Статьи журнала Machinery Lubrication

[torcon 64 491]

Круглый стол: Удаление шлама, углерод и оксид нерастворимые вещества, и лак в индустриальных маслах

Knudd Hansen, C.C. Jensen Patrick Duffy, COT-Puritech Greg Livingstone, Clarus Technologies

 

Независимо от того, приложение или операционной среде, в которой они используются, смазочные, в конечном счете загрязняются веществ из окружающей среды. Реакция смазки с этими веществами приводит к образованию деградации побочных продуктов, таких как отложений, лака и других нерастворимых веществ, что может вызвать множество проблем производительности системы и сократить срок службы смазочного материала. Чтобы уменьшить влияние этих деградации побочных продуктов, важно проанализировать смазочные материалы с помощью тестов, который наиболее подходит для смазки и ее применения.

 

Чтобы узнать больше о причинах деградации побочных продуктов и наиболее эффективных способов борьбы с ними, мы спросили некоторых экспертов отрасли, которые делятся своими знаниями о удалении шлама, углеродных отложений и лака из промышленных смазочных материалов. Ниже их комментарии.

 

1. Термины шлам, углерода и оксида отложения и лак часто используется для описания деградации масла побочных продуктов. Что именно это?

 

Кнуд

Все они примеси, поступающие из окружающей среды или образованные масла в реакцию с окружающей средой. Наиболее значимыми в процессе деградации масла кислорода, тепла и воды. Шлам представляет собой мягкую грязь, как отложение, которое оседает из масла. Углерода и оксид нерастворим являются результатом изменений в молекул нефти. Они, как правило, диспергируют в масле. Лак смолистых веществ образуется в результате высокой температуры масла или шлама. Это придерживается более или менее всех нефтяных смачивается поверхностей. В турбине или гидравлической системы, как правило, толщиной липкое вещество и в двигателях он лечит на жесткий глянцевым покрытием под названием лак.

 

Greg

Деградация смазочных материалов, побочные продукты разлагаются и молекул углеводородных компонентов из истощенных присадок. Их образование является результатом необратимого повреждения и изменения углеводорода или присадок молекулы. Например, окисленный молекулы углеводорода превратить в альдегид и кетон, прежде чем они в конечном итоге в качестве молекулы карбоновой кислоты. В конце концов, деградация побочные продукты выпадают из смазки, создавая шлам, лак и другие нерастворимые, которые могут вызвать массу проблем производительности системы и сократить срок службы смазочного материала.

 

2. Каковы Лучшие тесты анализа масла указывают на присутствие деградации продуктов и как они должны быть использованы в плановом анализе масла?

 

Кнуд

Если первичный признак деградации является окисление, лучшим является анализ ИК Спектр Фурье (FTIR) и конкретно пика окисления на волне 1740 см-1, кислотное число (AN), вязкость, цвет и патч испытаний. Для обнаружения тепловой деградации, вы должны использовать ИК Спектр Фурье и искать признаки нитрирования около 1630 см -1 , патч испытаний, Ультрацентрифуга, цвет и запах.

 

Анализ масла должен быть дополнен исследованием механизма, чтобы получить полную картину. В полевом анализе масла, человек исследует образец где можно судить по цвету и запаху, которые могут быть хорошими показателями. Патч тест Millipore также может дать ценную информацию о всех загрязняющих веществ, а также фильтруемость масла в.

 

Грег

Традиционные тесты анализа масла не может обнаружить молекулярные изменения в углеводородов и присадок. Не могут традиционные тесты определить накопление побочных продуктов потому что их мало. В результате, смазочные материалы, которые могут казаться в отличном состоянии, имеют высокую вероятность для производства лака и возможно даже вызвать значительные проблемы с производительностью. ИК спектр Фурье является полезным тестом, чтобы контролировать химические изменения на молекулярном уровне, и может обнаружить образование новых молекул, которые приводят к шламу и лаку. Аналитические тесты, такие как ультрацентрифугирования, гравиметрического пластыря, межфазное натяжение и колориметрические достаточно чувствительны, чтобы распознать увеличение деградации побочных продуктов. Легко на месте - испытание может проводиться путем смешивания равных частей масла с нефтяным(петролейным) эфиром и выполнения капельного теста. Темно-коричневые тона будет означать ухудшение и образование побочных продуктов, что указывает на рост лака.

