένα μm;; Ανθρώπινη τρίχα 70 μm Πούδρα ταλκ 2.5 μm Το ελάχιστο μέγεθος που μπορεί να διακρίνει το ανθρώπινο μάτι είναι 40 μm Λευκό αιμοσφαίριο 25 μm 1 μm 28 Page 14 14

Βαθμός καθαρότητας Το επίπεδο καθαρότητας καθορίζεται σύμφωνα με το πρότυπο ISO 4406:99 - ανάλογα με τον αριθμό και το μέγεθος των σωματιδίων (οποιασδήποτε προέλευσης) που περιέχονται σε 1 ml αντιπροσωπευτικού δείγματος - Το επίπεδο καθαρότητας καθορίζεται με βάση το πλήθος των σωματιδίων που είναι μεγαλύτερα των:»>4μm > 6μm και > 16μm (για αυτόματη καταμέτρηση με λέιζερ)»> 5 μm και 15μm (για καταμέτρηση με μικροσκόπιο) 29 Αριθμός σωματιδίων ανά 1 ml δείγματος Κωδικός Πλέον των Έως και Κωδικός >28 2.500.000 - >28 28 1.300.000 2.500.000 28 27 640.000 1.300.000 27 26 320.000 640.000 26 25 160.000 320.000 25 Παράδειγμα: 24 80.000 160.000 24 23 40.000 80.000 23 Ένα λιπαντικό με 22 20.000 40.000 22 21 10.000 20.000 21-3000 σωματίδια 4μm 20 5.000 10.000 20-400 σωματίδια 6μm 19 2.500 5.000 19-60 σωματίδια 14 μm 18 1.300 2.500 18 17 640 1.300 17 16 320 640 16 15 160 320 15 14 80 160 14 Έχει βαθμό καθαρότητας 13 40 80 13 12 20 40 12 ISO 19/16/13 11 10 20 11 (ή ISO 16/13 για καταμέτρηση με 10 5 10 10 μικροσκόπιο και για μεγέθη σωματιδίων: 9 2,5 5 9 5μm.. 14 μm 8 1,3 2,5 8 7 0,64 1,3 7 6 0,32 0,64 6 5 0,16 0,32 5 Συνήθης βιομηχανική Καθαρότητα: 4 0,08 0,16 4 25/22/19 3 0.04 0,08 3 2 0,02 0,04 2 1 0,01 0,02 1 0 0,005 0,01 0 Αθήνα, 00 0,0025 0,005 30 00 Πίνακας 2. Κλάσεις καθαρότητας κατά ISO 4409 Page 15 15

Βαθμός καθαρότητας - Η επιμόλυνση με σωματίδια πέρα από τη επιτάχυνση των φθορών και κατά συνέπεια την αχρήστευση εδράνων, οδοντωτών τροχών, αντλιών, βαλβίδων, εμβόλων, χιτωνίων και λοιπών στοιχείων μηχανών συντομεύει και τη διάρκεια ζωής των λιπαντικών μια και δρουν καταλυτικά ως προς την οξείδωση τους - Η απαιτούμενη καθαρότητα εξασφαλίζεται με τη χρήση ειδικών φίλτρων γραμμής ή και εξωτερικής μονάδας καθαρισμού Αθήνα, 31 Παραδείγματα ΥΔΡΑΥΛΙΚΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Για κάθε επίπεδο καλύτερο του 21/18 αυξάνεται ανάλογα ο κύκλος ζωής των υδραυλικών εξαρτημάτων 21/18 1 18/15 2 17/14 3 16/13 4 15/12 5 15/11 6 14/11 7 14/10 8 13/11 9 13/10 10 32 Page 16 16

Παραδείγματα Μέγιστη επέκταση ωφέλιμης ζωής οδοντωτών τροχών που επιτυγχάνεται ανάλογα με το επίπεδο καθαρότητας των λιπαντικών, σε σύγκριση με την αρχική τους 33 Παραδείγματα Αντλία Υδραυλικού Συστήματος Παροχή:50 gpm (180 litr/min), Λειτουργία 8760 ώρες/έτος (Λειτουργία 24/7) Φίλτρο ISO Code Στερεά (kg) Σάκοι/25kg Μ.Ο ζωής αντλίας X 25μm, ονομ. 21/18 3.077 123 1 10μm ονομ. 19/16 820 33 1,9 10μm απολ. 16/13 95,7 3,8 4,4 6μm απολ. 14/11 24 1 8,8 3μm απολ. 12/9 6.3 0.25 15 34 Page 17 17

