وارنیش در روغن توربین ها
مقدمه
وضعیت روغن در سیستم های روانکاری و هیدرولیک نشان دهنده سلامت کلی سیستم است. دو عامل اساسی برای تضمین بهره بری و جلوگیری از خرابی ها و کاهش هزینه های عملیاتی وجود دارد :
-نظارت بر وضعیت سیال از یک سو و نگهداری مداوم تجهیزات عملیاتی .
وارنیش به محصولات ناشی از فرسودگی روغن اشاره دارد که رسوباتی در سیستم سیال تشکیل میدهند و دارای بافتی ژل مانند و یا رزینی بوده و شبیه به وارنیش جامد هستند .
این محصولات ناشی از فرسودگی روغن به راحتی روی سطوح سرد مانند: مخزن، محفظه های شیر یا خنک کننده ها رسوب میکنند . این امر باعث افزایش دمای یاتاقان ها، اختلال در عملکرد شیرهای هیدرولیک و مشکلات خنک کنندگی میشود .
با این حال در اکثر موارد، اختلالات ذکر شده به درستی به علت واقعی نسبت داده نمیشوند. این موضوع منجربه انجام تعمیرات غیر موثر و اغلب بسیار پرهزینه میشود .
تغییر در ویژگی های روغن پایه و پیامد آن
روغن های پایه ای که امروز برای تولید روغن های توربین استفاده میشوند، در سالهای اخیر تغییر کرده اند . این تغییرات بازتاب دهنده تقاضای روز افزون برای دستیابی به راندمان بالاتر توربین، دماهای بالاتر یاتاقان ها و کاهش سطح مواد خطرناک است . در حالی که در گذشته روغن ها منحصرا از طریق تقطیر نفت خام (روغن های گروهASTM ) تولید میشدند، در سالهای اخیر فرآیند پالایش بیشتری برای آنها به کار گرفته شده است.
مشکل این فرآیند پالایش این است که وارنیش دارای ساختار قطبی است . مواد قطبی تمایل دارند به راحتی در موارد قطبی حل شوند. اگر نسبت هیدروکربن های قطبی در روغن کاهش یابد، محصولات ناشی از فرسودگی روغن یا وارنیش نمیتوانند به راحتی حل شوند . نتیجه این امر کدورت روغن یا تشکیل رسوبات در سیستم است . این تغییرات معمولا زمانی آغاز میشوند که روغن به مدت ۳ الی ۴ سال در حال کار کردن باشد .
همچنین به دلیل نسبت پایین مواد قطبی این روغن ها هدایت الکتریکی پایینی دارند. اگر این روغن از فیلترها در سیستم هیدرولیک عبور کند، ممکن است بار الکترواستاتیکی تولید شود. این امر میتواند منجر به جرقه زدن در سیستم شود . علاوه بر آسیب بر المان های فیلتر، ممکن است باعث خرابی در سیستم اندازه گیری و کنترل گردد. همچنین، انفجارهای جزئی ممکن است در خطوط بازگشت یا در مخزن رخ دهد .
تعیین مقدار MPC
مقدار MPC تغییرات رنگ یک غشای فیلتر آزمایشگاهی با درجه فیلتراسیون ۰.۴۵ میکرون را ثبت میکند . شرایط بحرانی سیستم زمانی رخ میدهد که مقدار MPC بیش از ۴۰ باشد. نتیجه این وضعیت، افزایش رسوبات در سیستم است.
شمارش ذرات در دمای محیط و دمای بالای روغن
اندازه، تعداد و ترکیب ذرات تاثیر قابل توجهی بر سایش و عملکرد اجزای هیدرولیکی و سیستم دارد. اندازه و تعداد ذرات با استفاده از شمارشگرهای ذرات فوتو-اپتیکی خودکار تعیین میشود و به صورت کلاسهای تمیزی روغن با استاندارد ISO 4406 نمایش داده میشود. استاندارد مربوط به شمارش ذرات ISO 11500 است. ایزو ۱۸/۱۵/۱۲ و ایزو ۱۷/۱۴/۱۳ حداکثر کلاس های استاندارد تمیزی روغن برای سیستم های روانکاری توربین هستند، در صورتی که سیستم کنترل بخار از همان مخزن تغذیه شود، در این حالت افزایش یک کلاس تمیزی روغن معادل دو برابر شدن تعداد ذرات در هر حالت است .