 

Патрик

Кислотное число и ИК Спектр Фурье даст вам представление о состоянии масла и может распознать масло, которое находится в критическом окисленном состоянии. Тем не менее, эти тесты не указывают, когда масло начинает производить термическую деградацию побочных продуктов, что приводит к лакам.

 

Rotating Pressure Vessel Oxidation Test (RPVOT) часто используется для обозначения оставшегося срока службы на основе сопротивления масла к окислению или антиоксидантов. Тем не менее, этот тест является дорогим и отнимающим много времени. RPVOT была разработана для турбинных масел и, как правило, не используются для других смазочных материалов, таких как бумага машинные масла, трансмиссионные масла и гидравлических масел.

 

Тест ультрацентрифуга может быть использован, чтобы показать, если масло начинает термически разлагаться до точки, где начинает формироваться лак. Образец масла вращается в пробирке при 13000 до 15000 оборотах и субмикронных частиц оседают на дно пробирки. Затем результаты оценивались по 1 к 10 шкале с тяжелых месторождений, регистрирующих 10. Этот тест может указать, когда масло является термически уничтожено, даже когда количество частиц показывает чрезвычайно чистое масло.

 

Кроме того, проводимость масла будет меняться с повышенным уровнем деградации побочных продуктов, но также может зависеть от других загрязняющих веществ.

 

3. Что такое разница между окисления и термической деструкции, и как анализ масла может быть использован для различия между ними?

 

Кнуд

Окисление является продуктом химической реакции с кислородом и ускоряются с ростом температуры. Загрязняющие вещества действуют как катализаторы этой реакции. Тепловое разложение происходит при температурах выше 200С (400°F) без присутствия кислорода. Это может быть вызвано в точках перегрева, микро-дизельный эффект или сжатия. Как указано в вопросе №2, ИК может быть чувствительным инструментом для идентификации двух параметров окисления и нитрования. А так же степень их изменения.

 

Greg

В отличии от термической деструкции, окисление происходит при более низких температурах и в присутствии кислорода. Интенсивное тепло, необходимое, чтобы инициировать термическое разложение обычно вызвано взрывом пузырьков воздуха или локально в точке перегрева. ИК спектр Фурье обычно лучший способ для различения механизм деградации. Термодеструкции производит побочных продуктов в нитро-нитрата области спектра (1630 см -1 ), а окисление приводит карбоновых кислот с характерными пиками около 1714 см -1. RULER® также может быть использован, чтобы различать окислению и термическому разложению путем анализа различий в частоте между истощения фенольных и на основе амина, антиоксидантов.

 

Patrick

Окисление происходит в присутствии кислорода, а кислород не требуется для термического разложения. Кислотное число и и параметр окисление будут показывать происходящее окисление. Если тяжелой, термическое разложение будет отображаться на уровне ISO.

 

4. Почему некоторые системы, такие как гидравлики высокого давления и воздушных компрессоров мокрый картер, более склонных к накоплению нагара, чем другие системы?

 

Кнуд

Это природа явления. Системы объем масла в которых слишком мал, в которых более дешевые масла, будут образовывать отложения больше чем другие системы.

 

Greg

Некоторые системы смазки более восприимчивы к образованию лака, чем другие. Системы где встречается высокое давление и высокие температуры, которые склонны к загрязнению водой, особенно уязвимы, потому что все это является основными факторами, способствующими к образованию отложений и лака. Хотя присутствие отложений и лака в изобилии в таких системах, эти факторы не всегда вызывают проблемы производительности. Например, лак может быть найден в турбинах гидроэлектростанций, но часто лак не вызывает проблемы с производительностью до механические регуляторы не будут заменены с жесткой расчистки цифровых контроллеров.

 

Патрик

Гидравлика высокого давления создать чрезвычайно высокие температуры внутри клапанов. Масло в большинстве систем не получить распространен по всей системе, чтобы быть обусловлены (охлажденного и отфильтрованного), но двигается только постепенно, как клапан приводится в действие. Это приводит к идеальной тепловой деградации и лаковых формирования условий.

 

5. Вы заметили различия между минеральными маслами IIй группы базовых масел, гидрокрекинга IIIй группы и ПАО синтетических масел, когда дело доходит до их склонности к образованию шлама и лака?

