اصول نمونه گیری

با درود فراوان به کلیه مخاطیبین و بازدیدکنندگان محترم

هدف از این پست، تشریح الزامات و روش های مختلف نمونه گیری از انواع روغن های صنعتی است. لزوم تدوین این پست در خلال پرسش و پاسخ های مطرح شده در جریان آخرین دوره آنالیز روغن (سطح مقدماتی و متوسط) در اراک از طرف بنده دیده شد. چراکه یکی از نکاتی که باید مورد توجه مدیریت نگهداری، تعمیرات، و پایش وضعیت ماشین آلات و تجهیزات روتاری قرار گیرد آن است که مسئولیت نظارت بر روند نمونه گیری از روغن ادوات و تجهیزات تا زمان رسیدن بدست آزمایشگاه (یا حتی در صورت پرتابل بودن وسایل تست: تا زمان آزمون) و در عین حال، تعیین دقت مورد نیاز برای گزارش دهی از طرف آزمایشگاه برای هر آزمون منحصرا و مشخصا بعهده کارشناس آنالیز روغن و آنالیز خرابی است.

تصمیم گیری درباره محل و نحوه نمونه گیری می تواند بسیار مهم و حیاتی باشد. هرگونه اشتباه در هر یک از مراحل این فرآیند می تواند به صرف وقت، هزینه، و اشتباهات جبران ناپذیر در برنامه ریزی نگهداری و تعمیرات یک مجتمع صنعتی، کارخانه، و... منجر شود. نویسنده این سطور، بارها و بارها، شاهد خسارات سنگین به مالک تجهیز در اثر سهل انگاری های ظاهرا کوچک و بی اهمیت در نمونه گیری از روغن آن بوده است.

در بیان اهمیت فرآیند نمونه گیری روغن یک تجهیز دوار، همین بس که فارغ از کیفیت روغن خریداری شده و پیشرفتگی و دقت نظر آزمایشگاه یا تجهیزات پرتابل آنالیز روغن، نتایج آزمون و آنالیز داده های حاصل از آزمایشات مختلف روی یک نمونه زمانی معنی خواهند داشت که نمونه روغن درست و متعلق به همان تجهیزی باشد که کارشناس آنالیز روغن فکر می کند هست! شوربختانه، اشتباه در فرآیند اخذ، حمل، و تحویل نمونه های روغن چنان رایج و تکراری است که حتی مالکان تجهیز و شرکت های ارائه دهنده خدمات آنالیز روغن و تحلیل خرابی در کشور های پیشرفته دنیا نیز نگران دقت صورت گرفته در این فرآیند هستند.

این پست از سه بخش تشکیل شده است: ظروف نمونه گیری، ابزار نمونه گیری، و تنظیم فرکانس و مکان نمونه گیری

الف) ظروف نمونه گیری

یکی از اولین موضوعاتی که کارشناسان آنالیز روغن با آن درگیر هستند، انتخاب ظرف مناسب بمنظور نگه داری، حمل، و تحویل نمونه به آزمایشگاه است. عبارت «مناسب» در اینجا می تواند معانی مختلفی داشته باشد. اما، در مبحث آنالیز روغن ماشین آلات و تجهیزات روتاری، باید به مشخصات استاندارد یک ظرف نمونه گیری روغن توجه کرد. این مشخصات عبارتند از:

- حجم مناسب: برای جای دادن نمونه روغن لازم برای انجام آزمون های مختلف که می تواند برای انواع مختلف روغن، متفاوت باشد؛

در این خصوص، حجم های مختلفی از ظرف های نمونه گیری روغن موجود است که از 50 میلی لیتر تا 200 میلی لیتر متفاوتند. حجم ظرف نمونه گیری با تعداد و پیچیدگی تست های درخواستی از آزمایشگاه ارتباط مستقیم دارد. بعنوان مثال، زمانیکه فقط تست ویسکوزیته سینماتیک و دانسیته (یا فقط ویسکوزیته دینامیک) از آزمایشگاه درخواست می شود، ظرف 50 میلی لیتری از روغن کفایت می کند. اما، وقتی علاوه بر این، تست Particle Counting نیز به فهرست تست ها اضافه شود، به حداقل 100 میلی لیتر روغن نیاز خواهد بود. البته، این بدان معنی نیست که همه نمونه روغن را باید در یک ظرف جای داد. بلکه می توان بعنوان مثال از دو ظرف 50 میلی لیتری استفاده کرد. اما، در این میان، یک نکته وجود دارد! و آن هم این است که تعدد ظروف نمونه گیری بمعنای افزایش ریسک ورود ذرات محیطی به نمونه روغن و پراکندگی نتایج تست، بخصوص در مورد تست های حساسی مانند آنالیز عناصر و عدد اسیدی (AN) است. بدین ترتیب، عاقلانه تر آن است که برای تست های متفاوت و متعدد از یک نوع روغن، از ظروف بزرگتر و متناسب با آن فهرست از تست ها انتخاب شود.

