روانکاری کمپرسورهای سانتریفیوژ؛ مدیریت روغن یاتاقان و جلوگیری از فومینگ

چرا «مدیریت روغن یاتاقان» در کمپرسور سانتریفیوژ یک موضوع اقتصادی است، نه صرفا نگهداری

در کمپرسورهای سانتریفیوژ، روغن یاتاقان فقط یک روانکار نیست؛ بخشی از سیستم پایدارسازی روتور است. هر اختلال در فیلم روغن (به ویژه ورود هوا و ایجاد کف یا فومینگ) می تواند مستقیم به افزایش لرزش، بالا رفتن دما، افت فشار روغن، تریپ های بی دلیل و حتی آسیب یاتاقان منجر شود. از زاویه هزینه، فومینگ یعنی افزایش مصرف روغن، افزایش دفعات فیلتر تعویضی، توقف های کوتاه اما تکرارشونده، و در نهایت کاهش دسترس پذیری تجهیز. برای بسیاری از واحدهای PM در ایران (پتروشیمی، پالایشگاه، فولاد، نیروگاه و ایستگاه های تقویت فشار)، همین توقف های کوتاه می تواند هزینه فرصت بزرگی ایجاد کند.

فومینگ معمولا به دو شکل دیده می شود: کف سطحی (Surface Foam) که روی مخزن یا شیشه سایت گلاس می ایستد و فوم/حباب های ریز در حجم روغن (Entrained Air) که به سختی با چشم قابل تشخیص است اما اثرش روی افت فشار، ناپایداری فیلم روغن و کاویتاسیون پمپ روغن محسوس می شود. تفاوت این دو در این است که کف سطحی بیشتر به قابلیت ضدکف روغن و طراحی مخزن مرتبط است، اما هوای حبس شده بیشتر به دی هواسازی، زمان ماند، نشتی های مکش، و شرایط آشفته جریان مربوط می شود.

این مقاله با رویکرد تحلیلی-مقایسه ای، روش های کنترل فومینگ و مدیریت روغن یاتاقان در کمپرسور سانتریفیوژ را در چند لایه بررسی می کند: انتخاب روغن، طراحی سیستم، عملیات و نگهداری، و در نهایت پایش وضعیت. هدف این است که تصمیم از حالت «تجربی و سلیقه ای» خارج شود و به یک تصمیم مهندسی و قابل دفاع تبدیل گردد.

ریشه های اصلی فومینگ در روغن یاتاقان کمپرسور سانتریفیوژ (تحلیل علت-معلول)

برای کنترل کف، اول باید مشخص کنیم کف از کجا آمده است. در عمل، فومینگ در کمپرسورهای سانتریفیوژ معمولا محصول همزمان چند عامل است و همین موضوع باعث می شود با «تعویض روغن» به تنهایی مشکل حل نشود. در جدول ذهنی زیر، علت های رایج را به سه گروه تقسیم کنید: طراحی سیستم، وضعیت روغن، و خطاهای عملیاتی.

• عوامل سیستم و طراحی: زمان ماند کم در مخزن، مسیر برگشت پرآشفتگی، نبود صفحات جداکننده یا بافل، سطح روغن نامناسب، مکش پمپ با افت فشار یا نشتی هوا، و تلاطم ناشی از برگشت از یاتاقان ها.
• عوامل مرتبط با روغن: گرانروی نامتناسب با دمای کار، افزودنی ضدکف ناسازگار یا تخریب شده، آلودگی به آب یا ذرات، اکسیداسیون و تشکیل ورنی که رفتار سطحی روغن را تغییر می دهد.
• عوامل عملیاتی: شارژ یا تاپ آپ با روغن ناسازگار، فیلترهای بای پس شده، نمونه برداری غلط، یا تغییرات بار و دمای شدید که دی هواسازی را دشوار می کند.

نکته کلیدی این است که فومینگ همیشه «علت» نیست؛ گاهی «علامت» است. مثلا اگر سطح روغن بالاتر از حد طراحی باشد، برگشت روغن از یاتاقان داخل سطح آزاد می کوبد و کف می سازد. یا اگر مکش پمپ روغن اندکی نشتی هوا داشته باشد، هوای ورودی به روغن در فشار پایین مخلوط می شود و در مسیر یاتاقان ها به صورت حباب های ریز باقی می ماند؛ نتیجه، افت فشار و افزایش دماست.

