استراتژیهایی برای نظارت موفق بر میزان تشکیل وارنیش
هنگام تلاش برای اندازهگیری لاک در توربین یا روغنهای روانکننده ضد زنگ و ضد اکسیداسیون ممکن است با موانع متعددی روبرو شوید. علیرغم استاندارد آزمایش پتانسیل لاک یعنی (رنگ سنجی پچ غشایی، ASTM D7842)، هنوز چالشهای واقعی برای تعیین سطح قابل قبول لاک یا وارنیش وجود دارد. در این مقاله به استراتژیهایی برای نظارت موفق بر میزان تشکیل وارنیش یا همان لاک خواهیم پرداخت.
تعریف وارنیش
وارنیش یک آلاینده نرم به اندازه زیر میکرون است که ماهیت قطبی دارد. اندازه آن تقریباً 0.01 میکرون است. این اندازه بسیار کوچک منجر به ایجاد حوزه جدیدی از تحقیقات به نام شمارش ذرات زیر میکرونی شده است. این آلاینده نرم و نامحلول، به وضوح به عنوان مایع یا جامد قابل تعریف نیست. در واقع، دما به تنهایی میتواند آن را از محلول به نامحلول وبالعکس برگرداند. این امر به دام انداختن فیزیکی لاک توسط ابزارهای مکانیکی را دشوار میکند. با این حال، از آنجایی که ماهیت قطبی است و می تواند بار الکتریکی مثبت یا منفی را بپذیرد، می توان از این قطبیت در تلاش برای گرفتن لاک استفاده کرد.
علل ریشهای در ایجاد وارنیش
اکثر علل ریشهای تشکیل لاک در روغن های R&O عبارتند از ایجاد کف/حباب هوا و انفجار حباب، تخلیه جرقه الکترواستاتیک، و کاهش یا ناسازگاری مواد افزودنی. فشارزدایی آدیاباتیک اصطلاح فنی برای انفجار حباب است و زمانی اتفاق میافتد که حبابهای روغن به طور کامل از روانکننده، پس از بازگشت به مخزن روغنکاری خارج نشوند. این حبابهای معلق قبل از اینکه فرصتی برای بالا آمدن و پراکنده شدن در سطح داشته باشند، دوباره به کار روانکاری فعال بازگردانده میشوند. آنها بین سطوح دنده و یاتاقان به شدت فشرده میشوند. این امر همچنین میتواند منجر به میکرودیزل شود. میکرودیزلینگ به پدیدهای اطلاق میشود که در آن حبابهای کوچکی از هوا یا سایر گازها در یک سیستم روغنکاری شده تحت سیکلهای فشردهسازی و انبساط سریع به دلیل تغییرات فشار قرار میگیرند که منجر به ایجاد فشارهای موضعی میشود. این فرآیند می تواند باعث آسیب به اجزای روغن کاری شده و کاهش عملکرد سیستم شود. فشردهسازی آدیاباتیک باعث آسیب حرارتی و اکسیداتیو روغن و تشکیل لاک میشود.
انرژی الکترواستاتیک با حرکت آشفته روغن، به ویژه با فشار دادن روغن از طریق منافذ یک فیلتر مکانیکی، ایجاد میشود. هنگامی که روغن بیش از حد از یک فضای منافذ کوچک عبور میکند، بار ساکن بیش از حد تولید میشود. این بار استاتیک نقطهای با کمترین مقاومت برای تخلیه پیدا میکند. این نقطه معمولا در داخل محفظه فیلتر مکانیکی یا در نوک لوله برگشت روانکننده به مخزن قرار دارد. جرقه الکترواستاتیک باعث ایجاد محصول جانبی اکسیداسیون به نام لاک میشود.
بهترین روشها برای مدیریت لاک
- بر اساس مشخصات قیمت روغن نخرید. از سازنده و مشاوران شخص ثالث راهنمایی بخواهید و نظرات کلی صنعت را جویا شوید. به یاد داشته باشید، لیست فروشنده تایید شده نشان نمیدهد که کدام روغن بهترین عملکرد را دارد یا کدام روغن بدترین عملکرد را دارد.
- در مورد واحدهای جدید، روغن را از همان لحظه راهاندازی تمیز نگه دارید. برای واحدهای موجود، آنها را از همان لحظه پر کردن روغن تمیز نگه دارید. بدترین فرضی که میتوانید بکنید این است که روغن نیازی به تمیز نگه داشتن ندارد زیرا روغن جدید است.
- روغن دستگاه خود را آنالیز کنید تا مشخص شود آیا مشکل لاک موجود است یا احتمال بروز مشکل وجود دارد یا خیر. نوع مناسب سیستم حذف لاک را با توجه به نوع تجهیزات، نوع روغن و اندازه مخزن خود اعمال کنید.
- به طور مداوم روغن خود را با یک سرویس تجزیه و تحلیل روغن شخص ثالث کنترل کنید. به “تحلیل رایگان روغن” از سوی یک تامینکننده روغن وابسته نباشید.
کاهش افزودنی میتواند منبع ایجاد لاک با انواع خاصی از افزودنیهای آنتیاکسیدانی مانند فنیلآلفانفتیلامین (PANA) باشد. این افزودنی سینرژیک زمانی که از بین میرود خوب است خود را احیا کند، اما این کار را با ایجاد یک محصول جانبی نرم و قطبی انجام میدهد. این محصول جانبی، که در دسته لاک نیز قرار میگیرد، به راحتی قابل شناسایی است زیرا حلالیت آن به دما بسیار حساس است. این امر باعث میشود روغن در دمای محیط کدر به نظر برسد و در دمای عملیاتی بالاتر شفاف شود. ناسازگاریهای افزودنی میتواند عمده یا جزئی باشد و تقریباً همیشه وجود دارد، مخصوصا در هنگام مخلوط کردن مارکها یا انواع روغنها.
تست استاندارد
تشخیص لاک در گذشته نه تنها به دلیل فقدان تست استاندارد، بلکه به دلیل عدم درک بهترین نوع آزمایش دشوار بود. مشاهده «گزارشهای آنالیز رایگان روغن» از شرکتهایی که محدودههای نرمال را برای اکسیداسیون مخزن تحت فشار چرخشی (RPVOT)، تعداد اسید و ویسکوزیته نشان میدهند، معمول است اما این تست ها مشکلات مربوط به لاک را ارائه نمیکند. پس از آنکه وجود لاک به عنوان یک عامل نامطلوب پذیرفته شد جستجو برای یک روش آزمایش قابل قبول آغاز گردید.
ASTM D7843 برای ایجاد یک تست استاندارد با عنوان روش رنگسنجی غشایی ایجاد شد. این تست MPC نیز نامیده میشود. تست MPC یا Membrane Patch Colorimetric شامل رقیق کردن نمونه روغن با یک حلال قوی و فیلتر کردن مخلوط با خلاء از طریق غشایی با منافذ ریز و سفید رنگ است. رنگ باقیمانده ای که روی غشای سفید میماند با مقیاس رنگی بین المللی CIELAB اندازهگیری میشود. مقدار CIELAB بین سفید خالص و رنگ باقیمانده به عنوان نتیجه آزمایش ارائه داده میشود.
روش MPC پیشرفته (iMPC)
یک نسخه بهبود یافته از روش تست MPC بر اساس اصولی مانند مقیاس رنگ و غشای مشابه توسعه یافته است. روش iMPC به اندازه گیری کل لاک موجود در روغن هم لاک محلول و هم نامحلول کمک میکند. این روش از فشار مویرگی غشاء و روغن استفاده میکند و از رقیق شدن با حلال خبری نیست. نمونه روغن خالص توسط غشاء جذب و اجازه داده میشود تا به صورت لکه و نه باقیمانده خشک شود. رنگ لکه به همان روش MPC اندازهگیری و محاسبه میشود. سپس مقدار CIELAB بین سفید خالص و رنگ باقیمانده محاسبه میشود. سادهترین راه برای تعیین اینکه آیا روغن به طور عادی کار میکند یا لاک نامحلول را روی سطوح فلزی سیستم میریزد، مقایسه نسبت iMPC به MPC است. از آنجایی که مقدار iMPC نشاندهنده کل لاک (محلول و نامحلول) است، همیشه باید بالاتر از مقدار MPC باشد.
بهترین وضعیت نسبت 3 به 1 یا 2 به 1 (iMPC به MPC) است. با نزدیک شدن مقادیر به 1 به 1، احتمال رسوب لاک در سیستم بیشتر میشود. مقدار معکوس MPC بالاتر به iMPC پایین، سیگنال واضحی است که رسوبات لاک قابل توجهی در داخل سیستم وجود دارد.
