مطالعه موردی: ۲۵٪ کاهش خرابی در سردخانه مشهد

دمای متغیر مشهد و اثر آن بر روغن و خرابی

در این مطالعه موردی کاهش خرابی سردخانه مشهد، با شرایط اقلیمی خاص تابستان‌های گرم و خشک، نوسان دما میان روز و شب، و گردوغبار، به‌صورت عملی بررسی شده است که چگونه این عوامل می‌توانند روغن برودتی را مستعد اکسیداسیون، افزایش TAN، تشکیل لاک و وارنیش کنند. در ساعات پیک تابستان، بار حرارتی افزایش می‌یابد و سیکل‌های روشن/خاموش فشرده‌تر می‌شود؛ نتیجه، تنش حرارتی بالاتر در کمپرسورهای اسکرو و افزایش برش مکانیکی روغن است. موتورازین با عرضه تخصصی روغن صنعتی در مشهد برای سردخانه‌ها و صنایع غذایی، امکان کاهش خرابی و مصرف انرژی را فراهم کرده است.

چالش اصلی برای تیم نگهداشت: کنترل رطوبت در روغن‌های POE (ذاتاً هایگروسکوپیک)، جلوگیری از کف‌کردن و کاویتاسیون در لحظات راه‌اندازی و تثبیت غلظت ذرات مطابق استاندارد ISO برای جلوگیری از سایش یاتاقان‌ها. هدف پروژه، اجرای یک بسته هم‌افزا (انتخاب صحیح گرید و شیمی روغن + فیلتراسیون آفلاین + پایش وضعیت UOA) بود تا توقف‌های ناخواسته و نرخ خرابی به‌طور ملموس کاهش یابد.

• نیاز: کاهش خرابی و مصرف برق پیک بدون سرمایه‌گذاری سنگین
• راه‌حل: اصلاح روغن، فیلتراسیون هدفمند، و پایش ماهانه شاخص‌های کلیدی
• نتیجه: ۲۵٪ کاهش خرابی، ۶–۹٪ صرفه‌جویی انرژی پیک، و افت محسوس TAN و رطوبت

معرفی سایت پروژه: ظرفیت، کمپرسور، مبرد و روغن قبلی

سایت مورد بررسی یک سردخانه مواد غذایی در حومه مشهد با ۱۴ اتاق و ظرفیت نگهداری حدود ۱۰٬۰۰۰ تُن و بازه دمایی -۲۲ تا +۲ درجه سانتی‌گراد است. سیستم برودتی مبتنی بر دو دستگاه کمپرسور اسکرو نیمه‌هرمتیک و مبرد R404A طراحی شده؛ کندانسورها از نوع هوایی و اواپراتورها فین‌تیوب هستند. جریان‌های متوسط تا بالا در تابستان و شیفت‌های سنگین بارگیری/تخلیه ایجاد می‌شود.

روغن قبلی، روغن برودتی POE با گرید ISO VG 68 بود که به‌دلیل جذب رطوبت در تعمیرات گرم تابستان و سیکل‌های کوتاه‌مدت، دچار افزایش تدریجی TAN و تمایل به لاک (ورنی) شده بود. علائم رایج شامل:

• کف‌کردن لحظه‌ای در استارت و صدای کاویتاسیون در برخی شرایط راه‌اندازی
• افزایش دمای دشارژ و کاهش بازده حجمی در پیک
• بالا رفتن مصرف برق برحسب kWh/TRh
• افزایش نیاز به روغن‌زنی مجدد و کاهش تمیزی داخلی

هدف فنی پروژه، بهینه‌سازی انتخاب روغن سازگار با R404A و اقلیم مشهد، مدیریت رطوبت و ذرات، و تعریف برنامه پایش وضعیت با فرکانس ماهانه بود.

