استراتژی آنالیز روغن

استراتژی آنالیز روغن : نمونه برداری از روانکار جهت دستیابی به نتایج کیفی

 

Strategic Oil Analysis: Lubricant sampling for quality result

Mike Johnson & Matt Spurlock

WWW.STLE.ORG

یک برنامه خوب به میزان زیادی از فرآیند جمع آوری نمونه تاثیر می‌پذیرد.

این مقاله بعدی از سری پنج قسمت TLT است که قصد دارد اصول کلیدی و پارامتر هایی که در کارایی آنالیز روغن تعیین کننده هستند را معرفی کرده و مورد بحث و بررسی قرار دهد.

در مقاله گذشته بیان کردیم که آنالیز روغن حلقه بازخورد به شمار می‌آید. بازخوردی که برای نیروی فنی مشخص می کند که آیا فعالیت های روانکاری به نتایج مورد نظر برنامه روانکاری، دست یافته است یا خیر؟

نقشه برنامه آنالیز روغن باید به گونه‌ای طراحی شود که بتواند اطلاعات لازم پیرامون وضعیت روانکار، تمیزی چاهک[۱] و وضعیت دستگاه را فراهم کند. به علاوه انواع آزمون ها و آزمون های سازمانی را به منظور تعیین آزمون های مجموعه ای[۲] برای دسته ای از انواع دستگاه‌ها مرور کردیم. در نهایت به دسته‌ای از هشدارهای از پیش تعیین شده اشاره کردیم؛ هشدارهایی که در زمان عبور از خط قرمزها ما را متوجه می سازند.

پیش از آغاز هر گونه برنامه آنالیز روغن، درک کامل مهندس قابلیت اطمینان[۳] و نیروی فنی روانکار، نسبت به هر یک از عناوین مذکور ضمانت کننده خواهد بود. این مقاله به موضوع پر اهمیت جمع آوری نمونه اشاره دارد.

[۱] Sump

[۲] Test slate

[۳] reliability engineer

 

کیفیت جمع آوری نمونه

با درک این موضوع که پیش از اجرای هر برنامه، آگاهی از هریک از عناوین مذکور کاملاً ضروری است؛ باید گفت هیچ چیزی بدتر از یک شیوه نمونه برداری ضعیف نمی تواند یک برنامه به خوبی طراحی شده را ناکارآمد کند. این یک قاعده کلی برای هر نوعی از برنامه‌های آنالیز کیفی است که بر اساس نمونه برداری و آنالیز طراحی شده است.

کیفیت جمع آوری نمونه به سه پارامتر کلیدی وابسته است:

• زمانبندی
• دقت در ارائه وضعیت فعلی دستگاه و چاهک
• تکرار پذیری [۱]

اشتباه در یکی از این پارامترها می‌تواند به تجربیات گمراه‌کننده جدی در خصوص سلامت دستگاه و سیستم های تریبو[۲] منجر شده و به دنبال آن تصمیم گیری های مخرب در انجام یا عدم انجام فعالیتی را موجب شود.

[۱]Repeatability

[۲] Tribosystem

 

جدول زمانبندی

تجربه نشان می‌دهد مدیران برنامۀ آنالیز، فعالیت های نمونه برداری را به صورت هفتگی (جهت بررسی های درون سازمانی) تا سالانه هدایت می‌کنند. برنامه های طراحی شده جهت جمع آوری هفتگی و یا دیگر فواصل کوتاه، به خوبی توسعه یافته اند این برنامه ها برای ماشین آلاتی که در معرض چالش‌های بزرگ محیطی قرار می‌گیرند، نمونه برداری را در فواصل کوتاه توصیه می کنند.

کارخانجات تهیه غذا که الزام به شستن روزانه دارند، خصوصاً بخش‌های که با محصولات گوشتی مرتبط هستند، به دلیل امکان زیاد نفوذ آب به چاهک دستگاه و آلودگی چاهک، مثالهای خوبی از بررسی های هفتگی درون سازمانی هستند. از این رو طراحان و مهندسین قابلیت اطمینان بر آب بندی تجهیزات و پیشگیری از معلق شدنِ آبِ شستشو و درنتیجه آلودگی چاهک تاکید دارند.فواصل نمونه برداری کوتاه، کمک خواهد کرد تا این نوع آلودگی در صورت بروز تشخیص داده شود. این نوع  برنامه ها بیشتر به نتایج درون سازمانی تأکید دارند و از این اطلاعات جهت پیش راندن سایر فعالیت‌های نمونه برداری آزمایشگاهی استفاده می‌کنند.

