کنترل کات‌فاینز (Cat Fines)؛ چگونه ذرات ساینده موتور را نابود می‌کنند؟

چرا Cat Fines برای موتورهای دریایی یک ریسک اقتصادی-فنی جدی است؟

کات فاینز (Cat Fines) ذرات بسیار سخت آلومینا-سیلیکا در سوخت‌های سنگین دریایی هستند که اگر کنترل نشوند، مثل سمباده وارد موتور شده و سایش مخرب ایجاد می‌کنند. در موتورهای دریایی، به ویژه موتورهای دیزلی دو زمانه و چهار زمانه که با سوخت‌های باقیمانده (Residual) کار می‌کنند، ریسک آلودگی سوخت با ذرات کات فاینز یک موضوع حاشیه‌ای نیست؛ یک عامل اصلی در خرابی‌های تکراری و هزینه‌های سنگین تعمیرات است. Cat Fines معمولاً از فرآیند کراکینگ کاتالیستی در پالایشگاه می‌آیند و ماهیت بسیار سختی دارند؛ بنابراین اگر از مسیر تصفیه سوخت (settling, centrifuge, filtration) عبور کنند، در ناحیه حساس تزریق، پمپ‌ها، رینگ‌ها و لاینرها به عنوان ذرات ساینده عمل می‌کنند.

چالش مهم اینجاست که آسیب Cat Fines اغلب «تجمعی» است: ممکن است موتور امروز روشن بماند و حتی در کوتاه‌مدت علامت آشکاری نشان ندهد، اما سایش شتاب‌دار به مرور باعث افت کمپرس، افزایش Blow-by، افزایش مصرف روغن سیلندر/کارتِر، بالا رفتن آهن در آنالیز روغن و نهایتاً خطای جدی می‌شود. در ناوگان، همین روند به معنی افزایش توقف‌های ناخواسته، هزینه‌های بندری، افت قابلیت اطمینان و از دست رفتن برنامه حمل است.

از زاویه مدیریتی، Cat Fines یک ریسک چندلایه است: کیفیت سوخت خریداری‌شده، تنظیمات سانتریفیوژ، کیفیت فیلترها، رفتار بهره‌برداری و در نهایت انتخاب و پایش روانکار. هر کدام اگر ضعیف باشد، سیستم به نقطه شکست نزدیک می‌شود. رویکرد داده‌محور یعنی به جای اتکا به تجربه شفاهی، برای سوخت و روغن «حد مجاز، روش اندازه‌گیری و اقدام اصلاحی» تعریف شود.

Cat Fines دقیقاً از کجا می‌آیند و چرا عبورشان از سیستم رایج است؟

Cat Fines محصول ناخواسته پالایشگاه هستند: ذرات ریز کاتالیست FCC که عمدتاً ترکیبات آلومینیوم و سیلیس دارند. در مشخصات سوخت‌های دریایی، معمولاً به صورت Al+Si گزارش می‌شوند. نکته کلیدی این است که مسئله فقط «وجود» آن‌ها نیست؛ بلکه «اندازه ذره، سختی، و میزان عبور از زنجیره تصفیه» تعیین می‌کند چه مقدار به تجهیزات حساس برسد.

چرا این ذرات ممکن است از سیستم عبور کنند؟ چون در عمل، کارایی جداسازی به چند متغیر وابسته است: دمای مناسب برای کاهش ویسکوزیته، زمان ماند کافی در تانک ته‌نشینی، سلامت و تنظیمات سانتریفیوژ، نرخ دبی عبوری، و انتخاب صحیح فیلترهای مرحله‌ای. هر جا که سوخت سردتر از طراحی باشد یا بار سیستم از ظرفیت بالاتر برود (مثلاً در شرایط عملیاتی شلوغ یا محدودیت زمان)، جداسازی افت می‌کند.

در برخی کشتی‌ها، مشکل با یک «خطای انسانی در روانکاری و بهره‌برداری» تشدید می‌شود: تصور اینکه با یک بار سانتریفیوژ یا تعویض فیلتر، ریسک صفر می‌شود. در حالی که Cat Fines به مدیریت پیوسته نیاز دارد. برای همین، کنترل آلودگی در سوخت دریایی باید مثل یک حلقه کیفیت دیده شود: خرید سوخت، دریافت و نمونه‌برداری، ته‌نشینی، سانتریفیوژ، فیلتراسیون، پایش نتایج و اصلاح تنظیمات.

