Olej jest jednym z niezbędnych i najczęściej spotykanych mediów w przemyśle. Pojawienie się w nim wody, bez względu na to czy jest to olej silnikowy, hydrauliczny czy też izolacyjny, jest zjawiskiem niekorzystnym i prowadzi do uszkodzeń maszyn oraz transformatorów. Często niestety jednak ten problem jest bagatelizowany, a jakość oleju nie jest monitorowana. Maszyny zatem coraz częściej się psuja, a my nie diagnozujemy problemu na czas. A często wystarczyłoby monitorować online zawartość (a de facto aktywność) wody w oleju aby zredukować koszty serwisowe i zminimalizować ryzyko awaryjnego postoju. Czym jest zatem aktywność wody w oleju? Jakie są jej skutki? Jak sobie z nią radzić?
3 stany oleju w wodzie
W zależności od ilości wody oraz temperatury woda będzie występowała w trzech formach:
1) woda rozpuszczona
2) emulsja
3) woda wydzielona
W oleju woda przyjmuje podobne formy jak w przyrodzie i pierwszą z nich jest woda rozpuszczona. Identycznie jak w powietrzu, woda rozpuszczona jest niewidoczna w oleju, który wydaje się być czysty. Woda rozpuszczona występuje do momentu nasycenia się oleju (aw < 1)..Punkt nasycenia oleju zależy od temperatury, wieku i dodatków oleju. Im wyższa jest temperatura, tym wyższy jest punkt nasycenia oleju. Oznacza to, że przy wyższej temperaturze, więcej wody może pozostać w formie rozpuszczonej. W przemyśle może zdarzyć się więc sytuacja, w której parametry oleju będą pozostawały zadowalające podczas normalnej pracy, jednak podczas rozruchu (gdy olej jest zimny) woda może się wytrącić i – w zależności od aplikacji – powodować różne zagrożenia.
Obok wody rozpuszczonej istnieją jeszcze dwie, znacznie groźniejsze formy występowania wody w oleju – emulsja i woda wydzielona. Po zwiększaniu się ilości wody pojawią się mikroskopijne krople wody (~10 μm), które tworzą emulsję. Wygląd tej fazy to mętna, mleczna konsystencja (analogią tej fazy w przyrodzie jest mgła). Dalsze zwiększenie ilości wody prowadzi do łączenia się kropli i do wydzielenia się osobnej jej warstwy na dnie zbiornika (zwykle woda jest cięższa od oleju) – woda wydzielona.
Wpływ wody na olej
Woda wpływa negatywnie na większość funkcji pełnionych przez różne oleje. Szczególne zagrożenie woda stwarza dla olejów smarnych i transformatorowych, warto przyjrzeć się skutkom dostania się wody właśnie do tych dwóch typów.
Głównym zadaniem oleju transformatorowego jest zapewnienie izolacji, a woda w oczywisty sposób zmniejsza tę zdolność (wartość wytrzymałości elektrycznej maleje kilkukrotnie już przy stężeniu rzędu 0,1%). Kolejnym zagrożeniem jest powstawanie korozji, na którą szczególnie narażone są miejsca o najniższej temperaturze (gdzie względne nasycenie oleju jest w tych miejscach najwyższe). Woda ma także wpływ na izolację papierową transformatora, w którym odbywa się ciągły ruch wody pomiędzy olejem a celulozą. Badania wykazały, iż 2 procentowa zawartość wody powoduje 3-krotne, a 3 procentowa aż 30-krotnie szybsze starzenie izolacji papierowej niż w przypadku 1 procentowej zawartości.
Smarowanie elementów obracających się wymaga zgodnej lepkości oleju. Elementy obracające się są chronione ponieważ lepkość oleju wzrasta wraz z ciśnieniem. Pojawienie się wody sprawia, że własność ta znacząco się pogarsza. Może to uniemożliwić utrzymanie nieprzerwanego filmu olejowego, skutkując bezpośrednim kontaktem pomiędzy powierzchniami wału i panewki, a w efekcie zmęczeniem kontaktowym. Ocenia się, że w zależności od ilości wody obecnej w oleju, żywotność panewek skraca się od kilku do kilkuset razy!
W przypadku olejów smarnych, transformatorowych i innych, proces zbierania się wody w oleju i w efekcie osiągnięcie przez nią stężenia zagrażającego pracy urządzenia, może rodzić zarówno długo jak i krótkotrwałe skutki. W przypadku gdy chcemy jedynie zabezpieczyć się przed skutkami długotrwałej obecności wody w oleju, okresowe kontrole oleju mogą dać informację o istnieniu zagrożenia. Natomiast w przypadku gdy chcemy zabezpieczyć się na 100% przed wszelkimi skutkami obecności wody w oleju, niezbędny jest pomiar w czasie rzeczywistym (online).
Jak uniknąć zgubnych skutków pojawienia się wody w oleju?
Dzięki pomiarom online jesteśmy w stanie na bieżąco śledzić jakość oleju i zabezpieczyć urządzenie przed awarią. Uszkodzeniu mogą ulec zarówno pojedyncze elementy jak i całe urządzenia, których awaria pociąga za sobą postój całego układu. Analiza stanu poszczególnych elementów (np. chłodnic, uszczelnień) pozwala zminimalizować ryzyko nagłej awarii spowodowanej działaniem wody w oleju i związanych z tym nieplanowanych przestojów produkcyjnych.
Pomiar online przynosi także korzyści związane z oszczędnością oleju i optymalizacją prac serwisowych. Mając wiedzę na temat stanu oleju, możemy poddać go suszeniu zamiast cyklicznie wymieniać na nowy. Pomiar online pozwala także uniknąć potrzeby dodatkowych badań laboratoryjnych.
Do pomiaru online można stosować urządzenia przenośne, stacjonarne, do zastosowań OEM oraz całe systemy, których zadaniem jest ciągły pomiar aktywności wody w oleju i alarmowanie w przypadku zagrożenia. Systemy budowane zazwyczaj pod wymagania Klienta mogą służyć zarówno do monitorowania z powiadamianiem, jak i alarmowego wyłączenia urządzeń.
Stacjonarny przetwornik wody w oleju:
Przenośny przetwornik wody w oleju:
I na koniec drobna aczkolwiek bardzo ważna uwaga! Często kontrola wody w oleju sprowadza się do pomiaru masowego. W praktyce nie jest możliwe jednak aby zawartość wody wynosiła 0 ppm. Co więcej, należy mieć świadomość, iż pomiar masowy nie jest wystarczającym rozwiązaniem, gdyż ta sama zawartość wody w różnych warunkach generuje różne zagrożenia. Brak pomiaru lub ograniczenie się do pomiaru masowego nie zabezpiecza więc przed wystąpieniem problemów związanych z bezpieczeństwem, utrzymaniem ruchu czy też zapewnieniem pożądanej wydajności. Mając na uwadze wszystkie te aspekty, należy zatem zadać sobie pytanie: Czy na pewno wiesz ile wody masz w oleju?
Zobacz przykłady przetworników wody w oleju>>>>
Autor:
Wilgotności-entuzjasta