یک جایگزین برای ترسیم دو مقدار مختلف، جمع کردن مقادیر iMPC و MPC و تقسیم بر 2 برای رسیدن به یک مقدار متوسط است. این عمل برای سیستمهای ترند و نظارتی که از سیستم فیلتراسیون حذف لاک استفاده میکنند مفید است.
"آنچه باید در مورد آنالیز روغن بدانید" مبانی لازم در مورد آنالیز روغن را ارائه میدهد و به زباله سایش به عنوانی یکی از پارامترهای مهم میپردازد.
هدف یک برنامه تحلیل پیشگیرانه روغن، بررسی تغییرات تدریجی در خواص روانکار، آلایندهها و بقایای سایش است به طوری که اقدامات اصلاحی را بتوان به شیوهای برنامهریزی شده آغاز کرد.
"چگونه دادههای حاصل از آنالیز روغن را تفسیر کنیم؟" به توضیح روشهای پراهمیت در آنالیز روغن میپردازد.
طیفسنجی عنصری آزمایشی است برای تعیین غلظت فلزات سایش،آلاینده و افزودنی که در ساختار روانکننده استفاده میشود. غلظت فلزات سایش میتواند نشاندهنده سایش غیر طبیعی باشد.
تعویض مداوم روغن و تجهیزات
انواع مختلف تجهیزاتی که از روغنهای R&O استفاده میکنند، دائماً توسط مهندسان طراح آنها برای پیشرفتهایی مانند مخازن روانکننده کوچکتر، عملکردهای روانکننده ترکیبی و افزایش خروجی دستگاه، بهینهسازی میشوند. با این حال، این تغییرات استرس بیشتری را بر روانکننده وارد میکند. همانطور که این تغییرات در حال انجام است، روانکنندهها نیز دستخوش تغییراتی میشوند. بر خلاف تغییرات تجهیزات، که به خوبی مستند میشوذ، تنظیمات روانکننده نسبتاً مورد توجه قرار نمیگیرد. روانکنندهها را میتوان با همان نام تجاری تغییر داد و به فروش رساند. برای مثال میتوان تغییرات اساسی مانند تغییر در پایه یا نوع افزودنی در فرمول ایجاد کرد. در تجارت روانکار به این کار فرمولاسیون مجدد میگویند. اگر طراحی تجهیزات راکد باشد، فرمولبندی مجدد خوب است، اما در دنیای دائماً در حال تغییر تجهیزات، فرمولبندی مجدد میتواند گاهی منجر به عواقب ناخواستهای از جمله لاک زدن شود.
در طی 10 تا 15 سال گذشته، روانکارهای صنعتی با نامهای تجاری مشابه، از پایه گروه II و III تشکیل شدهاند که برای بازار روانکننده خودرو مناسبتر هستند. اما آلایندههای لاک در پایه گروه I حلالتر هستند. این ناپدید شدن بی سر و صدا در پایه گروه I شروع به تأثیر منفی آشکار در ماشینها و برنامههای خاص کرد و باعث “تجمع لاک” شد. فرمولبندی مجدد همراه با استفاده گسترده از افزودنیهای جدید منجر به مشکلاتی در عملکرد مطمئن تجهیزات در سراسر جهان شد. در آن زمان، علت اصلی این مشکل یعنی لاک ناشناخته بود. آیا تغییر در مواد افزودنی، پایه یا طراحی تجهیزات مقصر این اشکالات بود؟ در واقع باید گفت ترکیبی از همه این عوامل نقش داشتند.
سیستمهای لاکزدایی
طیف گستردهای از سیستمهای حذف لاک در سالهای اخیر معرفی شده اند. هدف اکثر آنها حذف واکنشی لاک از سیستم بوده است، اگرچه برخی برای پیشگیری از لاک (پیشگیرانه) طراحی شدهاند. سه دسته اصلی فیلترهای شارژ الکتریکی تجمعی، فیلترهای عمقی رسانهای و فیلترهای شارژ الکتریکی رسوبی از جمله سیستمهای حذف موثر لاک به شمار میروند.
