Đếm hạt là một trong những thử nghiệm phân tích dầu phổ biến nhất. Nó có thể được sử dụng để xác định độ sạch của dầu mới, xác định sự xâm nhập của bụi bẩn, xác minh hiệu suất của bộ lọc hoặc cho biết sự bắt đầu hoạt động của máy móc. Tuy nhiên, giống như hầu hết các thử nghiệm phân tích dầu, việc lấy mẫu đại diện là điều tối quan trọng đối với độ chính xác của dữ liệu đếm hạt.
Với việc đếm hạt, điều này đặc biệt đúng, vì trong một số trường hợp mà các mục tiêu về độ sạch rất chặt chẽ, người ta có thể cố gắng xác định ít hơn 100 hạt, có kích thước tương tự như tế bào hồng cầu, trong mỗi ml chất lỏng!
Một trong những yếu tố quan trọng nhất, nhưng thường bị bỏ qua, góp phần chính dẫn đến dữ liệu đếm hạt không chính xác là độ sạch của chai. Trong trường hợp mức độ sạch mục tiêu rất chặt chẽ, ngay cả quá trình tháo nắp khỏi chai mẫu trong môi trường có nhiều bụi cũng có thể khiến chai không thể sử dụng được để đếm hạt.
Mặc dù vậy, rất ít nhà cung cấp mẫu chai cung cấp chứng chỉ kiểm định, xác minh độ sạch của chai mới. Đã đến lúc các nhà sản xuất chai, phòng thí nghiệm thương mại và người sử dụng cuối cùng trong công nghiệp nhận ra tầm quan trọng của độ sạch của chai mẫu và cùng nhau phát triển một hệ thống chứng nhận phù hợp về độ sạch của chai.
Cái giá thực sự của những chiếc chai không sạch sẽ
Giá của những chai không sạch sẽ cao hơn nhiều so với giá của một chai bị lãng phí, thường dao động từ năm mươi xu đến vài đô la. Người sử dụng công nghiệp phân tích dầu nghiêm túc với chương trình của họ sử dụng kết quả của các thử nghiệm như đếm hạt làm cơ sở cho các quyết định bảo trì. Do đó, giá thành của một chai không sạch có thể khá cao.
Một chai gây nhảy mã ISO một hoặc hai dải về số lượng hạt có thể phát tín hiệu báo động dẫn đến kết quả điều tra đáng kể về một vấn đề trong quy trình sản xuất chưa từng tồn tại – dương tính giả. Do đó, nguồn lực bảo trì hoặc kỹ thuật bị lãng phí vào một cuộc điều tra không có hy vọng mang lại giá trị cho tổ chức. Có lẽ một mẫu khác được lấy để xác minh kết quả. Nguồn lực bị lãng phí trong việc thu thập và thử nghiệm mẫu.
Thời gian bị lãng phí khi quay vòng mẫu. Nếu độ sạch của chai nằm ngoài tầm kiểm soát (thay đổi nhiều), không có lý do gì để tin rằng thử nghiệm thứ hai sẽ cung cấp dữ liệu đáng tin cậy hơn thử nghiệm ban đầu.
Khi đó, các quyết định bảo trì, chẳng hạn như nâng cấp bộ lọc, thay chất lỏng hoặc thậm chí đại tu, đều dựa trên một cảnh báo giả. Bản thân hành động khắc phục có thể gây ra những hậu quả đe dọa đến độ tin cậy của hệ thống.
Việc ô nhiễm chai cũng có thể dẫn đến âm tính giả và có khả năng bị bỏ lỡ các cơ hội để thực hiện hành động sớm. Việc chai bị nhiễm quá nhiều bụi và các mảnh vụn màu khác có thể dẫn đến việc báo cáo sai các biện pháp sàng lọc hao mòn quan trọng như phần trăm hạt màu. Trên thực tế, việc thiếu độ sạch của chai sẽ làm ngắn mạch quá trình bảo dưỡng dự đoán và chủ động.
Định nghĩa về độ sạch của chai
Các định nghĩa về độ sạch của chai hiện được sử dụng trong phân tích dầu công nghiệp bắt nguồn từ thiết lập nghiên cứu năng lượng chất lỏng. Các định nghĩa này tập trung vào các hạt lớn hơn 10 µm (Bảng 1). 1
Mặc dù có tồn tại các bảng cố gắng dịch ISO 4406: 99 đếm hạt thành số hạt lớn hơn kích thước này, nhưng rõ ràng là sự phân bố kích thước hạt sẽ thay đổi tùy theo quá trình sản xuất chúng. Người ta đã lưu ý rằng một số phân bố hạt, chẳng hạn như bụi, có thể là bình thường. Việc nghiền cuộn các hạt lớn hơn trong hệ thống cơ học và lọc có xu hướng làm lệch phân phối này về phía đầu nhỏ hơn, tạo ra một log của phân phối chuẩn. Theo thời gian, sự phân bố lệch như vậy tiến triển và cuối cùng tiến tới phân phối Rossin Rammler (Hình 1).
