Vyhledávám data...
TISKOVÉ ZPRÁVY / Strojírenství


TRIBODIAGNOSTIKA v ČKD Technické laboratoře, a.s.

13.11.2002

V ČKD Technické laboratoře,a.s. se již několik desítek let zabývá odbor Tribotechnika analýzami maziv a paliv. Z laboratoře, pracující původně pro potřeby strojírenského gigantu ČKD, se po roce 1990 stala komerční laboratoř, která spolupracuje s řadou českých podniků i zastoupení zahraničních firem v ČR. V návaznosti na rozbory maziv se zabýváme též tribodiagnostikou,o které se chceme blíže zmínit v tomto článku.

V ČKD Technické laboratoře,a.s. se již několik desítek let zabývá odbor Tribotechnika analýzami maziv a paliv. Z laboratoře, pracující původně pro potřeby strojírenského gigantu ČKD, se po roce 1990 stala komerční laboratoř, která spolupracuje s řadou českých podniků i zastoupení zahraničních firem v ČR. V návaznosti na rozbory maziv se zabýváme též tribodiagnostikou,o které se chceme blíže zmínit v tomto článku.  

TRIBODIAGNOSTIKA JAKO SOUČÁST ÚDRŽBY
 
Filozofie tribotechnické diagnostiky
 
Prediktivní - předvídavá - údržba se stává základem moderní strategie údržby. Často je její program založen na sledování vibrací, vybraných provozních parametrů a kontrole maziv. Umožňuje usoudit na stav zařízení průběžně. Podstatné je, že se údržba týká jen těch dílů či strojů, které to opravdu potřebují. Poruchu lze zachytit ve stadiu vzniku. Tím se zabrání rozsáhlejším poškozením, nedochází k nečekaným výpadkům a přitom se neprovádí zbytečné práce. Tribodiagnostika (dále jen TD) je založena na pravidelném odběru vzorků maziv - v podstatě jen mazacích olejů - ze sledovaných strojů a jejich analýze. Pomocí této analýzy lze zjistit jednak stav vlastního oleje, jednak také stav sledovaného stroje. Mazací olej slouží v tomto případě jako médium unášející částice vzniklé opotřebením mazaných částí sledovaného stroje. Analýzou těchto částic se získají důležité informace o dějích ve stroji. Důležité je sledovat stroj tímto způsobem průběžně a získat tak trendy obsahů částic v oleji, protože ty vypovídají dostatečně spolehlivě o změnách v režimu opotřebení. Druhou součástí TD je analýza vlastního oleje, kterou zjistíme jednak změny jeho fyzikálně-chemických vlastností, jednak jeho znečištění cizorodými látkami, např. vodou, mechanickým znečištěním, chemickými sloučeninami. Základem úspěšnosti TD je správně odebraný vzorek oleje. Vzorek musí být skutečně reprezentativní, tzn. musí v něm být obsaženy všechny látky v takovém poměru, v jakém se vyskytují v mazacím systému sledovaného stroje. Optimální místo pro odběr vzorku je zpětné potrubí, kudy se olej vrací z mazaných míst do olejové nádrže. Někteří výrobci např. velkých naftových motorů již vybavují motor vzorkovacím kohoutem umístěným právě na zpětném olejovém potrubí. Protože ale v tomto místě často nelze vzorek oleje odebírat, nejčastěji se vzorky odebírají z olejové nádrže. Odběr je nutné provést za chodu stroje, pokud to jde, nebo okamžitě po jeho zastavení. Vzorkovnice pochopitelně musí být čistá a suchá. Důležitým aspektem kterékoliv diagnostické metody, a tedy i TD, je rychlost odezvy a přesnost výsledků. Pravidelně odebírané vzorky jsou co nejrychleji analyzovány, na základě výsledků se provede diagnóza a výsledky se zašlou tomu, kdo za sledovaný stroj odpovídá. Ve zprávě mohou buď být uvedeny pouze výsledky rozboru vzorku oleje, nebo i vyhodnocení rozboru s doporučením dalšího postupu. Záleží na systému, který vyhovuje vzhledem ke znalostem a zkušenostem pracovníků.  
Sledování stavu stroje
 
