소개
윤활유는 인간의 혈액만큼이나 엔진에 중요합니다. 혈액 검사를 통해 인체 건강에 대한 많은 정보를 얻을 수 있는 것처럼, UOA는 기계의 상태에 대한 깊은 통찰력을 제공할 수 있습니다.
UOA(Used Oil Analysis)는 75년 전 미국의 한 철도 회사가 기관차 엔진의 상태를 평가하기 위해 폐유의 마모 금속 검출을 사용하기 시작하면서 시작되었습니다. 이제 UOA는 NDT의 가장 강력한 도구 중 하나이며 모든 종류의 기계에 대한 계획/조건 기반/예측 유지 보수 프로그램에서 중심적인 역할을 합니다.
기계류 윤활유의 정기적인 테스트를 통해 다음을 수행할 수 있습니다.
- 오일의 상태를 평가 하여 추가 사용에 대한 적합성에 대한 권장 사항을 제공하고 오일 교환 주기를 최적화합니다.
- 오일의 오염 물질 확인 – 물, 먼지, 연료, 공정 유체, 잘못된 오일 등급의 침투는 오일 수명을 크게 단축시키고 마모를 가속화할 수 있습니다.
- 기계 상태를 평가 하여 임박한 문제에 대한 조기 경고를 제공하고, 가동 중단 빈도를 줄이고, 장비 고장을 방지하고, 생산 효율성을 개선하고, 유지 보수 비용을 절감합니다. 이 모든 것이 상당한 경제적 이익을 가져다줍니다.
UOA는 분광법, 입자 수, 페로그래피, IR, PQ 등과 함께 일련의 물리적 및 화학적 테스트로 구성됩니다.
해양 윤활유에 대한 공통 테스트/테스트된 매개변수.
Kinematic Viscosity
점도는 모든 윤활유의 가장 중요한 특성입니다. Kinematic Viscosity는 시간과 관련하여 특정 온도에서 흐름에 대한 저항을 측정한 것입니다. 윤활유 점도를 확인하기 위한 가장 일반적인 두 가지 기준 온도는 40°C와 100°C입니다. 점도는 일반적으로 운동학적 방법으로 측정되며 센티스토크(cSt)로 보고됩니다. UOA에서는 샘플의 점도를 새 오일의 점도와 비교하여 오일이 과도하게 두꺼워졌는지 또는 묽어졌는지 확인합니다. KV는 모든 윤활유 샘플에 대해 테스트됩니다.
윤활유의 점도 지수(VI)는 40°C 및 100°C의 점도 값을 기준으로 계산되며 윤활유 등급을 단색/다등급으로 식별할 수 있습니다.
수질 오염
존재는 급격한 오일 저하 및 장비 수명 손실로 이어질 수 있습니다. 특히 베어링 윤활에 손상이 있습니다. 수분 함량은 종종 칼 피셔(Karl Fischer) 적정 테스트로 측정되며, 이 테스트는 용해, 유화 및 유리 등 모든 형태의 물을 확인할 수 있습니다. Crackle test & FT-IR은 수분 함량에 대한 스크리닝 테스트로 사용될 수 있습니다. 수분 함량은 모든 UOA 샘플에 대해 테스트되며 일반적으로 백분율로 표시됩니다.
기본 번호(BN)
염기수(BN)는 윤활유의 산도 중화 가능성을 측정한 것입니다. 연소 생성물은 산의 주요 공급원입니다. 이는 엔진 오일의 중요한 특성이며 세정력의 간접 지표입니다. BN은 오버 베이스 엔진 오일에 대해서만 테스트됩니다.
산가(AN)
산가(AN)는 윤활유에 포함된 산 또는 산과 같은 유도체의 양입니다. AN은 일반적으로 크랭크케이스가 아닌 오일에서 측정됩니다. 일부 오일 첨가제는 본질적으로 산성일 수 있기 때문에 새로운 오일의 AN이 반드시 없는 것은 아닙니다. 새로운 윤활유의 AN의 증가가 모니터링됩니다. AN의 증가는 일반적으로 윤활, 산화 또는 산성 제품에 의한 오염을 나타냅니다.
BN과 AN은 모두 표준 시약을 사용하는 적정 테스트이며 결과는 mgKOH/g로 표시됩니다.
인화점
윤활유 인화점의 변화는 주로 연료 오염과 고온의 오일 열화에 의해 어느 정도 영향을 받습니다. 200°C 이상에서는 FLASH/NO FLASH 테스트입니다. 200 °C 이하에서 인화점이 측정됩니다. 일반적으로 엔진 오일 및 열 오일 샘플만 FP에 대해 테스트됩니다.
불용성/그을음
불용성은 윤활유의 모든 고체의 측정값을 나타냅니다. 고체의 성질은 시스템에 따라 다릅니다. 디젤 엔진 오일에서 그을음은 주성분이며 그 수준은 연소 효율의 좋은 지표입니다. 다른 기계에서는 마모 파편, 먼지 및 오일 산화 생성물이 주요 구성 요소입니다. 윤활유는 일반적으로 펜탄에 용해됩니다. 산화 생성물은 일반적으로 펜탄에는 녹지 않지만 톨루엔에는 용해됩니다. 마모 파편, 그을음, 모래 및 아스팔텐은 일반적으로 펜탄과 톨루엔 모두에 녹지 않습니다. 이 테스트는 윤활유에서 펜탄 불용성 및 톨루엔 불용성의 양을 측정합니다. 결과는 백분율로 표시됩니다.