فیلترهای شارژ الکتریکی تجمعی یا Agglomeration Electric-Charge Filters
فیلترهای نوع آگلومراسی برای ذرات زیر میکرون و لاک محلول و نامحلول موثر هستند. آنها میتوانند از فیلترهای معمولی استفاده کنند. این نوع فیلترها مزیت دبی بالا را برای مخازن بزرگ در پی دارند. آنها بهتر است به عنوان یک اقدام پیشگیرانه در نظر گرفته شوند.
فیلترهای عمق رسانه یا Depth-Media Filters
فیلترهای عمقی میتوانند به سرعت لاکهای بزرگتر و نامحلولتر را حذف کنند. آنها معمولاً تحت تأثیر محتوای آب قرار نمیگیرند و به هزینه اولیه نسبتاً کم و نگهداری کمی نیاز دارند. این فیلترها بهتر است به عنوان ابزار حذف لاک نامحلول استفاده شوند.
فیلترهای الکتریکی-شارژ رسوبی یا Precipitation Electric-Charge Filters
فیلترهای شارژ الکتریکی رسوبی برای مخازن کوچکتر مناسب هستند. مانند فیلترهای نوع آگلومراسی، آنها برای ذرات زیر میکرون و لاک محلول و نامحلول موثر هستند. آنها همچنین هزینه اولیه نسبتا پایینی دارند و بهتر است برای حذف لاک نامحلول استفاده شوند.
ترکیب این فناوریها میتواند بسیار سودمند باشد، بهویژه استفاده از نوع سیستم شارژ با فیلتر عمقی برای جمعآوری لاک آگلومره به جای استفاده از فیلتراسیون معمولی مناسبتر است. یک سیستم ایدهآل ممکن است از هر سه فناوری تشکیل شده باشد: یک تجمعکننده، یک رسوبدهنده و یک فیلتر رسانه عمیق برای جمع آوری.
آخرین روندها
بسیاری از سازندگان تجهیزات اصلی و شرکتهای نفتی بیشتر با سازمانهای داوطلبانه مانند ASTM ارتباط برقرار میکنند. تمرکز ASTM بر شمارش خودکار ذرات زیر میکرون و کمتر از 4 میکرون است و میتواند رویکرد معتبرتری برای اندازهگیری لاک ارائه دهد. اما این روش یک محدوده رنگی خاص را اندازه گیری نمیکند، بلکه یک محدوده اندازه خاص را اندازهگیری میکند و احتمالاً آنچه را که توسط علت اصلی آلاینده (رنگ) شناسایی میشود را تشخیص نمیدهد.
توجه به موضوع لاک بر اهمیت این اصل تاکید میکند که چگونه پیشگیری بسیار کمتر از درمان هزینه دارد. در واقع، تمیز نگه داشتن چیزها از ابتدا آسانتر از تمیز کردن آنها پس از کثیف شدن است. اکثر برآوردهای تحقیقاتی محافظهکارانه نشان میدهد پیشگیری از ایجاد لاک منجر به صرفهجویی نسبی در هزینه تا نزدیک به 80 تا 90 درصد میشود. به عبارت دیگر، اجرای یک برنامه پیشگیری از ایجاد آلاینده تنها حدود 10 تا 20 درصد بیشتر از هزینه حذف آلاینده پس از ورود آنها در سیستم هزینه دارد.
منبع
The varnish issue: strategies for successful monitoring and acceptable levels (2014). https://www.machinerylubrication.com/Read/29768/varnish-levels-monitoring.
سوالات متداول
فراوانی نظارت بر ایجاد لاک به عواملی مانند نوع تجهیزات، شرایط عملیاتی و سطوح لاک بستگی دارد. به طور معمول، نظارت باید در فواصل منظم بر اساس توصیههای سازنده و نیازهای خاص سیستم انجام شود.
شاخصهای تشکیل لاک عبارتند از افزایش ویسکوزیته روغن، تغییر در رنگ یا ظاهر روغن، عملکرد غیرعادی تجهیزات مانند چسبندگی سوپاپ یا افزایش اصطکاک، و سطوح بالای محصولات جانبی مخرب در گزارشهای آنالیز روغن.
بله، محصولات تخصصی مانند سیستمهای حذف لاک، افزودنیهای بازدارنده لاک و تجهیزات نظارت آنلاین از تولیدکنندگان مختلف موجود است. علاوه بر این، مشاوره با مهندسان روغنکاری یا متخصصان میتواند بینشها و توصیههای ارزشمندی را برای نظارت و کاهش لاک متناسب با نیازهای خاص شما ارائه دهد.
