Mitä öljyssä tulee seurata?

Hydrauliikka- ja voiteluöljyjen kunnonvalvontaa on tehty jo kymmeniä vuosia osana ennakoivaa kunnossapitoa. Yli 80 prosenttia häiriöistä ja vaurioista hydrauliikkajärjestelmissä johtuu öljyssä olevista epäpuhtauksista, joten kunnonvalvonnalla on tärkeä merkitys mahdollisten ongelmien ennakoinnissa.

VIELÄ PARIKYMMENTÄ vuotta sitten öljyjen kunnonvalvontaa tehtiin pääsääntöisesti ottamalla pullonäyte järjestelmästä ja lähettämällä se laboratorioon tutkittavaksi. Öljynäytteen tutkiminen oli työlästä ja tulosten saaminen kesti vähintään joitakin päiviä. Yksittäisen pullonäytteen tutkiminen kertoo vain öljyn kunnon näytteenottohetkellä ja siksi johtopäätöksiä pitkän aikavälin muutoksista on käytännössä hankala tehdä. Lisäksi näytteenottopaikkaan, näytepullojen ja näytteenottovälineiden puhtauteen liittyvät epävarmuustekijät vaikuttavat tulosten luotettavuuteen.

Erilaisia kannettavia mittaus- ja seurantalaitteita öljyn kunnonvalvontaan on ollut markkinoilla jo useita vuosia. Koneiden käyttäjien ja huoltohenkilökunnan kasvavat tarpeet parantaa järjestelmien luotettavuutta ja käytettävyyttä ovat johtaneet on-line mittauksen merkittävään kehitykseen viime vuosina.

Uudet tekniikat mahdollistavat öljyn kunnon ja ominaisuuksien seuraamisen reaaliajassa, jolloin mahdolliset ongelmat havaitaan riittävän aikaisessa vaiheessa. Usean parametrin seuraaminen samanaikaisesti antaa laajemmin tietoa öljyn ja järjestelmän kunnosta. Yhdistämällä nämä tiedot voidaan tarvittavat huoltotoimenpiteet suunnitella hallitusti ja tehdä oikeaan aikaan. Kaavio 1 osoittaa, millä aika-akselilla eri valvontaratkaisut auttavat tuotantolaitosta ennakoimaan öljyn laadun heikkenemisen.

Epäpuhtaudet ja öljyn puhtausluokka

Erilaiset kulumismekanismit aiheuttavat epäpuhtaushiukkasten lisääntymistä järjestelmässä. Myös järjestelmän ulkopuolelta voi tulla epäpuhtauksia, johtuen puutteellisesta säiliön ilmansuodatuksesta tai sylinterivarsien kautta. Öljyssä olevat hiukkasmäärät ilmoitetaan ISO 4406:1999 -standardin mukaisena puhtausluokkana. Puhtausluokan määrittelyssä otetaan huomioon 4, 6 ja 14 mikrometrin kokoluokan ylittävien hiukkasten määrät öljyssä.

oljy2

Kaavio 1. Kunnonvalvontatekniikoiden aika-asteikko on kuukausien pituinen.

Laseriin perustuvalla hiukkasanalysaattorilla voidaan seurata jatkuvasti muutoksia öljyn puhtaudessa ja ryhtyä tarvittaviin toimenpiteisiin, mikäli öljy alkaa likaantua. Puhtausluokan muuttuminen huonompaan suuntaan on yleensä merkki kulumisen lisääntymisestä ja mahdollisesta alkavasta komponenttivauriosta järjestelmässä.

Öljyn suhteellinen kosteusprosentti

Vesi öljyssä on erityisen haitallista sekä itse öljyn kemiallisille ominaisuuksille että järjestelmän toimivuudelle. Kondensaatio, vuodot vesijäähdyttimessä tai vesipitoisen öljyn lisääminen järjestelmään aiheuttavat tyypilliset vesiongelmat. Vesi voi olla öljyssä sekä liuenneena että vapaassa olomuodossa.

Varsinkin vapaa vesi on haitallista aiheuttaen korroosiota, öljyn hapettumista, lisäaineiden hajoamista sekä voitelun heikentymistä johtaen metallimetalli kosketuksiin. Suhteellisen kosteuden mittaaminen välillä 0 - 100 prosenttia antaa tiedon, kun vapaata vettä alkaa muodostua järjestelmään. Mittaus voidaan tehdä samanaikaisesti kuin öljyn puhtausluokan määritys tai vaihtoehtoisesti erillisellä kosteusanturilla, joka mittaa samalla myös öljyn lämpötilan.

Kulumismetallit, erityisesti rautametallit

Mikäli järjestelmässä on tapahtumassa alkava komponenttivaurio, yli 40 mikrometrin kokoluokkaa olevien metallilastujen määrä lisääntyy öljyn joukossa. Kulumismetallien mittaamiseen tarkoitetulla sensorilla pystytään mittaamaan yli 40 mikrometrin kokoluokkaa olevien rautametallien koko ja määrä sekä yli 135 mikrometrin kokoluokkaa olevien ei-rautametallien koko ja määrä.

