شمارش ذرات Particle Counting یا Direct Reading Ferrography  فروگرافی با خوانش مستقیم

گفته می‌شود که برای هر چیزی زمانی و مکانی وجود دارد. اما متأسفانه، در زمینه آنالیز و نتایج آزمونهای سطح تمیزی روغن در مورد شمارش ذرات جامد و آزمون تراکم آهن، به نظر می‌رسد کمی سردرگمی در مورد زمان مناسب و کاربرد انجام این آزمایش‌ها و نتایج حاصله وجود دارد. این مسئله، انتخاب روش ها و تجهیزات مناسب تصفیه روغن و رسیدن به شرایط مطلوب را پیچیده می سازد.

Direct Reading Ferrography یا فروگرافی با خوانش مستقیم (DR)

فروگرافی با خوانش مستقیم (DR) میزان ذرات حاصل از ساییدگی فرومغناطیسی موجود در نمونه روغن را اندازه‌گیری می‌کند که به طور معمول به عنوان «مقدار تراکم آهن» شناخته می‌شود نتایج فروگرافی DR معمولاً بر حسب DL و DS نمایش داده میشود.
مقدار ذرات سایش فرومغناطیسی موجود در نمونه روغن با استفاده از فروگرافی با خوانش مستقیم تعیین می‌شود. در این روش با عبور جریان روغن بر روی یک آهنربای پرقدرت ذرات سایش توسط فروگراف در دو مکان شناسایی می‌شوند. اولین مکان در ورودی (با نام DL) و دومین مکان حدود ۵ میلی‌متر پایین‌تر از ورودی (با نام DS) است. این روش با تابش نور به نمونه و اندازه‌گیری میزان نور کاهش‌یافته در دو محل رسوب، وجود ذرات را تشخیص می‌دهد، 
همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است. نتایج به دست آمده با استفاده از اصطلاحات زیر بیان می‌شوند: DL برای ذرات بزرگتر از ۵ میکرون و DS برای ذرات کوچک‌تر از ۵ میکرون. این تکنیک اطلاعاتی را در مورد غلظت کل ذرات سایش (WPC) به صورت مستقیم ارائه می‌دهد. WPC به عنوان مجموع DL و DS تقسیم بر حجم نمونه (که معمولاً ۱ میلی‌لیتر است) محاسبه می‌شود، بنابراین فرمول WPC به صورت WPC = DL + DS است. در استفاده عمومی، DL تقریباً برابر DS است، اما زمانی که آسیبی رخ داده و منجر به خرابی شود، DL سریع‌تر از DS افزایش می‌یابد.

حد هشدار و حد بحرانی با استفاده از فرمول محاسبه می‌شوند. حد هشدار مجموع میانگین WPC و انحراف معیار و حد بحرانی مجموع میانگین WPC و دو برابر انحراف معیار است. برای هر سیستمی که بعد از گذراندن مرحله راه‌اندازی (که معمولاً سایش در آن زیاد است)، اگر افزایش قابل توجهی در WPC رخ دهد، این نشان‌دهنده شروع خرابی است و اگر این WPC از حد بحرانی عبور کند، سیستم متوقف شده و سپس آنالیز کیفی انجام می‌شود. چندین تکنیک کمی دیگر نیز وجود دارند که می‌توان از آن‌ها استفاده کرد، مانند روش فراصوت، روش شمارش ذرات، روش انسداد منافذ و غیره.
یکی از مزایای فروگرافی DR، اطلاعاتی است که می‌توان از نتایج آن به دست آورد. این مقدار بعنوان یک شاخص اندازه گیری شناخته شده و می‌توان با اعمال برخی معادلات، به غلظت کل ذرات ساییدگی (WPC) و درصد ذرات بزرگ (PLP) دست یافت.