مقایسه اثر Cat Fines در موتورهای دو زمانه و چهار زمانه دریایی

اثر Cat Fines در همه موتورهای دریایی مخرب است، اما نقطه آسیب و الگوی خرابی می‌تواند متفاوت باشد. در موتورهای دو زمانه بزرگ (Crosshead) که روغن سیلندر جدا از روغن سیستم است، رینگ و لاینر در خط مقدم قرار دارند. در موتورهای چهار زمانه (Trunk piston) که روغن کارتر با پیستون در تماس گسترده‌تری است، پیامدها می‌تواند سریع‌تر وارد چرخه روغن شود و سایش یاتاقان‌ها و اجزای دیگر را هم تحت تاثیر قرار دهد.

جدول مقایسه‌ای: مسیر آسیب و نشانه‌ها

این تفاوت‌ها یعنی «نسخه واحد» برای همه کشتی‌ها جواب نمی‌دهد. در عمل، معیار موفقیت این است که مقدار Al+Si ورودی به موتور تا حد ممکن پایین نگه داشته شود و همزمان نشانه‌های سایش در روغن (به ویژه آهن و روند ذرات) به صورت روندی پایش شود. اگر فقط روی یکی از این دو تمرکز کنید، بخشی از ریسک پنهان می‌ماند.

زنجیره کنترل Cat Fines: از خرید سوخت تا قبل از انژکتور

کنترل Cat Fines را باید مثل یک زنجیره دید که هر حلقه، حلقه بعدی را محافظت می‌کند. بهترین رویکرد این است که به جای اتکا به «یک تجهیز»، چند سد پشت سر هم ایجاد شود: ته‌نشینی، سانتریفیوژ درست، و فیلتراسیون مناسب. در این میان، متغیرهایی مثل دمای سوخت و نرخ جریان، نقش تعیین‌کننده دارند.

به صورت عملی، این سه اقدام معمولاً بیشترین بازده را دارند:

• افزایش اثربخشی ته‌نشینی: زمان ماند کافی و مدیریت آب و لجن تانک (عدم شلوغ‌کاری در انتقال بین تانک‌ها).
• بهینه‌سازی سانتریفیوژ: تنظیم دما برای رسیدن به ویسکوزیته مناسب جداسازی، پایش دبی عبوری، و سرویس به موقع.
• فیلتراسیون مرحله‌ای: انتخاب فیلترهای مناسب در مسیر و توجه به بای‌پس‌ها و رفتار فشار افت.

در تحلیل مقایسه‌ای، تجربه میدانی نشان می‌دهد ضعف رایج در ناوگان‌ها معمولاً «تنظیمات» است نه «نبود تجهیزات». سانتریفیوژی که از نظر سخت‌افزاری سالم است اما با دمای نامناسب یا دبی بالا کار می‌کند، عملاً بازده جداسازی را از دست می‌دهد. در چنین شرایطی، فیلترهای ریزتر هم فقط سریع‌تر کیپ می‌شوند و امکان بای‌پس شدن افزایش می‌یابد؛ نتیجه این می‌شود که ذرات ساینده دقیقاً در بدترین نقطه وارد سیستم تزریق می‌شوند.

برای تیم‌های فنی در ایران که با محدودیت‌های تامین قطعه و برنامه‌های فشرده سفر مواجه‌اند، یک راهبرد کم‌هزینه و موثر، تدوین «چک‌لیست عملیاتی ثابت» است: دما، دبی، افت فشار فیلتر، و برنامه نمونه‌برداری سوخت در نقاط کلیدی. این رویکرد کمک می‌کند قبل از آنکه هزینه به شکل تعمیرات سنگین ظاهر شود، در سطح تنظیمات کنترل انجام شود.