 

Кнуд

Нет. За исключением случаев где превышены интервалы.

 

Грег

Базовые масла группы II и III имеют более низкую платежеспособность как измерено их высокой анилиновой точкой по сравнению с обычными маслами группы I. Это приводит к большей склонности образовывать лак, потому что, вообще говоря, более низкую платежеспособность, тем меньше терпимости к деградации побочных продуктов. Это явление делает предсказания начала лака более сложной в базовых компонентов группы II и III. Например, мы видели серьезные проблемы лакирования в турбинных масел группы II, где значение RPVOT высока, количество частиц низка и нет никаких изменений в кислотном числе. Если используется масло на группе II или III базовых масел, мы рекомендуем дополнительные аналитических тесты в рамках программы профилактического обслуживания.

 

Patrick

ПАО синтетика, как правило, имеют более высокую стойкость к образованию лака, в связи с тем, что каждая молекула является последовательной и одинаковой. Эти типы жидкостей имеют более широкий спектр чем базовые возможности обычных масел, так высокая температура оказывает на них меньшее влияние.

 

Точно так же, хорошо очищенная группа III будет работать лучше, чем минеральное масло группы II - по тем же причинам.

 

6. Есть ли хороший способ очистить циркуляционной системы для удаления шлама и лака наращивание от стенок резервуаров и трубопроводов?

 

Кнуд

Очистка нефти и нефти очистки системы. Использование форума фильтра системы с большим количеством клетчатки и глубины типа фильтра вкладыша простой и менее дорогой способ. Пробы масла должны быть отправлены поставщику нефти и, если это рекомендовано, масло должно быть изменено.

 

Greg

Химическая промывка (добавление масла с высокой присадки смеси детергентов и эмульгаторов) является наиболее эффективным методом удаления загрязнений из внутренностей системы. К сожалению, остаточный промывка жидкости в системе будет иметь негативное влияние на производительность многих смазочных материалов. (Небольшое количество присадок может повлиять деэмульгируемость смазке и пенящиеся свойства.) Механического удаления шлама и лака через замкнутом пространстве очистки резервуара является отличным решением, но обращается только легкодоступные части системы, такие, как водохранилища. Высокая скорость-горячей промывочное масло является отличным инструментом для удаления загрязнения частиц. Прочность и липкость лака, однако, требует чрезвычайно больших числах Рейнольдса для успешного удаления, что означает, что промывка обеспечивает лишь ограниченный успех. Там было несколько тематических исследований и научных работ, указывающих, что использование электростатических очистителей нефти поглощать и удалять лак с внутренностями системы. Хотя электростатический очистки масла требуется много системных тиражи при низкой скорости потока принимает несколько недель, чтобы достичь, это является эффективным средством очистки системы внутренние.

 

7. Что такое лучший способ защитить систему, которая подвержена деградации нефти из-за экологических факторов, таких как, подчеркнув высоких температурах и аэрации?

 

Кнуд

Если масляный резервуар может быть переработан, которые могут быть лучшим средством. Если это не возможно, добавив очистки системы в автономном режиме с автоматической выпуска воздуха будет большим подспорьем. Добавление охладители также должны быть рассмотрены, чтобы снизить общую температуру масла.

 

Грег

К сожалению, многие системы смазки плохо разработаны, обеспечивая недостаточное время установления для загрязняющих веществ и неадекватных периоды охлаждения. Системы, которые имеют неудовлетворительную аэрации может способствовать продуктами, которые удаляют пузырьки в резервуаре, предотвращая тепловой деградации. Аналитически мониторинга лак потенциал жидкости (см ответов в вопросе № 2) рекомендуется во всех подозрительных систем, особенно тех, с помощью групповой II или III группа базовых масел. Это может предупредить пользователя о горячих точках в системе, что позволяет корректирующие действия должны быть приняты. Если это не представляется возможным, чтобы перестроить аспекты системы смазки, в которых использованы такие технологии, как электростатического очистителя масла для удаления деградации побочных продуктов, поскольку они образуют самый лучший способ защиты системы.