فواصل نمونه برداری بلند مدت، به منظور کنترل هزینه سازمان‌ها معمول است. در صورتی که برنامه توسعه یافته ای جهت استفاده از داده ها وجود داشته باشد  تا قابلیت استفاده ماشین آلات بهبود یابد، این نگاه منطقی است. در فقدان مدیریت استراتژی صحیح، معمول است که فواصل نمونه‌برداری شش ماهه تا یک ساله در نظر گرفته شوند.

انگیزۀ آنالیز، توسط تامین کننده روانکار ایجاد می‌شود که خدمات آنالیز رایگان را در فواصل سه ماه تا یک سال را بسته به تعدادی از عوامل، ارائه می‌دهد. این برنامه جهت آزمایش، در صورتی که داده ها حاکی از پایدار بودن سلامت روغن و حداقلِ شواهد مبنی بر عدم وجود فرسایش باشند، به دلیل حذف غیرضروری تعویض روغن، به خصوص برای چاهک هایی با ظرفیت بالا مفید است.

با این حال گاهی اوقات نشانه‌ای از فرسایش، موجب تعویض روغن می‌شود؛ در حالی که این نحوۀ عکس العمل، تنها مشکل در حال وقوعی را پنهان می کند. علاوه بر این، خدمات آنالیز های رایگان معمولاً روش های آزمون کنترلِ آلودگیِ پرهزینه را نادیده می‌گیرند. آزمونهایی که می‌توانند بینش عمیقی در خصوص وضعیت چاهک و ماشین‌آلات فراهم کنند.

در این مسأله شکی نیست که بررسی سلامت روغن هزینه‌بر است؛ اما این هزینه نسبت به دستاوردهایی که در نتیجه تمرکز بر سلامت دستگاه حاصل می شود، پایین است. جهت تعیین فواصل نمونه برداری توجه به چند نکتۀ کلیدی لازم است. این نکته ها عبارتند از:

اهمیت دستگاه

• نوع روغن از جهت صنعتی یا سنتی بودن آن
• عمر روغن
• فشار دینامیکی از نظر سرعت بالا[۱]، بار بالا[۲] و بارهای ضربه‌ای[۳]
• فشار محیط عملکرد (گرما، رطوبت، غبار های جامد، آلاینده های فرایندی)

جدول ۱، فواصل نمونه برداری ابتدایی را برای انواع آزمون ها و ماشین‌آلات و اساس اهمیتی که دستگاه مورد نظر در تولید محصول دارد، حالت های عملکرد و انواع وضعیت چاهک از نظر استاتیک[۴]، دینامیک[۵] و تحت فشار بودن[۶] آن نشان می‌دهد.

همان گونه که در مقاله گذشته اشاره شد، در چاهک استاتیک، روغن ساکن بوده و با توجه به حرکت قطعات در هوزینگ[۷]، حرکت می کند. در چاهک دینامیکی، خروجی تخلیۀ روغن از قطعاتِ در حال کار، به مخزن ثانویه‌ای، ریخته می شود. در این محل، پمپ، روغن را با فشار پایین (> 100 PSI) ، در قطعات، به گردش در می آورد. در چاهک تحت فشار، روغن در فشار بالاتر سیستم، در دستگاه و قطعات، در حال حرکت است. چاهک های تحت فشار بالا در سیستم های هیدرولیکی مورد توجه هستند.

 

 

[۱] High speed

[۲] High loads

[۳] Shock loads

[۴] Static

[۵] Dynamic

[۶] Pressurized

[۷] Housing

 

همان طور که در جدول ۱ نشان داده شده است، در صورتی که برای دستگاه مورد نظر، لازم باشد تا چندین آزمون انجام شود،  فواصل نمونه برداری باید با توجه به کوتاه ترین دوره زمانی اشاره شده در مجموعه آزمون ها، در نظر گرفته شود. ممکن است آزمایشگاه، تنها به انجام آزمایشاتی بر اساس واقعیات موجود مأمور شود و پس از رسیدن به نقطه آغاز رضایت‌بخش، مدیر برنامه می تواند فواصل را بر اساس سایر عوامل تاثیر گذار کم یا زیاد نماید (جدول ۲).