یکی از نکاتی که حتما باید طی فرآیند نمونه گیری تحت نظارت دقیق کارشناس آنالیز روغن قرار داشته باشد، عدم پرکردن کامل ظرف نمونه گیری از روغن است. برخلاف تصور عام، بخشی از هر ظرف نمونه گیری، بنا به نوع روغن و مشخصات آن، باید خالی از روغن گذاشته شود. این بخش خالی از روغن که اصطلاحا «کسر حجمی» یا «Ullage» گفته می شود، در زمان برخی از تست ها مورد نیاز آزمایشگاه خواهد شد. بطور کلی و عمومی، میزان کسر حجمی نمونه هر روغن به شرح زیر است:

• برای روغن های با ویسکوزیته پایین (کوچکتر-مساوی ISO VG 32): حدود سه چهارم ظرف از روغن پر شود؛

• برای روغن های با ویسکوزیته متوسط (ISO VG 32~100): حدود دو سوم ظرف از روغن پر شود؛

• برای روغن های با ویسکوزیته بالا (بیش از ISO VG 100): حدود نصف ظرف از روغن پر شود؛

شکل 1 اطلاعات بهتری را ارائه می دهد.

شکل 1: تعیین میزان «کسر حجمی» با توجه به کلاس ویسکوزیته سینماتیک روغن

- جنس مناسب: برای نگهداری از نمونه روغن نو یا مصرف شده در ماشین، بدون واکنش دهی یا تغییر خواص شیمیایی و فیزیکی آن که می تواند برای انواع مختلف روغن، متفاوت باشد؛

در این خصوص، متریال های متعدد و متنوعی برای ساخت ظروف نمونه گیری در دسترس است که بیشتر شامل گرید های مختلف پلاستیک و شیشه می گردد. در مورد پلاستیک ها، از رایج ترین آنها می توان به پلی اتیلن سنگین (HDPE) و پلی اتیلن ترفتالات (PET) اشاره کرد. بطری های HDPE شفاف نبوده و نسبت به برخی از انواع روغن حساسیت دارند. لذا، در مورد برخی از انواع روغن، بویژه برخی روغن های هیدرولیک، مناسب نیستند. همچنین، در مواردی که نیاز به تحلیل رنگ نمونه روغن یا ذرات معلق درون آن باشد، استفاده از این ظروف توصیه نمی شود. بطری های PET، اما، شفاف بوده و نسبت به بسیاری از سیالات هیدروکربنیک و انواع حلال های شیمیایی غیرحساس محسوب می شوند. اما، از سوی دیگر، بطری های PET برای نمونه های روغنی که دمای آنها بیش از 95 درجه سلسیوس باشد، مناسب نیستند. چراکه شوک حرارتی باعث آزاد شدن کامپاند هایی مانند ایزوپروپان از PET شده و می تواند خواص شیمیایی نمونه روغن را تغییر دهد. از دیدگاه شفافیت و سطح تمیزی ظروف که به Cleanness Level معروف است، بطری های HDPE و PET در پشت سر بطری های شیشه ای قرار می گیرند. سه سطح از تمیزی بطری های ظروف نمونه گیری روغن وجود دارد که در شکل 2 نشان داده شده است.

شکل 2: سطوح مختلف تمیزی ظروف نمونه گیری: از چپ به راست، تمیزترین تا معمولی

اصولا، تمیزی ظروف نمونه گیری براساس تعداد ذرات معلق میکروسکوپیک درون آنها تقسیم بندی می شود. ظروف «تمیز» یا «Clean» ظروفی هستند که در هر میلیمتر مکعب از فضای درون خود بیش از 100 ذره با قطر بزرگتر از 10 میکرون نداشته باشند. این سطح از تمیزی به عناوینی چون «استاندارد» در برخی از منابع مهندسی نیز معروف است. این سطح از تمیزی استاندارد، رایجترین و ارزانترین است. بعنوان یک کلاس بالاتر، ظروفی در کلاس «بسیار تمیز» یا «Super Clean» قرار می گیرند که در هر میلیمتر مکعب از فضای درون خود بیش از 10 ذره با قطر بزرگتر از 10 میکرون نداشته باشند. کلاس کیفی بعدی که حد نهایت مورد انتظار از تمیزی ظروف نمونه گیری روغن است، «فوق تمیز» یا «Ultra Clean» نام دارد که شرط آن وجود حداکثر 1 ذره با قطر بزرگتر از 10 میکرون در هر میلیمتر مکعب از فضای درونی ظرف نمونه گیری است. یکی از روش های اندازه گیری سطح تمیزی ظروف، تکنیک SNR یا Signal-to-Noise Ratio می باشد که فرمول محاسبه آن در شکل 3 نشان داده شده است.

شکل 3: نحوه محاسبه SNR

هر چه مقدار SNR بالاتر باشد، به سطح تمیزی پایینتری نیاز است. بعنوان مثال، شاخص SNR=5 برای روغن هیدرولیک مناسب است. حال آنکه در مورد روغن موتور و برخی انواع روغن های چرخدنده، SNR=10 کفایت می کند. برای اطلاعات بیشتر در این زمینه، مراجعه به استاندارد ISO 3722 توصیه می شود.

گفتیم که سه سطح از تمیزی برای ظروف نمونه گیری روغن وجود دارد که ظروف شیشه ای بالاترین سطوح را بخود اختصاص داده و از نظر سازگاری شیمیایی نیز در برابر تمامی حلال های شیمیایی و روغن های هیدروکربنیک و سینتتیک ایمن و رویین تن محسوب می شوند. تنها اشکال کار در مورد ظروف شیشه ای، قیمت تمام شده آنها است. جدول 1 در مورد انتخاب جنس مناسب برای ظروف نمونه گیری اطلاعات خلاصه شده ای ارائه کرده است.

جدول 1: مشخصات جنس و سطح کیفی (تمیزی) انواع ظروف نمونه گیری روغن

- ساختار مناسب: برای تسهیل در فرآیند نمونه گیری از تجهیز، بدون اجازه ورود به ناخالصی های محیطی طی فرآیند نمونه گیری، سهولت حمل، و سهولت استخراج نمونه از آن در محل آزمون (باز هم بدون اجازه ورود به ناخالصی های محیطی). نمونه ای از یکی از ظروف با ساختار ایمن در شکل 4 نشان داده شده است. در مقام مقایسه، نمونه ای از ظروف نامناسب برای ارسال نمونه روغن به یک آزمایشگاه در امریکای شمالی را ببینید! (شکل 5).

شکل 4: نمونه ای از ساختار های پیشرفته ظروف نمونه گیری روغن

شکل 5: نمونه ای از نحوه ارسال نامناسب و غیراستاندارد ظروف نمونه گیری روغن به آزمایشگاه

ب) ابزار نمونه گیری

پر واضح است که کیفیت ابزار نمونه گیری و روش کار با آنها تاثیر شدیدی روی اثربخشی آنالیز روغن و نتایج حاصل از آن دارد. مقصود از ابزار نمونه گیری، اما، یک ابزار خاص نیست! بلکه مجموعه (یا به بیان بهتر: زنجیره) ای از ابزار های مختلف، شامل ولو (های) مدار نمونه گیری، لوله های عبور نمونه روغن، پمپ (های) مکش نمونه، و هرگونه ابزار و وسیله دیگری است که در فرآیند انتقال نمونه ای از روغن (بدون تاثیر از آلاینده های محیطی) به درون ظرف نمونه روغن دخیل باشد.

بیرون کشیدن یک نمونه از حجم ثابت و فعالی از روغن درون یک سیستم مکانیکی خود می تواند چالشی بزرگ به شمار آید و برای غلبه بر این چالش، در حالت عمومی، سه تکنیک نمونه گیری (به شرح شکل 6) رواج بیشتری دارد که مشتملند بر:

شکل 6: سه راهکار نمونه گیری، شامل: نمونه گیری از پورت/محل تخلیه نمونه روغن، نمونه گیری قطره ای با لوله، و نمونه گیری آفلاین

- نمونه گیری از پورت/محل تخلیه روغن (Tap/Drain or Probe-on Method):

هر سیستم روغنرسانی دارای خطوط تخلیه روغن است که می تواند مجهز به انواع پورت مناسب برای نمونه گیری باشند. این خطوط می توانند حالت نصب عمودی یا افقی داشته باشند که در حالت افقی، بهترین محل نصب پورت جهت نمونه گیری قسمت زیرین لوله تخلیه است. گاهی، طراح یا گروه طراحی اقدام به تعبیه تله روغن (Oil Trap) در مسیر روغنرسانی می کند که می تواند از یک تکه لوله گردن غازی (Goose Neck) جوش داده شده به بدنه لوله اصلی انتقال روغن تشکیل شده باشد. در این صورت، نمونه گیری حتما باید از طریق تله روغن انجام شده و نمونه گیری از شیر یا پورت سایر بخش های مدار روغنرسانی مجاز نیست. بطور کلی، بهترین انتخاب برای نمونه گیری از شیرآلات تخلیه نمونه روغن، سیستم های روغنرسانی با مدار بسته می باشند که از مجموعه ای از لوله ها، شیرآلات، و مخزن (ها) برای برگشت و چرخش روغن در مدار تشکیل شده باشند (شکل 7). مزیت این تیپ از مدار های روغنرسانی در امکان نمونه گیری قبل از بازگشت به مخزن و عبور از فیلتر است. چراکه طبیعت واقعی روغن را می نمایاند و در عین حال، بسیاری از خواص آن توسط فیلتر تغییر نیافته است. نمونه گیری از روغن قبل از رسیدن به مخزن نیز مزایای خود را دارد. چراکه روغن پس از بازگشت به مخزن با حجم عظیمی از روغن موجود در مخزن ترکیب شده و عملا خواصش تغییر می کند. از سوی دیگر، ذرات جامد معلق در جریان روغن نیز با بازگشت به مخزن از آن جدا شده و در کف مخزن، به تدریج، ته نشین می شوند. بنابراین، بهترین نقطه برای نمونه گیری از مدار های بسته روغنرسانی نشان داده شده در شکل 7، نقطه ای قبل از بازگشت روغن به مخزن و قبل از فیلترینگ است.

شکل 7: شماتیکی از مدار روغنرسانی ایده آل برای نمونه گیری از شیر تخلیه

مدار های روغنرسانی با سیکل بسته، از دیدگاه نمونه گیری، به دو دسته مدار های تحت فشار (Pressurized) و غیرتحت فشار (Non-Pressurized) تقسیم بندی می شوند. در مورد مدار های روغنرسانی تحت فشار، روند کار نمونه گیری ساده تر بوده و شامل چهار تکنیک می شود که در شکل 8 نشان داده شده است. این چهار تکنیک عبارتند از:

1) نمونه گیری پرتابل از پورت فشار بالا (Portable High-Pressure Tap Sampling):

این تکنیک که در گوشه بالا-راست شکل 8 نشان داده شده، شامل نمونه گیری از بخش پرفشار مدار است که یک شیر توپی (Ball Valve) یا شیر سوزنی (Needle Valve) در آن بخش وجود داشته و خروجی آن مجهز به لوله ای اسپیرال (مارپیچ)، معمولا از جنس فولاد زنگ نزن، باشد. هدف از این لوله مارپیچ، کاهش فشار روغن به سطحی ایمن قبل از ورود ظرف نمونه گیری است. البته، در صورت عدم دسترسی، می توان از یک شیر فشار شکن بجای این لوله مارپیچ استفاده کرد؛

شکل 8: چهار تکنیک در نمونه گیری از مدار های روغنرسانی تحت فشار با سیکل بسته

2) نمونه گیری از پورت مینیمس (Minimess Tap Sampling):

پورت های مینیمس که نمونه ای از آن در گوشه بالا-چپ شکل 8 نشان داده شده، گونه ای از کوپلینگ های هیدرولیک مجهز به اینترفیس در مدار های روغنرسانی پرفشار می باشند که تا فشار 500 psi قابلیت عملکرد داشته و معمولا روی یک زانویی یا البو نصب می شوند. بمنظور نمونه گیری از پورت های مینیمس، ظرف نمونه گیری باید به یک لوله کوچک مجهز باشد که انتهای آن از طریق یک پروب به پورت فیت شده و با برقراری اختلاف فشار برنولی، روغن به آرامی بدرون ظرف نمونه گیری جریان می یابد. ظرف نمونه گیری باید مجهز به خروجی هوا بمنظور تخلیه هوای درون ظرف در زمان ورود روغن بدان باشد که می تواند از ساختاری یکپارچه با پروب و لوله برخوردار باشد؛

3) نمونه گیری از پورت مجهز به شیر توپی (Ball Valve Tap Sampling):

این تکنیک مستلزم وجود یک شیر توپی قبل از پورت خروج روغن است که الزاما باید روی یک مسیر زانویی شکل قرار داشته باشد. طی نمونه گیری، شیر توپی باید کاملا باز بوده و کاملا تمیز باشد. اطمینان از تمیزی و عدم آلودگی این شیر با فلاشینگ کامل مسیر منتهی به آن حاصل می شود. این تکنیک برای مدار های پرفشار مناسب نیست.

4) نمونه گیری پرتابل از پورت مینیمس (Portable Minimess Tap Sampling):

این تکنیک که در پایین-راست شکل 8 نشان داده شده، یکی از بهترین روش ها برای نمونه گیری از مدار های روغنرسانی تحت فشار محسوب شده و مستلزم استفاده از یک پورت مینیمس پرتابل است که مجموعه ای از یک مینیمس مادگی و یک کوپلینگ اتصال سریع (Quick Connection) بوده و عمل نمونه گیری را از مدار تحت فشار، به ایمن ترین شکل ممکن، میسر می سازد. کوپلینگ نیز می تواند پیچی یا فشاری باشد.

مدار های روغنرسانی که در دسته بندی غیر تحت فشار قرار می گیرند، معمولا از رنج فشاری بسیار پایینتری نسبت به انواع تحت فشار برخوردار بوده و بمنظور نمونه گیری از آنها استفاده از بخش هایی از مدار مانند لوله تخلیه، لوله تغذیه، یا لوله برگشت روغن توصیه نمی شود. چراکه این بخش ها از فشار کافی بمنظور نمونه گیری برخوردار نیستند. در چنین مواردی، بکارگیری یک پمپ خلا بمنظور کمک به فرآیند نمونه گیری راهکار خوبی خواهد بود (شکل 9 را ببینید). پورت نمونه گیری باید برای اتصال به پروب مخصوص از وضعیت مناسبی برخوردار باشد. مثلا، وجود یک شیر مینیمس در این موارد، گزینه خوبی است.

شکل 9: شماتیکی از نحوه نمونه گیری از مدار های غیرتحت فشار

شکل 10: صحنه ای از نمونه گیری با پمپ خلا

اما، برخی مدار های روغنرسانی هستند که در طراحی (لی اوت) خود از خطوط برگشت یا تخلیه استفاده نمی کنند. این تیپ از مدار های روغنرسانی به Wet Sump معروف بوده و نمونه هایی از آنها را می توان در روغنرسانی به موتور های دیزل (دیزل ژنراتور ها، و...)، برخی از گیربکس ها، و بعضی از انواع کمپرسور مشاهده کرد. در چنین لی اوتی، از آنجا که خطی برای برگشت یا تخلیه روغن وجود ندارد، نمونه گیری باید از خط تغذیه مدار روغن و قبل از فیلتراژ آن انجام شود (شکل 11).

شکل 11: شماتیکی از نحوه نمونه گیری از مدار های Wet Sump

- نمونه گیری قطره ای با لوله (Drop-Tube Method):

این روش یکی از رایجترین روش ها در اخذ نمونه روغن از سیستم های روغنرسانی غیرسیرکوله (مانند روغنرسانی شتکی و غرق در وان روغن) بحساب می آید. تا اینجا، سخن از مدار های روغنرسانی بود که در یک سیکل بسته روغن را به بخش های مختلف یک تجهیز هدایت می کردند. اما، گونه ای از سیستم های روغنرسانی نیز وجود دارد که از سیکل بسته استفاده نمی کنند و روغن در یک مدار یا مسیر از پیش تعیین شده در حرکت نیست. به این سبک از کار، روغنرسانی غیرسیرکوله گفته می شود که مخزن یا کارتل روغن در آن اساسی ترین نقش را بازی کرده و انواع سیستم های روغنرسانی Splash-Type یا روغنرسانی شتکی و انواع برینگ های غرق در وان روغن از آن جمله اند. نمونه گیری از چنین سیستم هایی مستلزم عملکرد جاری (عدم توقف) تجهیز در زمان نمونه گیری بوده و بهترین روش در مورد این سیستم ها، باز کردن شیر یا درپوش تخلیه مخزن و پر کردن ظرف از نمونه روغن است (شکل 12).

