เนื้อหาวันที่ : 2010-08-03 17:59:22 จำนวนผู้เข้าชมแล้ว : 6730 views

ทำไมต้องตรวจสอบสภาพน้ำมัน (ตอนที่ 1)

สิ่งเจือปนและสภาพน้ำมันที่ใช้งานกับเครื่องจักร เป็นตัวที่สะท้อนสภาพความเสียหายและการสึกหรอที่เกิดขึ้นกับเครื่องจักรนั้น ๆ อนุภาคของสิ่งที่สึกหรอจะปะปนอยู่กับน้ำมันที่ใช้กับเครื่องจักรนั้น ๆ การตรวจสอบสภาพน้ำมันที่ใช้กับเครื่องจักรเหมือนกับการตรวจเลือดของคนเรา เพราะสามารถทำให้เรารู้ว่าชิ้นส่วนใหนของเครื่องจักรที่เกิดการสึกหรอหรือชำรุดเสียหาย

อาจหาญ ณ นรงค์
แผนกวิศวกรรมและซ่อมบำรุง
บริษัท โยโกฮาม่า ไทร์ แมนูแฟคเจอริ่ง (ประเทศไทย) จำกัด 
.

.

สิ่งเจือปนและสภาพน้ำมันที่ใช้งานกับเครื่องจักร เป็นตัวที่สะท้อนสภาพความเสียหายและการสึกหรอที่เกิดขึ้นกับเครื่องจักรนั้น ๆ อนุภาคของสิ่งที่สึกหรอจะปะปนอยู่กับน้ำมันที่ใช้กับเครื่องจักรนั้น ๆ การตรวจสอบสภาพน้ำมันที่ใช้กับเครื่องจักรเหมือนกับการตรวจเลือดของคนเรา เพราะสามารถทำให้เรารู้ว่าชิ้นส่วนใหนของเครื่องจักรที่เกิดการสึกหรอหรือชำรุดเสียหาย ตลอดจนถึงความผิดปกติในสภาพการทำงานของเครื่องจักรว่าเป็นไปมากน้อยเพียงใด 

.
การตรวจสอบคุณภาพน้ำมันของเครื่องจักรเปรียบเสมือนการตรวจเลือดของคน

ถ้าเปรียบเครื่องจักรก็เสมือนกับคนเราก็คงจะคล้ายกัน ย่อมมีอายุไข มีการเจ็บใข้ได้ป่วย มีการบาดเจ็บแต่ต่างกันที่เครื่องจักรเป็นวัตถุ ถ้าเสียหายหรือพังไปก็สามารถสร้างขึ้นหรือซื้อหามาทดแทนเพื่อที่จะใช้งานต่อไปใด้ ในบางครั้งอาการผิดปกติหรือความเสียหายที่เกิดขึ้นกับเครื่องจักรเราสามารถรับรู้ได้ทาง เสียง การสั่นสะเทือน กลิ่นที่ผิดปกติ เป็นความผิดปกติที่เกิดขึ้นภายนอกที่เราสามารถมองเห็น เราก็สามารถรับรู้และหาทางแก้ใขซ่อมแซมหรือแก้ปัญหาได้  

.

แต่การสึกหรอหรือความเสียหายของเครื่องจักรที่เป็นส่วนประกอบภายในที่เกิดขึ้นอย่างเงียบนั้นเราไม่สามารถมองเห็นและจับต้องได้ เช่น การสึกหรอหรือการแตกหักของชิ้นส่วนต่าง ๆ ภายใน วิธีการหนึ่งที่เราจะรู้ได้ถึงสภาพการสึกหรอดังกล่าวคือการตรวจสภาพน้ำมัน (Oil Analysis) ซึ่งเปรียบไปก็เหมือนกับการตรวจเลือดเพื่อหาสิ่งผิดปกติในร่างกายของคนเรานั่นเอง

.
สิ่งที่ได้จากการวิเคราะห์น้ำมัน
การวิเคราะห์น้ำมันจะทำให้เรารู้สิ่งต่าง ๆ เหล่านี้คือ

- สภาพของน้ำมัน เช่น ความหนืดและสารเพิ่มคุณภาพหรือคุณสมบัติต่าง ๆ ว่ายังสามารถใช้น้ำมันนั้นได้ต่อไปหรือไม่ และถ้าใช้ได้น่าจะใช้ได้อีกนานเท่าใด

.

- อนุภาคต่าง ๆ ที่ปะปนอยู่กับน้ำมัน เช่น ฝุ่น ตะกอน และสารแขวนลอยต่าง ๆ ว่ามีอะไรบ้างมากน้อยเพียงใด ซึ่งจะเป็นตัวบอกถึงสภาพการใช้งานของน้ำมันและการรั่วซึมของถังและท่อของน้ำมัน

.

- ปริมาณและขนาดของโลหะต่าง ๆ ที่ปะปนอยู่ในน้ำมัน เช่น เหล็ก ทองแดง ตะกั่ว ซึ่งจะเป็นตัวบอกสภาพการใช้งานและการสึกหรอของเครื่องจักรนั้น ๆ ว่ามีการสึกหรอมากน้อยเพียงใดและการสึกหรอนั้นมาจากชิ้นส่วนไหนของเครื่องจักร

.

รูปที่ 1 การวิเคราะห์น้ำมันเหมือนกับการตรวจเลือดของเครื่องจักร

.
รายละเอียดในการวิเคราะห์น้ำมัน (Detail of Oil Analysis) 
สำหรับรายละเอียดในการวิเคราะห์น้ำมันส่วนใหญ่ที่ทำในห้องแลปนั้นจะแบ่งออกเป็นสามอย่างคือ

* การวิเคราะห์ธาตุต่าง ๆ และองค์ประกอบของน้ำมัน (Elemental Analysis) เพื่อหาองค์ประกอบและจำนวนของธาตุต่าง ๆ ที่เจือปนในน้ำมันซึ่งเป็นการบ่งบอกถึงการสึกหรอและความผิดปกติที่เกิดขึ้นกับเครื่องจักรนั้น ๆ

.

* การวิเคราะห์สิ่งเจือปนในน้ำมัน (Contamination Analysis) เพื่อหาขนาดอนุภาคและสิ่งเจือปนในน้ำมัน เช่น น้ำ เศษที่เกิดจากการสึกหรอ สารประกอบต่าง ๆ ที่เกิดขึ้น

.

* การวิเคราะห์สภาพน้ำมัน (Oil Condition Analysis) ทดสอบเพื่อหาสภาพที่เป็นอยู่ของน้ำมัน เช่น ความหนืดและความเป็นกรดเป็นด่างของน้ำมัน (TBN สำหรับเครื่องยนต์/TAN สำหรับไม่ใช่เครื่องยนต์)

.
1. การวิเคราะห์ธาตุต่าง ๆ และองค์ประกอบของน้ำมัน (Elemental Analysis)

การวิเคราะห์หาธาตุต่าง ๆ ที่ปะปนอยู่ในน้ำมันนั้นเป็นการตรวจสอบเพื่อที่จะหาชนิดและปริมาณของธาตุและโลหะชนิดต่าง ๆ ที่ปะปนอยู่ในน้ำมัน เนื่องจากชนิดและจำนวนของธาตุและโลหะต่าง ๆ ที่ปะปนอยู่ในน้ำมันจะเป็นตัวบ่งบอกถึงสภาพความผิดปกติและการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นกับเครื่องจักรที่ได้รับการหล่อลื่นหรือใช้งานกับน้ำมันเหล่านั้น เช่น ถ้าพบทองเหลืองหรือดีบุกในน้ำมันก็จะทำให้เรารู้ว่าการสึกหรอมาจากบูชต่าง ๆ ของเครื่องจักร

.

โครเมี่ยมมาจากชิ้นส่วนของแบริ่ง หรือเหล็กอาจมาจากชิ้นส่วนของเฟือง (Gear) เป็นต้น จำนวนของธาตุและโลหะต่าง ๆ ที่พบจะเป็นตัวบ่งบอกถึงขนาดของการสึกหรอหรือความเสียหายที่เกิดขึ้น เช่น ถ้าพบเหล็กจำนวนน้อย ๆ ในห้องเกียร์ (Gear Box) ที่เริ่มใช้งานใหม่ ๆ ก็แสดงว่าเป็นการสึกหรอตามปกติของเฟือง (Gear) ใหม่ที่ต้องขัดสีกัน

.

แต่ถ้าหากว่ามีเศษเหล็กปนอยู่ในน้ำมันเป็นจำนวนมากก็แสดงว่าเป็นการสึกหรอที่ผิดปกติ จึงต้องตรวจสอบหาสาเหตุที่มาของเศษเหล็กเหล่านั้นและหาทางแก้ใขและป้องกันในลำดับต่อไป เช่น การสึกหรอของเฟือง (Gear) ในรูปที่ 2 ซึ่งชิ้นส่วนที่สึกหรอของเฟืองดังกล่าวจะตกลงไปปะปนอยู่ในน้ำมัน

.

รูปที่ 2 การสึกหรอและหลุดร่อนของวัสดุที่เป็นเฟือง (Gear) และเราจะพบชิ้นส่วนที่หลุดร่อนดังกล่าวปะปนอยู่ในน้ำมันหล่อลื่น

.

สำหรับรายละเอียดความเกี่ยวข้องของการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ ของเครื่องจักรกับธาตุและโลหะต่าง ๆ ที่พบในตัวอย่างน้ำมันแสดงดังรายละเอียดต่อไปนี้

.

เหล็ก (Iron, Fe) เป็นส่วนประกอบหลักของเครื่องจักร การสึกหรอของเหล็กนั้นมีทั้งชิ้นส่วนที่สึกหรอที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ส่วนมากเหล็กที่สึกหรอเป็นอนุภาคใหญ่ ๆ หรือเครื่องจักรที่มีการสึกหรอของชิ้นส่วนอย่างรุนแรง เหล็กซึ่งมีน้ำหนักมากจะลงไปกองอยู่ที่ก้นถังเก็บน้ำมันเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งสามารถเห็นได้ในตอนถ่ายน้ำมัน ซึ่งในรายละเอียดของการสึกหรอที่มีเหล็กอยู่ในน้ำมันที่เราทำการวิเคราะห์นั้นจะแสดงในตารางที่ 1 โดยจะแบ่งตามประเภทของเครื่องจักร

.
ตารางที่ 1 แสดงที่มาของเหล็กที่ปะปนอยู่ในน้ำมันจากจากการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ

.

ทองแดง (Copper, Cu) ส่วนมากจะประกอบอยู่ในโลหะผสม (Alloy Element) มีคุณสมบัติในการเป็นตัวนำความร้อนและไฟฟ้าได้ดี เป็นส่วนประกอบของเครื่องจักร เช่น อุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน (Heat Exchanger) 

.

1.1.1 ส่วนประกอบของแบริ่ง บูช วัสดุกันสึกและอื่น ๆ ในการตรวจสภาพน้ำมัน ซึ่งถ้าพบทองแดงผสมอยู่ในน้ำมันส่วนใหญ่ก็จะมีที่มาของทองแดงจากการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ  ดังรายละเอียดในตารางที่ 2  

.
ตารางที่ 2 แสดงที่มาของทองแดงที่ปะปนอยู่ในน้ำมันจากการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ

.

ดีบุก (Tin, Sn) เป็นโลหะผสมระหว่างทองแดง (Copper) กับตะกั่ว (Lead) ส่วนมากจะเป็นส่วนประกอบของวัสดุที่ใช้ทำแบริ่ง (Bearing Liner) ซึ่งถ้าพบดีบุกผสมอยู่ในน้ำมันก็จะมีที่มาของดีบุกจากการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ ดังรายละเอียดในตารางที่ 3

.
ตารางที่ 3 แสดงที่มาของตะกั่วที่ปะปนอยู่ในน้ำมันจากการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ

.

อะลูมิเนียม (Aluminum, Al) เป็นวัสดุที่มีความสามารถในการนำความร้อนที่ดีและความแข็งแรงสูงเมื่อเปรียบเทียบกับน้ำหนักหรือเป็นวัสดุที่มีน้ำหนักเบานั่นเอง นอกจากนี้อลูมิเนียมยังมีคุณสมบัติในการป้องกันการกัดกร่อนสูงจึงนำมาใช้กับงานที่ต้องต้านทานการกัดกร่อน ซึ่งถ้าพบอลูมิเนียมผสมอยู่ในน้ำมัน ก็จะมีที่มาของอลูมิเนียมจากการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ ดังรายละเอียดในตารางที่ 4

.
ตารางที่ 4 แสดงที่มาของอลูมิเนียมที่ปะปนอยู่ในน้ำมันจากการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ

.

โครเมียม (Chrome, Cr) เป็นธาตุที่เพิ่มความแข็งและทนทานต่อการกัดกร่อนให้กับโลหะ ดังนั้นจึงใช้เป็นส่วนประกอบของวัสดุที่ใช้ในงานและส่วนประกอบของเครื่องจักรที่ต้องการความแข็งและต้านทานต่อการกัดกร่อน ซึ่งถ้าพบโครเมี่ยมผสมอยู่ในน้ำมัน ก็จะมีที่มาของโครเมี่ยมจากการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ ดังรายละเอียดในตารางที่ 5

.
ตารางที่ 5 แสดงที่มาของโครเมี่ยมที่ปะปนอยู่ในน้ำมันจากการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ

.

