در این پُست از چه خواهیم گفت؟ افت ویسکوزیته، تشکیل لجن یا وارنیش روغن، افت راندمان کمپرسور در اثر مشکلات روغن و البته کاهش کیفیت و مواد افزودنی روغن، افزایش نشتی داخلی کمپرسور، افزایش انرژی و توان مورد نیاز و تخریب روتورهای کمپرسور اسکرو. تمامی اینها مسائلی خواهند بود که در این مطلب از نظر میگذرانیم و هر کارشناسی خوب میداند که آنالیز سلامت روغن کمپرسور دقیقا مشابه با آزمایش خون انسان است: شاخص سلامت دستگاه، شانس اقدام پیشگیرانه و بهبود کیفیت زندگی کمپرسور هوا
ما همواره روغن کمپرسور را چطور و چه موقع تعویض میکنیم؟ در اغلب برنامههای نگهداری و سرویس کمپرسور، تعویض روغن بر اساس زمان یا ساعت کارکرد دستگاه برنامهریزی شده است: هر ۴ هزار ساعت یا هر ۸ هزار ساعت یک بار عوض شود! ولی تخریب و تجزیهی روغن کمپرسور بمب ساعتی نیست که رأس ۴۰۰۰ ساعت منفجر شود، افت کیفیتی تدریجی است که راندمان حجمی کمپرسور را کاهش میدهد.
شیمی تجزیهی روغن کمپرسور چه ارتباطی با عملکرد دستگاه دارد؟
روغن تازه آببندی، خنک کاری و روانکاری خوبی برای کمپرسور فراهم میکند. اگر همین روغن اندکی تجزیه و تخریب شده باشد قابلیت روانکاری خود را در حد خوبی حفظ میکند، ولی کیفیت آببندی را از دست میدهد. همه میدانیم کمپرسور اسکرو روغنی راندمان بهتری در مقایسه با کمپرسور اویل فری دارد. این راندمان بهتر علیرغم آن است که کمپرسور اسکرو اویل فری هندسهی بسیار دقیقتر و روکش ویژهای بر روی روتورها دارد، علیرغم چنین تفاوت ساختاری، روغن در کمپرسور روغنی چنان آببندی مناسبی شکل میدهد که همچنان راندمان این دستگاه از دیگری بهتر است و با افت تدریجی سلامت روغن، این راندمان از دست میرود.
روغنی که به شدت دچار تجزیه و تخریب شیمیایی شود تا نشتی داخلی کمپرسور اسکرو را تا ۳۰ درصد و دمای هوای فشردهی خروجی از دریچههای تخلیه را تا ۲۰ درجهی سانتیگراد افزایش میدهد. همچنین چنین روغنی به سایش روتورها و یاتاقانها میانجامد.
چه اتفاقاتی در پشت پرده در جریان است که به تخریب روغن کمپرسور ختم میشود؟
مکانیسمهای پشت پردهی تخریب روغن کمپرسور
روغن کمپرسور که از پلی آلفا اولفینها، دی استرها و پلی آلکیلن گلیکولها و یا پایههای معدنی بهره میبرد، از سه طریق و به طور همزمان تخریب میشود:
۱. تخریب حرارتی که ختم به کرکینگ و اکسیداسیون روغن کمپرسور میشود.
در دماهای بالا زنجیرههای هیدروکربنی شکسته شده و با اکسیژن واکنش میدهند. بخش اول این اتفاق را کرکینگ و بخش دوم را اکسیداسیون مینامیم. در نتیجهی این فرآیند هیدروکربنهایی با زنجیرهی کوتاهتر، اسیدهای آلی، آلدهیدها، کتونها و پراکسیدها و همچنین محصولاتی جانبی از اکسیداسیون به صورت نامحلول شکل میگیرد که لجن یا وارنیش روغن خوانده میشود. هیدروکربنهای کوتاهتر عامل افت ویسکوزیته و اسیدهای آلی مذکور وزن مولکولی بالاتری داشته و از جمله فرمیک اسید و استیک اسید هستند.
مطابق با قانون آرنیوس هر ۱۰ درجهی سانتیگراد افزایش دما بالاتر از سقف توصیه شده نرخ اکسیداسیون را دو برابر افزایش میدهد. اکسیداسیون و تشکیل مواد گفته شده، باعث افت ویسکوزیته، نازک شدن فیلم روغن در کلیرانس جانبی و محوری، افزایش نشتی عبوری و در نهایت کاهش راندمان حجمی کمپرسور میشود. همچنین اسیدهای تشکیل شده نیز باعث خوردگی سطح روتورها و ساچمههای یاتاقان، افزایش خلل و فرج سطحی، اصطکاک بیشتر و افزایش کلیرانس موثر کمپرسور میشود.