V tomto případě je mazací olej využíván jako medium, do kterého jsou během procesu opotřebení vnášeny částečky kovů tímto opotřebením vzniklých. Pravidelné sledování obsahu vytipovaných kovů umožňuje předvídat vznikající poruchy. Ke stanovení kovů, lépe řečeno prvků, v mazacích olejích jsou využívány různé metody instrumentální analýzy - atomová absorpční spektrometrie (AAS), emisní spektrometrie s indukcí vázanou plazmou (ICP), roentgenová fluorescence (XRF) ad. Všechny tyto metody slouží ke stanovení koncentrace sledovaného prvku. Ferrografie je metoda, která slouží ke sledování morfologie částic vzniklých opotřebením, a v určitém směru ke stanovení distribuce velikostí částic. Při sledování stavu stroje je nutné vyjít ze znalosti materiálů, ze kterých jsou díly stroje vyrobeny. Potom zvýšený výskyt určitého prvku znamená zvýšené opotřebení určitého dílu. Např. výskyt mědi signalizuje většinou opotřebení ložisek, výskyt hliníku opotřebení pístů nebo ložisek atd. Ferrografické hodnocení sleduje výskyt určitých typů částic (abrazivní, únavové, oxidy, barevné kovy atd.) a podle nich se stanovuje režim opotřebení (běžné, mezní, kritické, záběhové). V některých případech se tyto metodiky ještě kombinují s čítačem částic, pomocí kterého se přesně stanoví velikosti částic přítomných v oleji a distribuce jejich velikostí. Vzhledem k tomu, že přístroje používané pro výše uvedená hodnocení jsou dost nákladné, jejich kombinace je obvyklá pouze při sledování velmi drahé a velmi exponované techniky. V zásadě nejčastěji používané je stanovení obsahu prvků pomocí atomové absorpční spektrometrie. 
Sledování stavu oleje
 
Při sledování vlastností mazacích olejů se stanovují hodnoty velkého počtu ukazatelů a není účelem příspěvku je všechny vyjmenovávat. Pro názornost uvedeme příklad motorových olejů z naftových motorů, u kterých se běžně stanovuje kinematická viskozita, bod vzplanutí, obsah vody, přítomnost glykolu, znečištění oleje a kovy vybrané podle materiálů požitých v motoru. Dnes již prakticky do všech typů maziv se přidávají přísady zlepšující některé vlastnosti. Během provozu dochází k úbytku přísad a při překročení určité minimální hranice ztrácí mazivo své užitné vlastnosti. Některé prvky obsažené v přísadách (vápník, zinek, hořčík, baryum...) se stanovují atomovou absorpční spektrometrií. Síra a fosfor dnes již nejčastěji pomocí rentgenové fluorescence. Velmi užitečná je při stanovení obsahu přísad infračervená spektrometrie, v současnosti zřejmě nejužitečnější metodika při analyzování maziv. Přístroje s Fourierovou transformací řízené počítačem umožňují velmi rychlou a velmi citlivou analýzu důležitých skupin organických sloučenin přítomných v mazivech. Aplikace začíná u identifikace maziv, kdy srovnáním se spektry maziv uloženými v knihovně spekter v paměti počítače je možné s velmi vysokou pravděpodobností určit typ analyzovaného maziva. Další možností je zmiňované stanovení obsahu přísad v oleji a při znalosti obsahu přísady v čerstvém oleji také vyhodnocení úbytku přísady během provozu. Často se vyhodnocuje úbytek antioxidačních přísad. Pomocí IČ spektrometrie lze stanovit také produkty stárnutí oleje, jedná se především o produkty oxidace a nitrace oleje. Porovnáním spekter použitého a čistého oleje lze stanovit znečištění olejů, především motorových. Přítomnost vody a glykolu, přítomnost paliva v motorovém oleji, to jsou další možné aplikace této téměř univerzální metodiky.  
Vyhodnocení analýz olejů
 
Po provedení rozboru daného vzorku mazacího oleje získáme soubor hodnot. Tento soubor lze vyhodnotit porovnáním jednotlivých stanovených ukazatelů s jejich limitními hodnotami, pokud jsou známy. Získáme tak poměrně jednoduše odpověď na otázku, zda je zkoušený olej nadále použitelný nebo zda dochází k nadměrnému opotřebení stroje. U stanovení stavu vlastního oleje je tento postup vyhovující a celkové vyhodnocení rozboru lze považovat za seriózní. Limity u jednotlivých ukazatelů jsou většinou známé. Při sledování opotřebení strojů je situace jiná. Zde je velmi účelné sledovat trendy obsahů jednotlivých prvků. Jako diagnostický signál se pak nebere překročení limitní hodnoty, ale náhlá změna ve sledovaném trendu obsahu. Limitní hodnoty obsahů prvků lze totiž seriózně stanovit na základě dlouhodobých zkoušek organizovaných výrobcem stroje. A pouze výrobce stroje by měl tyto limity pro své výrobky uvádět. Tyto hodnoty totiž nelze v žádném případě zevšeobecňovat, abychom si například řekli, že 100 ppm železa je limitní hodnota pro motorový olej ze všech typů spalovacích motorů. Záleží totiž na řadě faktorů, které lze shrnout pod pojem provozní podmínky. A také velikost olejové náplně hraje důležitou roli. Něco jiného je 100 ppm železa v olejové náplni 25 litrů motorového oleje v nákladním automobilu něco jiného v 600 litrech motorového oleje z motoru lokomotivy. Ve vyhodnocování analýz hraje podstatnou roli výpočetní technika. Použití počítače pro vyhodnocení výsledků, vydání protokolu a uložení výsledků i s vyhodnocením do databáze umožnilo provádět tribotechnickou diagnostiku velmi rychle a efektivně. Nehledě na to, že řada moderních přístrojů je dnes počítačem přímo řízena. Pro TD je především důležitá práce s databází výsledků, kde se kromě vlastního rozboru ukládají i data týkající se provozu stroje, tzn. jeho typ, velikost olejové náplně, provozní podmínky, množství doplňovaného oleje, počet provozních hodin či kilometrů, spotřeba oleje, u motorů také spotřeba paliva. Celkovým vyhodnocením takového komplexního souboru dat o stroji a oleji vznikne závěr s velkou vypovídací schopností umožňující předvídání možných poruch nebo také bezporuchového provozu bez rizika zbytečných blamáží.  
Efektivnost a účelnost tribodiagnostiky
 
