بهترین راه برای مبارزه با ژل شدن روغن
همانطور که روغن تجزیه میشود، مسائل مختلفی از جمله ژل شدن ممکن است ایجاد شود. ژل شدن حالتی را توصیف میکند که روغن دیگر سیال نیست و در برابر جریان مقاومت میکند. همانطور که میتوانید تصور کنید، این شرایط منجر به روانکاری ضعیف و خرابی احتمالی دستگاه خواهد شد. با درک اینکه چه چیزی باعث ژل شدن میشود و کدام روغنها بیشتر مستعد این فرآیند هستند، میتوانید به جلوگیری از آن کمک کنید و اطمینان حاصل کنید که تجهیزات شما تا حد امکان کارآمد هستند.
تعریف ژلاسیون
بر اساس ASTM International، ژل شدن روغن با شرایط رئولوژیکی روغن تعریف میشود که با افزایش قابل توجه مقاومت جریان بیش و بالاتر از افزایش نمایی طبیعی ویسکوزیته با کاهش دما، به ویژه در تنشها و دماهای برشی کمتر، مشخص میشود. ASTM D5133 روشی است که میتواند برای تجزیه و تحلیل تمایل ژل شدن روغن استفاده شود. در این آزمایش، روغن کاندید گرم و سپس به تدریج سرد میشود تا ویسکوزیته در دماهای مختلف اندازهگیری شود.
شاخص ژل شدن نتیجه این آزمایش است. با سرد شدن روغن، ویسکوزیته بالا میرود. این مقدار را میتوان در نموداری ترسیم کرد. شیب خط ویسکوزیته در مقابل دما برای تغییرات آنالیز میشود. اگر شیب در دمای معین به سرعت افزایش یابد، باید به این نکته توجه داشت. پس از تکمیل آزمایش، نمودار کامل را میتوان تجزیه و تحلیل کرد و شاخص ژلسازی را توسعه داد. دمایی که در آن ویسکوزیته به سرعت ضخیم میشود به عنوان دمای شاخص ژل شدن تعریف میکنند.
این اطلاعات با کاهش دما اهمیت پیدا میکند، به خصوص اگر تجهیزات در یک محیط سرد مانند فریزر یا بیرون در آب و هوای سرد کار کنند. روغنهایی که بیشتر در معرض ژل شدن هستند معمولاً انواع روغن موتور هستند، به ویژه آنهایی که محتوای موم بیشتری نسبت به سایرین دارند (روغنهای پایه پارافینیک).
استانداردهای ژلسازی
موسسه نفت آمریکا (API) استانداردهایی را برای شاخص ژل شدن در روغن موتور ایجاد کرده است. در بیشتر موارد، حداکثر شاخص ژلپذیری 12 با حداکثر ویسکوزیته 40000 سانتی پویز است. یک نقطه مشخص وجود دارد که در آن روغن به دلیل ژل شدن یا ویسکوزیته بسیار زیاد نمیتواند به سادگی پمپ شود. اگر روغن ژل شود یا ویسکوزیته خیلی زیاد شود، میتواند منجر به شرایط دیگری به نام اتصال هوا یا air binding شود. در این شرایط یک فضای خالی هوا در روغن در سامپ ایجاد میشود. روغن آنقدر غلیظ است که فضای خالی را پر نمیکند، بنابراین پمپ فقط هوا را به داخل میکشد. این امر بر سلامت تجهیزات تأثیر منفی میگذارد زیرا میتواند منجر به شرایط مرزی، سایش بیش از حد و در نهایت خرابی زودرس شود. روشهای دیگری نیز میتواند برای آزمایش ویژگیهای روغن در دمای سرد استفاده شود. ASTM D3829 روش تست استاندارد برای پیش بینی دمای پمپاژ مرزی روغن موتور است. با این آزمایش، هدف شناسایی دمایی است که دیگر نمیتوان روغن موتور را در آن پمپ کرد. نتایج آزمایش میتواند نشان دهد که آیا روغن کاندید در دماهای خاص به اندازه کافی سیال میماند یا روغن دیگری باید انتخاب شود.
ژلسازی در روغن دنده
چرخدندهها قسمت دیگری هستند که در آن ویژگی ژل شدن یا دمای سرد روغن اهمیت پیدا میکند. روغنهای دنده معمولاً ویسکوزیته اولیه بالایی دارند که منجر به ویسکوزیته بسیار بالاتر در دماهای پایین میشود. مطالعات روی روغنهای دنده در گیربکسهای توربین بادی نشان داده است که این روغنها میتوانند در چند صد فوت بالاتر از سطح زمین و در آب و هوای سرد کاملاً سرد شوند. دمای سرد همراه با آلودگی رطوبتی منجر به تشکیل ژل در برخی از روغنهای دنده در حال خدمت میشود. این وضعیت میتواند برای سلامت گیربکس مضر باشد.