Συνιστώμενα όρια καθαρότητας Σερβοβαλβίδες 12/10/7 έως 16/14/12 Υδραυλικές αντλίες εμβολοφόρες 15/13/11 έως 18/16/14 Ρουλεμάν 15/13/11 έως 17/15/12 Υδραυλικές αντλίες πτερυγιοφόρες 16/14/12 έως 19/17/14 Γρανάζια βιομ. κιβωτίων 15/13/11 έως 18/16/14 Υδραυλικές αντλίες γραναζωτές 16/14/12 έως 19/17/14 Κιβώτια οχημάτων 16/14/12 έως 19/17/14 Έδρανα ολίσθησης (κουζινέτα) 15/13/11 έως 18/16/14 35 Ανίχνευση και καταμέτρηση σωματιδίων με φασματοσκοπικές αναλύσεις: μεταλλικής φθοράς αποδόμησης λιπαντικών μολυντών κάθε κατηγορίας 36 Page 18 18

Φασματοσκοπικές / στοιχειακές αναλύσεις Με τις μεθόδους αυτές μετριέται η συγκέντρωση σε μέρη στο εκατομμύριο ( ppm: parts per million) σωματιδίων (ιχνοστοιχείων) <5μm - μεταλλικά στοιχεία φθοράς, μολυντές, χημικά πρόσθετα που περιέχονται σε ένα δείγμα μεταχειρισμένου λιπαντικού. Δημιουργούνται πάντα και κρίνονται σαν φυσιολογικά - Εφόσον παραμένουν σε χαμηλές συγκεντρώσεις συνήθως εντός προκαθορισμένων ορίων Παρακολουθείται η σταδιακή αύξηση/τάση συγκέντρωσης - Οι απότομες αυξήσεις και διακυμάνσεις σημαίνουν-συνήθως- πρόβλημα Απομακρύνονται με κάθε αντικατάσταση λιπαντικού - 1ppm= 1mg/kg, 1mg/L - 1 ppm = 0.0001% (περιεκτικότητα) 37 Φασματοσκοπικές αναλύσεις Με τον τρόπο αυτό έχουμε πληροφορίες - για την κατάσταση των μηχανικών μεταλλικών απαρτίων ενός συστήματος μια και το κάθε είδος (μεταλλικών) σωματιδίων αποτελεί την υπογραφή προέλευσης του»καθώς και - Την κατάσταση του λιπαντικού με την έννοια της τυχόν επιβάρυνσης του από ορισμένες συνθήκες ή επιμολύνσεις καθώς και την πορεία ανάλωσης των προσθέτων του. 38 Page 19 19