پایش و اندازه‌گیری: چگونه بفهمیم Cat Fines کنترل شده یا نه؟

کنترل بدون اندازه‌گیری، بیشتر شبیه امیدواری است تا مهندسی. شاخص رایج برای Cat Fines در سوخت، Al+Si است که در گزارش‌های آزمایشگاهی سوخت می‌آید. اما برای مدیریت ریسک، دو چیز مهم است: «عدد مطلق» و «روند تغییرات». ممکن است یک عدد در محدوده قابل قبول باشد، اما اگر روند افزایشی باشد، نشان می‌دهد یکی از حلقه‌های تصفیه در حال افت عملکرد است.

در کنار آزمایش سوخت، آنالیز روغن موتور هم نقش مکمل دارد؛ چون سایش ناشی از ذرات ساینده، معمولاً با افزایش آهن و تغییرات شمارش ذرات یا شاخص‌های آلودگی خود را نشان می‌دهد. اینجا یک نکته مقایسه‌ای مهم مطرح می‌شود: در بسیاری از خرابی‌ها، تیم‌ها فقط وقتی وارد عمل می‌شوند که علائم عملیاتی (دود، افت توان، صدا) ظاهر شده است؛ اما آن زمان معمولاً دیر است. پایش وضعیت به شما اجازه می‌دهد «قبل از خرابی»، اقدام اصلاحی کنید.

اگر در سازمان شما برنامه آنالیز جا افتاده است، بهتر است استاندارد داخلی داشته باشید: از چه نقاطی نمونه‌برداری شود، چه تناوبی، چه پارامترهایی بررسی شود و حد اقدام (Action limit) چیست. اگر هنوز برنامه رسمی ندارید، شروع کوچک هم مفید است: ثبت منظم افت فشار فیلترها، دمای سوخت قبل سانتریفیوژ، و مقایسه با نتایج آزمایشگاهی سوخت.

برای سازمان‌هایی که در خشکی هم ناوگان یا تجهیزات ثابت دارند، تجربه در حوزه کنترل آلودگی و فیلتراسیون مشترک است. در همین چارچوب، اگر نیاز به تامین پایدار و مشاوره انتخاب روانکار برای واحدهای تعمیرگاهی و صنعتی دارید، استفاده از ظرفیت محتوای تخصصی روغن صنعتی می‌تواند به استانداردسازی تصمیم‌ها کمک کند؛ چون بسیاری از اصول پایش و کنترل آلودگی، بین دریا و صنعت مشترک است.

نقش روانکار در کاهش خسارت: چه چیزی را واقعاً می‌تواند جبران کند و چه چیزی را نه؟

یک سوءبرداشت رایج این است که «روغن بهتر» می‌تواند مشکل Cat Fines را حل کند. واقعیت داده‌محور این است: روانکار می‌تواند اثرات سایش را کاهش دهد و تحمل سیستم را بالا ببرد، اما نمی‌تواند ذرات بسیار سخت را بی‌اثر کند. اگر Cat Fines وارد موتور شود، حتی بهترین بسته افزودنی هم فقط می‌تواند زمان تا خرابی را افزایش دهد، نه اینکه ریسک را صفر کند.

پس نقش واقعی روانکار چیست؟

• حفظ فیلم روغن در شرایط سخت و جلوگیری از تماس فلز با فلز در حد ممکن.
• پایداری در برابر اکسیداسیون و کنترل رسوب، چون حضور ذرات و آلودگی معمولاً شرایط اکسیداسیون را بدتر می‌کند.
• کمک به معلق نگه داشتن برخی آلاینده‌ها تا در مسیر فیلتراسیون روغن (در موتورهای چهار زمانه) بهتر مدیریت شوند.

در موتورهای چهار زمانه، اهمیت فیلتراسیون روغن و کیفیت روغن سیستم بیشتر می‌شود، چون آلودگی می‌تواند وارد چرخه روغن کارتر شود. برای تیم‌هایی که همزمان ناوگان جاده‌ای هم دارند و می‌خواهند تصمیم روغن‌موتور را استاندارد کنند، مراجعه به دسته‌بندی روغن موتور می‌تواند کمک کند تا تفاوت منطق انتخاب روغن در کاربردهای سبک/سنگین بهتر دیده شود، هرچند موتور دریایی منطق و استانداردهای خاص خودش را دارد.

