Partikül Sayımı Nasıl Yapılır? Lazer Cihazlar ve Yöntemler
Endüstriyel hidrolik ve yağlama sistemlerinde kirlilik kontrolünün temeli olan partikül sayımı, optik lazer sensörler ve uluslararası standartlar çerçevesinde gerçekleştirilir.
Endüstriyel Yağlama Sistemlerinde Partikül Sayımının Mühendislik Temelleri
Endüstriyel hidrolik ve yağlama sistemlerindeki arızaların yaklaşık %75 ila %80'i akışkan kirliliğinden (fluid contamination) kaynaklanır. Yağ içerisinde süspansiyon halinde bulunan katı parçacıklar; pompalar, valfler ve silindirlerde abrazyon (abrasive wear), adezyon ve yorulma (fatigue wear) gibi mekanik deformasyonlara yol açar. Bu kirliliğin miktarını ve boyut dağılımını nicel olarak belirlemek amacıyla partikül sayımı analizi uygulanır.
Partikül sayımı, birim hacimdeki (genellikle 1 mL veya 100 mL) katı parçacıkların sayısını ve micron cinsinden boyut sınıflandırmasını sunar. Endüstride bu ölçümler için ISO 4406:2021, NAS 1638 ve SAE AS4059 gibi uluslararası standartlar temel alınır. Doğru bir ölçüm yöntemi seçilmediğinde, yağın içerisindeki su damlacıkları, hava kabarcıkları veya vernik (varnish) prekürsörleri katı partikül gibi algılanarak hatalı sonuçlar üretebilir. Bu nedenle ölçüm teknolojisinin çalışma prensibine ve saha şartlarına hakim olmak kritiktir.
- ISO 4406:2021: >4 µm(c), >6 µm(c) ve >14 µm(c) boyut sınıflandırmasına dayalı 3 rakamlı kodlama sistemi.
- NAS 1638: 5 farklı boyut aralığında (5-15, 15-25, 25-50, 50-100, >100 µm) kirlilik sınıfı belirleme (Tarihi standart ancak eski tesislerde hâlen yaygın).
- SAE AS4059: Havacılık ve hassas endüstriyel hidrolik için geliştirilmiş, mutlak partikül sayılarına dayalı sınıflandırma.
Lazer Partikül Sayıcı Çalışma Prensibi
Günümüz endüstriyel standartlarında en sık kullanılan optik yöntem ışık engelleme (light extinction / light blockage) prensibidir. Lazer tabanlı bir optik partikül sayıcı; bir lazer diyot kaynağı, hassas bir akış hücresi (flow cell) ve hedeflenmiş bir fotodiyot sensörden (photodiode detector) oluşur.
Akışkan, dar bir kesite sahip akış hücresinden sabit bir debi ile (örneğin 20 ila 50 mL/dk) geçerken, lazer ışını akış kanalını dik açıyla diker. Akışkan içerisinde katı bir parçacık geçtiğinde, lazer ışınının bir kısmını engeller veya kırar. Bu durum, fotodiyot üzerine düşen ışık yoğunluğunda anlık bir düşüşe (gölge etkisi) neden olur. Düşüşün genliği parçacığın cross-sectional alanıyla (boyutuyla) orantılıdır; voltaj darbesinin frekansı ise birim zamandaki parçacık sayısını verir.
Sistemde kullanılan optik cihazların kalibrasyonu son derece kritiktir. Optik sayıcılar, ISO 11171 standardına göre NIST SRM 2806 (National Institute of Standards and Technology) referans test tozları kullanılarak kalibre edilir. Bu kalibrasyon ile tespit edilen boyutlar µm(c) olarak ifade edilir. Saha kontrollerinizde periyodik ölçüm gerçekleştirmek için taşınabilir bir [Partikül ölçüm cihazı](/urunler/partikul-olcum-cihazi) entegrasyonu, sistem kirliliğini anlık olarak doğrulamanıza imkan tanır.
Hat Üstü (Online) ve Laboratuvar (Off-line) Ölçüm Yöntemlerinin Karşılaştırması
Partikül sayımı uygulamalarında temel olarak iki farklı konfigürasyon mevcuttur: Hat üstü (online/inline) ölçüm ve laboratuvar tipi (off-line) şişe numunesi analizi. Her iki yöntemin de teknik üstünlükleri ve sınırları bulunmaktadır.
Hat üstü (online) sistemlerde, sensör doğrudan hidrolik veya yağlama hattının bypass veya basınç hattına bağlanır. Bu yöntemin en büyük avantajı, yağın sistemdeki gerçek çalışma sıcaklığında ve türbülansında anlık (real-time) izlenebilmesidir. Numune alma kabı kirliliği riski tamamen ortadan kalkar. Ancak hat üstü sayıcılarda yüksek viskozite, aşırı mikro kabarcık (micro-bubbles) oluşumu ve serbest/emülsifiye su varlığı lazer ışınını kırarak partikül sayısını yapay olarak yüksek gösterebilir. Bu noktada yüksek basınç sönümleme ve hava ayırma hücreli [YFJ-4 online partikül ölçüm](/urunler/yag-analiz-cihazlari/hat-tipi-yag-analiz-cihazlari/yfj-4-online-partikul-olcum-cihaz) sistemleri devreye girer.