Particle Quantifier یا کمیت‌ساز ذرات (PQ)

کمیت‌ساز ذرات (PQ) یکی دیگر از ابزارهای سنجش تراکم آهن در روغن است که از پدیده "هال" برای تعیین غلظت ذرات فرومغناطیس در نمونه روغن استفاده می‌کند. این کمیت با به وجود آوردن یک میدان مغناطیسی در جریان نمونه روغن و اندازه گیری ولتاژ القا شده بر نمونه اندازه گیری می گردد. به طور کلی، هرچه غلظت ذرات سایش فرومغناطیسی موجود بیشتر باشد، ولتاژ هال مشاهده‌شده نیز بالاتر خواهد بود.

مشابه فروگرافی DR، کمیت‌ساز ذرات (PQ) غلظت آهن اندازه‌گیری شده را به عنوان یک مقدار شاخص ارائه می‌دهد. با این حال، در اینجا شباهت‌های این دو روش به پایان می‌رسد و تفاوت تحلیل مقادیر به دست آمده از دو روش را مشاهده می نماییم.

نتایج PQ به صورت یک مقدار شاخص واحد ارائه می‌شوند، در حالی که در فروگرافی DR دو مقدار مجزا DL  و DS وجود دارد. از دیگر تفاوتها این است که در روش PQ تفکیکی بر اساس اندازه ذرات صورت نمی‌گیرد.

کمیت‌ساز ذرات (PQ) نسبت به اندازه ذرات حساس نیست. با استفاده همزمان از آن با آزمایش طیف‌سنجی نشر اتمی (AES)، می‌توان ارزیابی‌های مختلفی انجام داد. اگر هر دو مقدار PQ و AES افزایش یابند، به احتمال زیاد ذرات ریز زیادی در حال تولید شدن هستند. با این حال، اگر PQ افزایش یابد و مقدار آهن در AES تغییری نکند یا کاهش یابد، این نشان می‌دهد که ذرات درشت در حال تولید شدن هستند که نشانگر سایش غیرعادی است.

Particle Counting یا شمارش ذرات

شمارش ذرات در گیربکس‌های صنعتی، همان داستانی را تعریف می‌کند که در سیستم‌های هیدرولیک یا کاربرد پمپ‌ها روایت می‌شود: پاکیزگی. هنگام تعریف  یک برنامه تحلیل روغن که به طور پیشگیرانه بر کنترل آلودگی تمرکز دارد، شمارش ذرات یک جزء حیاتی در مجموعه آزمایش‌های روتین است.

به طور کلی دو نوع شمارش ذرات انجام می‌شود: نوری و انسداد منافذ. شمارنده‌های ذرات نوری معمولاً از حسگری استفاده می‌کنند که میزان کاهش نور لیزر را اندازه‌گیری می‌کند که هنگام عبور ذره از مقابل آن رخ می‌دهد و سپس این مقدار به اندازه خاصی از ذره مرتبط می‌شود.

شمارنده‌های ذرات انسداد منافذ از طریق ترانسدیوسری کار می‌کنند که میزان افزایش فشار یا کاهش جریان را اندازه‌گیری می‌کند که هنگام عبور نمونه روغن از حسگری حاوی تعدادی مشخص منافذ با اندازه‌های خاص رخ می‌دهد.

در این روش، ذرات بزرگتر که نمی‌توانند از سنسور عبور کنند، به دام می‌افتند، در حالی که ذرات کوچکتر در شکاف‌های باز بین ذرات بزرگتر و صفحه گیر می‌کنند.

نتایج شمارش ذرات برای به دست آوردن سطح پاکیزگی ISO استفاده می‌شود. ساختار گزارش‌دهی ISO 4406:99 پاکیزگی را به صورت یک مقدار سه رقمی (مثلاً 18/16/13) ارائه می‌دهد. همچنین گزارش پاکیزگی به صورت دو رقمی (16/13) نیز قابل قبول است.