شکل 12: نحوه نمونه گیری از سیستم های روغنرسانی غیرسیرکوله

این روش از نمونه گیری با مخاطرات متعددی برای بروز خطا در نتایج آنالیز همراه است. چراکه نمونه گیری از پایینترین بخش (کف) مخزن انجام می شود که محل تجمع آلاینده هایی چون رسوبات جامد، لجن، ذرات آب محلول، و... است. بنابراین، نمونه گیری از درپوش/شیر تخلیه نه تنها مفید نخواهد بود، بلکه تفسیر نتایج آزمون برای کارشناس آنالیز روغن را بسیار مشکل و پرخطا خواهد کرد. راه چاره ای که برحسب تجربه در این مورد ارائه شده است، اتصال لوله ای به محل تعبیه شیر/درپوش تخلیه در کف مخزن (همانگونه که در شکل 12 نشان داده شده) است تا نمونه از حجم اصلی مخزن روغن گرفته شود. طول این لوله حداقل باید تا نیمه عمق مخزن رسیده و در عین حال، نوک آن با نزدیکترین دیواره مخزن و نزدیکترین قطعه متحرک حداقل دو اینچ (5 سانتیمتر) فاصله داشته باشد. شکل 13 بهترین محل های نصب لوله برای اخذ نمونه از مخزن روغن را نشان می دهد.

شکل 13: شماتیکی از بهترین محل های نمونه گیری به روش قطره ای با لوله

شکل 14: مقایسه ای از نحوه نمونه گیری از یک تجهیز با دو روش مکش قطره ای با لوله و مکش با پراب

- نمونه گیری آفلاین (Off-Line Method):

در نمونه گیری از تجهیزاتی مانند موتور های دیزل، برخی گیربکس ها، و انواع مشخصی از کمپرسور ها، گفتیم که نمونه گیری به روش پرابی و با/بدون توسل به پمپ مکش باید از لوله اصلی تغذیه روغن صورت پذیرد. اما، بجای استفاده از این روش، می توان روال بهتری را بکار برد که به نمونه گیری آفلاین معروف بوده و مستلزم اخذ نمونه از فاصله بین پمپ روغن و فیلتر (ها) در لوله اصلی تغذیه مدار روغن است (شکل 15). این روش، آنقدر محبوب و کارآمد است که بسیاری از طرح های جدید دارای بخش مخصوصی بمنظور نمونه گیری بین پمپ و فیلتر هستند.

شکل 15: شماتیکی از نحوه نمونه گیری به روش آفلاین

یکی دیگر از روش های رایج و کارآمد در نمونه گیری روغن برخی از گیربکس ها و هوزینگ برینگ های مختلف، استفاده از یک مجموعه پرتابل سیرکولاسیون روغن (حاوی فیلتر، پمپ، لوله ها و اتصالات، و...) است که نمونه روغن را از مخزن (بعنوان نقطه پایین دست) مکیده و پس از فیلتراژ، دوباره به نقطه دیگری از تجهیز (معمولا بالادست) تزریق می کند. در این روش (شکل 16)، می توان از روغن جاری در مسیر تصفیه آفلاین، قبل از رسیدن به فیلتر (ها) نمونه گیری کرد.

شکل 16: شماتیکی از نمونه گیری در حاشیه تصفیه آفلاین

ابزار های نمونه گیری روغن یک تجهیز متفاوت، متنوع، و متعددند. هر یک از این ابزار، کارآیی خود را داشته و بالقوه نمی توانند جایگزینی برای یکدیگر باشند. از آن جمله می توان به سرنگ های مخصوص (Syringe)، بطری های خلا (Vacuum Bottles)، شیر تراتل (Throttle Valve)، و آداپتور سه راهه (T-Joint) اشاره کرد. شکل های 17 و 18 را ببینید.

شکل 17: شماتیکی از ابزار مختلف نمونه گیری

شکل 18: شماتیکی از آداپتور سه راهه بعنوان ابزاری برای نمونه گیری

اما، فارغ از نوع ابزار و سطح تمیزی آن که با فلاشینگ مداوم و منظم بدست می آید، استفاده از پورت های مخصوصی مانند انواع پورت مینیمس روی مخزن یا کارتل روغن می تواند این اطمینان را به کارشناس آنالیز بدهد که از این پورت ها بجز برای اخذ نمونه روغن استفاده دیگری نخواهد شد. آداپتور های سه راهه، در کنار وظیفه برقراری اتصال بین لوله راهنمای درون مخزن و پورت مینیمس، می توانند بمنظور نصب ادوات کمکی مانند ساید گلس، شیر تخلیه، پورت اتصال سریع (Quick Connection)، درپوش مغناطیسی، یا گیج های فشار نیز مورد استفاده قرار گیرند (شکل 18).

ج) تنظیم فرکانس و مکان نمونه گیری

همانطور که قبلا گفته شد، آنالیز روغن یکی از کارآمدترین راه های تشخیص خرابی و ارزیابی وضعیت سلامت یک تجهیز، در هر دو سطح پیشگیرانه و پیشبینانه، به شمار می رود. اما، این دقت و کارآیی در گرو رعایت اصول نمونه گیری از روغن تجهیز است. در بخش سوم این پست، به تنظیم فرکانس نمونه گیری و نحوه تعیین مکان نمونه گیری می پردازیم. در محاسبه فرکانس نمونه گیری از روغن یک تجهیز، پنج عامل دخیل است (شکل 19). این عوامل عبارتند از:

- اهمیت اقتصادی بروز خرابی: وقتی حساسیت فرآیند نسبت به توقف کار، خرابی، یا قطع موقتی عملکرد یک تجهیز بالا باشد، باید فواصل نمونه گیری را کوتاه کرد؛

شکل 19: شماتیکی از عوامل موثر بر فرکانس نمونه گیری

- اهمیت زیس محیطی و اقتصادی روغن: در تجهیزاتی که روغن بکار رفته در ساختار آنها گرانقیمت بوده یا انتشار آن در محیط زیست اطراف تجهیز بتواند مشکلات عدیده ای ایجاد کند، فواصل نمونه گیری باید کوتاه شود؛

- سن تجهیز: در مورد تجهیزاتی که کاملا نو بوده یا قدیمی باشند، فواصل نمونه گیری باید کوتاه تر از حد معمول باشد؛

- سن روغن: درست مانند خود تجهیز، زمانی که روغن نو درون سیستم شارژ می شود و در عین حال، وقتی سن روغن بالا باشد، فاصله بین دو نمونه گیری باید کوتاه گردد. این قاعده، در مورد روغن های موتوری، با کیلومتراژ نیز قابل تعمیم خواهد بود. البته، تصمیم در این مورد، برعهده کارشناس آنالیز روغن است؛

- نزدیکی به حدود مجاز: در آنالیز عناصر یا آزمون شمارش ذرات فرسایشی، وقتی که مقدار برخی از عناصر یا تعداد مشخصی از آنها Single Rise شده و به مقدار خطر نزدیک می شود، فاصله بین نمونه گیری ها باید کوتاهتر شود.

مکان نمونه گیری نیز باید بنحوی انتخاب شود که واقعی ترین تصویر را از رفتار و وضعیت جریان روغن درون تجهیز به کارشناس آنالیز ارائه کند. این مکان در مورد هر تجهیز می تواند متفاوت باشد. مثلا، در مورد رولربرینگ ها، باید از روغن جاری در فضای بین المان های غلتشی و قفسه (Cage) برینگ، و در مورد گیربکس ها، از روغن واقع در فضای بین دندانه چرخدنده ها باید نمونه گیری شود. البته، پرواضح است که نمی توان از این مکان ها، پورتی بمنظور اخذ نمونه تعبیه کرد. اما، حداقل می توان با قبول درصدی از خطا (که در محاسبات مربوط به تفسیر گزارش آنالیز روغن قابلیت چشمپوشی داشته باشد) از نزدیکترین موقعیت نسبت به نمونه گیری اقدام کرد. در این پست، به سه نمونه از ماشین آلات، برحسب نوع سیستم روغنرسانی، اشاره می شود که شامل سیستم روغنرسانی سیکل بسته با مخزن خشک (Dry Sump Circulating Lube oil System) مانند آنچه که در توربین ها بکار می رود، سیستم روغنرسانی سیکل بسته با مخزن خیس (Wet Sump Circulating Lube oil System) مانند آنچه که در موتور های دیزل بکار می رود، و سیستم های روغنرسانی با سیکل باز مانند آنچه که در گیربکس ها و پمپ ها بکار می رود:

