Nové laboratorní metody analýz moderních maziv
Kondice a čistota oleje má zcela zásadní vliv na kondici stroje, resp. jeho spolehlivost, efektivitu a produktivitu. Problémy mazání a tvorba úsad v kritických částech olejových systémů jsou příčinou nejdražších provozních problémů vůbec - dlouhých prostojů, snížení produktivity, zvyšování nákladů na servis atp.
Je proto důležité a podstatné sledovat kondici maziv ve strojích a definovat příčiny jejich problémů. Pro stanovení kondice oleje je optimální využít dvě zásadní novinky v oblasti analýz olejů – MPC (stanovení potenciálu k tvorbě úsad) a RULER (měření obsahu antioxidantů v mazivu). Obě tyto metody jsou výsledkem dlouholetého vývoje analytických metod a požadavků výrobců a provozovatelů zařízení na rychlou, přesnou a jednoduchou analýzu. Ta by měla poskytnou rychlou a jasnou informaci o kondici oleje, která bezprostředně ovlivňuje provozní parametry strojů, prostoje, poruchy, kvalitu výroby či opotřebení komponent.
Moderní maziva
Během posledních desetiletí se sledování životnosti průmyslových maziv provádělo zavedenými testy, které poskytovaly včasné varování před problémy tak, aby byl dostatek času na proaktivní opatření ještě před negativním dopadem. Poté však došlo k dramatickým změnám a moderní oleje jsou formulovány jinak než jejich předchůdci. Při výrobě maziv se používají moderní základové oleje v kombinaci s novými antioxidanty.
Hlavní faktory ovlivňující změny ve formulacích olejů jsou zvyšující se nároky na maziva např. od výrobců strojů a zařízení či motorů, modernizované technologie výroby olejů, snaha přeformulovat mazací oleje pro zvýšení hodnoty oleje vůči zákazníkovi a omezení dopadů výroby a likvidace olejů na životní prostředí.
Např. v turbinových olejích se dříve používaly antioxidanty výhradně fenolického typu, jejichž kvantitativní analýzu bylo možné provádět pomocí FTIR. V moderních typech olejů se používá stále častěji komplex stíněných fenolů a aromatických aminů, jejichž přímé kvantitativní stanovení lze v současnosti vyhodnotit pouze technologií RULER.
Nové generace olejů degradují odlišněji než tradičně formulovaná maziva. Pokud dojde k vyčerpání antioxidantů na kritickou hranici, degradují velice rychle. V důsledku toho většina standardních olejových analýz neposkytuje žádné varování o tom, kdy začne olej degradovat a vytvářet úsady.
Stanovení potenciálu k tvorbě úsad – MPC
Díky oxidaci oleje vznikají v oleji nežádoucí chemické látky, které začnou z oleje vypadávat a mohou začít tvořit úsady v olejovém systému. Úsady narušují mazací film a zvyšují tření na pohyblivých součástech. Produkty oxidace oleje jsou lepivé a podobně jako mucholapka na sebe zachytávají větší částice tzv. tvrdého znečištění. Vyšší tření na povrchu zasaženého i okem neviditelnou mikroskopickou vrstvou úsad znamená lokální zvýšení teploty, zvýšené namáhání stroje, rychlejší opotřebení a v důsledku rychlejší degradaci oleje a vznik dalších úsad. Úsady negativně ovlivňují zejména ventily, čerpadla, hydromotory, ložiska, filtry, soukolí převodovek, teplosměnné povrchy chladičů a ohřevu oleje, ucpávky atp.
Z moderních olejů díky jejich nižší rozpouštěcí schopnosti nerozpustné produkty degradace vypadávají a tvoří tak úsady častěji než z tradičních olejů se základovým olejem Group I. Proto je pro sledování jejich kondice nutné využívat moderní analytické postupy.
Zkouška, která se ukázala jako nejslibnější při prokazovaní přítomnosti produktů degradace v mazivu, se označuje jako Membrane Patch Colorimetry (MPC). Tato metoda nabízí možnost měření a sledování množství nerozpustných nečistot v oleji. Umožňuje předem upozornit na nebezpečí tvorby úsad v kritických komponentech strojů a definuje potenciál oleje k tvorbě úsad, resp. příčinu vedoucí k většině problémů strojů a zařízení.
Jde o relativně jednoduchou a přímočarou zkoušku. Padesát mililitrů vzorku oleje se smíchá se stejným množstvím rozpouštědla a filtruje se přes laboratorní membránu s póry o velikosti 0,45 µm. Kolorimetr vyhodnocuje zbarvení membrány způsobené zachycenými nerozpustnými nečistotami a produkty degradace. Čím vyšší je změřená hodnota ΔE kolorimetrem, tím vyšší je znečištění oleje a tím vyšší je i zároveň potenciál k tvorbě úsad v olejovém systému (neboli Varnish Potential). Pro tento postup od prosince 2012 platí mezinárodní norma ASTM D7843.
Stanovení množství antioxidantů – RULER
Antioxidanty jsou základní přísadou většiny maziv a potlačují proces stárnutí maziv (oxidace) a výrazně tak prodlužují životnost maziv. RULER (Remaining Useful Life Evaluation Routine) - je zkušební metoda měření obsahu antioxidantů v mazivech a poskytuje tak klíčovou informaci o schopnosti oleje odolávat namáhání a oxidaci.
Přístroj využívá voltametrie a identifikuje typ antioxidantů v oleji. Porovnáním výsledků měření s novým olejem umožňuje určit, kolik antioxidantů bylo vyčerpáno. Pokud známe stáří oleje či počet provozních hodin, jsme schopni určit i zbývající životnost oleje.
Není nutné znát, jaká aditiva výrobce použil při výrobě oleje, jejich chemické složení a podle toho volit vhodnou laboratorní metodu. Metodu je možné aplikovat na širokou oblast tradičních i moderních maziv (od leteckých, motorových, turbínových, hydraulických, převodových olejů až po plastická maziva). Jde zatím o jedinou přesnou komerčně dostupnou metodu přímého kvantitativního stanovení obsahu antioxidantů aminového typu.
Unikátní odolná konstrukce přístroje RULER View umožňuje jeho použití nejen v laboratoři, ale také přímo v provozu. Velkým přínosem této metody je také rychlost provedení zkoušky – vlastní měření a vyhodnocení zabere necelou minutu.
V současnosti jsou platné tyto ASTM normy založené na technologii RULER - ASTM D6971, D7590, D6810, D7527 a je RULER je také součástí standardizovaných postupů pro sledování kondice maziv v normách ASTM D6224 a ASTM D6224.
Maziva za poslední desetiletí prošly dramatickou transformací. Novější chemické složení poskytuje vyšší výkonnost oproti výkonu maziv z nedávné minulosti, ale změnil se také soubor pravidel pro jejich údržbu. Většina moderních maziv nedegraduje lineárně, ale mají potenciál k rychlému selhání ke konci své životnosti. Testy jako RPVOT, číslo kyselosti a viskozita tak nyní poskytují jen malou hodnotu při detekci počínající degradace maziva.
Metoda RULER identifikuje úbytek antioxidantů a poskytuje přesnou informaci o zbývající životnosti maziva. Uživateli umožňuje maximálně využít všech vlastností maziva a vyhnout se bezpečně stavu, kdy olej začne exponenciálně degradovat.
MPC měří množství nerozpustných produktů degradace v oleji a stanovuje tak klíčovou informaci o potenciálu oleje k tvorbě úsad v mazacím systému.
Ing. Jan Novák, INTRIBO s.r.o.
530