 

فواصل نمونه برداری به طور نهایی باید طوری انتخاب شوند که بتوانند در فواصل نمونه برداری منعکس کننده تغییرات در وضعیت دستگاه، وضعیت چاهک ( بار آلودگی) و سلامت روانکار، باشند. تغییرات سریع در چاهک، فواصل کوتاه‌تر آنالیز را می‌طلبد.

وضعیت‌های چاهک و دستگاه ممکن است از یک انتها تا انتهای دیگر آن، تفاوت قابل توجهی داشته باشد.  لایه های مجزایی از روغن در گردش می توانند در داخل چاهک و در مجاورت  قطعات مکانیکی، در کنار لایه ها‌ی کدر شده ای[۱] که در وضعیت ایستا هستند، قرار گرفته باشند.

نمونه های جمع شده از بالا و مرکز سیستم گردش، زمان کارکرد دستگاه و میزان آلودگی را خیلی کمتر از نمونه های جمع آوری شده از خط برگشتی که پیش از برخورد روغن[۲] در مخزن قرار گرفته را نشان می دهند. طراحی مخزن به میزان زیادی بر سرعت و مکانی که نشان دهنده وضعیت دستگاه و ته نشست بار آلاینده ها در روغن است تاثیر می گذارد.

شکل ۱، حرکت روغن در یک کاهنده چند مرحله ای ساده[۳] را نمایش می‌دهد. نزدیک ترین لایۀ روغن و قطعۀ متحرک، حاوی بیشترین ترکیبات فرسایشی و آلاینده ها است. هر چه فاصله قطعات از کف و دیواره بیشتر می شود، تغییرات در ترکیب روغن نیز بیشتر می‌شود. دلیل این مسأله ساده است. روغن گرم موجب می شود تا آلاینده‌های با چگالی بالا ( فلزات فرسایشی و آلاینده‌های جوی) و همچنین رطوبت خیلی سریع ته نشین شوند. هرچه فاصلۀ قطعه و کفِ چاهک بیشتر می شود، روغن تدریجاً راکدتر شده که همین مسآله موجب نشست آلاینده‌ها می‌شود. تکه های فرسایشی، غبار و رطوبت در پایین ترین نقطه مخزن انباشته می‌شوند. نمونه های جمع آوری شده از این نقاط (مثل پورت تخلیه[۴]) دارای مقادیر نسبتاً بالایی از مواد بوده و آن چه که در طول زمان بر سیستم عارض شده است، را نشان می دهند.

[۱] blurring

[۲] Oil hits

[۳] a simple multistage reducer

[۴] Drain port

نقطه‌ای که نمونه از آن خارج می شود باید تا حد ممکن به منطقه حامل آلاینده های مجاورِ قطعاتِ متحرک، نزدیک باشد. این محل بیش از هر جای دیگری منعکس کنندۀ حالت فرسایش قطعات متحرک است. به علاوه، روغن جمع آوری شده از مناطقی در نزدیکی دیواره ، کف مخزن و خروجی تخلیه روغن که راکد هستند، سابقه سیستم در طول زمان  را منعکس می کنند.

 

تکرار پذیری نمونه

وقتی محلی که بیش از هر جای دیگری نشان دهنده وضعیت سیستم باشد[۱]، جهت نمونه برداری انتخاب شد، چالش باقی مانده، مهیا کردن شرایطی است که امکان استخراج از این محل، به نحو مطلوبی فراهم شود. این شرایط باید به گونه ای انتخاب شود که کمترین شانس تاثیر از فرآیندهای نمونه برداری و یا اثرات سریع محیطی و همچنین بیشترین احتمال تکرار نتیجه در صورت تکرار نمونه برداری، وجود داشته باشد.