Hình 1. Sự tiến hóa tự nhiên của sự phân bố kích thước hạt từ kích thước lớn đến kích thước nhỏ. 1
Trong ấn bản tháng 3 đến tháng 4 năm 1999 của tạp chí Practice Oil Analysis, Jim Fitch đã đề xuất rằng tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu (SNR) tối thiểu có thể chấp nhận được (SNR) là 5: 1 được sử dụng khi chọn chai để phân tích dầu công nghiệp.2 Khi số lượng hạt công nghiệp là được thực hiện bằng cách sử dụng tiêu chuẩn ISO 4406: 99 xác định các hạt trong phạm vi lớn hơn bốn, lớn hơn sáu và lớn hơn 14 micron, làm cách nào để xác định chai nào đủ sạch để sử dụng dựa trên các định nghĩa về độ sạch tập trung ở phạm vi kích thước hoàn toàn khác?
Bất cứ ai đã cố gắng thiết lập một cách nghiêm ngặt độ sạch thực tế của các chai bán sẵn trên thị trường đều biết câu trả lời cho câu hỏi đó là không liên quan. Các chai sản xuất hàng loạt thuộc loại thường được sử dụng để đếm hạt thông thường không được chứng nhận về bất kỳ mức độ sạch cụ thể nào. Ở mức tốt nhất, các mức độ sạch điển hình được trích dẫn. Tuy nhiên, những mức này hầu như không đủ cho hầu hết các ứng dụng quan trọng của quy trình.
Mức độ sạch điển hình được định nghĩa là giá trị trung bình cộng của một số tổng thể mẫu. Có lẽ một số phân tích đã được thực hiện để thiết lập khoảng tin cậy cho độ sạch trung bình thực tế của quần thể cơ bản giả sử phân phối gần như chuẩn với chỉ một đỉnh và các đuôi phân rã nhanh chóng. Thật không may, những giả định này có thể hoàn toàn sai. Dữ liệu được phân phối bình thường khi quá trình sản xuất nó hoàn toàn nằm trong tầm kiểm soát; sự thay đổi tồn tại giữa các chai chỉ được gây ra bởi các biến thể ngẫu nhiên không có nguyên nhân có thể xác định được.
Quy trình sản xuất tạo ra các chai do cơ sở của bạn sử dụng có được kiểm soát không? Cách duy nhất để xác định xem quá trình sản xuất chai có được kiểm soát hay không là bằng các bài kiểm tra thống kê nghiêm ngặt.
Sự cần thiết của một hướng dẫn mới
ISO 3722, tiêu chuẩn cơ bản đề cập đến các phương pháp thiết lập độ sạch của chai, là cực kỳ nghiêm ngặt. Mặc dù thích hợp cho việc sử dụng trong phòng thí nghiệm nghiên cứu, nhưng các yêu cầu thử nghiệm lại quá khó để áp dụng rộng rãi cho hầu hết các ứng dụng phân tích dầu công nghiệp. Số lượng mẫu phải được đánh giá từ quá trình sản xuất quá lớn nên chi phí chứng nhận làm cho chúng quá tốn kém cho việc phân tích thông thường.
Cần có một hướng dẫn mới để phân loại độ sạch của chai phân tích dầu dùng trong công nghiệp. Hướng dẫn này phải mạnh mẽ và nhạy cảm với các thay đổi trong phân bố kích thước hạt, do đó nó sẽ được áp dụng như nhau cho bất kỳ quy trình sản xuất nào. Người dùng cuối cũng nên nói rõ chai nào có thể được sử dụng hiệu quả trong từng ứng dụng cụ thể.
Chi phí chai
Tuy nhiên, người dùng phải sẵn sàng trả nhiều tiền hơn cho những chai được chứng nhận. Việc kiểm tra mỗi lần sản xuất sẽ luôn kéo theo những chi phí đáng kể đối với các nhà sản xuất chai, dẫn đến giá chai cao, đặc biệt là khi so sánh với giá chai hiện đang được bán. Chi phí bổ sung sẽ được yêu cầu để sửa chữa các thiếu sót trong sản xuất. Các nhà sản xuất chai phải có khả năng chứng minh chi phí sản xuất chai với chất lượng được kiểm chứng và cải thiện. Khách hàng sẽ được hưởng lợi nếu họ nhận ra và thể hiện sự sẵn sàng chi trả cho các sản phẩm cao cấp.
khuyến nghị
Người sử dụng công nghiệp chủ yếu quan tâm đến số lượng hạt mục tiêu theo định nghĩa của ISO 4406: 99. Vì sự phân bố kích thước hạt khác nhau tùy thuộc vào quy trình sản xuất chúng, nên hợp lý khi nghĩ rằng chai phải được chứng nhận ở cả ba phạm vi kích thước thay vì chỉ ở 10 micron, điều này không tương ứng với số phạm vi ISO 4406: 99.