Συνήθη στοιχεία που ανιχνεύονται Μολυντές ή πρόσθετα Πυρίτιο Μέταλλα φθοράς Σίδηρος (Iron, Fe) Ψυκτικά υγρά ή πρόσθετα Νάτριο, Πρόσθετα λιπαντικών Ψευδάργυρος Άλλοι Μολυντές ή μέταλλα φθοράς Βανάδιο (Silicon, Si) (Σκόνη) Αλουμίνιο (Al) Χρώμιο (Chromium, Cr) Χαλκός (Copper, Cu) (Sodium, Na) Βόριο (Boron) Γλυκόλη (Zinc, Zn) Φώσφορος (Phosphorous, Ph) Μόλυβδος (Lead, Pb) Κασσίτερος (Tin, Sn) Νικέλιο (Nickel, Ni) Άργυρος (Silver) Ασβέστιο (Calcium, Ca) Μαγνήσιο (Magnesium, Mg) Βάριο (Barium, Ba) Μολυβδαίνιο (Mo) 39 Ερμηνεία ευρημάτων Στοιχείο Σύμβ. Προέλευση Σημείο προέλευσης Σίδηρος Fe Φθορά Χρώμιο Cr Φθορά Νικέλιο Ni Φθορά Γρανάζια, ρουλεμάν, χιτώνα κυλίνδρων, άξονες και διάφορα χαλύβδινα εξαρτήματα Ρουλεμάν, ελατήρια εμβόλων, σκληρές επικαλύψεις, ανοξείδωτοι χάλυβες Ρουλεμάν, έκκεντροφόροι και έκκεντρα, βαλβίδες και οδηγοί, ανοξείδωτοι χάλυβες, επικαλύψεις Μολυβδαίνιο Mo Φθορά Ελατήρια εμβόλων, ευδιάλυτα και στερεά πρόσθετα λιπαντικών (ΕΡ) Αλουμίνιο Χαλκός Al Cu Φθορά Μολυντής Φθορά, Πρόσθετο Έμβολα, κουζινέτα, ακαθαρσίες Αντιτριβικοί δακτύλιοι, κράματα χαλκού/ ορείχαλκος, έδρανα, λευκά μέταλλα, ψυγεία λαδιού, διαρροή ψυγείου, ηλεκτρόλυση, αντικολλητικά πρόσθετα Κασσίτερος Sn Φθορά Αντιτριβικοί δακτύλιοι, ροδέλες, γρανάζια, κράματα ορειχάλκου Μόλυβδος Pb Φθορά Αντιτριβικά έδρανα, έδρανα κινητήρων Ε.Κ., λευκά μέταλλα, κράματα ορείχαλκου Άργυρος Ag Φθορά Ελατήρια εμβόλων, κράμα συγκόλλησης, βελονοειδή ρουλεμάν Τιτάνιο Ti Φθορά Ειδικά εξαρτήματα, σκληρές επικαλύψεις Αντιμόνιο Sb Φθορά Έδρανα ολίσθησης Βανάδιο V Φθορά, μολυντής Πτερύγια στροβίλων, βαλβίδες, βαρύ πετρέλαιο Μολυντής, Σκόνη, αντιαφριστικά πρόσθετα, υλικά στεγάνωσης, πρόσθετα Πυρίτιο Si Πρόσθετο αντιψυκτικών 40 υγρών Page 20 20

Μέγιστα επιτρεπόμενα όρια Μειωτήρες - Σκόνη 15.20 ppm - Σίδηρος 40.50 ppm - Χαλκός 20.30 ppm Υδραυλικά συστήματα (κοινά) - Σκόνη 15.30 - Σίδηρος 30.50 - Χαλκός 15.30 41 Μέγιστα επιτρεπόμενα όρια Κινητήρες Ε.Κ. ΜΕΤΑΛΛΟ ΜΕΓΙΣΤΗ ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΣΗ Χρώμιο 20 ppm Σίδηρος 100 ppm Ψευδάργυρος 70 ppm Μόλυβδος 30 ppm Χαλκός 70 ppm Αλουμίνιο 25 ppm Πυρίτιο (σκόνη) 20 ppm 42 Page 21 21

Ανίχνευση σιδηρούχων σωματιδίων με μαγνητικές μεθόδους 43 Κατηγορίες Σωματιδίων Σιδηρούχα σωματίδια Φυσιολογικής φθοράς Κοπής, απόξεσης Φθοράς ρουλεμάν Φθοράς ισχυρής ολίσθησης Φθοράς γραναζιών Μη σιδηρούχα μεταλλικά σωματίδια Λευκά μέταλλα Κράματα χαλκού Κράματα μολύβδου/ψευδαργύρου Οξείδια Σιδήρου Κόκκινα οξείδια Μαύρα οξείδια Αποδόμηση λιπαντικού Διάβρωση Αντιτριβικά πολυμερή Μολυντές Σκόνη, ακαθαρσίες Ασβέστιο Υλικά φίλτρων 44 Page 22 22