این ارقام با تعداد ذرات شناسایی‌شده در سطوح بزرگ‌تر از ۴، بزرگ‌تر از ۶ و بزرگ‌تر از ۱۴ میکرون برای کد سه رقمی و بزرگ‌تر از ۶ و بزرگ‌تر از ۱۴ میکرون برای کدهای دو رقمی مطابقت دارند. همچنین بر اساس استاندارد ناس کلاس نیز می توان سطح تمیزی روغن را اندازه گیری کرد. تفاوت استانداردهای سطح تمیزی روغن ناس کلاس و ISO در مقاله ای توضیح داده شده است. 

استفاده از داده‌های شمارش ذرات همراه با سایر آزمایش‌های روتین می‌تواند به تمایز بین یک گیربکس کثیف و یک گیربکس پر از آلودگی بیش از حد کمک کند. جدول زیر نتایج واقعی آزمایش را از سه گیربکس نوار نقاله مشابه نشان می‌دهد. این گیربکس‌ها در مناطق مختلف و برای جابه‌جایی انواع مختلف محصولات قرار دارند.

هنگام مشاهده داده‌ها، به نظر کاملاً واضح است که کدام گیربکس مقدار زیادی سایش فرسایشی دارد. با توجه به محدودیت اندازه طیف‌سنجی نشر اتمی به پنج میکرون یا کمتر، می‌توان نتیجه گرفت که به احتمال زیاد GB 1 در نتیجه آلودگی مداوم، مقدار قابل توجهی از ذرات فرسایشی درشت دارد.

تمیز نگه داشتن تجهیزات، کلید تمدید عمر آن‌هاست. به عنوان نکته‌ای اضافی، با توجه به شکل ۳، مالک گیربکس GB 3 که در بالا به آن اشاره شد، تنها با به کارگیری سطوح پیشگیرانه کنترل و حذف آلودگی، از عمر مفید تجهیزات خود سه برابر بیشتر از مالک GB 1 لذت خواهد برد.

علاوه بر این، اگر سطح پاکیزگی به سطح هدف توصیه‌شده ۱۶/۱۳ برسد، به شرطی که همه پارامترها در حالت مطلوب باقی بمانند، افزایش طول عمر به میزان چهار برابر محقق می‌شود.

کدام آزمایش مفید است؟

همانطور که در مورد اکثر آزمایش‌های آنالیز روغن، درک نحوه انتخاب آزمایشی که باید انجام شود، ضروری است. اگر روغنی که آزمایش میشود در تجهیزاتی که مستعد سایش آهن باشند استفاده می شوند نتایج آزمایش تراکم آهن می تواند مفید باشد. برعکس، اگر نمونه‌گیری از محفظه یاتاقان آستین انجام شود که در آن ذرات و تجهیزات غیرآهنی جزء اصلی سایش هستند، آزمایش تراکم آهن مورد نیاز نیست.

انجام شمارش ذرات به سطح پاکیزگی مورد نظر بستگی دارد. هنگام نظارت بر آلودگی ذرات، درک این نکته مهم است که مسائلی مانند قابلیت‌های فیلتراسیون روغن، اقدامات کنترل آلودگی و اهمیت کلی در تعیین مقادیر هدف و محدودیت‌های هشدار حیاتی می‌شود.

توجه داشته باشید که تجزیه و تحلیل روغن یک فرآیند پیچیده است و باید توسط متخصصان واجد شرایط انجام شود. با درک انواع آزمایش‌های موجود و کاربردهای آنها، تکنسین‌ها می‌توانند تصمیمات آگاهانه‌ای در مورد سلامت تجهیزات بگیرند.
 

شرکت پارس آسیا مارون با بیش از 30 سال سابقه در حوزه خدمات فیلتراسیون روغن های صنعتی و ساخت دستگاه های تصفیه روغن صنعتی و دستگاه تصفیه گازوئیل  در خدمت صنایع مختلف جهت بالابردن بازدهی ماشین آلات و تجهیزات می باشد