푸리에 변환 적외선(FTIR)
FTIR은 윤활유의 화학적 변화를 빠르게 측정할 수 있는 방법입니다. 이 기기는 사용된 오일 샘플의 특정 파장에서 적외선 흡광도의 변화를 새 오일 샘플의 수준과 비교하여 측정하여 다양한 특성의 변화를 확인합니다. 결과는 파장에 대해 흡수된 적외선의 플롯으로 표시되며 ‘0.1mm당 흡광도’로 표현됩니다(그림 1).
산화 및 질화 측정에 특히 좋습니다. 신뢰성은 다소 떨어지지만 연료, 물, 그을음, 글리콜 등과 같은 오염 물질을 측정하는 데 비용 효율적입니다. 신선한 오일 결과와의 비교에 의존하기 때문에 향후 테스트는 가급적 동일한 실험실에서 수행해야 합니다.
(FTIR에 대한 자세한 내용은 이 주제에 대한 이후 기사에서 확인할 수 있습니다.)
산화
엔진 및 기타 기계의 윤활유는 특정 조건에서 사용 가능한 산소와 결합하여 다양한 유해 부산물을 형성합니다. 고온, 과도한 폭기, 촉매 물질(예: 금속 마모 입자)의 존재는 산화 과정을 가속화합니다. 산화의 부산물은 래커 침전물, 유기산을 형성하고 금속 부품을 부식시키고 오일을 두껍게 만듭니다(점도 증가). 대부분의 윤활유에는 산화 속도를 늦추는 항산화 첨가제가 포함되어 있습니다. FTIR에 의해 테스트되었으며 Abs/0.1mm로 표시되었습니다.
분석
오일 샘플의 금속 원소는 다양한 분광 방법으로 측정됩니다. 가장 일반적으로 ICP 방출 분광법(ICP – Inductively Coupled Plasma)이 사용됩니다. 마모, 첨가제 및 오염 요소를 측정할 수 있습니다. 결과는 일반적으로 ppm으로 표시됩니다. 대부분의 분광 방법은 측정할 수 있는 입자의 크기에 제한이 있습니다. ICP-ES는 질량 효과로 인해 플라즈마에서 큰 입자가 완전히 기화되지 않기 때문에 5 – 7 μm보다 큰 입자를 효과적으로 측정하지 못하며, 따라서 특히 마모가 심한 경우 마모 요소 농도가 과소 평가될 수 있습니다.
(분광법에 대한 자세한 내용은 ELEMENTAL ANALYSIS에 대한 이후 기사에서 확인할 수 있습니다.)
미립자 정량자(PQ)
오일 샘플이 PQ 기기의 제어된 자속장에 근접하게 되면 이 자속은 샘플 내 강자성 파편의 수에 비례하여 왜곡됩니다. 변형의 양은 “PQ 지수”로 표시되며 입자 크기와 무관합니다. PQ는 분광법의 중요한 부속품입니다.
입자 개수
윤활유 샘플의 입자 수를 측정하면 모니터링 중인 시스템의 전반적인 청결도를 결정하는 데 도움이 됩니다. PC는 주로 유압 시스템에 사용됩니다. 윤활유의 미립자를 줄이면 이러한 시스템의 수명을 크게 늘릴 수 있습니다. 엔진의 서보/유압 시스템에 해양 2-S 주 엔진 시스템 오일의 사용이 증가함에 따라 Mn Eng. 서보/유압 시스템은 매우 중요해졌습니다.
(PC에 대한 자세한 내용은 오일 청결도 측정에 대한 이후 기사에서 확인할 수 있습니다.)
트렌드 분석
단일 UOA 보고서는 단락과 같습니다. 트렌드 분석이 스토리를 들려줍니다. 추세 분석은 문제를 조기에 식별하는 데 중요할 수 있는 데이터 내의 패턴을 설정하는 데 도움이 되며, 이를 감지하지 못한 상태로 두면 나중에 치명적인 오류로 이어질 수 있습니다. 과거 추세 데이터를 통해 특정 결과를 예측할 수도 있습니다.
견본 추출
성공적인 UOA는 샘플링에서 시작됩니다. 윤활 시스템에서 샘플을 어떻게, 언제, 어디서 채취하는지가 특히 중요합니다. 이는 샘플링 중에 소량의 오일만 수집되기 때문입니다. 따라서 시스템의 진정한 대표 샘플을 수집하는 것이 중요합니다. 나쁜 데이터는 데이터가 없는 것보다 더 나쁩니다. 샘플을 잘못 채취하면 오일 분석은 시간, 노력 및 비용의 낭비가 됩니다.
(이에 대한 자세한 내용은 UOA 샘플 수집에 대한 이후 기사에서 확인할 수 있습니다.)
이 글은 MER(I) 2021년 7월호 Vol. XV; 출판하다. VIII.
참조:
- 중고 엔진 오일 분석 – 사용자 해석 가이드, CIMAC No. 30/2011
- 오일 분석 설명, 기계 윤활 12/2013
- LUKOIL Marine-Tribocare Lab & Spectro Scientific의 테스트 장비 사진
- STLE의 타이틀 사진
저자 소개:
Sanjiv Wazir는 LUKOIL Marine Lubricants의 기술 고문입니다. 그는 IIT-봄베이 출신의 기계 엔지니어입니다. 그는 해양 엔지니어이자 해양 엔지니어 협회(Institute of Marine Engineers)의 회원입니다. 그는 미국 STLE(Society of Tribologists & Lubrication Engineers)의 공인 윤활 전문가이며 인도 마찰 학회(Tribological Society of India)의 회원입니다. 그는 과거에 해양 윤활 개발에 대해 MER에 기여했으며, 이전에는 “Lube Matters“에서 오일 오염 문제에 대해 기여했습니다.
그는 sanjiv@lukoil.com 에서 연락 할 수 있습니다.