Ανίχνευση μεγάλων σωματιδίων Σωματίδια >5μm και πλέον - Oι αιτίες δημιουργίας τους οφείλονται σε μηχανισμούς όπως η κόπωση, το άρπαγμα, οι ισχυρές τριβές ολίσθησης ή οι συγκολλήσεις, - Αντιπροσωπεύουν σοβαρές καταστάσεις φθορών - Οι φασματοσκοπικές αναλύσεις δεν επαρκούν - Ανάπτυξη νέων μεθόδων ελέγχου Μαγνητικές Οπτικές 45 Μαγνητική φερογραφία (DR) (Direct reading ferrography) Σωματίδια DRL (Direct Reading Large) >5μm Σωματίδια DRS (Direct Reading Small) < 5μm 46 Page 23 23

Μαγνητική φερογραφία (Direct reading ferrography) WPC: wear particles concentration = (DRL+DRS) Οι φθορές αξιολογούνται με βάση τις συγκεντρώσεις DRL, DRS και WPC Για τον ορισμό των ορίων ελέγχου εκτελείται μια σειρά μετρήσεων διαφόρων δειγμάτων υπολογίζεται η μέση τιμή συγκέντρωσης (WPCm) και η τυπική απόκλιση (όρια ελέγχου) 47 PQ index (particle quantifier index) Τριβολογικό κέντρο του SWANSEA, 1985 48 Page 24 24

PQ index (particle quantifier index) 49 Ανίχνευση μεγάλων σωματιδίων με μαγνητική /οπτική μέθοδο Αθήνα, 50 Page 25 25

Αναλυτική φερογραφία (analytical ferrography) Τα μεγάλα σωματίδια αποτίθενται στην είσοδο όπου το μαγνητικό πεδίο είναι αδύνατο Τα μικρά σωματίδια αποτίθενται προς την έξοδο όπου το μαγνητικό πεδίο είναι ισχυρό 51 Διαδικασία Δημιουργίας φερογράμματος Σωλήνας καθίζησης Μεγάλα σωματίδια Φωτογράφηση X X X X Μικρά σωματίδια X X X X Digital Readout Αναρρόφηση δείγματος Πηγή φωτισμού Fibre optic light channels Διάταξη μαγνητών Λάμπα Αποστράγγιση 52 Page 26 26

Φερόγραμμα Απόσταση από την έξοδο (mm) Μη σιδηρούχα σωματίδια 0 10 20 30 40 50 55 Έξοδος o o o o o o o o o Αποστράγγιση Σιδηρούχα σωματίδια εξόδου μεγέθους < 0.1 µm Σιδηρούχα σωματίδια < 5 µm Σιδηρούχα σωματίδια εισόδου > 5 µm Σημ : Μη σιδηρούχα σωματίδια εναποτίθενται τυχαία 53 Αναγνώριση σωματιδίων Λευκά μη σιδηρούχα σωματίδια - συνήθως ψήγματα αλουμινίου ή χρωμίου, γυαλιστερά και λευκά τόσο πριν όσο και μετά την θερμική κατεργασία του πλακιδίου. Αποτίθενται τυχαία σε όλη την επιφάνεια του πλακιδίου Χαλκούχα σωματίδια - γυαλιστερά κίτρινα σωματίδια και αποκτούν συνήθως χρώμα οξειδίου του χαλκού μετά την θερμική κατεργασία. Αποτίθενται τυχαία στην επιφάνεια του πλακιδίου. Σωματίδια κραμάτων εδράνων - ψήγματα μόλυβδου ή κασσιτέρου και έχουν γκρίζο χρώμα με φωτεινές κηλίδες πριν την θερμική κατεργασία. Μετά την θερμική κατεργασία, αποκτούν γκρίζο χρώμα με μπλε και κόκκινες κηλίδες. Αποτίθενται τυχαία στην επιφάνεια του πλακιδίου. 54 Page 27 27