اگر کف را فقط با افزودنی ضدکف درمان کنید، ممکن است موقتا کف سطحی کمتر شود، اما هوای حبس شده و ناپایداری فیلم روغن همچنان باقی بماند و ریسک یاتاقان کاهش پیدا نکند.

مقایسه راهبردهای طراحی و بهره برداری سیستم روغن: از مخزن تا برگشت و دی هواسازی

در کمپرسور سانتریفیوژ، سیستم روغن یاتاقان معمولا شامل مخزن، پمپ اصلی/کمکی، کولر، فیلترها و خطوط رفت و برگشت است. وقتی فومینگ رخ می دهد، باید ببینیم آیا سیستم اصلا فرصت «آرام شدن» به روغن می دهد یا خیر. دو مفهوم کلیدی در اینجا زمان ماند (Residence Time) و کیفیت جداسازی هوا (Air Release) است.

در بسیاری از پروژه ها، محدودیت فضا یا طراحی نامناسب باعث می شود برگشت روغن با سرعت و تلاطم بالا وارد مخزن شود. نتیجه، خردشدن حباب ها و افزایش سطح تماس هوا با روغن است. روش های مهندسی برای بهبود شرایط (بدون تغییرات سنگین) معمولا این هاست:

• اصلاح مسیر برگشت (کاهش ضربه به سطح آزاد روغن، ورود زیر سطح با طراحی مناسب، یا افزودن دیفیوزر).
• بهبود بافل ها یا صفحات جداکننده داخل مخزن برای کاهش آشفته سازی.
• کنترل دقیق سطح روغن مطابق دستورالعمل سازنده تجهیز؛ نه بالاتر برای «احتیاط» و نه پایین تر برای «کم کردن مصرف».
• اطمینان از آب بندی مناسب در مکش پمپ و اتصالات، چون کوچک ترین نشتی هوا در مکش می تواند فومینگ پایدار بسازد.

از نظر مقایسه ای، می توان گفت کنترل فومینگ با اصلاح سیستم معمولا اثر پایدارتر از اتکا به ضدکف دارد، چون ریشه ورود و حبس هوا را کم می کند. البته همیشه امکان تغییرات مکانیکی سریع وجود ندارد؛ در این حالت، تمرکز بر پایش روغن و انتخاب روغن با قابلیت دی هواسازی بهتر نقش پررنگ تری پیدا می کند.

در پروژه هایی که تامین و استانداردسازی روانکار اهمیت دارد، ارجاع به دسته بندی های مهندسی و انتخاب از خانواده روغن صنعتی با مشخصات مناسب (گرانروی، پایداری اکسیداسیون، و قابلیت جداسازی هوا) کمک می کند تصمیم از حالت «برندمحور» به «پارامترمحور» تبدیل شود.

انتخاب روغن مناسب برای یاتاقان کمپرسور سانتریفیوژ: مقایسه بر اساس گرانروی، ضدکف و دی هواسازی

انتخاب روغن برای سیستم یاتاقان کمپرسور سانتریفیوژ معمولا در خانواده روغن های توربین/گردش (R&O) انجام می شود، اما تفاوت بین دو روغن با ISO VG یکسان می تواند در رفتار ضدکف و آزادسازی هوا بسیار معنی دار باشد. بنابراین در تصمیم فنی، فقط به گرانروی اسمی (مثلا ISO VG 32/46/68) بسنده نکنید و سه شاخص را کنار هم ببینید: گرانروی در دمای کار، مقاومت اکسیداسیون، و عملکرد ضدکف/دی هواسازی.

جدول مقایسه رویکردهای انتخاب و کنترل فومینگ (روغن محور در برابر سیستم محور)

از نظر عملی، آب حتی در مقادیر کم می تواند کشش سطحی را تغییر دهد و رفتار کف را بدتر کند. همچنین ذرات ریز می توانند به عنوان هسته تشکیل حباب عمل کنند و فومینگ را پایدارتر سازند. بنابراین «انتخاب روغن درست» بدون «کنترل آلودگی» عملا نیمه کاره است.

اگر در سایت شما علاوه بر کمپرسور، تجهیزات متنوع دیگری هم در سرویس است، بهتر است سبد تامین روانکار یکپارچه و قابل ردیابی باشد. در چنین شرایطی، استفاده از تامین کننده ای که هم راهنمای انتخاب ارائه می دهد و هم تامین پایدار دارد، ریسک خطا در تاپ آپ و اختلاط ناخواسته را کاهش می دهد.