عوامل ژل شدن
هنگام تعیین میزان عملکرد روانکننده در دماهای سردتر و احتمال ژل شدن در این دماها، باید چندین فاکتور را در نظر گرفت. این فاکتورها شامل روغن پایه، محتوای موم، نقطه ریزش و فرآیند تصفیه روغن پایه است. همه اینها تأثیر قابل توجهی بر ژل شدن و ویژگیهای روانکننده در دمای سرد خواهند داشت. اگر تجهیزات شما در دمای بسیار سرد کار میکنند، باید روغن پایه استفاده شده در روانکننده را در نظر بگیرید. روغنهای پایه معدنی محدوده دمای عملیاتی گستردهای دارند. روغنهای مصنوعی عموماً دارای شاخص ویسکوزیته بالاتری هستند، به این معنی که در شرایط سرد سیالتر و در دماهای گرمتر غلیظتر می مانند.
برای ماشینهایی که به روغنهای معدنی نیاز دارند، به دسته روغن پایه API یا میزان پالایش روغن پایه توجه کنید.روغنهای خام به طور طبیعی دارای مقداری موم هستند که میتواند بر تمایل روغن به ژل شدن در دماهای سرد تأثیر منفی بگذارد.
در بیشتر موارد این موم را میتوان از طریق تصفیه حذف کرد. در طول فرآیند مومزدایی، محتوای موم کاهش مییابد یا ساختار موم به ساختاری متفاوت با خواص بهتر تبدیل میشود. به طور معمول، هر چه روغن پایه بیشتر تصفیه شده باشد، شاخص ویسکوزیته بالاتر و خواص دمای پایین بهتری دارد.
روغن پایه API گروه های II و III دارای فراریت و نقطه ریزش کمتری هستند. وقتی شک دارید که یک روغن پایه خاص در کدام گروه API قرار میگیرد، با سازنده روغن تماس بگیرید یا به برگه اطلاعات فنی مراجعه کنید.
نقطه ریزش روغن یکی دیگر از ویژگیهایی است که قبل از انتخاب روانکار برای استفاده در محیط های سرد باید مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد. نقطه ریزش دمایی است که در آن روغن به دلیل گرانش دیگر جریان نخواهد داشت. همانطور که روغن سرد میشود، مومهای باقیمانده در روغن شروع به کریستال شدن و انجماد میکنند و مایع بیشتر تبدیل به حالت جامد میشود تا زمانی که جریان آن متوقف شود.
اگر روانکنندهای را برای ماشینی انتخاب میکنید که در محیطهای بسیار سرد کار میکند و چندین روغن با خواص یکسان به جز نقطه ریزش وجود دارد، برای جلوگیری از مشکلات ناشی از کاهش جریان در دماهای سرد، روغنی را انتخاب کنید که کمترین نقطه ریزش را دارد.
روغنهای پایه مصنوعی از ترکیبات مختلفی سنتز میشوند و عمدتاً فاقد موم هستند. آنها همچنین نقطه ریزش کمتری نسبت به روغنهای معدنی دارند و به دلیل شاخص ویسکوزیته بالاتر و نقطه ریزش کمتر، اغلب برای محیطهای سرد انتخاب میشوند. با این حال، روغنهای پایه مصنوعی در صورت آلوده شدن به برخی آلایندهها مانند آب و گلیکول همچنان در معرض خطر ژل شدن هستند. برای یافتن این مقصران معمول باید آنالیز روتین روغن انجام شود.
جلوگیری از ژل شدن
هنگامی که یافتن روغنی که در محیط های سرد به اندازه کافی نازک بماند غیرممکن است، یک راه حل معمول برای جلوگیری از مشکلات جریان محدود یا ویسکوزیته بیش از حد، نصب یک بخاری روغن است. این نوع بخاریها میتوانند روغن را به اندازه کافی گرم نگه دارند تا جریان داشته باشد و همچنین فشار کلی سیستم را زمانی که روغن برای پمپاژ خیلی غلیظ است کاهش دهد.