Αναγνώριση σωματιδίων Μολυντές Ίνες - Ακαθαρσίες και σκόνη καθώς και άλλα στερεά σωματίδια. Εμφανίζονται σαν διαφανείς λευκοί κρύσταλλοι και αναγνωρίζονται πολύ εύκολα με τη βοήθεια του διαχεόμενου φωτός. Αποτίθενται τυχαία και συγκρατούνται από τις αλυσίδες που σχηματίζουν τα σιδηρούχα σωματίδια. - προέρχονται συνήθως από τα φίλτρα ή εισέρχονται στο σύστημα από το εξωτερικό περιβάλλον. Έχουν μεγάλο μήκος και πολύ μικρό πάχος, επιτρέποντας τη διέλευση του φωτός ανάμεσα τους. 55 Αναγνώριση σωματιδίων Σιδηρούχα σωματίδια Ισχυρών κραμάτων χαλύβων - έχουν χρώμα γκρίζο-λευκό τόσο πριν όσο και μετά την θερμική κατεργασία.. Ελαφρών κραμάτων χαλύβων - Έχουν χρώμα γκρίζο-λευκό που αλλάζει σε μπλε, ροζ ή και κόκκινο μετά τη θερμική κατεργασία. Μαύρα μεταλλικά οξείδια - αποτίθενται στις αλυσίδες έχουν χρώμα σκούρο-γκρι έως μαύρο πριν και μετά την θερμική κατεργασία. Το χρώμα είναι ανάλογο με τον βαθμό οξείδωσης. Χυτοσιδηρά σωματίδια - έχουν γκρίζο χρώμα που αλλάζει σε κίτρινο, μετά την θερμική κατεργασία. Ερυθρών οξειδίων (σκουριά) - αναγνωρίζονται εύκολα με τη βοήθεια πολωμένου φωτός. 56 Page 28 28

Παραδείγματα Λεπτά, επιμήκη σωματίδια Καινούργια μηχανήματα (περίοδος αρχικού στρωσίματος) Μεγέθυνση 1000Χ Κανονική φθορά Επίπεδα λεπτά φύλλα μετάλλου μέγιστης διάστασης < 15μm 500Χ 57 Παραδείγματα Φθορά ρουλεμάν Φθορά απόξεσης (κοπής) Φυλλοειδείς στρώσεις μετάλλου που έχει υποστεί θερμική κατεργασία. Φθορά επαφής στοιχείων κύλισης 500Χ Μακρυά, σπυροειδή τεμάχια μετάλλου (γρέζια) Το μέταλλο έχει υποστεί θερμική κατεργασία Απευθυγραμμία ή μόλυνση του λιπαντικού με αποξεστικά σωματίδια 500Χ 58 Page 29 29

Παραδείγματα Αφύσικη φθορά θερμικά κατεργασμένων γραναζιών Ισχυρή φθορά ολίσθησης Τα σωματίδια προθερμάνθηκαν στους 350 C Τα κόκκινα προέρχονται από την βαμμένη επιφάνεια των δοντιών Τα μπλε από το μέταλλο βάσεως 400Χ Επίπεδα, διαμήκη σωματίδια >20μm Φέρουν γραμμώσεις Υπερβολική σχέση φορτίου/ταχύτητα μεταξύ επιφανειών που ολισθαίνουν 500Χ 59 Παράδειγμα 7 Σφαιρίδια Σκόνη, ακαθαρσίες Σφαιρίδια διαμέτρου < 5μm Ένδειξη πρώιμης αστοχίας ρουλεμάν 1000Χ Ξένα σωματίδια, σκόνη ή ακαθαρσίες. Εξωγενείς μολυντές 100Χ 60 Page 30 30

Παραδείγματα Κόκκινα οξείδια Μαύρα οξείδια Κοκκινόχρωμα σωματίδια που μαγνητίζονται Οφείλονται στην ύπαρξη νερού στο λάδι ή στην κακή κατάσταση του λιπαντικού. 1000Χ Σωματίδια μαύρου χρώματος Οφείλονται στην ανεπαρκή λίπανση 61 Ανίχνευση μεγάλων σωματιδίων με την οπτική μέθοδο (LaserNetFines) Αθήνα, 62 Page 31 31

