روغن‌های صنعتی معمولاً زمانی که جدید هستند، رنگی شفاف و نیمه‌شفاف دارند. این رنگ معمولاً تا زمانی که روغن در بسته‌بندی اصلی خود قرار دارد و تحت تأثیر عوامل مضر قرار نگرفته است، ثابت می‌ماند. اما زمانی که روغن وارد فرایند استفاده می‌شود، تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله دمای کارکرد، شرایط محیطی، وضعیت تجهیزات، محتوای تانک و سیستم عملکردی قرار می‌گیرد و تغییراتی در آن رخ می‌دهد.
یکی از اولین تغییرات قابل مشاهده توسط تکنسین‌های متخصص، تغییر رنگ روغن است. درصد زیادی از روغن‌ها پس از چند ساعت کار تغییر رنگ می‌دهند و این تغییر رنگ به مرور زمان و با افزایش عمر کاری روغن، بیشتر از حالت اولیه خود فاصله می‌گیرد. اما این تغییر رنگ به چه دلایلی اتفاق می‌افتد؟ آیا تغییر رنگ روغن امری طبیعی است؟ و در چه شرایطی تغییر رنگ می‌تواند نشانه‌ای از بروز مشکل در سیستم باشد؟
این سوالات از جمله مواردی هستند که بسیاری از مدیران متخصص در زمینه روانکاری و تحلیل روغن در طول کار خود با آن‌ها روبه‌رو شده‌اند و ممکن است باعث ایجاد تردیدهایی شوند.
تحلیل رنگ آزمایشگاهی و گزینه‌های موجود
یکی از متداول‌ترین آزمایشات روتین در آزمایشگاه‌ها، استفاده از استانداردASTM D1500 (روش آزمون استاندارد رنگ محصولات نفتی طبقASTM ) است که در آن نمونه به‌طور بصری با یک استاندارد مقایسه می‌شود. با این حال این مقایسه هنوز جنبه‌ای ذهنی دارد.
روش‌های مختلفی برای تحلیل رنگ روغن وجود دارد که بسته به آزمایشگاه ممکن است متفاوت باشد. این روش‌ها معمولاً از تعاریف ساده‌ای مانند تاریک یا روشن شروع شده و تا مقایسه دقیق‌تر با یک پالت رنگ توسط تحلیل‌گر آزمایشگاه پیش می‌روند.
اگرچه این روش‌ها دارای دستورالعمل‌های مشخصی هستند اما حاشیه خطای نسبی زیادی دارند. برای مثال ممکن است برای یک تکنسین، نمونه تاریک به نظر برسد در حالی که همان نمونه برای تکنسین دیگری کمی تاریک باشد. همچنین تغییرات مربوط به زمان‌های خاص مانند صبح‌ها یا بعدازظهر که ممکن است چشم‌ها خسته‌تر باشند و نتوانند به درستی رنگ نمونه را تشخیص دهند، اغلب نادیده گرفته می‌شود.
نقش سنسور رنگ روغن در پایش وضعیت
چرا در برخی شرایط، رنگ روغن تنها پس از چند ساعت کارکرد تغییر می‌کند، در حالی که در موارد دیگر ممکن است سال‌ها بدون تغییر باقی بماند؟ این تغییر چه پیامدهایی از نظر شیمیایی دارد؟ و از نگاه فنی آیا تغییر رنگ می‌تواند هشداری برای نیاز به اقدام نگهداری یا تعمیراتی باشد؟
در سال ۲۰۱۶ روی طراحی یک حسگر رنگ ویژه کار شد که هدف آن شناسایی تغییرات جزئی رنگ روغن بود. این پروژه گام مهمی در مسیر درک بهتر از رفتار روغن‌ها در طول زمان بود. با این حال، مشخص شد که برای تفسیر دقیق‌تر نتایج، استفاده از روش‌های مکمل نیز ضروری است.