نکته کلیدی: اگر علائم Cat Fines دیده می‌شود، اقدام موثر معمولاً در «سوخت» رخ می‌دهد نه در «روغن». روغن نقش حفاظتی دارد، اما استراتژی اصلی باید جلوگیری از ورود ذرات باشد.

چالش‌های رایج در کنترل Cat Fines و راه‌حل‌های عملیاتی

در عملیات واقعی، شکست کنترل Cat Fines معمولاً به خاطر یک نقطه ضعف ساده اما تکرارشونده رخ می‌دهد. در ادامه، چند چالش رایج و راه‌حل‌های قابل اجرا را به صورت روشن می‌بینید.

چالش 1: تنظیمات نامناسب سانتریفیوژ (دما/دبی)

وقتی دما پایین باشد، ویسکوزیته بالا می‌ماند و جداسازی ذرات افت می‌کند؛ وقتی دبی بیش از ظرفیت باشد، زمان جداسازی کافی نیست. راه‌حل: تنظیم دما بر اساس دستورالعمل سازنده و پایش پیوسته دبی و کیفیت خروجی، همراه با سرویس دوره‌ای.

چالش 2: تکیه بیش از حد به فیلترهای نهایی

فیلتر نهایی قرار نیست بار اصلی آلودگی را بگیرد؛ اگر سانتریفیوژ خوب کار نکند، فیلتر سریع کیپ می‌شود و احتمال بای‌پس بالا می‌رود. راه‌حل: تمرکز بر کاهش بار آلودگی قبل از فیلتر نهایی و بررسی مسیرهای بای‌پس.

چالش 3: نمونه‌برداری و داده ناقص

بدون داده، تصمیم‌ها سلیقه‌ای می‌شود و فقط بعد از خرابی متوجه مشکل می‌شوید. راه‌حل: تعریف نقاط نمونه‌برداری ثابت، ثبت نتایج Al+Si و روندها، و ارتباط دادن آن با افت فشار فیلتر و شاخص‌های سایش.

چالش 4: محدودیت‌های تامین و برنامه سفر

گاهی امکان تعویض سریع فیلتر یا قطعه خاص در بندر فراهم نیست. راه‌حل: مدیریت موجودی اقلام حیاتی، برنامه سرویس پیشگیرانه بر اساس ریسک، و کاهش وابستگی به اقدام واکنشی.

برای مجموعه‌هایی که در بنادر جنوبی فعالیت دارند و تامین روانکار و پشتیبانی فنی را در کنار هم می‌خواهند، داشتن یک مسیر تامین قابل اتکا در شهرهای بندری اهمیت دارد. در همین راستا، روغن موتور در بندرعباس می‌تواند برای هماهنگی‌های تامین و برنامه‌ریزی عملیاتی مفید باشد، بدون اینکه تصمیم فنی را جایگزین کند.

جمع‌بندی: بهترین ترکیب پیشگیری، کنترل و پایش برای Cat Fines چیست؟

کنترل Cat Fines یک تصمیم مهندسی چندمرحله‌ای است: ابتدا باید از خرید و دریافت سوخت تا قبل از انژکتور، زنجیره تصفیه را درست بچینید و تنظیمات را پایدار نگه دارید؛ سپس با آزمایش سوخت (Al+Si) و پایش وضعیت روغن، روندها را رصد کنید تا قبل از خرابی وارد عمل شوید. مقایسه موتورهای دو زمانه و چهار زمانه نشان می‌دهد نقطه آسیب و مسیر انتشار آلودگی متفاوت است، اما در هر دو حالت، «جلوگیری از ورود ذرات» موثرتر از «تلاش برای تحمل دادن موتور با روغن» است.

موتورازین در نقش یک مرجع تخصصی، تلاش می‌کند انتخاب و مدیریت روانکار و کنترل آلودگی را از تصمیم‌های سلیقه‌ای جدا کند و به یک فرآیند داده‌محور و اقتصادی تبدیل کند. اگر برای استانداردسازی تامین روانکار، انتخاب گرید مناسب و ایجاد برنامه پایش قابل اجرا نیاز به مشورت دارید، موتورازین می‌تواند کنار تیم فنی شما باشد. همچنین در تامین پایدار و قابل اتکا برای کسب‌وکارها و ناوگان‌ها، موتورازین به عنوان تامین‌کننده معتبر روغن موتور و روغن صنعتی، رویکرد مشاوره‌محور را در اولویت قرار می‌دهد.