Οπτική απεικόνιση σωματιδίων (LaserNet fines technology) Μέθοδος απεικόνισης περιγράμματος (σχήματος) μεγάλων σωματιδίων (>20μm) με τη βοήθεια δέσμης λεπτών ακτινών λέιζερ, Είναι μια σχετικά νέα μέθοδος, - αναπτύχθηκε από το Ναυτικό Ερευνητικό Εργαστήριο (Naval Research Laboratory/ Office of Naval Research) των Η.Π.Α. - Απετέλεσε ένα μέρος του προγράμματος Συντήρησης Παρακολούθησης Λειτουργικής Κατάστασης (CBM: Condition Based Maintenance) του μηχανικού εξοπλισμού. - Η μέθοδος είναι ταχύτατη, πολύ αξιόπιστη και κατά πολύ μικρότερου κόστους. (45 ανά δείγμα έναντι >180 με τη μέθοδο της φερογραφίας) - Καλύπτει δε το 80% και πλέον, των περιπτώσεων που φθάνουν στο αναλυτικό εργαστήριο. 63 Οπτική απεικόνιση σωματιδίων (LaserNet fines technology) Σύμφωνα με τη μέθοδο το αντιπροσωπευτικό δείγμα του λιπαντικού διέρχεται από μια κυψελίδα από την οποία διέρχονται λεπτές ακτίνες λέιζερ (παλμικό μονοχρωματικό φως συχνότητας ικροδευτερολέπτων) που φωτογραφίζουν στιγμιαία τα διερχόμενα σωματίδια 64 Page 32 32

Οπτική απεικόνιση σωματιδίων (LaserNet fines technology) Το περίγραμμα (σκιά) κάθε σωματιδίου συγκρίνεται με τη βοήθεια Η/Υ και ειδικού λογισμικού επεξεργασίας εικόνων, με χιλιάδες αποθηκευμένες πρότυπες μορφές, όλα δε καταμετρούνται και κατατάσσονται σε διάφορες κατηγορίες ανάλογα με το είδος και την αιτία δημιουργίας ή την προέλευση τους (σχ.9). 65 Οπτική απεικόνιση σωματιδίων (LaserNet fines technology) Μέγεθος σωματιδίων >20 μm. Φθορά κοπής. Κύριες αιτίες σκόνη και αδιάλυτοι σκληροί μολυντές στο λιπαντικό. 66 Page 33 33

Οπτική απεικόνιση σωματιδίων (LaserNet fines technology) Η μορφολογία των σωματιδίων οδηγεί στο συμπέρασμα φθορών ισχυρής ολίσθησης: υψηλά φορτία, ανεπαρκής λίπανση, θερμοκρασίες 67 Αναφορά μετρήσεων 68 Page 34 34

Αναφορά μετρήσεων Μετρήσεις: Τρέχουσα Προηγούμενες Πληροφορίες δείγματος ΜΕΤΑΛΛΑ ΦΘΟΡΑΣ Στοιχεία ΜΟΛΥΝΣΗΣ ΚΑΤΑΣΤΑΣΗ ΛΙΠΑΝΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΘΕΤΑ ΠΡΟΣΘΕΤΕΣ ΔΟΚΙΜΕΣ 69 Γραφικές απεικονίσεις μεταβολών Διάγραμμα μεταβολής σιδηρούχων σωματιδίων: Εξέλιξη σε 25 δείγματα Διάγραμμα καταμέτρησης στερεών και βαθμός καθαρότητας (τρέχον δείγμα. Διάγραμμα μεταβολής σωματιδίων φθοράς Al, Cu Pb, Sn σε 25 δείγματα Διάγραμμα μεταβολής ιξώδους σε 25 δείγματα Διάγραμμα μεταβολής ΤΒΝ σε 25 δείγματα 70 Page 35 35

Αξιολόγηση αποτελεσμάτων Γνώση συμπεριφοράς μηχανήματος Μεταλλουργία εξαρτημάτων Εξωτερικοί και Εσωτερικοί μολυντές Γνώση και τεχνολογία λιπαντικών Παρακολούθηση της εξέλιξης Οριοθέτηση επιπέδου προειδοποίησης-κινδύνου 71 Αξιολόγηση αποτελεσμάτων Κεντρική μονάδα Αναφορά εργαστηρίου Παραλήπτης αναφοράς Σήμανση κατάστασης Είδος ανάλυσης Πληροφορίες Μηχανήματος: Κατασκευαστής, Τύπος, Κωδικός 72 72 Page 36 36

