Jak walczyć z problemami?

Opisane dotąd zjawiska mogą być w znacznym stopniu kontrolowane poprzez zastosowanie szeregu badań i monitoringu stanu degradacji oleju. Liczba potencjalnych testów, jakie mogą być wykonywane, jest bardzo duża – część z nich opisana została w tabeli 1. Poniżej przedstawione zostały trzy bardzo istotne procedury, które stosowane są w pierwszej kolejności podczas analizy stanu lubrykantu.

Jedną z najważniejszych metod badania stanu płynu smarującego jest ilościowa analiza spektrofotometryczna (QSA – Quantitative Spectrophotometric Analysis). Polega ona na laboratoryjnym wyekstrahowaniu nierozpuszczanych zanieczyszczeń z próbki badanego oleju. Wydzielony materiał następnie podlega analizie spektralnej, która pozwala na określenie stanu degradacji oleju.

Dzieje się tak, gdyż istnieje bezpośredni związek pomiędzy kolorem i intensywnością oraz ilością nierozpuszczalnych cząstek w płynie, a zużyciem oleju. Oznacza to, że metoda ta jest szczególnie przydatna do badania, czy płyn się zbytnio nie zestarzał ale nie pozwala na precyzyjne określenie ilości i przyczyn poważniejszych zanieczyszczeń. Niemniej QSA jest metodą niezawodną i bardzo wydajną.

Drugą ważną metodą jest analiza w podczerwieni i wykorzystanie transformaty Fouriera. Pozwala to zbadać zawartość cząsteczek organicznych i przydaje się do monitorowania zużycia dodatków wprowadzanych do katalizacji lub zapobiegania niektórym procesom chemicznym. Jest także skuteczna w wykrywaniu organicznych produktów ubocznych niektórych z procesów degradacji chłodziwa oraz do badania poziomu zanieczyszczeń organicznych wprowadzanych z zewnątrz. W połączeniu z QSA stanowią dobry sposób na określanie przyczyn pogorszenia się stanu płynu.

Trzecią z grupy najważniejszych metod jest analiza ilościowa osadu, jaki wydziela się podczas wprowadzenia próbki oleju do wirówki. Płyn w centryfudze obracany jest z prędkością 20 tys. obr/min przez 30 minut, po czym analizowana jest ilość odwirowanego osadu. Rezultat podawany jest w skali od 1 do 8, gdzie 1 oznacza brak cząsteczek nierozpuszczalnych, a 8 – krytyczną ilość tychże cząsteczek. Niestety metoda ta nie pozwala w żaden sposób określić, co jest przyczyną powstania osadu - tzn. czy pochodzi on z przemian chemicznych zachodzących w oleju, czy też został wprowadzony z zewnątrz. Ponadto za pomocą centryfugi możliwe jest wydzielenie z płynu dodatków, takich jak np. składników poprawiających lepkość.

Zaawansowane smarowanie w wersji mobilnej Fot. 1. Trabon - system automatycznego dozowania oleju Trabon firmy Graco to automatyczny system smarowania przeznaczony głównie do aplikacji mobilnych. W jego skład wchodzi pojemnik na olej wraz z pompami, zestaw zaworów głównych oraz zawory pomocnicze. Zasada działania systemu jest prosta. Płyn lubrykacyjny ze zbiornika wpływa do pompy, która zgodnie z wcześniej ustawionymi parametrami podaje określoną ilość oleju do zaworu głównego. Zawór ten precyzyjnie rozdziela przesyłany lubrykant do zaworów pomocniczych, które to ponownie, na tej samej zasadzie rozdzielają smar pomiędzy poszczególne łożyska i mechanizmy, do których są podłączone. Producent ma w swej ofercie liczne gotowe zestawy przystosowane do instalacji w konkretnych popularnych maszynach wraz ze szczegółowymi instrukcjami. Rys. 1. Schemat blokowy systemu Trabon Zastosowanie automatycznego systemu dozowania oleju wydłuża żywotność maszyn, przy jednoczesnym zmniejszeniu czasów przestoju potrzebnych na regularne naprawy. Dodatkowo zwiększa bezpieczeństwo pracy, ponieważ sprawia, że nie ma potrzeby ręcznego aplikowania smaru na poszczególne łożyska. Zastosowane w urządzeniu zawory są odporne na korozję, a szczelna konstrukcja chroni płyn przed zanieczyszczeniem. Producent oferuje wraz z systemem zarówno pompy elektryczne, jak i hydrauliczne oraz pneumatyczne, co pozwala na wybór odpowiedniego typu urządzenia do konkretnej aplikacji. Możliwość regulacji częstości cykli i ilości pompowanego oleju umożliwia dostosowanie systemu do aktualnych warunków pracy. Ponadto w ofercie znajduje się szeroki wybór zbiorników o różnych rozmiarach, w zależności od potrzeb użytkownika