- سیستم روغنرسانی سیکل بسته با مخزن خشک: این سیستم از یک منبع روغن مرکزی، یک یا چند پمپ، تعدادی قطعه بعنوان دریافت کننده روغن، یک یا چند فیلتر، و تعدادی لوله بمنظور اتصال اینها به یکدیگر تشکیل شده است. مطابق آنچه که تاکنون گفته شد، بهترین مکان در چنین سیستمی برای نمونه گیری قسمت های پایین دست مدار روغنرسانی است که بیشترین عمل سایش، شوک حرارتی، و... در بین قطعات دریافت کننده روغن اتفاق می افتد. اما، به دلیل آنکه قطعات دریافت کننده روغن متعدد و در مکان های مختلفی قرار دارند، بهترین مکان برای نمونه گیری نه یکی که می تواند چندین نقطه باشد. فارغ از مکان این نقاط، آنچه که تمامی این نقاط را به یکدیگر پیوند می دهد، آن است که تمامی نمونه گیری ها باید در مسیر برگشت روغن به منبع اصلی و تا قبل از عبور جریان روغن از المان فیلترینگ انجام شده باشند.

علاوه بر این، بهترین موقعیت برای نمونه گیری از روغن زمانی است که جریان روغن در حالت توربولانت (مغشوش) باشد. مغشوش شدن رژیم جریان روغن وابسته به تحت فشار قرار گرفتن یا تغییر مسیر ناگهانی آن است. با این معیار، یافتن نقاطی که جریان روغن در آنها مغشوش می شود، آسان است؛ مانند زانویی ها. مغشوش بودن جریان روغن بمنظور نمونه گیری از آن جهت مهم است که ذرات معلق همراه با جریان روغن در رژیم جریانی آرام، شروع به ته نشین شدن طی مسیر جریان کرده و عملا همگی آنها در نمونه روغن اخذ شده از سیستم حضور ندارند و همین یعنی خطا!

به شکل 20 نگاه کنید. سمت چپ شکل که با ضربدر قرمز مشخص شده است، نشاندهنده نقطه نامناسب برای نمونه گیری است. اما، سمت راست بیانگر انشعابی از یک زانویی است که جریان مغشوشی از آن می گذرد و برای نمونه گیری مناسب است. فلش های فیروزه ای جهت حرکت، و پیکان های آبی رنگ، رژیم جریان روغن را نشان می دهند.

شکل 20: شماتیکی از دو مکان مناسب و نامناسب برای نمونه گیری

- سیستم روغنرسانی سیکل بسته با مخزن خیس: همانطور که قبلا گفته شد، در این سیستم خبری از لاین برگشت روغن نیست و به همین دلیل، نمونه گیری باید از بعد از پمپ در لاین تغذیه و قبل از فیلتر باشد. شکل 21 را ببینید. بدلیل آنکه نمونه گیری از جریان پرفشاری صورت می گیرد، بهترین پورت برای انجام اینکار، پورت های مینیمس است. این پورت ها از آن جهت مناسب هستند که فرآیند نمونه گیری را ایمن کرده و از سوی دیگر برای کارکرد سیستم نیز مزاحمتی ایجاد نمی کنند. شکل 22 را ببینید.

شکل 21: شماتیکی از محل نمونه گیری مناسب در سیستم های روغنرسانی سیکل بسته با مخزن خیس

شکل 22: شماتیکی از نمونه گیری از لاین پرفشار از پورت مینیمس

- سیستم روغنرسانی سیکل باز: در سیستم های روغنرسانی که چرخشی در مدار وجود نداشته و مخزن یا وان روغن نقش اصلی را ایفا می کند، بهترین مکان نمونه گیری، پورت های تخلیه کف مخزن هستند. البته، بهتر آن است که بمنظور جلوگیری از خطا، از لوله راهنما و آداپتور سه راهه، به شرحی که قبلا در همین پست رفت، استفاده شود.