Αξιολόγηση αποτελεσμάτων Σήμανση κατάστασης : Άμεση ενέργεια! Η περιεκτικότητα σε πυρίτιο δείχνει ότι το λιπαντικό περιέχει υπερβολική ποσότητα σκόνης (47 ppm). Έλλειψη στεγανότητας φίλτρων αέρος ή κακή κατάσταση φίλτρων αέρος. Έλεγχος συστήματος εισαγωγής αέρος ή αλλαγή φίλτρων. Η σκόνη είναι η κύρια αιτία αύξησης των σιδηρούχων σωματιδίων φθοράς που ανιχνεύθηκαν στο δείγμα (157 ppm) με κύρια σημεία προέλευσης τους κυλίνδρους, τον στρόφαλο και τον εκκεντροφόρο του κινητήρα (φθορές απόξεσης) Ανιχνεύθηκαν αυξημένα ποσοστά σωματιδίων αλουμινίου (35 ppm) που προέρχονται από τα έμβολα, χαλκού (63 ppm) και μολύβδου (41 ppm) που προέρχονται από τα έδρανα στροφάλου και διωστήρων. Άμεση αντικατάσταση λιπαντικού (αν δεν έχει ήδη γίνει ). Η υψηλή περιεκτικότητα σε σκόνη και μεταλλικά σωματίδια επιταχύνει τις φθορές στον κινητήρα. Επόμενο δείγμα στα 30.000 χλμ., μετά την αντικατάσταση του λιπαντικού. 73 Βαρύτητα ένδειξης αστοχίας / βλάβης Χαμηλή Ρ: Πιθανή βλάβη F: Βλάβη κατάσταση μηχανήματος P Αύξηση κραδασμών P- F: 1-9 μήνες Υψηλές Υπέρηχοι θερμοκρασίες Αρχική Σωματίδια φθοράς P- F: 3-12 εβδ. ένδειξη στο λιπαντικό P- F: 1-6 μήνες Ανάγκη συνεχών επισκευών P- F: 1-6 μήνες P1 P2 P3 σημαντική Ακουστός θόρυβος P4 P- F: 1-4 εβδ. P5 Πολύ υψηλή P6 θερμοκρασία P- F: 1-5ημ P7 ρίσιμη κ F Πρώιμη Προβλεπτική Προνοητική Προληπτική Επισκευαστική Χρόνος Καταστροφική 74 Page 37 37

Σύγκριση διαγνωστικών μεθόδων Ριζικές Αιτίες Εκτίμηση διαστήματος (P-F) (τι πρόκειται να συμβεί) Ανάλυση Λιπαντικών Μέτρηση Κραδασμών Θερμο γραφία Αναγνώριση ριζικών αιτίων (τι συνέβη) Ανάλυση Λιπαντικών Μέτρηση Κραδασμών Θερμο γραφία Μόλυνση Ε Α Α Ε Α Ι Απευθυγραμμία Ι Ε Ι Ι Ε Ι Ακατάλληλο λιπαντικό Ι Α Α Ε Α Α Καταστροφή λιπαντικού Ε Α Α Ε Α Α Υψηλές θερμοκρασίες Ι Ι Ε Ι Ι Ε Ε = Εξαιρετική, Κ = Καλή, Ι = Ικανοποιητική, Α = Ασήμαντη 75 Σύγκριση διαγνωστικών μεθόδων Ανίχνευση Βλάβης Εκτίμηση διαστήματος (P-F) (τι πρόκειται να συμβεί) Ανάλυση Λιπαντικών Μέτρηση Κραδασμών Θερμο γραφία Αναγνώριση ριζικών αιτίων (τι συνέβη) Ανάλυση Λιπαντικών Μέτρηση Κραδασμών Θερμο γραφία Φθορές Ε Κ Ι Ε Ι Ι Σπηλαίωση Κ Ι Ι Ι Α Ι Θραύση δοντιών γραναζιών Συντονισμός Α Ε Α Ι Ι Α Α Ε Α Α Ε Α Ε = Εξαιρετική, Κ = Καλή, Ι = Ικανοποιητική, Α = Ασήμαντη 76 Page 38 38