ON SITE MONITORING VAN SMEEROLIE

Van sensoren over mobiele units tot complete minilabs

In een tijd waarin alle ontwikkelingen en processen steeds sneller lijken te gaan, groeit de behoefte aan mogelijkheden om smeerolie in het veld - on site - te kunnen monitoren. Hiermee is grofweg te bepalen of een smeerolie nog even 'mee kan' of dat het noodzakelijk is maatregelen te nemen zoals het toevoegen of zelfs helemaal vervangen van smeerolie. Speciale sensoren en mobiele units tot complete minilabs bieden deze mogelijkheden.

LABORATORIUM OF VELD?

Olie met juiste eigenschappen draagt bij aan efficiënte en betrouwbare werking

Om de kwaliteit van een smeerolie te monitoren, is het verstandig om met enige regelmaat een monster naar het laboratorium te sturen waar diverse eigenschappen worden geanalyseerd. Onder andere de viscositeit, de zuurgraad, vuildeeltjes en uiteraard de chemische samenstelling waarmee wordt aangetoond of bv. de benodigde additieven nog in voldoende mate aanwezig zijn. Zeker bij hydraulische olie is dit aan te raden, maar ook de analyse van een smeerolie heeft een toegevoegde waarde. Een smeerolie met de juiste eigenschappen voor een specifieke applicatie levert immers een belangrijke bedrage aan een efficiënte en betrouwbare werking van een machine of installatie.

Testresultaten laten op zich wachten

Nu is het analyseren van een monster in een laboratorium - mits op de juiste manier geïnterpreteerd - veelzeggend, maar het heeft ook een belangrijk nadeel: het duurt relatief lang voordat de resultaten bekend zijn. Wanneer het een routinecheck betreft, is dat van minder belang en kan de onderhoudsdienst deze tijd probleemloos overbruggen. Wanneer installaties echter mankementen vertonen of als er storingen optreden die in relatie kunnen staan met een degradatie van de smeerolie, dan is het prettiger om een directe meting op locatie te kunnen uitvoeren waarvan de uitslag ook direct bekend is. Daarnaast biedt het regelmatig uitvoeren van onsitemetingen inzicht in de werking van de installatie en eventueel aankomende storingen.

O.a. in de scheepvaart is er om logische redenen een groeiende belangstelling voor onsiteanalyse. Onderhoudstechnici zijn hier grotendeels op zichzelf aangewezen en moeten zo veel mogelijk voorkomen dat grote reparaties noodzakelijk zijn. Deze zijn immers uitsluitend aan wal uit te voeren, wat relatief veel tijd kost en veel logistieke rompslomp met zich meebrengt. Kortom: het voorkómen van problemen is hier van nog groter belang dan in de gemiddelde industriële omgeving.

Preventief onderhoud verhoogt TCO

Dit voorkómen is enerzijds te realiseren door het uitvoeren van een preventief onderhoud waarbij smeerolie, maar ook filters of slijtagedelen ruim van tevoren worden uitgewisseld. Een geaccepteerde en relatief goede benadering met echter twee belangrijke nadelen: wanneer er calamiteiten optreden - om welke reden dan ook - dan is het op basis van statistieken vervangen van onderdelen geen garantie voor een goede werking. Daarnaast leidt het tot een onnodig hoge Total Cost of Ownership; preventief vervangen betekent per definitie immers 'te vroeg'. Hoewel deze kosten zeker niet opwegen tegen het ongepland stilliggen van een schip, loont het zeker de moeite om ook die kosten te minimaliseren.

Dit is onder andere mogelijk door de kwaliteit van de smeerolie on site te monitoren. Een van de belangrijkste parameters in deze is de reinheid van de smeerolie, uitgedrukt in NAS of ISO-code. Voor het tellen van deze deeltjes zijn er speciale sensoren beschikbaar die met magnetische spoelen werken (metal aware debris sensor) en de deeltjes met een afmeting groter dan 70 µm tellen. Bovendien kunnen deze sensoren een onderscheid maken tussen ferro- en niet-ferrodeeltjes. Tevens is het bij het vaststellen van de kwaliteit van de olie ook belangrijk om de allerkleinste vaste deeltjes (tot ongeveer 4 µm) te detecteren met behulp van een laser.

Water

Naast vaste deeltjes is ook de aanwezigheid van water in de smeerolie een belangrijke parameter om de conditie te beschrijven. Water bevordert oxidatie in de smeerolie, verhoogt de elektrische geleidbaarheid en bevordert de groei van micro-organismen. Kortom, de olie veroudert sneller en kan door corrosieproducten en micro-organismen systemen verstoppen en ontregelen. Water in smeerolie is te achterhalen door een watersensor toe te passen die de relatieve vochtigheid bepaalt. Deze waarde, gecombineerd met temperatuur en verzadigingswaarde, leidt uiteindelijk tot de hoeveelheid water in ppm.

Tot slot wordt de kwaliteit van de olie op schepen gemonitord door regelmatig de viscositeit en de geleidbaarheid te meten. Het gaat bij deze metingen dan niet om de absolute waarde, maar om de relatieve veranderingen ervan in de tijd. Wanneer de waarde stabiel blijft, is het goed; wanneer een waarde stijgt of daalt, betekent dit dat er iets is veranderd, en dan is het belangrijk om na te gaan wat de invloed is van deze verandering en of deze positief of negatief is uit te leggen.

Een kanttekening bij het bovenstaande is dat het toepassen van een sensor alleen vaak niet voldoende is. De waarden moeten immers ook op de juiste wijze worden geïnterpreteerd om conclusies te kunnen trekken. Dit is niet nodig bij de toepassing van speciale units waarin de verschillende sensoren (voor water, metaaldeeltjes, kleine vaste deeltjes en de oliekwaliteit) en een controller opgenomen zijn. Deze controller ontvangt de output van de sensoren, bewerkt deze op basis van specifieke algoritmes en interpreteert de waarden voor de eindgebruiker, zodat deze eventueel actie kan ondernemen. Uiteraard kan dit systeem ook alarmen genereren en zijn de opgeslagen gegevens in een later stadium te gebruiken voor trendanalyse.

Ook binnen de industrie wordt er steeds meer on site monitoring toegepast om een eventuele degradatie van de smeerolie in een vroegtijdig stadium te kunnen vaststellen. Hiervoor zijn er vaak complete 'minilabs' beschikbaar, zoals hierboven weergegeven.

Deeltjestellers

Ook hierin bevinden er zich testen voor het detecteren van vuildeeltjes waarbij er ook vaak mogelijkheden zijn om aan te tonen om welke vuildeeltjes het gaat. Dit is belangrijk omdat de bron van de vuildeeltjes een indicatie is voor (overmatige) slijtage van een onderdeel; een probleem dat sowieso moet worden opgelost en vroegtijdig is vast te stellen via deze analyse. Voor (smeer)olietoepassingen zijn zowel online als draagbare (mobiele) deeltjestellers toe te passen. Onlinedeeltjestellers worden - al dan niet in bypass - gefixeerd op een meetpunt om hier continu te meten en de vervuilingstrend te monitoren. Vooral bij kritische smeerinstallaties biedt deze vorm van monitoring voordelen.

Draagbare of mobiele deeltjestellers zijn vaak ook online te gebruiken, maar zijn vooral ontwikkeld om te verplaatsen van meetpunt naar meetpunt, of zelfs uit een monsterflesje te meten. Ter plekke deeltjes tellen is natuurlijk een 'momentopname', maar kan wel duidelijkheid bieden wanneer er veranderingen optreden ten aanzien van bv. geluid en energieverbruik. Daarnaast zijn de waarden bruikbaar voor trendanalyse. Bij de conditiebewaking van smeerolie wordt er overigens steeds vaker niet alleen gekeken naar vooral de drie ISO-deeltjesgroottekanalen (4, 6 en 14 µ m(c), volgens ISO 4406(c), maar tevens naar de aanwezigheid van de grotere deeltjes (21, 38 en 70 µm(c), volgens SAE AS4059). Het spaart soms veel tijd uit om een alarm te krijgen dat afkomstig is van de aanwezigheid van grote deeltjes, vóórdat deze door het filter worden verwijderd of fijngemalen tot grote aantallen kleine deeltjes.