Každý rozbor mazacího oleje něco stojí. Cena rozboru je při uvažování o účelnosti TD srovnávána s cenou olejové náplně. Je to pochopitelné, protože se jedná o dvě snadno zjistitelná čísla. Ovšem správně prováděná TD nesmí znamenat jen úsporu oleje. Jak bylo již výše naznačeno, lze ušetřit nejen na oleji, ale dále na prostojích strojů, na náhradních dílech (protože včas zachycený signál umožní předejít poruše velkého rozsahu, která si žádá také opravu velkého rozsahu), na práci údržbářů. Vzhledem ke zvýšené pozornosti, která se věnuje životnímu prostředí, není zanedbatelný fakt, že menším počtem výměn olejových náplní a manipulací s oleji se sníží nebezpečí úniku oleje a znečištění prostředí. Významná a málo zdůrazňovaná výhoda TD spočívá v detekci vzniku poruch na samém začátku. Pokud jsou pravidelně analyzovány vzorky oleje na obsah kovů, první výchylka od běžného průběhu je zachycena (případně potvrzena kontrolním vzorkem) a je dost času na účelná opatření. Jediným problémem je, že úspory za TD nelze okamžitě vykázat tak, abychom peníze „drželi v ruce“. Pokud je dnes snižování nákladů trendem doby, jde pouze o to překonat tento pocit a umět dostatečně zdůvodnit úspory, které lze jednoznačně dosáhnout, i když ne hned zítra. Při snižování nákladů na TD hraje důležitou roli optimalizace skladby rozboru oleje. Pokud máme dostatečně zmapovanou situaci - provozní podmínky, úroveň obsluhy atd. - sledovaného stroje, lze ze základního schématu rozboru oleje vyčlenit rozhodující parametry a sledovat pouze ty. Teprve, když některý z parametrů zúženého výběru signalizuje vybočení z běžného stavu, lze provést komplexní (a dražší) rozbor. Musíme počítat s tím, že pro zmapování situace je třeba v první fázi - např. do první výměny oleje - provádět rozbory rozsáhlejší, aby bylo možné vytipovat rozhodující ukazatele. Péče o mazací oleje a tribodiagnostika V souvislosti s nejrozšířenějšími civilizačními chorobami se dnes hodně zdůrazňuje důležitost prevence a jedním z důležitých aspektů je její mnohem menší nákladnost oproti vlastní léčbě již propuknuvších nemocí. Velmi podobná je situace u poruch strojů a preventivní péče o mazací oleje. Například v případě hydraulických systémů bylo statisticky vyhodnoceno, že až 80% poruch je způsobeno znečištěným hydraulickým olejem. Je tedy zřejmé, že pravidelným čištěním oleje je možné dosáhnout významného zlepšení spolehlivosti hydraulických systémů. Pokud k tomu přidáme pravidelné sledování stavu hydraulického oleje a vybraných prvků v něm, můžeme využívat olej po celou dobu jeho životnosti s vědomím toho, že hydraulický systém bude po celou tuto dobu pracovat spolehlivě. Máme totiž jistotu, že v hydraulickém systému je stále olej s vlastnostmi požadovanými výrobcem hydrauliky, dále že tento olej je čistý a bez vody a že každou případnou odchylku od tohoto stavu bezprostředně zjistíme a můžeme na ni okamžitě reagovat. Obdobná situace je prakticky u všech strojů mazaných oleji, pokud se nejedná o mazání ztrátové. Například u spalovacích motorů lze díky tribodiagnostice získat informace o stavu motorového oleje, o opotřebení motoru, ale také o těsnosti chladicího systému motoru (netěsnost je signalizována přítomností vody nebo nemrznoucí směsi v oleji) a o účinnosti filtrace nasávaného vzduchu (přítomnost křemíku v oleji).  
<#OBR_VLEVO1>
Chcete vědět víc

Ochrana proti spamovacím robotům. Odpovězte prosím na následující otázku: Jaký je letos rok?
Rychlý kontakt

Bisnode Česká republika, a.s.
A Siemensova 2717/4
155 00 Praha 5

  +420 274 000 800
  +420 274 000 100
  podpora@bisnode.cz