خط مبنا (Baseline): MTBF، MTTR، انرژی و شاخص‌های روغن

پیش از مداخله، داده‌برداری ۶ ماهه برای خط مبنا انجام شد. مهم‌ترین شاخص‌ها:

• MTBF (میانگین زمان بین خرابی‌ها): ۱۲۰ روز برای هر قطار کمپرسوری
• MTTR (میانگین زمان تعمیر): ۱۱ ساعت به‌ازای هر خرابی معنادار
• مصرف انرژی پیک: حدود ۱.۱۵ kWh/TRh در تیر و مرداد
• TAN (mgKOH/g): میانگین ۰.۰۷، رو به افزایش در تابستان
• رطوبت (کارل‌فیشر): ۲۸۰–۳۲۰ ppm در نمونه‌های روغن برگشتی
• ویسکوزیته @40°C (ASTM D445): ۶۸ cSt (در محدوده گرید، اما با افت ۳–۴٪ در پیک)
• شمارش ذرات (ISO 4406): کد ۲۰/۱۸/۱۵
• MPC (وارنیش): شاخص ۳۸ (ریسک شکل‌گیری لاک روی سطوح داغ)
• علائم کف/کاویتاسیون: میانگین ۴ رویداد در ماه، همراه با آلارم‌های کوتاه

این خط مبنا نشان می‌داد که روغن و مدار، در برابر رطوبت و اکسیداسیون حساس شده‌اند و کنترل آلودگی و شیمی روغن، محتمل‌ترین اهرم کاهش خرابی است.

مداخله‌ها: انتخاب گرید، فیلتراسیون آفلاین و UOA ماهانه

۱) انتخاب روغن سازگار با مبرد و اقلیم

با توجه به R404A و اقلیم خشک مشهد، روغن POE سینتتیک با پایدارکننده آنتی‌اکسیدان تقویت‌شده و گرید ISO VG 68 انتخاب شد. معیارها:

• پایداری اکسیداسیون و مقاومت در برابر لاک در دمای دشارژ بالا
• کنترل کف با بسته افزودنی Defoamer مناسب اسکرو
• سازگاری کامل با R404A و الاستومرهای موجود

۲) اصلاح فواصل تعویض و راهبرد روغن‌زنی

• تعویض اولیه همراه با شست‌وشوی ملایم مدار روغن و تعویض کامل فیلترها
• تغییر از تعویض زمان‌محور به تعویض وضعیت‌محور (Condition-Based)، بر پایه TAN، رطوبت و MPC

۳) فیلتراسیون آفلاین (Kidney-Loop)

• اسکیمر فیلتراسیون با عنصر ۳ میکرون (Beta>200) + مدیای جذب رطوبت سازگار با POE
• نصب فیلتر درایر با ظرفیت مناسب در خط مایع مطابق دبی جرمی، با تفاوت فشار مانیتورینگ
• کنترل نشتی هوا/رطوبت پس از هر تعمیرات با وکیوم عمیق و نیتروژن‌شارژ

۴) برنامه UOA ماهانه

• TAN، Karl Fischer (ppm)، ویسکوزیته ASTM D445
• شمارش ذرات ISO 4406، MPC (وارنیش)
• بازبینی لاگ‌های دما/فشار و آلارم کف برای ارتباط با داده‌های روغن

نتایج کمی و کیفی: ۲۵٪ کاهش خرابی، بهبود MTBF و انرژی

پس از ۵ ماه از اجرای کامل بسته بهینه‌سازی:

• خرابی‌ها ۲۵٪ کاهش یافت؛ توقف‌های ناخواسته از ۲۰ رویداد سالانه بر مبنای خطی به ۱۵ رویداد برآوردی رسید.
• MTBF به ۱۵۵ روز افزایش (حدود +۲۹٪ نسبت به خط مبنا).
• MTTR به ۸.۵ ساعت کاهش به‌دلیل تمیزی بهتر مدار و کاهش عوارض لاک.
• مصرف برق پیک ۶–۹٪ کمتر شد؛ ۱.۱۵ → ۱.۰۶ kWh/TRh در مرداد.
• TAN از ۰.۰۷ به ۰.۰۳ mgKOH/g رسید؛ روند اکسیداسیون کنترل شد.
• رطوبت از ~۳۰۰ ppm به ۷۵–۹۰ ppm کاهش یافت.
• شمارش ذرات به ۱۷/۱۵/۱۲ رسید؛ سایش یاتاقان‌ها کمتر شد.
• نرخ روغن‌زنی مجدد از ۳.۵ لیتر/هفته به ۱.۲ لیتر/هفته کاهش.