 

Патрик

Попробуйте решить условия системы в первую очередь. Эффективные решения конкретных применений в области включают в себя добавление маслоохладителем или воздуходувки системы и проверки насосов и другого оборудования для утечки воздуха. Использование более высокого качества жидкостей, в том числе переход на синтетику, также может быть эффективным решением.

 

8. Можно ли грязи и углерода и оксида нерастворимых от нефти в обслуживании, и если да, то это лучший способ для этого?

 

Кнуд

Да, это возможно, чтобы удалить все загрязняющие вещества, включая окисления твердых продуктов и воды с одной системы в автономном режиме. Использование сжатых СМИ целлюлозы поглощать, фильтр и поглощает это простой и наименее дорогой способ.

 

Greg

Стандартный механической фильтрации не способен извлекать большую часть деградации побочных продуктов, так как частицы, как правило, меньше, чем один микрон. К счастью, несколько вариантов существует. Существует доказательств, подтверждающих использование определенных медиа высокой плотности фильтра целлюлозы как высокой молекулярной массой деградации побочных продуктов имеет сродство к фильтрующей среды. В этом случае фильтрующий материал поглощает деградации побочных продуктов, а не фильтрует загрязняющие вещества. Некоторые технологии электрически зарядить деградации побочных продуктов, агломерации их вместе. После того, как частицы становятся достаточно большими, они могут быть удалены с помощью механических фильтров системы. К сожалению, эта технология приводит к резкому, временное увеличение в количестве частиц флюида. Электростатическая очистка масла в отрасли испытания технологии, которая удаляет субмикронных загрязняющих веществ. В результате очистки масла электростатического удалит вредные деградации побочных продуктов, прежде чем они накапливаются, образуя лак.

 

Patrick

Теоретически это может быть эффективно использовать блок, который ставит небольшой электрический заряд на нефть к агломерации субмикронных загрязняющих веществ, так что они могут быть отфильтрованы. Это может помочь свести к минимуму образование лака. Недостатком этих устройств является то, что, как правило, долгое время, прежде чем они начинают работать - как правило, шесть месяцев. Кроме того, большие проблемы загрязнения будет значительно ограничивают их эффективность (то есть, большие попадание воды). Эти блоки могут быть эффективными после лака флеш выполняется.

 

http://www.machinerylubrication.com/Read/525/sludge-carbon-oxide-varnish

[torcon 64 491]

Лабораторные испытания на лакообразование. (индустриальные масла, не двигатели внутреннего сгорания, хотя природа возникновения схожа)

Анализ масла уже играет важную роль в контролировании масел. Однако, когда дело доходит до мониторинга шлама и лакообразования, многие методы анализа масла не определяют и не оповещают об этом. Лак и шлам, вызванный взаимодействием с пузырьками воздуха, особенно трудно обнаружить обычными методами и тестами. Это вызвано тем, что очаг образования отложений локализован. Так же возникновение лакообразования, может не сопровождаться изменением Кислотного числа (TAN), изменением вязкости, или Фурье-окисления. Даже в случае окисления, в некоторых маслах, шлам образуется задолго до серьезного изменения кислотного числа - TAN. Это обычно видно при выполнении тестов Turbine Oil Stability Test или TOST (ASTM D 943) на устойчивость к окислению свежих масел.

 

Анализ ИК спектр Фурье

Хорошо известно, что инфракрасная спектроскопия может эффективно применяться для мониторинга общего окисления карбоксилатных продуктов, произведенных с помощью свободно-радикальных цепных реакций. И это было описано ранее, что окисление является основным фактором появления шлама и нагара. Тем не менее, в случае термического окисления, за счет пузырьков воздуха имплозии, лакообразование часто проявляется более резко. Высокая температура вызывает взрыв пузыря и возбуждает нитро-окислительные реакции (нитрацию). Был замечен рост нитрации в десять раз, в масле, имеющем высокий уровень отложений, лакообразования. Для получения наилучших результатов инфракрасный спектрометр должен быть установлен в режиме медленного сканирования, используя толстую-клетки (500 мкм длины пути). Нитрацию можно наблюдать на волне 1630. Рисунок 10 показывает инфракрасный спектр двух масел, один график с умеренным пиком нитрации и другой график с высоким ярко выраженным пиком.

http://www.machinerylubrication.com/Read/59/oil-analysis-varnish

 

дополнение от себя: