معمولاً شنیدن صحبت از رسوبات یا وارنیش در روغنهای توربین رایج است، اما آیا سایر روغنها نیز میتوانند دچار پدیده وارنیش شوند؟
پاسخ کوتاه این است: بله. هر روغنی، صرفنظر از نوع یا کاربرد آن، زمانی که در معرض تنشهای حرارتی شدید، آلایندهها و شرایط عملیاتی سخت قرار گیرد، دچار تخریب شده و ممکن است منجر به تشکیل رسوبات شود.
سیستمهای هیدرولیک به دلیل استفاده گسترده از قطعات با تلرانس بسیار دقیق و الزام به استفاده از سیالات فوقالعاده تمیز، بهطور خاص مستعد تشکیل رسوبات هستند.
امروزه، همانند بسیاری از سیستمهای روانکاری صنعتی دیگر، سیالات هیدرولیک نسبت به گذشته تحت تنشهای بسیار بیشتری قرار دارند. این موضوع در صنایع مختلفی از جمله قالبگیری تزریقی پلاستیک، فولادسازی، تجهیزات راهسازی و ماشینآلات مشاهده میشود. بهمنظور کاهش هزینه، وزن و فضای اشغالی، حجم مخازن روغن بهطور چشمگیری کاهش یافته است.
در یک بررسی اخیر بر روی ماشینهای قالبگیری تزریقی، مشخص شد که یکی از تولیدکنندگان بزرگ، حجم مخزن روغن همان دستگاه را طی ده سال گذشته حدود ۴۰٪ کاهش داده است.
بهمنظور بهبود عملکرد، فواصل داخلی شیرها کاهش یافته و در عین حال فشار کاری سیستمها افزایش یافته است. همچنین طراحی سیستمهای هیدرولیک با توان خروجی و بهرهوری بالاتر، نیازمند سرعتهای بیشتر و زمان سیکل کوتاهتر است.
از سوی دیگر، سازندگان تجهیزات اصلی (OEMs) در حال طراحی سیستمهایی با سطح صدای کمتر و ردپای کربنی پایینتر هستند که این امر مستلزم استفاده از روغنهای هیدرولیک با راندمان بسیار بالا است. این تحولات تدریجی در طراحی سیستمهای هیدرولیک، فشار مضاعفی بر عملکرد روغنهای هیدرولیک وارد میکند.
کاربران نیز بهطور غیرمستقیم در افزایش تنش وارد بر روغنهای هیدرولیک نقش دارند. تمرکز آنها بر کاهش نشتیها ناخواسته باعث کاهش افزودن روغن تازه (Top-up) شده است. علاوه بر این، بسیاری از ماشینآلات هیدرولیک با نرخ کاری بالاتر از طراحی اولیه مورد استفاده قرار میگیرند.
ترکیب این تغییرات در طراحی سیستم و شرایط عملیاتی شدیدتر، منجر به افزایش تنش اکسیداسیونی و کاهش زمان بازیابی روغن شده است. در نتیجه، اکسیداسیون امروزه به رایجترین علت خرابی سیالات هیدرولیک تبدیل شده است.
تولیدکنندگان روانکار در پاسخ به این شرایط سخت، از روغنهای پایه با پالایش بسیار بالا و مقادیر کمتر موم، گوگرد و ترکیبات آروماتیک استفاده میکنند. همچنین افزودنیهای ضدسایش نیز ارتقا یافتهاند.
با این حال، فناوری غالب افزودنی ضدسایش در روغنهای هیدرولیک همچنان دیآلکیلدیتیوفسفات روی (ZDDP) است. البته فرمولاسیونهای جدید در حال حرکت به سمت افزودنیهای ضدسایش بدون خاکستر (Ashless) با عملکرد بالاتر و سازگاری زیستمحیطی بیشتر هستند.
از آنجا که سیالات هیدرولیک بهطور مستقیم بر بهرهوری انرژی کل سیستم تأثیر میگذارند، فرمولاسیونها بهگونهای طراحی میشوند که بازده انرژی بهتری فراهم کنند. این موضوع از طریق بهبود ویژگیهای ویسکومتریک محقق میشود.
روغنهای هیدرولیک با شاخص گرانروی بالا (VI) و پایداری برشی مناسب، بهبود قابل توجهی در بهرهوری انرژی در کاربردهای مختلف نشان دادهاند. مطالعات نشان میدهد این فرمولاسیونهای پیشرفته میتوانند در برخی کاربردها تا ۱۰٪ کاهش مصرف انرژی ایجاد کنند. بهبوددهندههای شاخص گرانروی پایدار برشی معمولاً از نوع پلیمرهای پلیمتاکریلات بوده و میتوانند تا ۱۵٪ از کل فرمولاسیون روغن هیدرولیک را تشکیل دهند.
