Чистота масла – показатель количества и размеров твердых частиц механических загрязнений в единице объема масла. В зависимости от условий эксплуатации машин и типа оборудования применяются различные масла, класс чистоты которых соответствует ГОСТ 17216-71, ISO 4406 или SAE AS4059. Для контроля чистоты масла по ГОСТ, ISO и SAE используются автоматические лазерные счетчики и анализаторы частиц.
Загрязнения в масле являются одним из самых больших факторов риска, в частности, для гидравлических систем. Начиная с 1960 года, аэрокосмическая промышленность занялась этим вопросом и установила рекомендации по чистоте гидравлических жидкостей в NAS (Национальный аэрокосмический стандарт) 1638. Вскоре NAS 1638 был принят другими отраслями промышленности. Однако, согласно уровню развития техники в то время, подсчету подлежали только частицы размером более 5 мкм. Увеличение давления в гидравлических системах требовало все более высокой точности подгонки элементов машин и все более тонких систем фильтрации. Это повысило требования к чистоте масла.
Определение классов чистоты в соответствии с SAE AS4059
По этой причине был разработан стандарт SAE AS4059. Компании, имеющие счетчики частиц последнего поколения, сообщают классы чистоты в соответствии с этим стандартом.
Когда в 1964 году был разработан стандарт NAS 1638, то толчком послужила эксплуатационная безопасность в аэрокосмической отрасли. До этого момента не существовало методов, позволяющих определить чистоту используемых масел с помощью автоматического счетного оборудования. Вскоре другие промышленные компании взяли на вооружение новый и единственный на тот момент нормативный документ. NAS 1638 быстро стал использоваться в Европе, а первая версия ISO 4406 была принята в 1977 году. Подсчет в соответствии с NAS может производиться только автоматическими счетчиками. Существует 5 классов чистоты. Помимо автоматического подсчета с 3 классами чистоты, подсчет по ISO также допускает ручной подсчет и отнесение к 2 классам чистоты на основании остатков на фильтровальной бумаге. Из-за отсутствия доступных счетных устройств в Европе в то время преобладал стандарт ISO.
NAS 1638 - пионер в определении классов чистоты
С помощью NAS 1638 были определены 5 классов чистоты. Частицы подсчитываются дифференцированно в 5 классах размеров:
5-15,
15-25,
25-50,
50-100 мкм,
>100 мкм.
Указываются только те номера частиц, которые действительно присутствуют в классе. Поэтому частицы не суммируются, как в ISO 4406. После подсчета частиц каждому диапазону размеров присваивается класс чистоты от 00 до 12. Окончательная общая оценка производится путем указания наихудшего из этих 5 номеров NAS. С момента определения NAS 1638 в гидравлических системах используются все более тонкие фильтры. В результате количество частиц >50 мкм и даже >15 мкм значительно снизилось. NAS 1638 с его 5 относительно "большими" классами размеров часто уже не соответствовал реальности.
ISO 4406 - дифференцированная классификация частиц меньшего размера
В связи с этим европейские производители фильтров и установок, в частности, разработали еще одно руководство в виде стандарта ISO 4406. В версии 1977 года он предусматривал классификацию частиц размером >5 мкм и >15 мкм, поскольку в то время лазерные датчики высокого разрешения еще не были доступны, и часто даже частицы, присутствующие на просеянной фильтровальной бумаге, могли быть разделены на мелкие (5 мкм) и крупные (15 мкм) только опытным специалистом с помощью микроскопа.
ISO 4406 был пересмотрен в 1999 году. Благодаря новым лазерным датчикам появилась возможность оценивать мелкие частицы настолько хорошо, что можно было отображать даже частицы размером от 2 мкм. С 1999 года ISO 4406 определяет три класса: >4 мкм, >6 мкм и >14 мкм при оценке с помощью счетчика. Если частицы подсчитываются вручную на фильтре, то по-прежнему можно определить только 2 класса чистоты (>5µ и >15µ). При подсчете частиц по ISO подсчет частиц является кумулятивным, т.е. количество частиц >5µ включает также частицы >15µ. Подсчитанные в пробе масла частицы относятся к 100 мл в соответствии с таблицей и присваиваются классу чистоты для каждого класса размера.
Последняя редакция - ISO 4406:2017. ИСО в основном используется для гидравлических систем, однако компании в области фильтрации, топливной и автомобильной промышленности также принимают этот стандарт.
Рекомендуемые минимальные классы чистоты
Компонент - Класс в соответствии с ISO 4406
Сервогидравлическое оборудование, сервоклапаны - Минимум 17/14/11
Пропорциональная гидравлика и гидравлика высокого давления (p>160 бар) - Минимум 19/16/13
Гидравлика низкого и среднего давления (p<160 бар) - Минимум 21/18/13
Лопастные и поршневые насосы / двигатели - Минимум 18/16/13
Шестеренчатые насосы / двигатели - Минимум 20/17/14
Биологическая гидравлика - Минимум 19/17/13
Класс чистоты ISO указывается в виде составного числа, например, 21/18/17. Первое число относится к частицам >4 мкм, среднее число - к частицам >6 мкм и правое число - к крупным частицам >14 мкм.
Пробная пыль для калибровки счетчика частиц
Автоматические счетчики частиц использовались примерно с 1960 года. Распределение частиц загрязнений по размерам в гидравлических системах часто являлось причиной точного анализа масла с определением металлов износа, воды и других загрязнений, которые влияли на отказы гидравлических систем и их компонентов. Точная калибровка счетчиков частиц имела большое значение. Для калибровки счетчиков частиц ISO, а также NAS была выбрана пыль, которую размешивали в полностью синтетическом авиационном гидравлическом масле. Эта кремниевая пыль ACFTD (Air Cleaner Fine Test Dust) использовалась более 25 лет, пока производитель не прекратил ее производство в 1992 году.
Поэтому необходимо было найти и переопределить новую пыль для испытаний, названную "ISO Medium Test Dust" (ISO MTD). Эта пыль MTD имела другое распределение частиц. В результате процедура калибровки счетчиков и процедура оценки должны были быть изменены. Если старая калибровка для пыли ACFTD определяла размер частиц как самое длинное продолжение частицы (самая длинная диагональ), то калибровка, необходимая для ISO MTD, определяла диаметр равного по площади круга как размер частиц.
Однако для того, чтобы классы чистоты, перечисленные во многих нормативных документах, не изменились, размеры частиц, определенные по диагоналям, были переопределены на значения, рассчитанные по равным по площади окружностям. Таким образом, количество частиц размером >5 мкм, определенное по тестовой пыли ACFTD, соответствует количеству частиц >6 мкм, обычно используемых в современной калибровке MTD. Таким образом, класс чистоты в обоих случаях одинаков.
***
https://www.pamas.ru/ — оборудование для анализа масла и топлива, приборы для определения механических включений и класса чистоты жидкостей: анализаторы PAMAS GmbH.