Một số yếu tố phải được xem xét đối với phần hoạt động sản xuất nằm trong tầm kiểm soát:
- Đầu tiên, mức độ sạch có thể chấp nhận được để đếm hạt ở một số phạm vi nhất định là bao nhiêu?
- Tỉ lệ tín hiệu trên nhiễu nào thường được áp dụng?
- Tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu có phổ biến không?
- Có nên thiết lập một tiêu chuẩn để tham chiếu các số đếm thực tế hoặc các mức mục tiêu có thể chấp nhận được với giả định là tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu không? (Cần phải cân bằng giữa tính linh hoạt trong ứng dụng của tiêu chuẩn và tính dễ sử dụng của nó.)
- Mức độ tinh vi của người dùng nên được giả định là gì?
Các câu hỏi khác có thể xuất hiện bao gồm: Bao nhiêu trong mỗi lần chạy sản xuất có khả năng bị lỗi? Và, có thể mô tả chất lượng của những chai được sản xuất trong khi quá trình không được kiểm soát? Các nghiên cứu do Noria thực hiện chỉ ra rằng ngay cả quá trình sản xuất đạt mức ô nhiễm trung bình thấp cũng tạo ra tỷ lệ sai lệch (ngoại lai) cao hơn nhiều so với việc phân phối bình thường. Điều này cho thấy rằng quy trình sản xuất không nhất quán và cần định lượng tỷ lệ sai hỏng thực tế.
Theo định nghĩa, không thể dự đoán với cỡ mẫu kinh tế về mức độ có thể xảy ra của các chai bị lỗi nhiễm bẩn, tuy nhiên, có thể cố gắng để định lượng tỷ lệ nào trong tổng thể sản phẩm có thể bị lỗi. Tại sao điều này quan trọng? Nếu hầu hết các chai đủ sạch để tạo ra tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu không gây ra cảnh báo sai về số lượng hạt chất lỏng cao, thì những chai bị lỗi, nếu đủ sai lệch, sẽ tạo ra cảnh báo sai.
Với tỷ lệ sai sót cao, ngay cả khi kiểm tra lại cũng có thể xác nhận kết quả sai. Độ lệch đủ nên được định nghĩa như thế nào? Tỷ lệ báo động sai có thể chấp nhận được là bao nhiêu? Các lớp người dùng khác nhau có khả năng xác định những điều này khác nhau không?
Liệu chứng nhận phân cấp có cho phép hầu hết người dùng mua những chai tương đối rẻ, đáp ứng nhu cầu của họ trong khi vẫn cho phép tiêu chuẩn sản xuất chai tốt hơn với mức giá gia tăng thích hợp không? Một cuộc điều tra về các số liệu thống kê cần thiết để đánh giá độ sạch của chai chỉ ra rằng mức độ tin cậy về độ sạch của chai càng lớn thì quá trình thử nghiệm càng trở nên phức tạp (và tốn kém).
Chi phí và lợi ích phải được đánh đồng một cách hợp lý. Hệ thống không cần phải là một nỗ lực đạt / không đạt. Quá trình chạy sản xuất có thể được chứng nhận ở mức cao nhất có thể đối với giao thức thử nghiệm hoặc ở mức thấp hơn tùy thuộc vào hiệu suất thực tế được chứng kiến trong thử nghiệm.
Ghi chú của tác giả
Thảo luận thêm về vấn đề này được đảm bảo giữa tất cả các bên liên quan. Một số cuộc trò chuyện giữa các chuyên gia tư vấn của Noria đã không thể kết thúc trong sự đồng thuận về hệ thống chứng nhận phù hợp có thể trông như thế nào. Tác giả sẽ trình bày một bài báo tại Lubrication Excellence 2003 để khơi dậy cuộc thảo luận giữa các nhà sản xuất chai lọ, các phòng thí nghiệm thương mại và người dùng cuối trong công nghiệp.
Bài báo kỹ thuật sẽ tập trung vào các số liệu thống kê liên quan đến việc xác định một giao thức thử nghiệm thích hợp. Tác giả cũng có kế hoạch tạo điều kiện cho một cuộc thảo luận giữa tất cả các bên liên quan quan tâm trong một nỗ lực để bắt đầu chuyển ngành công nghiệp theo hướng nhất trí. Hy vọng rằng các cuộc thảo luận như vậy sẽ được lặp lại tại Hội đồng Quốc tế về Bôi trơn Máy móc (ICML) và các tổ chức viết tiêu chuẩn khác cho đến khi vấn đề này được giải quyết.
Nếu bạn muốn biết thêm thông tin về cách chứng nhận chai, hãy nhớ tham dự Lubrication Excellence 2003. Noria mong được gặp bạn ở đó và lắng nghe ý kiến của bạn.