ตะกั่ว (Lead, Pb) เป็นวัสดุที่มีความอ่อนตัวสูงจึงนิยมใช้เป็นตัวที่เคลือบอยู่ด้านในของแบริ่งกาบ (Journal Bearing) ให้เป็นตัวที่สึกหรอแทนเมื่อเกิดการเสียดสีซึ่งถ้าพบตะกั่วผสมอยู่ในน้ำมันก็จะมีที่มาของตะกั่วจากการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ ดังรายละเอียดในตารางที่ 6

.
ตารางที่ 6 แสดงที่มาของตะกั่วที่ปะปนอยู่ในน้ำมันจากการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ

.

ซิลิกอน (Silicon, Si) เป็นสารที่มักจะพบมากและบ่อยในตัวอย่างน้ำมันที่ส่งมาวิเคราะห์ โดยที่จะพบในลักษณะของผลึกแข็ง ๆ ที่ปะปนอยู่ในน้ำมัน ซึ่งเมื่อวัสดุแข็ง ๆ เหล่านี้ปะปนเข้าใปในระบบกับน้ำมันก็จะเป็นตัวที่ขูดขีดสร้างความเสียหายให้กับเครื่องจักรเป็นอย่างมาก ซึ่งถ้าพบซิลิกอนผสมอยู่ในน้ำมันก็จะมีที่มาของซิลิกอนจากแหล่งต่าง ๆ ดังรายละเอียดในตารางที่ 7

.
ตารางที่ 7 แสดงที่มาของซิลิกอนที่ปะปนอยู่ในน้ำมัน

.

เงิน (Silver, Ag) เป็นวัสดุที่นำความร้อนได้ดีมากและมีความเสียดทานน้อย แต่ข้อเสียคือจะเกิดการกัดกร่อนได้ง่ายเมื่อใช้งานร่วมกับสารเพิ่มคุณภาพที่ทำมาจากสารประกอบที่เป็นสังกะสี (Zinc–Base Additive) ซึ่งถ้าพบเงินผสมอยู่ในน้ำมันก็จะมีที่มาของเงินจากแหล่งต่าง ๆ ดังรายละเอียดในตารางที่ 8

.
ตารางที่ 8 แสดงที่มาของเงินที่ปะปนอยู่ในน้ำมันจากการสึกหรอของชิ้นส่วนต่าง ๆ

.

ธาตุอื่น ๆ (Other Material) นอกจากธาตุที่กล่าวมาข้างต้นแล้วยังมีธาตุอื่นๆที่เรามามารถพบได้ในการวิเคราะห์ ตัวอย่างน้ำมันอีกเช่น ไททาเนียม (Titanium) แมกนีเชียม (Magnesium) วาเนเดียม (Vanedium) โมลิบดินัม (Molybdenum) หรือสังกะสี (Zinc) ซึ่งมีที่มาของธาตุดังกล่าวดังแสดงในตารางที่ 9

.

ตารางที่ 9 แสดงที่มาของธาตุต่าง ๆ ที่ปะปนอยู่ในน้ำมัน

.
2. การสึกหรอที่ยอมให้ได้ของวัสดุต่าง ๆ (Wear Metal Limit)

ในการวิเคราะห์หาจำนวนของธาตุและโลหะต่าง ๆ ที่ปนเปื้อนอยู่ในตัวอย่างน้ำมันนั้นทำโดยวิธีการตรวจสอบสเปคตรัม (Emission Spectrocopy) การตรวจสอบด้วยวิธีการดังกล่าวจะทำให้เรารู้ถึงปริมาณของธาตุและโลหะต่าง ๆ ที่เจือปนในน้ำมัน จำนวนสารเพิ่มคุณภาพและสารแขวนลอยต่าง ๆ ที่มีอยู่  

.

ในการตรวจสอบค่าที่วัดได้โดยส่วนใหญ่จะแสดงออกมาในปริมาณ ส่วนต่อล้านส่วนของน้ำมัน (Part Per Million, ppm) ซึ่ง 1000 ppm จะเท่ากับจำนวน 1% ของน้ำมัน การตรวจสอบด้วยวิธีการนี้จะสามารถหาขนาดของสิ่งเจือปนที่มีขนาดเล็กกว่า10ไมครอน (Micron, ) ได้

.

สำหรับเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ในแต่ละประเภทจะยอมให้มีสิ่งเจือปนที่เป็นธาตุต่าง ๆ มากน้อยต่างกันซึ่งขึ้นอยู่กับความละเอียดและความเที่ยงตรงในการทำงานของเครื่องจักรหรืออุปกรณ์แต่ละอย่าง ซึ่งสำหรับรายละเอียดของจำนวนสิ่งเจือปนที่ยอมให้ได้สำหรับอุปกรณ์ต่าง ๆ นั้นแสดงในตารางงที่ 10 ในหน่วยส่วนต่อล้านส่วนของน้ำมัน (ppm)

.
ตารางที่ 10 รายละเอียดของจำนวนสิ่งเจือปนที่ยอมให้ได้สำหรับอุปกรณ์ต่าง ๆ (ppm)

.
1.3 ที่มาจากแหล่งอื่น ๆ ของธาตุและโลหะที่ปะปนในน้ำมัน

ธาตุและโลหะต่าง ๆ ที่พบในน้ำมันนั้นเป็นสิ่งที่บอกถึงสาเหตุในการสึกหรออย่างรวดเร็วของเครื่องจักรเครื่องนั้น ๆ นอกจากนั้นยังทำให้เราสามารถทำนายอายุการใช้งานน้ำมันที่เหลือและเตรียมการในการที่จะบำรุงรักษาเครื่องจักรได้ต่อไปในอนาคตได้อีกด้วย

.

ที่มาของสิ่งเจือปนในน้ำมันนั้นมีได้ทั้งสองทางทั้งสิ่งเจือปนที่เกิดขึ้นภายในระบบ (Internal Contamination) และสิ่งเจือปนที่มาจากภายนอกระบบ (External Contamination) ซึ่งในการพิจารณาปริมาณสิ่งเจือปนต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นทั้งชนิดและปริมาณของสิ่งเจือปนนั้น สิ่งที่เราต้องนำมาเปรียบเทียบกันเพื่อหาสาเหตุความผิดปกติที่เกิดขึ้นกับเครื่องจักรนั้น คือผลการตรวจสอบน้ำมันครั้งก่อน กับผลการตรวจสอบครั้งหลัง และปริมาณธาตุและโลหะ หรือสิ่งเจือปนชนิดต่าง ๆ ที่เพิ่มขึ้น

.
ตารางที่ 11 แสดงที่มาของธาตุและโลหะจากแหล่งอื่น ๆ

.
1.4  สารเพิ่มคุณภาพ (Additive) ที่พบในน้ำมัน  

ในบางครั้งสารเพิ่มคุณภาพหลายตัวที่อยู่ในน้ำมัน ซึ่งสารเพิ่มคุณภาพดังกล่าวเป็นสารเคมีเมื่อน้ำมันผ่านการใช้งานที่สภาพการทำงานต่าง ๆ มานานทำให้สารเพิ่มคุณภาพบางตัวเกิดการเสื่อมสภาพในการทำหน้าที่ของมัน และหลงเหลืออยู่ในน้ำมันในสภาพสารเคมีต่าง ๆ เช่น แคลเซียม (Calcium)

.

สารเพิ่มคุณภาพบางตัวจะค่อย ๆ ลดจำนวนหรือความเข้มข้นลดลงเมื่อใช้งานน้ำมันระยะนาน ๆ เช่น สังกะสีและฟอสฟอรัส (Zinc and Phosphorous) สิ่งต่าง ๆ เหล่านี้เราจะต้องรู้และนำมาพิจารณาในการดูสิ่งเจือปนและผลการตรวจสอบตัวอย่างน้ำมันดังรายละเอียดในตารางที่ 12

.
ตารางที่ 12 แสดงรายละเอียดของสารเคมีชนิดต่าง ๆ ที่ใช้เป็นสารเพิ่มคุณภาพในน้ำมัน

.
เอกสารอ้างอิง
[1] The Oil Analysis Handbook, NCH Corporation., USA
[2] The Handbook of Hydraulic Filtration, Parker Hannifin Corporation, USA

สงวนลิขสิทธิ์ ตามพระราชบัญญัติลิขสิทธิ์ พ.ศ. 2539 www.thailandindustry.com
Copyright (C) 2009 www.thailandindustry.com All rights reserved.

ขอสงวนสิทธิ์ ข้อมูล เนื้อหา บทความ และรูปภาพ (ในส่วนที่ทำขึ้นเอง) ทั้งหมดที่ปรากฎอยู่ในเว็บไซต์ www.thailandindustry.com ห้ามมิให้บุคคลใด คัดลอก หรือ ทำสำเนา หรือ ดัดแปลง ข้อความหรือบทความใดๆ ของเว็บไซต์ หากผู้ใดละเมิด ไม่ว่าการลอกเลียน หรือนำส่วนหนึ่งส่วนใดของบทความนี้ไปใช้ ดัดแปลง โดยไม่ได้รับอนุญาตเป็นลายลักษณ์อักษร จะถูกดำเนินคดี ตามที่กฏหมายบัญญัติไว้สูงสุด