Phân tích Ferography là một trong những công cụ chẩn đoán mạnh mẽ nhất trong phân tích dầu hiện nay. Khi được triển khai đúng cách, nó mang lại lợi nhuận to lớn cho số tiền phân tích dầu của bạn. Tuy nhiên, nó thường bị loại khỏi các chương trình phân tích dầu vì giá tương đối cao và sự hiểu lầm chung về giá trị của nó.
Quy trình thử nghiệm kéo dài và đòi hỏi kỹ năng của một nhà phân tích được đào tạo. Do đó, có những chi phí đáng kể trong việc thực hiện phép phân tích ferrography không có trong các phép thử phân tích dầu khác. Nhưng, nếu dành thời gian để hiểu đầy đủ những gì mà phương pháp ferrography phân tích phát hiện ra, thì hầu hết đều đồng ý rằng lợi ích vượt trội hơn đáng kể so với chi phí và chọn tự động kết hợp nó khi gặp hiện tượng mài mòn bất thường.
Hình 1. Bộ tạo slide Ferrogram
tách các hạt ra khỏi dầu
Nguyên tắc
Để thực hiện phép phân tích ferrography, các mảnh vụn rắn lơ lửng trong chất bôi trơn được tách ra và lắng đọng một cách có hệ thống trên một lam kính. Bản chiếu được kiểm tra dưới kính hiển vi để phân biệt kích thước hạt, nồng độ, thành phần, hình thái và tình trạng bề mặt của các hạt mài mòn kim loại và kim loại màu.
Thực tế, việc kiểm tra chi tiết này đã khám phá ra bí ẩn đằng sau tình trạng mài mòn bất thường bằng cách xác định chính xác độ mòn của bộ phận, cách thức nó được tạo ra và thường xuyên, nguyên nhân gốc rễ.
Ferrogram
Quá trình phân tích sắt học bắt đầu bằng sự tách từ tính của các mảnh vụn mài mòn của máy móc khỏi dầu bôi trơn mà nó được treo bằng cách sử dụng một máy trượt ferrogram (Hình 1). Mẫu dầu bôi trơn được pha loãng để cải thiện khả năng kết tủa và bám dính của các hạt. Mẫu được pha loãng chảy xuống một lam kính được thiết kế đặc biệt gọi là ferrogram. Phương trình sắt nằm trên một hình trụ từ tính, có tác dụng hút các hạt sắt ra khỏi dầu (Hình 2).
Do chất lỏng từ tính, các hạt đen tự sắp xếp thành chuỗi dọc theo chiều dài của rãnh trượt với các hạt lớn nhất được lắng đọng tại điểm vào. Các hạt màu và chất gây ô nhiễm, không bị ảnh hưởng bởi từ trường, di chuyển theo chiều xuôi dòng và được lắng đọng ngẫu nhiên trên toàn bộ chiều dài của đường trượt. Các hạt kim loại lắng đọng đóng vai trò như một con đê trong việc loại bỏ các hạt màu. Sự vắng mặt của các hạt màu về cơ bản làm giảm hiệu quả loại bỏ các hạt màu.
Sau khi các hạt được lắng đọng trên ferrogram, quá trình rửa được sử dụng để loại bỏ chất bôi trơn còn lại. Nước rửa nhanh chóng bay hơi và các hạt được gắn vĩnh viễn vào phiến kính. Hình ảnh ferrogram hiện đã sẵn sàng để kiểm tra quang học bằng kính hiển vi lưỡng sắc.
Hình 2. Bộ tạo slide Ferrogram
tách các hạt ra khỏi dầu
Nhận dạng hạt
Hình ảnh ferrogram được kiểm tra dưới kính hiển vi lưỡng sắc phân cực được trang bị một máy ảnh kỹ thuật số. Kính hiển vi sử dụng cả ánh sáng phản xạ (trên) và truyền qua (dưới) để phân biệt kích thước, hình dạng, thành phần và tình trạng bề mặt của các hạt màu và hạt màu (Hình 4). Các hạt được phân loại để xác định loại mài mòn và nguồn gốc của nó.