۲. تخریب هیدرولیتیک روغن کمپرسور در اثر آلودگی با آب رخ میدهد.
اگر روغن کمپرسور شما پایه استر باشد، فرقی نمیکند دی استر یا پلی اول استر باشد، استر موجود در آن با آب واکنش داده و اسید آلی و الکل تولید میکند. برخی از روغنهای پلی آلفا اولفین نیز دارای افزودنیهای استری هستند. حرارت و محصولات جانبی اسیدی کاتالیزور این فرآیند هستند.
رطوبت موجود در هوای اتمسفریک در سیکل کاری کمپرسور و به هنگام خاموشی در مخزن متراکم میشود، همچنین نشتی کولر در کمپرسور آبخنک و ضعف فیلتر از جمله دیگر دلایل نفوذ آب به روغن کمپرسور است. در نتیجهی تخریب هیدرولیتیک با افت ناگهانی ویسکوزیته روبرو خواهیم بود. طی این فرآیند هیدرولیز زنجیرههای بلند استری را شکسته و هدررفت یا جریان داخلی برگشتی کمپرسور را شدیدا افزایش میدهد. خوردگی سطوح آببندی روتور نیز کلیرانس را به طور دائمی افزایش میدهد و افزایش این فواصل به افت اجتنابناپذیر و همیشگی راندمان کمپرسور ختم میشود. اگر تخریب هیدرولیتیک به مراحل شدید برسد، تشکیل امولسیون رنگ روغن را مایل به شیری تغییر داده و حتی روغن متراکم میشود که منجر به تضعیف آببندی و حرکات نامنظم روتورها خواهد شد.
۳. کاهش مواد افزودنی در روغن کمپرسور
آیا هدررفت جریان حجمی کمپرسور در اثر تجزیهی روغن ممکن است؟
وارنیش روغن کمپرسور چیست؟
وارنیش رسوبی نازک و ظریف است که به صورت نامحلول و لاکی بر روی سطوح داغ از جمله جوانب روتور، ساچمههای یاتاقان و پوشش انتهایی سیلندر سمت تخلیه تشکیل میشود. این رسوب از محصولات جانبی اکسیداسیون روغن است. وارنیش برخلاف لجن، که نرم است و شانس تصفیهی آن توسط فیلتر وجود دارد، سخت، چسبنده و عایق حرارتی است. وارنیش به ۳ روز اصلی راندمان حجمی کمپرسور اسکرو را کاهش خواهد داد:
۱. وارنیش رسوب است و رسوب مشابه با روغن، فیلمی نازک بر روی سطوح ایجاد میکند. فیلم نازک یعنی کاهش کلیرانس و مگر کاهش کلیرانس مطلوب ما نبود؟ هرچه فواصل کوچک داخلی کمپرسور کمتر باشد، هدررفتی که به صورت جریان برگشتی رخ میدهد کاهش خواهد یافت. رسوبات وارنیش در ابتدا کلیرانس را کاهش میدهد و به طور موقت راندمان حجمی را بهبود می بخشد (همانطور که در موتور خودرویی قدیمی از وجود رسوبات استقبال میکنیم و معتقدیم سوراخ سنبهها را پوشانده و شستشوی چنین موتوری توصیه نمیشود). در نتیجهی این اتفاق اپراتور گمان میبرد که روغن کمپرسور کار خود را به خوبی انجام میدهد، اما پس از مدتی وارنیش تکه تکه میشود و سطوحی حفره حفره به جای خود بر جا میگذارد که قطعا کلیرانسی بزرگتر از قبل دارد. در حقیقت حرارت و انبساط حجمی و شکلگیری وارنیش دست به دست هم دادند و وارنیش اسب تروایی بود که در تمامی سطوح داغ خانه کرده بود.
۲. در کمپرسور با Vi یا حجم موثر متغیر از شیر کشویی استفاده میشود. در چنین کمپرسورهایی وارنیش روی سطح شیر کشویی چسبیده و پاسخدهی شیر به سیگنال را کند میکند. شیر کشویی یا اسلاید والو در جای نادرست میتواند منجر به فشردهسازی ناقص و اتلاف ۱۰ تا ۱۵ درصدی شود.