این سنسور با عبور از طیف مرئی نور، داده‌ها را با دو مرجع مشخص مقایسه می‌کرد: یک نمونه سفید استاندارد و تیره‌ترین رنگ ثبت‌شده. در هر آزمایش، حسگر بین ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ اندازه‌گیری را تنها در چند ثانیه (بسته به شفافیت نمونه) انجام می‌داد.
پس از جمع‌آوری داده‌ها، نرم‌افزار مرتبط، اطلاعات به‌دست‌آمده را به صورت عددی یا در قالب یک بازه مشخص تحلیل می‌کرد. این داده‌ها در ادامه امکان تحلیل دقیق‌تر، مقایسه بین نمونه‌ها و تشخیص احتمال بروز آسیب در روغن را فراهم می‌کردند. این فناوری گامی مؤثر در جهت پایش هوشمند وضعیت روغن و افزایش دقت در تصمیم‌گیری‌های نگهداری پیشگیرانه به شمار می‌رود.
قابلیت کاربرد سنسور رنگ روغن
یکی از محدودیت‌های اصلی سنسورهای رنگ روغن، میزان تیرگی نمونه مورد بررسی است. در نمونه‌های بسیار تیره، نور تابیده شده توسط سنسور به‌طور کامل جذب می‌شود و بازتاب مناسبی برای تحلیل ایجاد نمی‌کند؛ به همین دلیل این سنسورها در چنین شرایطی نمی‌توانند نتایج دقیقی ارائه دهند.
اما در روغن‌های صنعتی شفاف‌تر مانند روغن‌های مورد استفاده در سیستم‌های هیدرولیک، گیربکس‌ها، توربین‌ها و کمپرسورها، سنسور رنگ روغن کاربرد بسیار مؤثری دارد و می‌تواند اطلاعات دقیقی از وضعیت روغن ارائه دهد.
روغن‌های توربین، کمپرسور و هیدرولیک در حالت نو شفاف و روشن هستند اما با گذشت زمان و بر اثر تغییرات شیمیایی، به‌تدریج تیره‌تر می‌شوند. در همین راستا برای صحت‌سنجی نتایج از پارامترهای مکملی مانند شاخص اسیدی (TAN)، غلظت فلزات و طیف‌سنجی مادون قرمز (FTIR) استفاده می‌شود تا مشخص گردد که تغییر رنگ‌ها حاصل از تغییرات واقعی شیمیایی هستند.
علاوه بر این، شرایط عملکردی مانند دمای روغن، دمای محیط، میزان رطوبت، مقدار آب موجود در روغن و مدت زمان کارکرد سیستم نیز در تحلیل نهایی لحاظ می‌شود تا تصویری جامع از وضعیت روغن به‌دست آید.
نقش دما در تغییر رنگ روغن
یکی از مهم‌ترین عواملی که باعث تغییر محسوس رنگ روغن‌های صنعتی می‌شود، دما است. در بسیاری از موارد روغن تحت تأثیر حرارت به رنگ کهربایی مایل به قرمز درمی‌آید و با افزایش زمان کارکرد، این رنگ به‌تدریج تیره‌تر می‌شود.
برای نمونه در یک یاتاقان صنعتی که از روغن سنتتیک استفاده شده بود، پس از حدود ۴۴۵۰ ساعت کارکرد، روغن به رنگ تیره‌ای درآمد و مقدار عدد اسیدی (TAN) آن به ۱۵ برابر مقدار اولیه رسید. این روغن با وجود این تغییرات، نزدیک به ۴۰۰ ساعت دیگر نیز در سرویس باقی ماند تا نهایتاً تعویض شد. این مورد نمونه‌ای واضح از تأثیر مستقیم دما بر کیفیت و عملکرد روغن است.
تشکیل ترکیبات شیمیایی و تأثیر آن بر سلامت روغن
شیمی روغن‌های صنعتی به‌طور ذاتی پیچیده است و در بسیاری از موارد، نه نحوه تشکیل برخی ترکیبات مخرب به‌طور کامل مشخص شده و نه راهکار مشخصی برای حذف آن‌ها وجود دارد. آنالیزهای مرسوم مانند اندازه‌گیری عدد اسیدی (AN) تنها بخشی از این ترکیبات را نشان می‌دهند و اطلاعات دقیقی از نوع اسیدها یا احتمال تبدیل آن‌ها به ترکیبات مضرتر در آینده ارائه نمی‌دهند.