جدول زیر خلاصه‌ای از قبل/بعد را نشان می‌دهد:

چک‌لیست پیاده‌سازی و KPIهای ماهانه/فصلی

چک‌لیست اجرایی (اقلیم‌های مشابه مشهد)

• انتخاب روغن سازگار با مبرد (R404A/R507A: POE با آنتی‌اکسیدان قوی، کنترل کف)
• محاسبه ظرفیت فیلتر درایر بر اساس دبی جرمی و نصب مانومتر افت فشار
• استقرار فیلتراسیون آفلاین ۳ میکرون + مدیای جذب رطوبت سازگار با POE
• تعریف پروتکل وکیوم عمیق و نشت‌یابی پس از هر تعمیرات
• آموزش اپراتورها درباره نشانه‌های کف و کاویتاسیون و پاسخ سریع
• تهیه کیت نمونه‌گیری استاندارد و ظرف‌های مقاوم در برابر رطوبت

KPIهای ماهانه

• TAN، رطوبت (ppm)، ISO 4406، MPC (وارنیش)
• kWh/TRh (پیک و میانگین)، دمای دشارژ، فشار مکش/دهش
• نرخ روغن‌زنی مجدد (L/week)، تعداد آلارم‌های کف/کویتاسیون

KPIهای فصلی

• MTBF، MTTR، تعداد توقف‌ها
• بازده کندانسور در دمای محیط بالا، بازدید فیلتر درایر و لاگ افت فشار
• بازرسی لاک/وارنیش داخلی در سرویس‌های برنامه‌ریزی‌شده

پرسش‌های متداول

۱.چرا POE برای R404A ترجیح داده شد؟

روغن‌های POE با R404A کاملاً سازگار و از نظر انتقال روغن در اواپراتور کارآمدند. در این پروژه، بسته افزودنی با آنتی‌اکسیدان قوی و کنترل‌کننده کف انتخاب شد تا در پیک دمایی مشهد، مقاومت در برابر اکسیداسیون و تشکیل لاک افزایش یابد. نکته مهم، هایگروسکوپیک بودن POE است؛ بنابراین نصب فیلتر درایر مناسب، وکیوم عمیق پس از تعمیرات و پایش ماهانه رطوبت (Karl Fischer) الزامی است.

۲.هر چند وقت یک‌بار باید UOA انجام شود؟

برای سردخانه‌های با بار متغیر و اقلیم گرم و خشک، پایش ماهانه در تابستان و دوماهه در سایر فصول توصیه می‌شود. در آغاز اجرای پروژه، فرکانس ماهانه برای تثبیت روندها مفید است. پارامترهای اصلی TAN، رطوبت، ویسکوزیته و ذرات هستند. در صورت مشاهده شیب رو به رشد در TAN یا رطوبت، فرکانس نمونه‌گیری را موقتاً افزایش دهید و علل ریشه‌ای (نشتی، درایر کم‌ظرفیت، نفوذ هوا) را بررسی کنید.

۳.چگونه ظرفیت فیلتر درایر را انتخاب کنیم؟

ظرفیت باید بر اساس دبی جرمی مبرد، سطح رطوبت مورد انتظار و افت فشار مجاز تعیین شود. به‌صورت عملی، انتخاب درایر با هسته بزرگ‌تر و مانیتورینگ افت فشار بین ورودی/خروجی، هم در حذف رطوبت و هم در تشخیص اشباع‌شدن کمک می‌کند. در اقلیم مشهد که تعمیرات تابستانی رایج است، استفاده از درایر با ظرفیت بالاتر در دوره‌های بعد از سرویس مفید است.

۴.فیلتراسیون آفلاین چه مزیتی نسبت به فیلتر خط دارد؟

فیلتر خط برای محافظت پایه ضروری است، اما فیلتراسیون آفلاین (Kidney-Loop) امکان گردش مداوم بخشی از روغن از روی فیلترهای ریزتر (۳ میکرون) و مدیای جاذب رطوبت را می‌دهد؛ بدون ایجاد افت فشار در مدار اصلی. این کار در کاهش ذرات ریز، کنترل MPC (وارنیش) و تثبیت ویسکوزیته موثر است و به‌طور مستقیم MTBF را بهبود می‌دهد.