Kulumismetallit ovat myös itse öljyn kannalta erittäin haitallisia, koska rauta ja kupari yhdessä pienenkin vesimäärän kanssa toimivat katalyytteinä lyhentäen öljyn käyttöikää merkittävästi. Erityisesti tuotannon kannalta kriittisten järjestelmien seuranta on tärkeää, jotta Tuotannon kannalta kriittisten järjestelmien seuranta on tärkeää. Kaavio 1. Kunnonvalvontatekniikoiden aika-asteikko on kuukausien pituinen. vältytään katastrofaaliselta ja ennakoimattomalta järjestelmävauriolta. Tällaisia järjestelmiä ovat tyypillisesti isot teollisuusvaihteet, laivojen propulsiojärjestelmät ja tuulivoimaloiden vaihteistot.

Viskositeetin seuraaminen on tärkeää

Viskositeetti on öljyn tärkein ominaisuus ja jokaisella öljyllä on sen mukaisesti optimaalinen käyttölämpötilaalue. Öljyn viskosteetti tai ISO VG luokka ilmoitetaan +40 C lämpötilassa. Lähtökohtaisesti öljyn täytyy olla riittävän ohutta kylmäkäynnistystilanteessa ja riittävän paksua kuumissa käyttöolosuhteissa voitelun varmistamiseksi.

Poikkeava viskositeetin nousu johtuu esimerkiksi puutteellisesta suodatuksesta, väärän öljyn lisäämisestä järjestelmään, 

emulgoituneesta vedestä tai öljyn hapettumisesta. Viskositeetin lasku johtuu tyypillisesti vapaasta vedestä, väärän öljyn lisäämisestä järjestelmään tai öljyn leikkautumisesta eli lisäainepolymeerien katkeamisesta raskaissa käyttöolosuhteissa esimerkiksi kovan paineen alaisena.

Pääsääntönä pidetään, että öljyn viskosteetti saa käytön aikana muuttua korkeintaan +/-10 prosenttia alkuperäisestä arvosta. Öljyn ominaisuuksia mittaavan sensorin avulla voidaan seurata viskositeetin muutosta ja tarvittaviin toimenpiteisiin voidaan ryhtyä riittävän ajoissa. Öljyn viskositeetin muutosta on käytännössä mahdoton korjata, varsinkin jos se johtuu hapettumisesta, joten se johtaa yleensä öljynvaihtoon.

Öljyn tiheys, eristysvakio ja lämpötila

oljy3

On-line anturi öljyn viskositeetin, tiheyden, eristysvakion ja lämpötilan mittaamiseen.

Muutos käytetyn öljyn eristysvakiossa verrattuna uuteen öljyyn on merkki epäpuhtauksista, kuten vesi ja hiukkaset, tai muutoksista öljyn kemiassa. Niitä ovat muun muassa hapettuminen tai lisäaineiden loppuun kuluminen. Mikä li öljyn ominaisuuksia mittaava sensori osoittaa jokaisen parametrin, viskositeetin, tiheyden ja eristysvakion nousevan, se on merkki öljyn ikääntymisestä ja ominaisuuksien heikentymisestä.Tiheyttä käytetään yleisesti erilaisten aineiden tunnistamisessa. Esimerkiksi öljyn ja veden sekoitus on helppo tunnistaa, koska niillä on erilainen pintajännitys. Öljyn tiheyden muutos johtuu yleensä yhteensopivan hiilivetyaineen aiheuttamasta laimentumisesta, vääränlaisen öljyn lisäämisestä järjestelmään, lämpötilasta tai paineesta. Öljyn tiheyden seuranta yhdessä muiden parametrien kanssa antaa tietoa muutoksista järjestelmän kunnossa.

Öljyn lämpötilan seuraaminen on jokaisen hydrauliikkajärjestelmän perusasioita. Lämpötilan nousu on tyypillisesti merkki kitkan ja kulumisen lisääntymisestä järjestelmän komponenteissa. Lämpötilan seuranta on myös tärkeää, koska öljyn viskositeetti muuttuu lämpötilan mukaan.

Kaaviosta 1 havaitaan, että perinteisin öljyn kunnonvalvontaratkaisu, lämpötilatason seuranta, antaa tyypillisesti varoituksen ainoastaan muutamia vuorokautta ennen lopullista vauriota. Tämän johdosta kannattaa tuotantoprosessin laitteistot analysoida huolellisesti ja varmistaa, että tuotannon ja käyttöturvallisuuden kannalta kriittiset laitteistot ovat jatkuvassa seurannassa.

EDELLINEN
ETUSIVULLE
KUNNONVALVONTA JA KÄYTTÖVARMUUS
SEURAAVA

NÄKÖKULMA

Uudet liiketoimintamallit ravistelevat kunnossapidon kenttää

Juho Liljeroos

Liljeroos on teollisuuden big data ratkaisuja tarjoavan Quva Oy:n liiketoiminnan kehitysjohtaja ja palvelumuotoilua tarjoavan Effisio Oy:n hallituksen puheenjohtaja.

Vihreä vallankumous tulee – oletko valmis?

Juho Ristimäki

Markkinointipäällikkö, Industrial Sales Finland

Oy SKF Ab

Toimitusketjusta lohkoketjuun

Michael Hanf

Partnerina yrityksessä Taival Advisory Oy, joka erikoistuu digitaaliseen transformaatioon, ekosysteemeihin, innovaatioihin ja tulevaisuuden liiketoiminta-arkkitehtuureihin.

Ovet auki ja kiinni yhtaikaa

Reko Lehti

Partneri yrityksessä Taival Advisory Oy. Erityisosaamisalueet: digitaalinen muutos, ekosysteemit sekä tulevaisuuden yritysarkkitehtuurit.