Sledování obsahu přísad (RULER) v olejích pro plynové motory

Využití stanovení obsahu přísad pomocí metody RULER (Remaining Useful Life Evaluation Routine - Vyhodnocení životnosti oleje) se ve velké míře využívá především v oblasti hydraulických a turbínových olejů. V našem příspěvku chceme ukázat využití i pro oleje pro plynové motory a také souvislosti mezi obsahem přísad a stavem oleje přímo na příkladu oleje z bioplynové stanice. V článku uvádíme porovnání hodnot TAN, TBN a vyhodnocení degradace olejů právě v souvislosti přísadami stanovenými pomocí metody Ruler.


Stejně jako u hydraulických a turbínových olejů tak i u olejů pro plynové motory přísady pomáhají zpomalovat degradaci oleje. Tím se v podstatě snažíme ochránit olej jako takový a prodloužit jeho dobu použití, ale zároveň tím chceme ochránit i stroj, v tomto případě motor. Ve srovnání s hydraulickými a turbínovými oleji se u motorových olejů setkáváme nejen s výrazně vyšším obsahem přísad, ale zároveň i s odlišnými typy přísad, než je tomu právě u hydraulických a turbínových olejů. Tyto přísady (např. může jít o detergenty, disperzanty, inhibitory koroze atd.) mohou mít v závislosti na použitém rozpouštědle různé eluční časy (různý výskyt píků přísady ve voltamogramu), což může způsobit problémy v jejich identifikaci a vyhodnocování. Zároveň ale není zcela nezbytně nutné vědět, kde přesně která přísada má svůj pás. Obecně platí, že v porovnání s novým olejem by obsah přísad neměl klesnout pod 30 % obsahu nového oleje. Pokud se tak stane, tak vystavujeme olej příliš velké zátěži a můžeme očekávat problémy nejen u oleje, ale také u stroje. Častější sledování a vyhodnocování trendů nám přinese vždy více informací a větší šanci na provedení nějakého nápravného opatření, než například analýza jednoho parametru jednou ročně.

Na obrázku 1 je ukázán právě takový příklad.  Jde o olej klasifikace SAE 30, který byl odebrán po cca 2000 mth. Hodnota TAN ( 3,4 mg KOH/g) a hodnota TBN (1,8 mg KOH/g) jasně naznačovaly, že olej je výrazně degradovaný a dávno zralý na výměnu (hodnoty nového oleje: TAN-1,74 a TBN-4,9 mg KOH/g). Měření obsahu přísad metodou Ruler ukázalo celkový obsah přísad jen 28 %, což je samo o sobě jen těsně pod hranicí pro obsah přísady. Navíc nebylo možné zjistit, jak dlouho byl olej v takovém stavu používán, protože chyběla trendová návaznost alespoň 3 až 4 měření, ze které by bylo možné zjistit, jak degradace postupovala.


Obrázek 1 : Obsah přísad metodou Ruler pro olej klasifikace SAE 30

Ve druhém případě, který chceme zmínit, se jednalo o olej klasifikace SAE 40. V následující tabulce jsou uvedeny hodnoty sledovaných parametrů a také naměřené obsahy přísad v porovnání s novým olejem.

Tabulka 1: Sledované parametry u oleje klasifikace SAE 40

Sledované parametry

Nový olej

Použitý olej

z 19. 5. 2016

1000 mth

Použitý olej

z 23 . 6 .2016

1800 mth

TAN (mgKOH/g)

0,90

1,64

2,76

TBN (mgKOH/g)

5,5

4,2

3,3

ipH

8,5

6,5

5,5

Oxidace (ABS/cm)

--

9

11

Ruler - (celková plocha pásů v rel. %)

--

72,2

45,7

Z naměřených parametrů je patrné, že oba oleje jsou z hlediska TAN, TBN, ipH i oxidace zatím v pořádku. Co se týká obsahu přísad pomocí metody Ruler, tak i z tohoto hlediska je zatím vše v dobrém stavu. Pokud se ale podíváme blíže na křivky jednotlivých vzorků a nového oleje, tak jsou tam patrné rozdíly v počtu pásů. Zatímco u nového oleje jsou pásy slité do jednoho, tak u použitých olejů jsou patrné dva rozdělené pásy (podle použitého rozpouštědla lze odhadnout první pás jako aminickou přísadu a druhý pás jako přísadu na bázi dithifosfátu zinku).