۳. افزایش درگ یا مقاومت سیال روتور نتیجهی بدیهی تجمع وارنیش بر روی جوانب روتور کمپرسور است. رسوبات سطح صیقلی روتور را تغییر داده و درگ هیدرودینامیکی را افزایش میدهند. درگ کمترین اتلاف را دارد که در حدود ۲ تا ۵ درصد تخمین زده شده و چندان در راندمان حجمی کمپرسور به چشم نمی آید. اثرات افزایش درگ همچون انگل نامرئی باقی میماند.
مثال واقعی از افت ویسکوزیتهی روغن و صدمات آن به راندمان کمپرسور
کمپرسور اسکرو روغنی زیر را مفروض بدارید:
الف) الکتروموتور ۲۵۰ کیلووات، هوادهی ۲۰ مترمکعب بر دقیقه در فشار نرمال ۷ بار، ویسکوزیتهی روغن تازه ۶۸ سانتی استوکس در دمای ۴۰ درجه سانتیگراد
ب) بعد از ۶ هزار ساعت کارکرد: ویسکوزیتهی روغن در ۴۰ درجه سانتیگراد به ۴۶ سانتی استوکس کاهش یافته که نشاندهندهی ۳۲ درصد افت، ولی همچنان در محدودهی قابل قبول OEM است. حداقل ویسکوزیته قابل قبول ۴۰ سانتی استوکس است و اپراتور در ۴۶ سانتی استوکس هیچ احساس خطر نمیکند. میبینیم که عملکرد کمپرسور پیش از تعویض روغن افت چشمگیری داشته و معیار OEM برای تعویض روغن فقط مبتنی بر روانکاری مناسب و نه راندمان کمپرسور است.
ج) قبل از تعویض روغن مختصات کمپرسور این چنین تغییر کرده گزارش خواهد شد: راندمان حجمی از ۸۳ درصد و با ۸ درصد کاهش به ۷۵ درصد رسیده است. توان ویژه که کیلووات موردنیاز برای تولید مترمکعب بر دقیقهی گاز/هوای فشرده خروجی است از ۱۲/۵ با ۱۱ درصد افزایش به ۱۳/۹ رسیده است. هزینهی برق مصرفی سالانه نیز با فرض ۸ هزار ساعت کار ۱۱ درصد افزایش خواهد یافت. همچنین دمای خروجی کمپرسور از ۸۵ به ۹۶ درجه سانتیگراد افزایش یافته که تخریب روغن را هم سرعت میبخشد.
چطور روغن کمپرسور را زیر نظر بگیریم؟ فراتر از آنالیز روغن
کدام را پیشنهاد میکنیم، احیای روغن یا تعویض روغن کمپرسور؟
برای کمپرسورهای بالای ۵۰۰ کیلووات که کمپرسورهای بزرگی محسوب میشوند تعویض کامل روغن بسیار گران بوده و منجر به تولید ضایعات بسیار میشود. در این موارد میتوان احیای روغن را نیز مورد نظر قرار داد.
برای احیای روغن از فیلترهای رزین تبادل یونی برای حذف محصولات جانبی اکسیداسیون همچون اسیدها و رسوبات اولیهی وارنیش استفاده میکنند. همچنین حلقههای تصفیهی جانبی با جریان کامل و با فیلتراسیون بسیار ریز در حد ۱ تا ۳ میکرون آب را جذب کرده و عمر روغن را ۳ تا ۵ برابر افزایش میدهند.
البته احیای روغن کمپرسور محدودیتهایی دارد. فرآیند احیای روغن هرگز مواد افزودنی ضد سایش یا ZDDP را باز نمیگرداند و برای این منظور بایستی به سراغ مکملها یا تعویض روغن پایه بروید. همچنین بخشی از افت ویسکوزیته که ناشی از از دست رفتن بهبوددهندههای شاخص ویسکوزیته باشد نیز نمیتوان برگرداند و این مسئله نیازمند تعویض روغن با روغن نو است.
قاعدهی سرانگشتی برای تعویض روغن یا احیای آن
۲ قاعدهی نسبتا خوب و ساده داریم: ۱. در هنگام افت ویسکوزیتهی بیش از ۲۰ درصد به سراغ تعویض بروید،احیا جواب نمیدهد. ۲. اگر افت ویسکوزیته کمتر از ۱۵ درصد بود اما MPC بیش از ۴۰ شده بود، به احیای روغن کمپرسور و بهرهگیری از بستهی آنتی اکسیدانها اقدام کنید.