Thành phần hạt đầu tiên được chia thành sáu loại: kim loại màu trắng, đồng, babbitt, chất gây ô nhiễm, sợi và mài mòn màu đen. Để hỗ trợ việc xác định thành phần, nhà phân tích sẽ xử lý phiến kính trong hai phút ở 600ºF.
- Các hạt màu trắng , thường là nhôm hoặc crom, xuất hiện dưới dạng các hạt màu trắng sáng cả trước và sau khi xử lý nhiệt của phiến kính. Chúng được lắng đọng một cách ngẫu nhiên trên bề mặt trượt với các hạt lớn hơn được thu thập dựa trên các chuỗi hạt màu. Các chuỗi hạt đen thường hoạt động như một bộ lọc, thu thập các chất gây ô nhiễm, các hạt đồng và babbitt.
- Các hạt đồng thường xuất hiện dưới dạng các hạt màu vàng sáng cả trước và sau khi xử lý nhiệt nhưng bề mặt có thể chuyển sang màu đỏ sau khi xử lý nhiệt. Các hạt này cũng sẽ được lắng đọng ngẫu nhiên trên bề mặt trang chiếu với các hạt lớn hơn nằm lại ở điểm vào của trang trình bày và nhỏ dần về phía điểm ra của trang chiếu.
- Các hạt babbitt bao gồm thiếc và chì, các hạt babbitt có màu xám, đôi khi có lốm đốm trước khi xử lý nhiệt. Sau khi xử lý nhiệt cho phiến kính, những hạt này chủ yếu vẫn có màu xám, nhưng có những đốm màu xanh và đỏ trên bề mặt lốm đốm của vật thể. Ngoài ra, sau khi xử lý nhiệt, các hạt này có xu hướng giảm kích thước. Một lần nữa, các hạt màu này xuất hiện ngẫu nhiên trên trang trình bày, không phải trong chuỗi với các hạt màu.
- Chất gây ô nhiễm thường là bụi bẩn (silica) và các hạt khác không thay đổi về hình thức sau khi xử lý nhiệt. Chúng có thể xuất hiện dưới dạng tinh thể màu trắng và dễ dàng được xác định bởi nguồn ánh sáng truyền qua, tức là chúng có phần trong suốt. Các chất ô nhiễm xuất hiện ngẫu nhiên trên phiến kính và thường được nhuộm bởi các chuỗi hạt màu.
- Các sợi , thường là từ các bộ lọc hoặc ô nhiễm bên ngoài, là các chuỗi dài cho phép ánh sáng truyền qua chiếu qua. Chúng có thể xuất hiện với nhiều màu sắc khác nhau và thường không thay đổi về hình thức sau khi xử lý nhiệt. Đôi khi những hạt này có thể hoạt động như một bộ lọc, thu thập các hạt khác. Chúng có thể xuất hiện ở bất kỳ vị trí nào trên bảng hình ảnh, tuy nhiên chúng có xu hướng bị rửa trôi về phía cuối lối ra.
Hình 3. Hợp kim kim loại của các hạt
quyết định xem chúng xếp thẳng hàng
hay liền kề với từ trường
Các hạt sắt có thể được chia thành năm loại khác nhau, hợp kim cao, hợp kim thấp, ôxít kim loại đen, gang và ôxít đỏ. Các hạt sắt lớn sẽ được lắng đọng ở đầu vào của phiến kính và thường tụ lại trên đầu kia. Các hạt sắt được xác định bằng cách sử dụng nguồn ánh sáng phản xạ trên kính hiển vi. Ánh sáng truyền qua sẽ bị chặn hoàn toàn bởi hạt.
- Thép hợp kim cao – các hạt được tìm thấy trong các chuỗi trên phiến kính và có màu trắng xám trước và sau khi xử lý nhiệt. Yếu tố phân biệt trong việc xác định giữa hợp kim cao và kim loại màu trắng là vị trí trên slide. Nếu nó có màu trắng và xuất hiện trong một chuỗi, nó được coi là hợp kim cao. Nếu không, nó được coi là màu trắng. Tần suất của hợp kim cao trên bảng màu là rất hiếm.
- Thép hợp kim thấp – các hạt cũng được tìm thấy trong các chuỗi và có màu trắng xám trước khi xử lý nhiệt nhưng sau đó đổi màu sau khi xử lý nhiệt. Sau khi xử lý nhiệt, chúng thường xuất hiện dưới dạng các hạt màu xanh lam nhưng cũng có thể có màu hồng hoặc đỏ.