۵.اگر پس از تعویض روغن، کف‌کردن ادامه داشت چه کنیم؟

ابتدا نسبت روغن/مبرد و تراز سطح روغن کارتل را بررسی کنید. سپس سازگاری بسته افزودنی ضدکف با شرایط عملیاتی را با تامین‌کننده چک کنید. گاهی افزودن مرحله‌ای فیلتراسیون آفلاین و کاهش رطوبت به زیر ۱۰۰ ppm، خودبه‌خود کف را مهار می‌کند. در صورت تداوم، بازبینی شیرهای انبساط و شرایط سوپرهیت/ساب‌کول و دمای خط ساکشن، ریشه مشکل را روشن می‌کند.

ریسک‌ها و دام‌ها و راه‌حل‌های کنترلی

• ناسازگاری روغن با مبرد: انتخاب شیمی نادرست می‌تواند بازگشت روغن را مختل کند. راه‌حل: تایید سازگاری روغن با R404A و الاستومرها از دیتاشیت سازنده.
• آلودگی رطوبتی پس از تعمیرات: POE رطوبت را جذب می‌کند. راه‌حل: وکیوم عمیق چندمرحله‌ای، نیتروژن‌شارژ، تعویض درایر پس از هر بازکردن مدار.
• انتخاب نامناسب درایر: ظرفیت پایین باعث اشباع زودهنگام می‌شود. راه‌حل: محاسبه دبی و نصب نشانگر افت فشار و تعویض پیشگیرانه.
• سطح روغن و تهویه کارتل: سطح نامناسب باعث کف و کاویتاسیون است. راه‌حل: کالیبراسیون شناورها و بازبینی تهویه کارتل در پیک بار.
• نادیده‌گرفتن MPC و ذرات: حتی با TAN مناسب، لاک می‌تواند مشکل‌ساز شود. راه‌حل: سنجش ماهانه MPC و هدف‌گذاری کد ISO ≤ 18/16/13.

کاهش ۲۵٪ خرابی و بهبود ۹٪ مصرف برق با بهینه‌سازی روغن و فیلتر درایر در سردخانه مشهد

این مطالعه موردی نشان داد که با تمرکز هوشمندانه بر انتخاب شیمی روغن برودتی، کنترل رطوبت و فیلتراسیون آفلاین، می‌توان بدون سرمایه‌گذاری سنگین، ۲۵٪ کاهش خرابی و ۶–۹٪ بهبود در مصرف برق پیک را در یک سردخانه شهری مانند مشهد محقق کرد. در اقلیم‌های خشک ایران، POEهای با بسته افزودنی ضد اکسیداسیون و ضدکف، وقتی با فیلتر درایر درست‌سایز و برنامه UOA ماهانه همراه شوند، سرعت افزایش TAN، MPC و ذرات کنترل می‌شود و MTBF رشد می‌کند. چک‌لیست اجرای سریع از وکیوم‌گیری استاندارد تا مانیتورینگ افت فشار درایر و ثبت kWh/TRh، چارچوبی عملی برای تیم‌های نت فراهم می‌آورد.

برای تصمیم‌گیری مبتنی بر داده، KPIهای ماهانه/فصلی را پایش کنید و تعویض روغن صنعتی را به‌جای ساعت کارکرد، به وضعیت واقعی روغن گره بزنید. تجربه این پروژه نشان داد که توجه به جزئیات ساده مانند ظرف نمونه‌گیری خشک، آموزش اپراتور درباره نشانه‌های کف و مدیریت روغن‌زنی مجدد، نقش بزرگی در کاهش توقف‌ها دارد. اگر سردخانه‌ای در شهرهایی با اقلیم مشابه (نیشابور، سبزوار، یزد) دارید، همین چارچوب را با ضرایب محلی دما/گردوغبار تطبیق دهید و از تامین‌کننده معتبر برای انتخاب روغن و مدیای فیلتراسیون مشاوره بگیرید.