برای مثال حتی زمانی که سطح AN بین چند نمونه مشابه است، حضور ترکیباتی مانند سوکسینیمیدها و لاکتون‌ها (در طول موج ~1700 cm⁻¹) می‌تواند هشدار واضحی از تغییرات شیمیایی در روغن باشد. این ترکیبات به‌مرور منجر به تشکیل مواد آسیب‌زا می‌شوند که نه‌تنها به خود روغن بلکه به مواد افزودنی فعال موجود در آن نیز آسیب می‌زنند.
این مشکل در روغن‌های توربین گازی و کمپرسور که در معرض تشکیل وارنیش (لایه‌نشینی) قرار می‌گیرند بسیار رایج است. حتی با وجود عملیات فیلتراسیون مداوم – که هزینه‌بر نیز هست – منبع اصلی مشکل برطرف نمی‌شود. چرا که دلیل اصلی، کاهش یک افزودنی حیاتی در ساختار روغن است که عملکرد ضد کف و آزادسازی هوای محلول را بر عهده دارد.
با کاهش این ترکیب، روغن دیگر قادر به خارج کردن هوای محبوس‌شده در نواحی پرفشار نیست در نتیجه پدیده‌هایی مانند امپلوژن (فروپاشی داخلی) رخ می‌دهد که موجب شکست مولکول‌های روانکار و تولید محصولات آلی فرعی می‌شود، ترکیباتی که در نهایت به شکل وارنیش تشخیص داده می‌شوند.
حضور آب در روغن‌های صنعتی
آب یکی از ترکیبات متداول در روغن‌های صنعتی است. این موضوع نه تنها به این دلیل است که ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی آب مشابه روغن است، بلکه به این خاطر که آب بخشی از شیمی روغن‌ها به شمار می‌آید. بسته به نوع روغن، ممکن است مقدار مولکول‌های آب در آن متغیر باشد.
با این حال، یکی از ویژگی‌های آب در روغن این است که به راحتی می‌تواند در روغن حل شود بدون اینکه تغییرات چشمگیری ایجاد کند. ولی باید توجه داشت که اثرات مخرب به‌ویژه ناشی از هیدروژن است که در مقاله‌ای جداگانه به بررسی آن خواهیم پرداخت.
اثر آب بر تغییر رنگ روغن
در یک نمونه، روغن سینتتیک در یاتاقانی که در کارخانه‌ای با مقدار زیادی آب فرآیندی مورد استفاده قرار دارد، گرچه تولید اسید در این شرایط شدید نیست (عدد اسیدی یا TAN پایین است)، اما حضور آب می‌تواند رنگ روغن را تغییر دهد. این تغییر رنگ ناشی از تعامل مداوم بین روغن و آب است که تحت تاثیر حرکات و تلاطمات پیوسته قرار دارند.
در پایان عمر مفید روغن، معمولاً رنگ آن به سبز تیره متمایل می‌شود و در برخی موارد با تشکیل لجن با غلظت اسید پایین همراه است. از سوی دیگر، حضور آب و غلظت بالای اسید (TAN بالا) می‌تواند به تولید رنگ‌هایی منجر شود که بیشتر به طیف زرد نزدیک هستند. این تغییرات معمولاً باعث می‌شوند روغن روشن‌تر از قبل به نظر برسد.
نتیجه گیری
تغییر رنگ روغن به‌طور معمول نشان‌دهنده یک فرآیند شیمیایی است که به تغییرات فیزیکی در روغن منجر می‌شود. این تغییر همیشه به معنای وجود مشکل نیست، اما ضروری است که درک کنیم این تغییر رنگ روغن چه پیامی به ما می‌دهد. هر واحد صنعتی و روغن مورد استفاده آن ویژگی‌های خاص خود را دارد.
اطلاعات این مقاله برگرفته از این منبع می‌باشد.