Metody drugorzędne

Oprócz przedstawionych powyżej głównych metod analizy w drugiej kolejności warto zastosowań kolejne testy, które pozwalają na bardziej precyzyjne badanie stanu cieczy smarującej. Pierwszym z takich badań jest określenie lepkości rozumianej jako odporności na płynięcie. Jest to jeden z najważniejszych parametrów płynu smarującego i jest bardzo podatny na zmiany spowodowane różnego rodzaju czynnikami.

Utrzymanie lepkości na odpowiednim poziomie jest krytyczne dla zapewnienia odpowiedniej grubości warstwy smarującej na powierzchni mechanizmu. Jeśli wartość lepkości wyjdzie poza preferowany zakres, najczęstszymi konsekwencjami jest szybki wzrost ilości nierozpuszczalnych związków oraz np. zmiana kwasowości roztworu.

Kolejnym badaniem, które warto wykonać jest LSV (Linear sweep voltammetry), które pozwala określić ilość przeciwutleniaczy w roztworze. Wynik uzyskany dla badanego oleju należy porównać z wynikiem referencyjnym wyliczonym na podstawie próbki świeżego roztworu. Jeżeli olej jest ubogi w przeciwutleniacze, to znaczy, że się już zużyły i zbliża się moment, w którym należy go wymienić.

W przypadku posiadania dokładnych informacji na temat składu i reakcji chemicznych, jakie zachodzą w trakcie użytkowania płynu, pozostała ilość antyutleniaczy może pomóc w zrozumieniu ewentualnych niekorzystnych zjawisk, którym poddawany jest lubrykant.

Nieco podobnym testem jest kontrolowane, przyspieszone utlenianie oleju, w celu sprawdzenia, czy zachowuje on stabilność i czy ilość pozostałych antyutleniaczy utrzymuje się w normie. Ewentualna niestabilność utleniaczy w roztworze jest nie do wykrycia za pomocą poprzedniej metody, gdyż przyspieszone utlenianie może odbywać się lokalnie, wytwarzając e w ten sposób pewne ilości osadów, bez większego wpływu na koncentrację utleniaczy w całym roztworze. Także i w przypadku tego pomiaru, uzyskane wyniki należy porównać z danymi zebranymi z próbek odniesienia.

Jeszcze jednym z dosyć istotnych testów jest pomiar liczby kwasowej roztworu. Większość inhibitorów rdzy, które wykorzystywane są w olejach ma odczyn kwasowy i wpływają na wzrost wartości liczby Kottstorfera. Oznacza to, że jej pomiar pozwala sprawdzić, czy ilość wspominanych składników jest na odpowiednio wysokim poziomie, czy też zdążyły się one już zużyć.

Jest to możliwe dzięki temu, że większość produktów ubocznych, jakie tworzą się w trakcie pracy oleju niemal nie wpływa na poziomi liczby kwasowej. Jedynym wyjątkiem są powstające niekiedy słabe kwasy organiczne. Ponadto metoda ta ma zastosowanie dopiero w momencie, gdy w instalacji wystąpił już problem i nie warto jej stosować w ramach badań prewencyjnych.