پرسش‌های متداول

Cat Fines معمولاً با چه شاخصی در آزمایش سوخت گزارش می‌شود؟

در گزارش‌های آزمایشگاهی سوخت‌های دریایی، Cat Fines معمولاً به صورت مجموع آلومینیوم و سیلیس (Al+Si) بیان می‌شود. برای تصمیم‌گیری، فقط عدد لحظه‌ای مهم نیست؛ روند افزایش یا کاهش آن و ارتباطش با عملکرد سانتریفیوژ، افت فشار فیلترها و کیفیت سوخت تحویلی هم باید بررسی شود تا منبع مشکل درست شناسایی شود.

اگر فیلترهای ریزتر نصب کنیم، مشکل Cat Fines حل می‌شود؟

فیلتر ریزتر می‌تواند بخشی از ذرات را بگیرد، اما اگر بار آلودگی بالا باشد، فیلتر سریع کیپ می‌شود و ریسک بای‌پس یا افت دبی بالا می‌رود. کنترل موثر معمولاً با کاهش آلودگی قبل از فیلتر نهایی (ته‌نشینی و سانتریفیوژ صحیح) به دست می‌آید. فیلترها آخرین سد هستند، نه راه‌حل اصلی.

آیا روانکار می‌تواند اثر Cat Fines را خنثی کند؟

روانکار مناسب می‌تواند تا حدی از تماس فلزی و تشدید سایش جلوگیری کند و پایداری سیستم را افزایش دهد، اما نمی‌تواند ذرات بسیار سخت آلومینا-سیلیکا را بی‌اثر کند. اگر Cat Fines وارد موتور شود، حتی بهترین روغن فقط می‌تواند زمان تا خرابی را افزایش دهد. بنابراین راهبرد اصلی، جلوگیری از ورود ذرات و پایش مداوم است.

نشانه‌های میدانی ورود Cat Fines به موتور چیست؟

نشانه‌ها بسته به نوع موتور متفاوت است، اما معمولاً شامل افزایش سایش (افزایش آهن در آنالیز روغن)، افت کمپرس، افزایش Blow-by، تغییرات غیرعادی در مصرف روغن و افزایش افت فشار فیلترها می‌شود. نکته مهم این است که بسیاری از آسیب‌ها قبل از بروز علائم واضح رخ می‌دهند؛ بنابراین اتکا به حس اپراتور کافی نیست و باید روند داده‌ها بررسی شود.

بهترین نقطه برای مداخله در کنترل Cat Fines کجاست؟

بیشترین اثرگذاری معمولاً در بخش تصفیه سوخت است: مدیریت ته‌نشینی، تنظیم صحیح سانتریفیوژ (دما و دبی) و چک کردن مسیرهای بای‌پس فیلترها. هرچه آلودگی زودتر از مدار حذف شود، هزینه کنترل کمتر و احتمال خرابی پایین‌تر است. اقدام در مرحله روغن، بیشتر نقش کاهش خسارت دارد تا حذف ریشه مشکل.

برای ناوگان‌هایی که با محدودیت تامین قطعه مواجه‌اند، اولویت اقدامات چیست؟

اگر امکان ارتقای سریع تجهیزات ندارید، روی اقداماتی تمرکز کنید که با تنظیمات و نظم اجرایی قابل انجام‌اند: کنترل دما و دبی سانتریفیوژ، ثبت افت فشار فیلترها، تعریف چک‌لیست ثابت، و نمونه‌برداری منظم سوخت. این اقدامات کم‌هزینه، سریع و اثرگذارند و کمک می‌کنند قبل از رسیدن به خرابی سنگین، ریسک شناسایی و مهار شود.

منابع:

ISO 8217:2024 Petroleum products — Fuels (class F) — Specifications of marine fuels

CIMAC Guideline on ISO 8217:2017 (marine fuel guidance and contaminants)