紹介
エンジンにとって潤滑油は、人間の血液と同じくらい重要です。 血液検査から人間の健康に関する多くの情報が得られるのと同様に、UOAは機械の状態について深い洞察を与えることができます。
使用済みオイル分析(UOA)の実践は、75年以上前にアメリカの鉄道会社が使用済みオイルの摩耗金属検出を使用して機関車のエンジンの健康状態を評価し始めたときに始まりました。 現在、UOAはNDTの最も強力なツールの1つであり、あらゆる種類の機械の計画的/状態ベース/予知保全プログラムにおいて中心的な役割を果たしています。
機械用潤滑剤の定期的な試験により、以下のことが可能になります。
- オイルの状態を評価し 、さらなる使用に対する適合性に関する推奨事項を提供し、オイル交換間隔を最適化します。
- オイル中の汚染物質を確認します -水、汚れ、燃料、プロセス流体の侵入、オイルグレードの間違っていると、オイルの寿命が大幅に短縮され、摩耗が加速する可能性があります。
- 機械の状態を評価する – 差し迫った問題を早期に警告し、シャットダウン頻度を減らし、機器の故障を防ぎ、生産効率を向上させ、メンテナンス費用を削減します。 すべてが大きな経済的利益をもたらします。
UOAは、分光法、粒子数、フェログラフィー、IR、PQなどとともに、一連の物理および化学試験で構成されています。
一般的なテスト/船舶用潤滑油の試験済みパラメータ。
動粘度
粘度は、潤滑剤の最も重要な特性です。 動粘度は、特定の温度での流れに対する抵抗の時間に対する測定値です。 潤滑油の粘度をチェックするための最も一般的な基準温度は、40°Cと100°Cの2つです。 粘度は一般に運動学的法で測定され、センチストークス(cSt)で報告されます。 UOAでは、サンプルの粘度を新しいオイルの粘度と比較し、オイルが濃くなっているか、過度に薄くなっているかを判断します。 KVは、すべての潤滑サンプルでテストされています。
潤滑剤の粘度指数(VI)は、40°Cおよび100°Cの粘度値に基づいて計算され、潤滑油グレードをモノ/マルチグレードとして識別できます。
水質汚染
存在は、急速なオイル劣化や機器の寿命の喪失につながる可能性があります。 特にベアリングの潤滑にダメージを与えます。 含水率は、多くの場合、カールフィッシャー滴定試験によって測定され、溶解水、乳化水、遊離水など、あらゆる形態の水を確認できます。 クラックル試験とFT-IRは、水分含有量のスクリーニング試験として使用することができます。 水分含有量は、すべてのUOAサンプルについてテストされ、通常はパーセンテージで表されます。
ベースナンバー(BN)
塩基番号(BN)は、潤滑剤の酸性度中和電位の尺度です。 燃焼生成物は酸の主な供給源です。 これはエンジンオイルにとって重要な特性であり、洗浄力の間接的な指標です。 BNは、オーバーベースのエンジンオイルについてのみテストされます。
酸価(AN)
酸価(AN)は、潤滑剤中の酸または酸様誘導体の量です。 ANは通常、非クランクケースオイルで測定されます。 一部のオイル添加剤は本質的に酸性である可能性があるため、新しいオイルのANは必ずしもゼロではありません。 新しい潤滑剤からのANの増加が監視されます。 ANの増加は通常、潤滑、酸化、または酸性製品による汚染を示します。
BNとANはどちらも標準試薬を使用した滴定試験であり、結果はmgKOH/gで表されます。
引火点
潤滑油引火点の変化は、主に燃料汚染の影響を受け、ある程度は高温オイルの劣化の影響を受けます。 200°Cを超えると、テストはFLASH/NO FLASHテストになります。 引火点が200°C未満で測定されます。 通常、FPの試験はエンジンオイルとサーマルオイルのサンプルのみ行われます。
不溶性物質/すす
不溶性物質は、潤滑剤中のすべての固体の測定値を表します。 固体の性質はシステムによって異なります。 ディーゼルエンジンオイルでは、すすが主成分であり、そのレベルは燃焼効率の良い指標です。 他の機械では、摩耗破片、ほこり、油酸化生成物が主なコンポーネントです。 潤滑油は通常、ペンタンに可溶です。 酸化生成物は通常、ペンタンには不溶ですが、トルエンには溶けます。 摩耗破片、すす、砂、アスファルテンは通常、ペンタンとトルエンの両方に不溶です。 この試験では、潤滑油中のペンタン不溶性物質とトルエン不溶性物質の量を決定します。 結果はパーセンテージで表されます。
フーリエ変換赤外線(FTIR)