- Ôxít kim loại đen – lắng đọng thành chuỗi và có màu xám đen đến đen cả trước và sau khi xử lý nhiệt. Mức độ bóng tối là biểu hiện của lượng oxy hóa.
- Gang – các hạt có màu xám trước khi xử lý nhiệt và có màu vàng rơm sau khi xử lý nhiệt. Chúng được kết hợp thành chuỗi giữa các hạt màu khác.
- Ôxít đỏ (Gỉ) – ánh sáng phân cực dễ dàng xác định ôxít đỏ. Đôi khi chúng có thể được tìm thấy trong chuỗi với các hạt màu khác và đôi khi chúng được lắng đọng ngẫu nhiên trên bề mặt trượt. Một lượng lớn các ôxít nhỏ màu đỏ trên đầu ra của ống trượt thường được coi là dấu hiệu của sự mài mòn. Đối với nhà phân tích, nó thường xuất hiện như một “bãi biển” cát đỏ.
Sau khi phân loại thành phần của các hạt, nhà phân tích sẽ đánh giá kích thước của các hạt bằng cách sử dụng thang đo micromet trên kính hiển vi. Các hạt có kích thước từ 30 micron trở lên được đánh giá là “nghiêm trọng” hoặc “bất thường”. Mòn nặng là dấu hiệu xác định của tình trạng vận hành không bình thường với thiết bị đang được nghiên cứu.
Hình 4. Bộ lọc màu đỏ và xanh lá cây giúp
nhà phân tích phân biệt các hạt mài mòn
từ các vật liệu hữu cơ và trong mờ
Thông thường, hình dạng của hạt là một manh mối quan trọng khác về nguồn gốc của các hạt mài mòn. Các hạt là lớp hoặc thô? Các hạt laminar là dấu hiệu của sự đập hoặc lăn được tìm thấy trong các ổ trục hoặc các khu vực có áp suất cao hoặc tiếp xúc với mặt bên. Hạt có vân trên bề mặt không? Các vết vân là một dấu hiệu của sự mòn trượt. Có lẽ được tạo ra trong một khu vực xảy ra việc cạo các bề mặt kim loại.
Hạt có dạng cong, tương tự như bào khoan không? Điều này sẽ được phân loại là mài mòn cắt. Mòn cắt có thể do các chất bẩn mài mòn có trong máy. Hạt có dạng hình cầu? Đối với nhà phân tích, chúng xuất hiện dưới dạng những quả bóng tối với tâm màu trắng. Mặt cầu được tạo ra trong các vết nứt do mỏi chịu lực. Sự gia tăng về số lượng là dấu hiệu của sự suy yếu.
Phần kết luận
Phân tích kích thước, hình dạng, màu sắc, hiệu ứng ánh sáng từ tính và chi tiết bề mặt của các hạt mài mòn, một nhà phân tích lành nghề có thể vẽ một bức tranh trên bản chất, mức độ nghiêm trọng và nguyên nhân gốc rễ của mài mòn bất thường. Thông tin này cho phép bảo trì thực hiện hành động khắc phục hiệu quả.
Nghiên cứu điển hình I
Thiết bị : Bơm ly tâm một cấp Ingersoll Rand.
Ứng dụng : Một nhà máy thép sử dụng máy bơm này để tăng áp lực nước mà nó cung cấp cho máy nghiền nóng để tẩy cặn. Vảy mỏng hình thành nhanh chóng trên phiến đá nóng và phải được loại bỏ trước khi vào bệ máy nghiền. Nước tẩy cặn áp suất cao phá vỡ nó khỏi tấm và loại bỏ nó. Máy bơm có vòng bi tay áo babbitt với vòng bi lực đẩy Kingsbury trên các vòng bi phía ngoài. Đây là một máy bơm đầu vào duy nhất 12.000 gpm được điều khiển bởi động cơ 2000 mã lực tại 1780 vòng / phút.