بخاریهای کم وات، پتوهای برقی و لولههای بخار، لوازم جانبی گرمایشی محبوبی هستند که برای کمک به ثابت ماندن روغن در دمای مشخص طراحی شدهاند. اگر قصد دارید از بخاری استفاده کنید، مطمئن شوید که روغن را خیلی گرم نمیکند، زیرا این کار میتواند روغن را تخریب کرده و عمر آن را کوتاه کند. در صورت استفاده از بخار، روغن باید به طور معمول از نظر نفوذ آب بررسی شود.
فواید ژل شدن
تمایل روغن به ژل شدن در دماهای خاص و با آلایندههای خاص همیشه چیز بدی نیست. در واقع، این خاصیت در تمیز کردن روغنهای ریخته شده، به ویژه روغنهای ریخته شده در حجمهای بزرگ آب استفاده شده است. آژانس حفاظت از محیط زیست از “عوامل ژلکننده” برای تشکیل ژل در روغن ریخته شده در حالی که با آب واکنش نشان نمیدهد، استفاده میکند. این عوامل از طریق هم زدن مکانیکی یا از طریق عمل امواج در بدنه آب در لکه روغن مخلوط میشوند. هنگامی که روغن ژل میشود، میتوان آن را به راحتی با لایهبرداری یا هر شکل دیگری از جداسازی جدا کرد.
در حالی که عملکرد همه روغنها در آلودگی و دماهای سرد یکسان نیست، اکثر مشکلات مربوط به غلیظ شدن روانکنندهها را میتوان با یک برنامه کنترل آلودگی خوب و با انتخاب روانکننده مناسب برطرف کرد. تجزیه و تحلیل روتین روغن میتواند به تشخیص مسائل مربوط به ژل شدن روغن قبل از بروز هر گونه آسیب قابل توجهی به ماشین کمک کند. اگر باید از وسایل کنترل دما مانند بخاری استفاده شود، آنها را مرتباً برای هر گونه عیب احتمالی بررسی کنید.
همچنین برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد، دمای روغن را در نظر بگیرید. با توجه و مراقبت مناسب، روانکنندههایی که در دماهای سرد استفاده میکنید میتوانند عمر طولانی و بدون هیچ مشکلی داشته باشند.
منبع
Cash, W. (2016) Best ways to combat oil gelation. https://www.machinerylubrication.com/Read/30447/combat-oil-gelation.
سوالات متداول
ژل شدن روغن میتواند اثرات مضری بر تجهیزات و سیستمها داشته باشد، از جمله:
- جریان کاهش یافته: روغن ژل شده میتواند جریان را از طریق خطوط لوله، شیرها و فیلترها مختل کند و کارایی سیستم را کاهش دهد.
- افزایش اصطکاک: تشکیل ژل میتواند اصطکاک و سایش قطعات متحرک را افزایش دهد و منجر به خرابی زودرس تجهیزات شود.
- از دست دادن روغنکاری: در سیستمهای روانکاری، روغن ژل شده ممکن است به اندازه کافی ماشینآلات را روان نکند و باعث افزایش اصطکاک و تولید گرما شود.
- گرمایش: حفظ دمای بالاتر از نقطه ژل شدن با استفاده از بخاری ها یا مبدل های حرارتی.
- مخلوط کردن: افزودن مواد افزودنی یا مخلوط کردن روغن ها برای تغییر خواص آنها و کاهش تمایل به ژل شدن.
- گردش: گردش مداوم روغن در سیستم برای جلوگیری از رکود و اختلاف دما.
- فیلتراسیون: فیلتراسیون منظم برای حذف آلایندههایی که به تشکیل ژل کمک میکنند.
بله، افزودنیهای خاص را میتوان به روغنها اضافه کرد تا از ژل شدن آنها جلوگیری کند یا عملکرد آنها را در دمای پایین بهبود بخشد. افزودنیهای رایج شامل اصلاحکنندههای ویسکوزیته و عوامل ضد یخ هستند. با این حال، در انتخاب مواد افزودنی باید سازگاری با روغن و هرگونه اثرات بالقوه بر اجزای سیستم را در نظر بگیرد.
برای جلوگیری از ژل شدن روغن در مخازن ذخیره سازی موارد زیر را در نظر داشته باشید:
- حفظ دما: دمای روغن را با استفاده از بخاریهای مخزن یا عایق بالاتر از نقطه ژل شدن نگه دارید.
- اختلاط: از اختلاط یا همزدن مناسب روغن برای جلوگیری از طبقهبندی و اختلاف دما اطمینان حاصل کنید.
- تست منظم: کیفیت و وضعیت روغن را به طور منظم کنترل کنید تا هر گونه علائم ژل شدن یا تخریب زود هنگام را تشخیص دهید.
