روغن‌های کمپرسور، اعم از کمپرسور هوا یا کمپرسور گاز و برای اقسام کمپرسورها، بر دو دسته‌ی معدنی و سنتزی است. تفاوت‌های این دو نوع روغن در ماده‌ی اولیه و نحوه‌ی فرآیند آنهاست. همچنین بر هر دو نوع آنها افزودنی‌هایی برای ارتقا کیفیت و افزودن ویژگی‌های کلیدی اضافه میشود. در ادامه به معرفی این دو نوع روغن، ویژگی‌های مدنظر به هنگام ساخت و خرید روغن کمپرسور و در نهایت افزودنی‌های به کار رفته در این روغن‌ها میپردازیم.
روغن کمپرسور معدنی
چنانچه تا به حال ستون تقطیر نفت خام را از نزدیک یا در کتب آموزشی دیده باشید، با برش‌های مختلف آن آشنا هستید. برش‌هایی که بر حسب نقطه جوش‌های مختلف آنها در سطوح مختلف برج از آن گرفته میشود و سنگین‌ترین آنها قیر است. قیر ویسکوزترین برش برج تقطیر نفت خام است. روغن‌های معدنی نیز از برش‌های تقطیر نفت خام به دست آمده و انواع برش‌های روغن نیز ویسکوزیته یا گرانروی‌های متفاوتی دارد.
روغن کمپرسور سنتزی
کمپرسور دستگاهی خاص با قطعات و نیازمندی‌های خاص است. نیازمندی‌های خاص کمپرسور در روانکاری، خنک‌کنندگی، پاکسازی و لقی قطعات سازندگان روغن‌های کمپرسور را به سوی ساخت روغن‌های سنتزی یا مصنوعی سوق داده است. روغن‌های پایه معدنی در بسیاری از اوقات نیازهای عملکردی کمپرسور را ارضا نمیکند.
همچنین روغن‌های معدنی -طبیعی- محدودیت‌هایی دارد. کمپرسورهای جدیدتر پیچیده‌تر بوده، سرعت دورانی بالاتری دارد، فشار عملیاتی آن افزایش یافته و در دماهای بالاتر یا حتی پایینتری کار میکند. مهندسان شیمی در پاسخگویی به نیازهای مذکور، روغن‌های سنتزی را طراحی و به بازار عرضه کرده اند.
در دهه ۸۰ میلادی دانشمندان متوجه سوراخ لایه‌ی اوزون شدند. حفره‌ای عظیم بر فراز قطب شمال که حیات بشر بر روی زمین را با خطری غیرقابل‌باور روبرو ساخته بود. به ناگهان تمام سیاستمداران و مردم عادی متحد شدند تا مشکل را حل کنند.
دانشمندان ریشه را در شکست مولکول‌های CFC در جو شناسایی کردند. سی اف سی یا کلرو فلوئورو کربن‌ها مبرِّدها (خنک‌کننده‌های) مورد استفاده در اکثر ماشین آلات و تجهیزات و یخچال‌های خانگی بود. این مولکول‌ها در جو و در اثر نور ماورابنفش شکسته و با مولکول‌های اوزون واکنش میدادند. ضرورت حذف این مولکول‌ها احساس شد و جهان این خنک‌کننده‌ها را جایگزین ساخت.
خنک کننده‌های جدید با روغن‌های پایه معدنی سازگاری ضعیف‌تری دارند. دلیلی جدی و جدید برای نیاز به ساخت روغن‌های سنتزی.
روغن‌های سنتزی در شرایط کنترل‌شده و در راکتورهای شیمیایی تولید میشود. از نظر ثبات خواص فیزیکی و شیمیایی بر روغن‌های معدنی برتر بوده و عمر مفید بیشتری در داخل دستگاه تا زمان تعویض بعدی دارد. این تفاوت در عمر مفید را میتوان در مثال‌هایی از روغن‌های اطلس کوپکو برای کمپرسور اسکرو که پیشتر بر روی سایت آمده است ملاحظه کرد. روغن روتو اکستند اطلس کوپکو روغنی سنتزی است و زمان مورد نیاز برای تعویض آن دو برابر روغن دیگر با پایه‌ی معدنی، روغن اندورانس اطلس کوپکو، است.
در کمپرسور اسکرو روغن با هوا یا گاز فرآیندی مورد نظر برای فشرده سازی در تماس بوده و از این رو روغن‌های سنتزی برای این دسته از کمپرسورها مناسبتر است. از مشهورترین روغن‌های سنتزی میتوان به روغن‌های آلکیل بنزن، پلی آلفا اولفین، استر اسید‌های دوگانه و پلی اُل استرها و پلی وینیل اترها اشاره کرد.
ویژگی‌های روغن کمپرسور
انتخاب روغن کمپرسور مناسب در افزایش کیفیت روانکاری، و همچنین خنکسازی و پاکسازی و بهبود لقی، از اهمیت بسزایی برخوردار است. عوامل متعددی نیز بر این انتخاب موثر است: گاز تراکم (در بحث ما عموما هوا)، نسبت تراکم، بازه و حداکثر دمای عملیات، سیستم خنک کننده، تعداد استیج‌های فشرده سازی و روش‌های روانکاری که در پست قبل با آنها آشنا شدیم.
شرکت‌های سازنده‌ی کمپرسور باد صنعتی و مشاوران سیستم هوای فشرده بر پایه ویژگی‌های فوق روغن مناسب روانکاری را به مصرف کنندگان کمپرسور هوا توصیه میکنند. مقاومت مناسب روغن کمپرسور در برابر شکست مولکولی، اکسیداسیون و ترکیب با کربن ضروری است و ثبات خواص آن در طول دوره‌ی مصرف حائز اهمیت است. کمپرسورهای مختلف به روغن‌های مختلف نیاز دارند و توجه اکید به پیشنهاد شرکت سازنده یا مشاوران سیستم هوای فشرده توصیه میشود.
دمای هوای ورودی، عملیات و هوای فشرده خروجی، سطح آلاینده‌های موجود در هوا، مدل کمپرسور باد صنعتی و فشار خروجی از نکات موثر در انتخاب روغن کمپرسور است. سایش قطعات، اکسیداسیون روغن و تشکیل رسوب کربنی بر روی سوپاپ‌های تخلیه و در لوله‌ی خروجی در نتیجه‌ی سطح بالای آلودگی موجود در هوای ورودی است و بکارگیری فیلتر مناسب برای هوای ورودی توصیه میشود.
ویسکوزیته یا گرانروی
ویسکوزیته را همواره در مقایسه‌ی دو سیال آب و عسل شناخته ایم. عسل در مقابل حرکت و تغییر شکل مقاومت بالاتری داشته و از اصطکاک بین مولکولی بیشتری برخوردار است. ویسکوزیته روغن کمپرسور بر مبنای ویسکوزیته کینماتیک سنجیده میشود که حاصل تقسیم ویسکوزیته‌ی مطلق بر چگالی است. واحد این پارامتر سانتی استوک است. ویسکوزیته‌ی روغن کمپرسور با درجه حرارت کاهش می یابد. آزمون ایزوی مورد استفاده برای سنجش ویسکوزیته‌ی کینماتیک ایزو ۳۴۴۸ بوده و در دمای ۴۰ درجه سانتیگراد مقدار آن مبنای محاسبات است. هرچه ویسکوزیته افزایش یابد فیلم روغن موجود بین دو قطعه‌ی متحرک افزایش می یابد، لیکن همانطور که پیشتر گفته شده، در دماهای پایین و ویسکوزیته‌ی بالا نیز مشکلاتی برای عملکرد کمپرسور متصور است که افزایش توان مورد نیاز برای دستیابی به عملکرد مطلوب از آن جمله است. اصطکاک کلیدواژه‌ی مقدار ویسکوزیته‌ی ایده‌آل است. ویسکوزیته‌ی ایده‌آل لایه‌ی فیلم یعنی نه آن قدر زیاد که قطعات متحرک با روغن دچار اصطکاک زیاد شوند و نه آن قدر کم که با یکدیگر دچار اصطکاک زیاد شوند. همان مثال آب و عسل را تصور کنید. عسل در میان قطعات کمپرسور باعث اصطکاک قطعات با خود عسل میشود و این به درد نخواهد خورد. آب هم در میان قطعات کمپرسور هیچ فایده‌ای برای روانکاری عملکرد ندارد و قطعات دچار اصطکاک زیاد و سایش با یکدیگر میشوند.
دقت شود که مبرد یا ماده‌ی خنک کننده نیز در روغن حل خواهد شد و بر ویسکوزیته‌ی آن اثر میگذارد. حداقل ویسکوزیته‌ی روغن در سیستم‌های خنک کننده ۱۵ و حداکثر ۱۷۰ سانتی استوک است. عموم روغن‌های مورد استفاده ۳۲، ۴۶ و یا ۶۸ سانتی استوک ویسکوزیته کینماتیک دارد. همچنین از روغن‌های با ویسکوزیته‌ی کینماتیک بالاتری (=۱۰۰ سانتی استوک) برای کمپرسورهای اسکرو و سانتریفیوژ بهره جسته میشود. اگر در معرفی روغن یا بروشور کمپرسور واحد دیگری برای ویسکوزیته‌ی روغن کمپرسور به کار برده شد از تبدیل واحد به سانتی استوک نیز میتوان استفاده کرد تا مقدار مورد نظر با جداول موجود مقایسه شود. ویسکوزیته به تغییرات دمایی محیط کار حساس است و برای مثال روغن‌های بکارگرفته شده در سیستم‌های خنک کننده می بایست تحمل گستره‌ی وسیعتری از تغییرات دمایی را داشته باشد که این ما را به ویژگی دوم روغن کمپرسور باد صنعتی رهنمون میسازد:
اندیکس ویسکوزیته
اندیکس ویسکوزیته شدت تغییرات ویسکوزیته بر اساس درجه‌ی دما را معین میسازد. هرچه این پارامتر بزرگتر باشد ویسکوزیته به تغییرات دمایی حساسیت کمتری دارد و طبیعتا ثبات حاصل به معنای روغن بهتر است.
نقطه ریزش
نقطه ریزش دیگر خاصیت فیزیکی روغن است که سیالیت آن در دماهای پایین را نمایش میدهد. نقطه‌ی ریزش برای کمپرسورهای فعال در فضای سرد اهمیت دارد. بنا بر تعریف نقطه ریزش درجه دمایی است که روغن در کمتر از آن متوقف بوده و از آن نقطه و بالاتر از آن شروع به حرکت و ریزش میکند. نقطه‌ی ریزش مستقل از گرانروی روغن است. درصد موم موجود در روغن بر دمای ریزش موثر است. بهتر است نقطه ریزش از دمای اواپراتور به مقدار کافی کوچکتر باشد.
فشار بخار
فشار بخار برای دمای خاصی تعریف میشود و در دمای موردنظر فشاریست که منجر به تبخیر روغن شود. هرچه فشار بخار روغن کمپرسور بیشتر، روغن فرارتر بوده و در دمای کمتری میجوشد.
نقطه احتراق
حداقل دمایی که مخلوط روغن و هوا قابلیت احتراق در حضور محرک اولیه دارد.
نقطه اشتعال
درجه دمایی است که اگر روغن در معرض شعله قرار گیرد مشتعل خواهد شد. بخار حاصل از روغن در دمای مورد نظر بر این مسئله موثر است و نقطه اشتعال روغن‌های پایه معدنی با افزایش فشار افزایش می یابد.
نقطه خوداشتعالی یا احتراق خودبخود
از پارامترهای حائز اهمیت در کمپرسورهای هواست. حداقل دمایی را گویند که مخلوط هوا و روغن در غیاب محرک ـجرقه یا منبع الکتریکی- مشتعل میشود.
ارزش اکسیداسیون
اکسیداسیون واکنشی است که در طی آن روغن مورد نظر با اکسیژن موجود در هوا ترکیب شده و روغن اکسید شده و رسوب میکند. وزن رسوب حاصل از اکسیداسیون بر اساس استانداردهای موردنظر ارزش اکسیداسیون روغن کمپرسور نامیده میشود.
مواد افزودنی برای دستیابی به روغن کمپرسور باد صنعتی مناسب کدام است؟
بخش مهمی از اصلاحات موردنظر بر روی روغن کمپرسور از طریق افزودن ترکیبات شیمیایی به روغن پایه حاصل میشود. افزودنی‌های کمپرسورهای مختلف، کمپرسور هوا، کمپرسور گاز فرآیندی، کمپرسور تبرید و کمپرسورهای دیگر همگی به نوع آن کمپرسور بستگی داشته و با یکدیگر متفاوت است. این مسئله از آنجا قابل درک است که مواد افزودنی شیمیایی بوده و ممکن است با گاز یا هوا ترکیب شیمیایی تشکیل داده و خواص روانکاری را تغییر داده یا مشکلات متفاوتی را پدید آورد.
افزودنی‌های ترکیبی
افزودنی‌های ترکیبی عموما روغن‌های چرب طبیعی و سنتزی است که به روغن‌های پایه معدنی افزوده میشود. هدف از ترکیب مذکور چسبندگی بهتر روغن به سطوح و جلوگیری از شسته شدن آن در محیط مرطوب است.
افزودنی‌های ضد خوردگی
تماس روغن‌ها با اکسیژن و اکسیداسیون آنها به تولید اسید منجر میشود. اسید موجب خوردگی قطعات کمپرسور خواهد شد و جلوگیری از آن از اهمیت بسزایی برخوردار است.
ترکیبات ضد سایش
این افزودنی میزان سایش فلزات متحرک بر یکدیگر را به حداقل میرساند. همچنین ترکیبات مذکور منجر به تثبیت وضعیت روغن در عملیات و شرایط مختلفی نظیر لود و آنلود میگردد. افزودنی‌های ضدسایش موجب تشکیل فیلمی از روغن و حفظ آن بر روی قطعات کمپرسور میشود.
معلق کننده‌ها و پاک‌کننده‌ها
ترکیبات خاصی به روغن کمپرسور افزوده میشود تا ذرات آلاینده سنگین‌تر و نامحلول را به درون روغن بکشد. همچنین از پاک‌کننده‌ها برای پاکسازی سطوح فلزی قطعات کمپرسور استفاده میشود. مواد مذکور عموما قلیایی بوده و اسید‌های حاصل از اکسیداسیون را نیز خنثی میکند. پیشتر به اهمیت روغن در پاکسازی ذرات آلاینده‌ی میان روتورها اشاره کردیم. روغن با وظیفه‌ی اصلی خود که روانکاریست شناخته میشود، اما بخصوص در کمپرسورهای روغن پاششی وظایف مختلفی دیگری همچون خنکسازی و پاکسازی سطوح روتورها بر عهده میگیرد. همچنین فیلم روغن حاضر میان روتورها و پوسته منجر به جلوگیری از جریان برگشتی هوای فشرده میشود که به نوبه‌ی خود بر بهره‌وری کمپرسور می افزاید.
ضد کف‌ها
ضد کف‌ها عموما ترکیباتی از الکل‌های سنگین یا سیلیکونی بوده و حباب‌های کوچکتر را به یکدیگر متصل کرده، حباب‌های بزرگی ایجاد میکنند که به سادگی از بین میرود.
آنتی اکسیدان‌ها
در مواد غذایی نیز بارها نام آنتی اکسیدان‌ها را شنیده ایم و در مطلب اخیر نیز به مضرات اکسیداسیون من‌جمله خوردگی قطعات، افزایش ویسکوزیته‌ی روغن و تخریب آن اشاره شده است. آنتی اکسیدان‌ها موادی اکسیژن‌دوست هستند که با اکسیژن موجود در فضا ترکیب شده و از ترکیب آن با روغن کمپرسور جلوگیری میکند. ترکیبات گوگرددار و فسفردار از مهمترین آنتی اکسیدان‌هاست.
کاهنده‌ی نقطه‌ی ریزش
پیشتر گفته شد نقطه‌ی ریزش درجه حرارتی است که در آن روغن جریان می یابد. در درجات پایینتر روغن متوقف و سفت است. هر افزودنی‌ای که به کاهش این درجه حرارت کمک کند در واقع بازه‌ی عملیاتی روغن را افزایش داده است.
ضد زنگ
بسیاری از قطعات بیرون و درون کمپرسور از آلیاژ‌های فولاد است و همانطور که میدانیم رطوبت منجر به زنگ‌زدگی و تخریب فولاد میشود. برخی از این افزودنی‌ها فیلمی محافظ بر روی قطعات فولادی تشکیل میدهد و برخی دیگر رطوبت را به خود جذب میکند.
افزودنی‌های اندیکس ویسکوزیته
این افزودنی‌ها نیز مشابه با کاهنده‌ی نقطه‌ی ریزش، گستره‌ی دمای عملیاتی روغن کمپرسور را ارتقا میبخشد. کاهش حساسیت ویسکوزیته یا گرانروی روغن به درجه حرارت باعث دستیابی به این مهم است. افزودنی‌های گفته شده در روغن کمپرسورهای پیستونی کاربرد دارد و مناسب کمپرسور اسکرو نیست.