Laboratuvar ortamında gerçekleştirilen off-line ölçümlerde ise numune öncelikle ASTM D7647 standardına uygun olarak kirlilikten arındırılmış özel çözücüler (solvent) ile seyreltilebilir (dilution). Vakum altında gaz giderme (degassing) ve ultrasonik banyo işlemleri uygulanarak mikro kabarcıklar yok edilir. Ağır koyu renkli yağlar veya aşırı kirli numuneler için membran filtreleme ve optik mikroskop altında sayım (ISO 4407) metodolojisi tercih edilir.
| Teknik Parametre | Hat Üstü (Online) Ölçüm | Laboratuvar (Off-line) Ölçüm |
|---|---|---|
| Ölçüm Sıklığı | Sürekli / Gerçek Zamanlı | Periyodik (Günlük/Haftalık/Aylık) |
| Numune Kabı Kontaminasyon Riski | Yok (Doğrudan hatta bağlı) | Var (ISO 3722'ye uygun kap şart) |
| Hava Kabarcığı ve Su Etkisi | Yüksek (Hata riski var) | Düşük (Ultrasonik de-aerasyon uygulanır) |
| Viskozite Sınırı | Sınırlı (Maks. 68-100 cSt, basınca bağlı) | Yüksek (Seyreltme / Solvent ile çözülebilir) |
| Standardizasyon Metodu | ISO 11171 / ISO 4406 | ISO 11171 / ISO 4407 / ASTM D7647 |
Doğru Numune Alma ve Ölçüm Hatalarının Önlenmesi
Off-line partikül sayımında elde edilen verilerin doğruluğu, %90 oranında numune alma (sampling) tekniğine bağlıdır. Rastgele alınan bir numune, sistem kirliliğini yansıtmak yerine dış ortam kirini ölçmenize neden olur.
Numune alımı esnasında dikkat edilmesi gereken teknik adımlar şunlardır: Numune portu mutlaka sistemin aktif çalıştığı, yağın sıcak ve türbülanslı olduğu (Reynolds sayısı Re > 2200) noktalardan seçilmelidir. Tank dip noktalarından veya ölü hatlardan (dead-leg) asla numune alınmamalıdır. Numune alınmadan önce vana ve bağlantı rekorları en az 1-2 litre yağ akıtılarak yıkanmalıdır (flushing).
Kullanılan şişeler ISO 3722 standardına uygun olarak sertifikalandırılmış, temizlik sınıfı RNC (Cleanliness Class) olan polipropilen veya cam kaplar olmalıdır. Şişe hacminin maksimum %80'i doldurulmalı, üst kısımda gaz giderme (degassing) işlemi için boşluk bırakılmalıdır.
ISO 4406 Kodlarının Hesaplanması ve Yorumlanması
ISO 4406:2021 standardı, 1 mL akışkan içindeki partikül sayılarını esas alır. Ölçüm sonucu üç ölçek numarası (scale number) ile ifade edilir: X/Y/Z. Burada X: >4 µm(c), Y: >6 µm(c) ve Z: >14 µm(c) boyutundaki parçacıkların ISO kod karşılığıdır.
Ölçek numaraları logaritmik bir artış gösterir; her bir kod basamağı, partikül konsantrasyonunun iki katına çıktığını ifade eder. Örneğin, ISO 18/16/13 kodu ile ifade edilen bir yağ analizinde 1 mL örnekteki partikül sayıları şu aralıklardadır:
- >4 µm(c) için Kod 18: 1.300 ile 2.500 adet/mL arası partikül
- >6 µm(c) için Kod 16: 320 ile 640 adet/mL arası partikül
- >14 µm(c) için Kod 13: 40 ile 80 adet/mL arası partikül
| ISO Ölçek Kodu | Alt Limit (Partikül/mL) | Üst Limit (Partikül/mL) |
|---|---|---|
| 20 | 5.000 | 10.000 |
| 19 | 2.500 | 5.000 |
| 18 | 1.300 | 2.500 |
| 17 | 640 | 1.300 |
| 16 | 320 | 640 |
| 15 | 160 | 320 |
| 14 | 80 | 160 |
| 13 | 40 | 80 |
Sıkça Sorulan Sorular
Yağdaki hava kabarcıkları lazer partikül sayımını nasıl etkiler?
Lazer partikül sayıcılar ışık engelleme prensibiyle çalışır ve optik sensör, sıvı içindeki katı partikül ile hava kabarcığını ayırt edemez. Kabarcıklar ışığı kırarak fazladan büyük boyutlu partikül varmış gibi hatalı yüksek ISO kodu üretir. Bu sorunu önlemek için vakum veya ultrasonik de-aerasyon uygulanmalıdır.
ISO 11171 kalibrasyon standardı neden önemlidir?
ISO 11171, optik partikül sayıcıların NIST SRM 2806 referans sıvısı kullanılarak doğru ölçüm yapmasını sağlayan uluslararası kalibrasyon prosedürüdür. Bu kalibrasyon olmadan cihazların micron sınıflandırmaları [µm(c)] güvenilir olamaz ve farklı sayaçların verileri birbiriyle karşılaştırılamaz.
Su varlığı partikül sayım sonuçlarını yanıltır mı?
Evet. Yağ içerisindeki serbest su ve emülsiyon halindeki mikro su damlacıkları, optik kırılma indisi farkından ötürü lazer sayıcı tarafından katı partikül olarak algılanır. Su oranı ppm seviyesini aştığında laboratuvarda ASTM D7647 uyarınca solvent ile seyreltme yapılması gerekir.
NAS 1638 ile ISO 4406 arasındaki temel fark nedir?
NAS 1638, 100 mL hacimdeki parçacıkları 5 farklı boyut aralığında ölçer ve en kötü çıkan boyuta göre tek bir sınıf numarası verir. ISO 4406 ise 1 mL hacimdeki >4, >6 ve >14 µm(c) parçacıkları ayrı ayrı 3 haneli bir kodla (ör. 17/15/12) raporlar.
Numunenizi değerlendirelim
Yağ analizi talebiniz için test paketini, numune alma kitini ve fiyatlandırmayı sizinle paylaşalım.
Analiz talebi oluştur