Andere testen in de 'minilabs' richten zich op de viscositeit, de aanwezigheid van water en de zuurgraad. Tevens is er in het 'minilab' hierboven testmateriaal beschikbaar dat bekendstaat als de 'blotter test'.

Hierbij wordt er eenvoudig een druppeltje olie op een speciaal vloeipapier gedruppeld, waarna de reactie met het papier een indicatie is voor de oliekwaliteit. Deze test is vooral bedoeld voor motoren en vereist bovendien enige ervaring.

Een andere test toont aan hoe het staat met een waterafscheidend vermogen van de olie. Zeker geen dagelijkse test, maar dermate eenvoudig dat hij on site eventueel eenvoudig is uit te voeren. De uitslag van deze test is een indicatie voor de aanwezigheid van voldoende additieven.

Naast losse testen en eventuele software om testen eenvoudiger uit te voeren en rapporten te genereren, voorzien de minilabs ook steeds vaker in multifunctionele sensoren. De Solinas OQS sensor geeft bijvoorbeeld (online) inzicht in de kwaliteit van de hydraulische of smeerolie op basis van het waarnemen van de chemische samenstelling. Deze kwaliteitssensor meet de stroom en de capaciteit; een gecombineerde meting die ook bekendstaat als het meten van de permittiviteit van een vloeistof (bepalen van de diëlektrische constante). De praktijk leert dat deze gecombineerde meting tot zestig maal gevoeliger is voor het vaststellen van veranderingen in de kwaliteit van de olie dan een standaard diëlektrische sensor.

De sensor is naar wens op locatie te gebruiken of permanent in een systeem op te nemen, waarbij de kwaliteit continu en online is te monitoren. Hierbij registreert de sensor onder meer veranderingen in het TAN/TBN-getal (Total Acid Number of Total Base Number; een indicatie voor de verzuring van de olie), evenals verandering in viscositeit, vuildeeltjes, temperatuur en vervuiling van de olie met water, glycol of brandstof. Deze waarde - die eenheidsloos is - wordt vergeleken met de waarde, behorend bij dezelfde olie wanneer deze de gewenste reinheidsgraad heeft, en die vooraf is in te stellen. Op basis van het verschil in waarden geeft de sensor een uitslag in de stoplichtcode (groen betekent oké, oranje pas op, rood stoppen).

En dan zijn er ook nog complete systemen die on site monitoring combineren met andere conditionmonitoringtechnieken.

De LubeMaster3 bijvoorbeeld, is in staat om een groot aantal parameters te monitoren die de kwaliteit van de smeerolie bepalen, maar verwerkte tevens andere analyseparameters zoals trillingen van een systeem. Trillingen worden vooral bij een lagersmering veelal veroorzaakt door vergaande slijtage die direct het gevolg is van vuildeeltjes die hun oorsprong weer vinden in onvolkomenheden in de smeerfilm.

Verder biedt deze unit een groot aantal aansluitmogelijkheden voor uiteenlopende sensoren waarmee de eigenaar van een machine of systeem in principe alles kan meten wat voor hem van belang is. In het kader van de oliekwaliteit zijn hiermee bijvoorbeeld zowel de olietemperatuur, waterverzadiging en slijtagedeeltjes als RUL (Remaining Useful Lifetime) en optioneel de viscositeit te meten. De eerder genoemde multifunctionele sensoren die ook hier worden toegepast, meten onder andere de relatieve vochtigheid, de permeabiliteit en de conductiviteit. Dit zijn parameters die een indicatie geven van de chemische samenstelling van de olie en hiermee van eventuele degradatieproducten; bijvoorbeeld als gevolg van water of vuildeeltjes in de olie. Tot slot is het systeem direct te koppelen aan de in eigen huis ontwikkelde Kinematic filtersystemen.