حلالیت محصولات ناشی از فرسودگی روغن (وارنیش) به دما وابسته است، این حلالیت در دماهای بالا افزایش و در دماهای پایین کاهش می یابد. به محض رسیدن به آستانه حلالیت ، کدورت روغن رخ میدهد . شمارشگر ذرات میتواند این کدورت را به دلیل تعداد باالای ذرات پیش از آنکه با چشم غیر مسلح قابل مشاهده باشد، شناسایی کند. اگر دو نمونه روغن یکسان مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند، یکی در دمای محیط (حدود ۲۲ درجه سانتی گراد) و دیگری در دمای ۸۰ درجه سانتی گراد در صورت وجود وارنیش در روغن ، اختلافی در تعداد ذرات در ارزیابی مشاهده خواهد شد .
تعیین نسبت باقی مانده آنتی اکسیدان ها
آنتی اکسیدانها به روغن اضافه میشوند تا فرآیند پیری روغن و در نتیجه تشکیل وارنیش را کند کنند . این افزودنی ها (مانند آمین ها و فنول ها) با گذشت زمان و پیری روغن تجزیه میشوند . برای افزایش نسبت آنتی اکسیدانها یکی از روش های معمول این است که مقدار روغن از دست رفته در حین عملیات با روغن جدید جایگزین شود. افزودن روغن جدید که همچنان دارای ۱۰۰ درصد آنتی اکسیدانها است، باعث افزایش غلظت کلی آنتی اکسیدانها در روغن می شود .
علاوه بر این جایگزینی جزئی با استفاده از روغن جدید نیز امکان پذیر است. اگر چه این کار باعث افزایش نسبت آنتی اکسیدانها میشود، اما ممکن است تحت شرایطی باعث جدا شدن رسوبات موجود در سیستم شود و در نتیجه غلظت ذرات در روغن را افزایش دهد . به همین دلیل، در صورت استفاده از مقادیر بزرگتر روغن جدید، توصیه میشود که فیلتراسیون با یک سیستم تصفیه روغن آفلاین اضافی پشتیبانی شود .
برای تمیز کردن وارنیش موجود در روغن، می توان از واحد کاهش وارنیش (VMU) تولید شده توسط شرکت آرنا افق خاورمیانه استفاده کرد.
این سیستم از نظر ساختار مشابه یک فیلتر آفلاین است و به صورت ۲۴ ساعته در روز و ۳۶۵ روز در سال کار میکند. جداسازی وارنیش از طریق جذب روی یک رزین خاص انجام می شود. هنگامی که ظرفیت جذب رزین به پایان میرسد، مقدار وارنیش در روغن دوباره افزایش می یابد. زمانی که مقدار بحرانی MPC از ۴۰ عبور میکند، عناصر پر شده با رزین تعویض می شوند.
نتیجه گیری :
افزایش بازدهی توربین ها و کاهش حجم روغن (شاخص گردش) باعث افزایش فشار بر روغن های توربین میشود. روغن های توربین مدرن با خلوص شیمیایی بالاتر و مقادیر ایمن تر، حلالیت یا ظرفیت تحمل محصولات ناشی از فرسودگی روغن را کاهش میدهند .
زمانی که بار فیلتر بسیار زیاد باشد یا فیلتر انتخاب شده بیش از حد ریز باشد، رسانایی بسیار پایین این روغن های مدرن میتواند منجربه تخلیه های الکترواستاتیکی در روغن شود .
این تخلیه ها به دلیل نقاط داغ باعث ایجاد بار حرارتی شدید در سیال میشوند . نتیجه این بار حرارتی بالا معمولا تسریع در فرسودگی روغن است .
برای جلوگیری از عملکرد بحرانی سیستم، پارامترهای تحلیل روتین باید افزایش یابند . با طراحی و انتخاب صحیح فیلتراسیون سیستم، بار الکترواستاتیکی در سیال حذف شده و عمر سیال افزایش می یابد .
اقدامات نگهداری سیال مانند جداسازی وارنیش، فیلتراسیون آنلاین، آب زدایی و گاز زدایی، با وارد بر سیال را کاهش میدهند و در نتیجه عمر مفید روغن و اجزا را افزایش میدهند . به طور همزمان ، این اقدامات به عملکرد بدون مشکل کل سیستم کمک می کنند.