FTIRは、潤滑剤の化学変化を迅速に測定する方法です。 この装置は、使用済みオイルサンプルの特定の波長での赤外線吸光度のシフトを測定することにより、さまざまな特性の変化をチェックします。 結果は、波長に対して吸収された赤外光のプロットとして表示され、「0.1mmあたりの吸光度」で表されます(図1)。
酸化とニトロ化の測定に特に適しています。信頼性はやや劣りますが、燃料、水、すす、グリコールなどの汚染物質を測定するには費用対効果が高くなります。 新鮮なオイルの結果との比較に依存するため、将来のテストは同じラボで実施することが望ましいです。
(FTIRについては、この件に関する後の記事で詳しく説明します)
酸化
エンジンやその他の機械の潤滑油は、特定の条件下で利用可能な酸素と結合し、さまざまな有害な副産物を形成します。 高温、過度の通気、触媒材料(金属摩耗粒子など)の存在は、酸化プロセスを加速します。 酸化の副産物は、ラッカー堆積物、有機酸を形成し、金属部品を腐食させ、油を増粘します(粘度が増加します)。 ほとんどの潤滑剤には、酸化速度を遅らせる酸化防止剤が含まれています。 FTIRでテストされ、ABS / 0.1mmで表されます
分析
油サンプル中の金属元素は、さまざまな分光法で測定されます。 最も一般的には、ICP発光分析(ICP-誘導結合プラズマ)が使用されます。 摩耗、添加剤、汚染物質の要素を測定できます。 結果は通常ppmで表されます。 ほとんどの分光法には、測定できる粒子のサイズに制限があります。 ICP-ESは、質量効果により大きな粒子がプラズマ内で完全に蒸発しないため、5〜7μmを超える粒子を効果的に測定しないため、特に摩耗が激しい場合には摩耗元素の濃度を過小評価することができます。
(分光法については、元素分析に関する後の記事で詳しく説明します)
微粒子定量子(PQ)
オイルサンプルがPQ装置内の制御された磁束場に近づくと、この磁束はサンプル内の強磁性デブリの数に比例して歪みます。 歪みの量は「PQインデックス」で表され、粒子サイズに依存しません。 PQは、分光法の貴重な補助装置です。
パーティクル数
潤滑剤サンプル中の粒子の数を測定することで、監視対象のシステムの全体的な清浄度を判断できます。 PCは主に油圧システムに使用されます。 潤滑剤中の微粒子を減らすことで、これらのシステムの寿命を大幅に延ばすことができます。 エンジンのサーボ/油圧システムのための海洋2-Sメインエンジンシステムオイルの使用の増加に伴い、Mnエンジニアリングの粒子カウント。 サーボ/油圧システムは非常に重要です。
(PCについては、オイル清浄度の測定に関する後の記事で詳しく説明します)。
トレンド分析
1 つの UOA レポートは段落のようなものです。 トレンド分析は物語を語ります。 トレンド分析は、問題を早期に特定するために重要なデータ内のパターンを確立するのに役立ちます。問題を検出しないままにしておくと、後で壊滅的な障害につながる可能性があります。 過去のトレンドデータにより、特定の結果の予測も可能になる場合があります。
サンプリング
UOAの成功はサンプリングから始まります。 潤滑システムからサンプルをいつ、どのように採取するかは、特に重要です。 これは、サンプリング中に少量のオイルしか収集されないためです。 したがって、システムの真に代表的なサンプルを収集することが不可欠です。 不良データは、データがないよりも悪いです。 サンプルの収集が誤って行われると、オイル分析は時間、労力、お金の無駄になります。
(これについては、後の記事で詳しく説明します UOAサンプルの収集)
この記事は、MER(I)の2021年7月号Vol. XVの;発行。 VIII.
参照：
- 中古エンジンオイル分析-ユーザー解釈ガイド、CIMAC No. 30/2011
- オイル分析の説明, 機械潤滑 12/2013
- LUKOIL Marine-Tribocare Lab & Spectro Scientificの試験装置の写真
- タイトル写真はSTLEより
著者について:
Sanjiv Wazir は、LUKOIL Marine Lubricants のテクニカルアドバイザーです。 彼はIIT-Bombayの機械エンジニアです。 彼は海洋技術者であり、海洋技術者協会のメンバーです。 彼は、米国のSociety of Tribologists & Lubrication Engineers(STLE)の認定潤滑スペシャリストであり、インドトライボロジー学会の会員です。 彼は過去にMERの船舶用潤滑油の開発に貢献し、それ以前には「Lube Matters」のオイル汚染問題に貢献しました。
彼は sanjiv@lukoil.com で連絡を取ることができます