تکرارپذیری نمونه، برای هر نوعی از تکنیک های پایش وضعیت دستگاه ویژگی بحرانی به حساب می آید. بدون نمونه برداری تکرارپذیر، هرگونه تغییر در مقادیر فرسایش دستگاه یا داده ای مبنی بر تغییر بار آلاینده ها، نسبت به نمونه قبلی ابهام برانگیز است. از آن جایی که وضعیت برخی عوامل مثل سطح آلاینده ها از یک انتها به انتهای دیگر چاهک یکنواخت نیست، هر گونه تغییر پذیری[۲] در خود فرآیند جمع‌آوری نمونه، اطلاعات نادرستی از حالت فعلی را ارائه می‌دهد. در این صورت،زمانی که تغییری در نتایج رخ می‌دهد، مدیریت باید تلاش کند، بین وضعیت دستگاه در گذشته و حال، بدون آن که بداند کدام وضعیت به طور دقیق گزارش شده است، مقایسه هوشمندانه‌ای داشته باشد.

نمونه برداری های خیلی متغیر، خالی از فایده نیست. خواص همگن[۳] (گرانروی[۴]، کاهش کیفیت شیمیایی[۵]، کاهش کیفیت افزودنی[۶]) می‌توانند در چنین نمونه برداری هایی همچنان به طور موثر، ارزیابی شوند؛ چرا که این ویژگی ها به محل استخراج بستگی ندارد. هرچند امکان دسترسی به اطلاعات ارزشمند پیرامون سلامت دستگاه و آلاینده ها از دست می رود.

[۱] representative

[۲] Variability

[۳]homogenous properties

[۴] Viscosity

[۵] Chemical degradation

[۶] additive degradation

 

انتخاب اتصالات و جایگذاری آن

هر چند وقت یک بار، مهندسین و مدیران، بر سر چند راهی طولانی و پر زحمت شیوه‌های سنجش کیفیت، قرار می‌گیرند. با توجه به آن چه اشاره شد، تنها راه جمع آوری نمونه مسیری است که به تواند تا حد زیادی نشان دهنده وضعیت کل سیستم بوده و همچنین نمونه برداری تکرار پذیر باشد. به این منظور، نیروی متخصص، پورت های ثابت نمونه‌برداری[۱] را نصب می کند.

گاهی پیش می آید که پورت ثابت نمونه برداری در محلی نصب شود که به طور کامل نشان دهنده وضعیت سایر مناطق نباشد،-به هر ترتیبی، نمونه گیری انجام می شود- اما فرایند جمع آوری نمونه تکرار پذیر نخواهد شد، مگر آن که تمام عوامل ایجاد کننده تغییر پذیری حذف شوند.در صورتی که مدیریت بخواهد از داده های روانکار به گونه‌ای استفاده کند که تصمیمات مؤثر را موجب شود، پورت های ثابت شدۀ نمونه برداری باید نصب شده و استفاده شود تا شک ها را در رابطه با غیر مفید بودن نمونه جمع شده برطرف نماید.

پورت نمونه برداری[۲] یا اتصال نمونه برداری[۳]، وسیله ای است که به طور دائمی روی دستگاه نصب شده و روغن می تواند از طریق آن در بطری های جمع‌آوری، جریان یابد. برای استفاده از هر دو اتصالات اولیه و ثانویه، دلایلی وجود دارد. اتصالات اولیه، حالت عمومی دستگاه را در محدوده‌ای که محل پورت، قادر به فراهم کردن اطلاعات است را نشان می دهند. اما پورت ثانویه جهت عیب یابی و شناسایی مسأله خاصی که طی نمونه برداری معمول اولیه و فعالیت‌های آنالیز، مشخص شده است به کار می رود. می توان از چندین اتصال نمونه برداری ثانویه، برای دستگاه یا قطعۀ سوار شده بر آن[۴] استفاده کرد. در واقع، این امر، برای سیستم های گردشی و هیدرولیکی معمول است.

هرپورت ثانویه، ممکن است اطلاعات را در حوزه کاری و بخش خاصی نشان دهد. برای مثال در صورتی که آنالیز معمول نشان دهد که سطح آلایندۀ جامد، در کل سیستم افزایش یافته است، جمع آوری نمونۀ دیگری، از هر دو جریان بالادستی و پایین دستیِ اجزای فیلتر، می تواند برای متخصص مشخص کند که مشکل به اجزای فیلتر مربوط است یا خیر.