Obrázek 2: Vyhodnocení obsahu přísad u vzorku použitého oleje z 19.5.2016

Tento jev možné si vysvětlit tím, že v novém oleji se pásy přísad překrývají, zatímco u použitých olejů, došlo už k degradaci některých přísad, a proto jsou pásy zřetelně oddělené (viz obrázky 2 a 3). Proto je pro zjištění obsahu přísady klíčové, jakým způsobem se bude plocha pásů vyhodnocovat. Zároveň by se měl zachovat stejný postup i při dalších měření, aby výsledek nebyl zkreslený.



Obrázek 3: Vyhodnocení obsahu přísad u vzorku použitého oleje z 23.6.2016

Z dosažených výsledků je patrné, že oleje po 1000 mth (vzorek z 19.5.) i po 1800 mth (vzorek z 23.6.)  jsou zatím v pořádku. Rozhodně ale u vzorku po 1800 mth není možné udělat další odběr tak, jak byl proveden u vzorku z 19.5. , tedy po 800 mth. Je vhodné v tomto případě zkrátit interval odběru alespoň na polovinu, tedy cca po 400 mth.  Z tohoto hlediska nebylo možno dále olej hodnotit, neboť provozovatel bioplynové stanice se olej rozhodl vyměnit.

Jaký způsobem nám tedy vlastně stanovení obsahu přísad přispívá k analýze oleje? Prvním přínosem je, že nám pomáhá rozklíčovat, jaký typ přísady v oleji máme. Jsou k tomu sice nutné informace od výrobce oleje (což někdy bývá dosti složité získat), ale pokud víme, jaké přísady ve spektru můžeme očekávat, snadněji se nám potom vyhodnocuje, jaká přísada ubývá nejrychleji a také někdy tyto informace vedou k odhalení jiné aditivace oleje (kontaminace nebo doplnění jiným olejem). Druhým „plus“ je samozřejmě, že víme, do jaké míry přísady ubývají. Metoda Ruleru se totiž jeví jako nejspolehlivější ve vyhodnocování obsahu přísad ve srovnání s FTIR spektrometrií nebo atomovou absorpční spektrometrií, případně rentgenovou spektrometrií. U FTIR spektrometrie totiž nelze všechny pásy přísad spolehlivě identifikovat a tudíž nelze všechny přísady jednoznačně vyhodnocovat. U atomové absorpční spektrometrie (a i rentgenu) zase získáváme informace o aditivních prvcích a ne o funkčních skupinách, které tyto aditivní prvky nesou. Ve výsledku totiž pokles obsahu aditivního prvku často nekoresponduje s úbytkem funkční skupiny, která tento prvek nese. Naopak se stává, že obsah aditivních prvků se u olejů pro plynové motory často mírně zvyšuje. Tudíž se může stát, že podle obsahu aditivního prvku se olej jeví v pořádku, zatímco funkční skupina, která tento aditivní prvek nese, může být prakticky vyčerpána. V praxi to znamená, že aditivní prvek může v systému zůstávat v neaktivní formě, která není schopná chránit olej. Třetím a řekněme tím nejdůležitějším přínosem je, že podle naměřeného obsahu přísad (zároveň i ostatních analýz)jsme schopni rozhodnout, co v daném případě udělat. Jestli olej už vyměnit a vyčistit systém anebo olejovou náplň částečně doplnit čerstvým olejem pro prodloužení životnosti.

Závěr
Metoda Ruleru se tedy velmi dobře dá využít nejen u hydraulických a turbínových systémů, ale také u olejů v plynových motorech. V článku jsme chtěli ukázat na příkladech, jakým způsobem výsledky měření interpretovat a jak je využít k vyhodnocení. V prvním případě (obrázek1) analýza ukázala nedostatečné množství přísad a další testy potvrdily, že olej je ve špatném stavu a na výměnu. Vzhledem k malé četnosti odběru vzorků ani nemohl být doporučen interval odběru vzorků. Ve druhém případě se zase ukázalo, že olej je dále použitelný (ačkoli ho provozovatel vyměnil) a bylo možno odhadnout další interval odběru.

Nechceme tím snižovat význam ostatních stanovovaných parametrů (jako např. TAN , TBN a degradaci oleje), které jsou pro vyhodnocení stavu oleje klíčové. Jen jsme chtěli poukázat na možnost využité této metody v praxi.

Text: Ing. Tomáš Turan , ALS Czech republic

 

Späť

 

Pridať komentár

* :
* :
* :
4 + 4 =
Odoslanie formulára

Tribotechnika_5_2018

TriboTechnika_5_2018 by TechPark Vydavatelstvo on Scribd