در نهایت، از آنتیاکسیدانهای بیشتری در روغنهای هیدرولیک استفاده میشود تا محصولی با پایداری اکسیداسیونی بالاتر و تمایل کمتر به تشکیل رسوبات تولید گردد. با وجود تمام این تغییرات، همچنان مشاهده میشود که پدیده وارنیش در روغنهای هیدرولیک بیش از گذشته رخ میدهد.
وارنیش روغن هیدرولیک چیست؟
وارنیش یک لایه نازک رسوبی در سیستم روانکاری است که بهسختی پاک میشود و عمدتاً از باقیماندههای آلی تشکیل شده است. ترکیب شیمیایی آن بسیار متنوع بوده و بر اساس نوع واکنشهای شیمیایی و مکانیسمهای تخریب طبقهبندی میشود. اصطلاحات وارنیش و لجن (Sludge) اغلب بهجای یکدیگر استفاده میشوند، اما این دو مفهوم یکسان نیستند.
لجن معمولاً نرم، چسبناک، بهراحتی قابل پاک شدن و اغلب حاوی رطوبت است. در مقابل، وارنیش ظاهری براق، سختشده و پختهشده دارد و بهراحتی پاک نمیشود. این تعاریف به کاربران کمک میکند تا تشخیص دهند سیستم آنها با لجن مواجه است یا وارنیش.
عامل اصلی ایجاد وارنیش، فرآیند پیوسته اکسیداسیون است که تحت تأثیر دما، اجزای فلزی مختلف و کاتالیستهای گازی تسریع میشود.
در گذشته، اکسیداسیون بهعنوان واکنشی تعریف میشد که شامل ترکیب با اکسیژن است؛ اما امروزه تعریف آن گسترش یافته و شامل هر واکنشی میشود که در آن انتقال الکترون صورت گیرد.
اکسیداسیون مهمترین واکنش شیمیایی است که یک روانکار در طول سرویسدهی تجربه میکند و عامل اصلی بسیاری از مشکلات عملکردی روانکار محسوب میشود.
وجود آلایندهها نیز سرعت این واکنشها را افزایش میدهد. در روغنهای هیدرولیک، سه نوع اصلی آلودگی وجود دارد:
-
آلودگیهای جامد (گردوغبار، سیلت، فلزات ناشی از سایش)
-
آب
-
هوا
اکسیداسیون منبع اصلی افزایش گرانروی، تشکیل وارنیش، لجن و رسوبات، افت افزودنیها، تخریب روغن پایه، گرفتگی فیلترها، کاهش مقاومت در برابر کف، افت خاصیت جداپذیری آب، افزایش عدد اسیدی، زنگزدگی و خوردگی است. با این حال، رسوبات اغلب حلقه اتصال میان تخریب روغن و افت عملکرد ماشینآلات هستند.
وارنیش میتواند چالشهای عملیاتی متعددی در سیستمهای روانکاری ایجاد کند، از جمله افزایش نرخ سایش به دلیل اثر «سمبادهای». همچنین راندمان مبدلهای حرارتی کاهش مییابد، زیرا وارنیش بهصورت یک لایه عایق حرارتی روی لولهها عمل میکند.
جریان روغن نیز دچار اختلال شده و ممکن است منجر به کمروغنی (Starvation) گردد. فیلترها بهسرعت دچار گرفتگی میشوند، زیرا سطح آنها با مواد چسبنده پوشانده میشود. در نتیجه، عمر مفید روغن کاهش مییابد.
شیرهای سروو حساسترین اجزایی هستند که تحت تأثیر وارنیش قرار میگیرند. جریان روغن در این قطعات اغلب ناپیوسته است که احتمال تشکیل رسوب را افزایش میدهد. وارنیش یکی از علل اصلی تاخیر در عملکرد شیرها و لرزش (Chatter) به شمار میرود، زیرا اصطکاک لازم برای حرکت قطعات افزایش مییابد.
نتیجه گیری
برخی از پیامدهای عملیاتی وارنیش در سیستمهای هیدرولیک عبارتاند از:
-
قفل شدن شیرها به دلیل افزایش اصطکاک ساکن
-
کاهش سرعت گیره یا زمان سیکل و تأثیر منفی بر تولید
-
کاهش تکرارپذیری و دقت و افزایش ضایعات
-
افزایش زمان تنظیم و تعویض تجهیزات به دلیل نیاز به تعمیرات و تنظیمات بیشتر
افزایش انرژی موردنیاز برای حرکت این شیرها منجر به اتلاف قابل توجه انرژی در کل سیستم میشود. علاوه بر این، به دلیل افت کنترل هیدرولیکی، این قطعات اغلب زودتر از موعد تعویض میشوند که هزینههای نگهداری را بهطور چشمگیری افزایش میدهد. از آنجا که عامل اصلی ایجاد وارنیش در ابتدا برطرف نشده است، شیرهای جدید نیز بهسرعت دچار وارنیش شده و ممکن است در زمان کوتاهتری از کار بیفتند.
اطلاعات این مقاله برگرفته از این منبع میباشد.