Lịch sử : Các mẫu dầu từ máy bơm này thường xuyên được gửi để phân tích và trong quá khứ đã thể hiện tình trạng máy móc và chất bôi trơn bình thường. Phân tích quang phổ và đọc trực tiếp ferrography được thực hiện thường xuyên để xác định xu hướng mài mòn của vòng bi được bôi trơn. Ferography phân tích được tự động thực hiện khi có sự bất thường của máy.
Mẫu vấn đề : Mẫu dầu được rút ra vào ngày 7/3/00 có biểu hiện mài mòn sắt quá mức, silicon bất thường và mài mòn toàn phần sắt quá mức. Máy đã được đưa ra một tình trạng quan trọng và phương pháp ferrography phân tích được tự động bắt đầu để xác định chính xác nguồn gốc của vấn đề.
 |
 |
|
100X
|
500X
|
|
Phân tích Ferrography
|
|
Kết luận : Bộ phận bảo trì phát phiếu công tác để thay nhớt và kiểm tra ổ trục bơm. Khi kiểm tra, người ta thấy rằng ổ đỡ lực đẩy đã bị hư hỏng nghiêm trọng. Đôi giày đẩy bị ghi điểm sâu và bộ phận đẩy bị hư hỏng nặng. Máy bơm đã được rút khỏi hoạt động.
Việc phân tích dầu định kỳ đã phát hiện ra một vấn đề dễ sửa chữa. Việc kiểm tra diễn ra trên cơ sở kế hoạch, do đó ngăn ngừa thời gian chết có thể xảy ra. Nếu máy bơm vẫn còn hoạt động, nó sẽ bị hỏng một cách thảm khốc. Máy bơm này có giá hơn 50.000 đô la!
Nghiên cứu điển hình II
Thiết bị : Động cơ Westinghouse 5.000 HP.
Ứng dụng : Một nhà máy thép sử dụng động cơ này để truyền động hộp giảm tốc kép trên máy gia công thô với tốc độ đầu vào là 450 vòng / phút. Động cơ có vòng bi babbitt và được kết hợp với hộp số bằng khớp nối bánh răng Kop-Flex # 11.
Lịch sử : Các mẫu dầu từ động cơ này thường xuyên được gửi để phân tích và trong lịch sử đã thể hiện tình trạng máy móc và chất bôi trơn bình thường. Phân tích quang phổ và đọc trực tiếp ferrography được thực hiện thường xuyên để xác định xu hướng mài mòn của vòng bi được bôi trơn. Ferography phân tích được tự động thực hiện khi có sự bất thường của máy.
Mẫu vấn đề : Mẫu được vẽ vào ngày 18/5/00 có biểu hiện mài mòn chì dư thừa, mài mòn thiếc thừa và tổng số mài mòn sắt cao. Khách hàng đã được gọi và gửi một mẫu khác. Mẫu được vẽ vào ngày 24/5/00 cho thấy những bất thường giống nhau và máy được đưa ra một điều kiện biên và phương pháp ferrography phân tích được tự động bắt đầu để xác định chính xác nguồn gốc của vấn đề.
 |
 |
|
500X
|
500X
|
|
Phân tích Ferrography
|
|
Phân tích sắt học cho thấy một lượng lớn thép hợp kim thấp và các ôxít kim loại sẫm màu. Các hạt màu trên tấm trượt trên cùng là thép hợp kim thấp bị đổi màu sau khi xử lý nhiệt.
Kết luận : Kết quả phân tích dầu bắt đầu kiểm tra trực quan, kết quả cho thấy khớp nối dường như bị khóa. Bộ phận bảo trì đã ban hành lệnh làm việc để kiểm tra ổ trục và khớp nối của động cơ. Khi tháo nắp ổ trục, người ta thấy rằng các mặt của ổ trục đã bị lau. Bề mặt ổ trục mà trục quay trên cũng bắt đầu lau. Vòng bi đã được thay đổi.
Đã thay thế Motor Bearin g
Việc bảo dưỡng đã hoàn thành việc sửa chữa theo kế hoạch mà không có sự chậm trễ nào đối với nhà máy. Nếu không được sửa chữa, ổ trục động cơ sẽ bị hỏng một cách thảm khốc. Một sự cố như vậy trong khi nhà máy đang hoạt động sẽ gây ra sự chậm trễ bốn giờ cho nhà máy với chi phí vượt quá 60.000 đô la!
công ty mai an đức