اتصالات نمونه‌برداری باید بر اساس بهترین جایگاه در دستگاه، صرفنظر از آن که پورت اولیه یا ثانویه است، در نظر گرفته شود. انواع مختلفی از اتصالات وجود دارد. در بیشتر ماشین‌آلات نقاط گوناگونی تعبیر شده است که امکان نصب اتصالات را دارد. شکل ۲، ۳ و ۴ اتصالات در دسترس را نشان می دهند. هر کدام از این ها با اتصال رزوه ای[۵] به پورت هوزینگِ قطعۀ موجود، متصل می‌شوند.

[۱] a fixed sample port

[۲] sample port

[۳] sample fitting

[۴] Assembly of machines

[۵] threaded insertion

 

در صورتی که محل مناسب نمونه برداری، پورت رزوه نداشته باشد، لازم است تا با کمک دریل و نصب شیر، تغییر ساده‌ای جهت ایجاد آن انجام شود. مته کردن و نصب شیر در هوزینگ دستگاه، قابلیت اطمینان بیشتر را به همراه داشته، دلیل خوبی برای مدیران بخش تعمیر و نگهداری است تا توقفی کوتاه داشته و به دقت مشخص کنند که آیا این محل، برای هدف موردنظر، مناسب است و آیا گزینه مناسب دیگری موجود است یا خیر.

شکل ۵، تصویر چرخ دنده ای را نشان می دهد که پیش از این نیز در شکل ۱ تصویر شده بود. شکل ۵ نشان می دهد که چگونه محل پورت نمونه برداری از نوع لوله پایتوت[۱] می‌تواند با دستکاری، در محله ایده آل جای گذاری شود تا امکان دستیابی به شواهد اولیه فرسایش از محلی که بیشترین احتمال برای فرسایش اولیه را دارد، فراهم کند.( محلی اطراف آخرین کاهنده مجموعه دنده با کمترین سرعت)

[۱] pitot tube type sample port

 

پیش از این نیز خاطرنشان شده بود که نمونه‌های اولیه سیستم های گردشی و یا هیدرولیکی باید پیش از رسیدن به مخزن، دارای خط برگشتی باشند. اما در مواردی این کار مقدور نبوده و یا حداقل یک باز مهندسی و طراحی جدید و بازسازی لازم است انجام شود. در این موارد، نمونه برداری از مخزن باید با تمرکز واضحی جهت دریافت نمونۀ در حال فعالیت و دوری گزیدن از روغن راکد انجام شود.

پس از انتخاب پورت های نمونه‌برداری، موقعیت بعدی که امکان تغییر پذیری را به وجود می‌آورد، خود فعالیت جمع‌آوری است. خطر این نوع تغییر پذیری می‌تواند با ایجاد دستورکارهای جمع آوری نمونه واضح و مکتوب، برای هر ساختار اتصال منحصر به فرد و سپس تمرین آن، به حداقل برسد. لوله جمع آوری نمونه و تمیزی بطری ها نیز در فرآیند جمع‌آوری باید مدنظر قرار بگیرند.

نتیجه گیری

برنامه کیفیت آنالیز روغن به طور چشمگیری از فرآیند جمع‌آوری تاثیر می‌پذیرد. پورت های نمونه‌برداری ثابت شده، باید به گونه‌ای مورد استفاده قرار بگیرند که بتوانند بازخوردی از کل سیستم ارائه داده و از انواع تغییر پذیری طی فرآیند نمونه‌برداری جلوگیری کنند. اثربخشی تصمیمات مدیریتیِ بر پایه و اساس روانکار، به کیفیت نمونه ها وابسته است.

 

مفاهیم کلیدی

نمونه های روغن باید شاخص های خوبی برای تعیین وضعیت چاهک و دستگاه بوده و تداخلات زمینه ای باید به حداقل برسد.

فرایند جمع آوری نمونه باید کاملا تکرارپذیر باشد.

تکراپذیری نمونه برداری به استفاده از پورت های نمونه برداری ثابت شده، بستگی دارد.