فیلتراسیون، آب گیری و کنترل آلودگی: مقایسه تاثیر هرکدام بر کف و پایداری روغن

یکی از اشتباهات رایج در مواجهه با فومینگ این است که تیم نت فقط روی ضدکف یا تعویض روغن تمرکز می کند، در حالی که آلودگی ها (آب و ذرات) هم علت و هم تشدیدکننده کف هستند. کنترل آلودگی را می توان به سه محور تقسیم کرد: فیلتراسیون ذرات، جداسازی آب، و جلوگیری از ورود آلودگی.

۱) فیلتراسیون ذرات

فیلتر نامناسب یا بای پس شدن فیلتر، علاوه بر افزایش سایش، می تواند باعث ناپایداری افزودنی ها و افزایش تمایل به کف شود. انتخاب درجه فیلتر (میکرون)، ظرفیت دبی، و پایش اختلاف فشار (DP) باید با شرایط واقعی سیستم هماهنگ باشد. فیلتر خیلی ریز در صورت طراحی نامناسب، DP را بالا می برد و می تواند به کاویتاسیون پمپ و تشدید ورود هوا کمک کند.

۲) آب گیری و کنترل رطوبت

برای سیستم های حساس، روش های آب گیری مانند واحدهای وکیوم یا کوالسینگ، بسته به طراحی و بودجه، می تواند اثر قابل توجهی روی کاهش کف و افزایش عمر روغن داشته باشد. اگر رطوبت از طریق کولر نشتی کند یا از هوای مرطوب محیط وارد شود (به ویژه در شهرهای مرطوب)، باید منبع ورودی شناسایی و حذف شود، وگرنه آب گیری فقط یک اقدام موقت است.

۳) جلوگیری از ورود آلودگی (استاندارد اجرایی)

• استفاده از فیلتر در حین انتقال روغن (Filter Cart) به جای ریختن مستقیم از بشکه.
• درپوش گذاری و تنفسی مناسب مخزن برای کاهش ورود گرد و غبار و رطوبت.
• مدیریت تاپ آپ: فقط روغن تاییدشده، با ثبت بچ و جلوگیری از اختلاط.

در تجربه میدانی، بسیاری از مشکلات کف در واحدها با «انضباط اجرایی ساده» حل شده است، نه با تغییرات گران. اینجا همان جایی است که آموزش تیم شیفت و تعریف چک لیست می تواند از تکرار خرابی جلوگیری کند.

پایش وضعیت و آنالیز روغن برای تشخیص زودهنگام فومینگ: چه چیزی را اندازه بگیریم؟

اگر فومینگ را صرفا با مشاهده چشمی دنبال کنیم، دیر متوجه می شویم. به ویژه هوای حبس شده ممکن است بدون کف سطحی شدید رخ دهد. بنابراین پایش وضعیت روغن باید هم شاخص های «سلامت روغن» را پوشش دهد و هم شاخص های «آلودگی» و «رفتار عملیاتی» را. حداقل بسته پایش پیشنهادی برای روغن یاتاقان کمپرسور سانتریفیوژ شامل موارد زیر است:

• گرانروی در دمای مرجع و روند تغییر آن (نشانه اکسیداسیون یا اختلاط).
• مقدار آب (ترجیحا به روش های حساس مثل Karl Fischer در صورت امکان).
• شمارش ذرات و کد تمیزی (برای ارتباط با فیلتراسیون و سایش).
• شاخص های اکسیداسیون/ورنی در صورت برنامه پایش پیشرفته.
• بازدیدهای عملیاتی: نوسان فشار روغن، رفتار سایت گلاس، و دمای برگشت.

مهم تر از خود تست ها، «روند» است. یک عدد منفرد شاید طبیعی به نظر برسد، اما اگر روند آب یا ذرات رو به افزایش باشد، احتمال فومینگ و خرابی زودرس بیشتر می شود. همچنین توصیه می شود نمونه برداری از نقطه ثابت و با روش ثابت انجام شود؛ نمونه برداری از نقاط پرآشفتگی می تواند خود به خوانش غلط درباره کف و آلودگی منجر شود.

برای سازمان هایی که چند سایت در شهرهای مختلف دارند، ایجاد یک رویه یکسان در پایش و تامین روانکار، تصمیم گیری را سریع تر می کند. در چنین ساختاری، تامین متمرکز از یک مرجع تخصصی می تواند جلوی چنددستگی در برند/گرید و خطاهای اختلاط را بگیرد.

چالش های رایج در ایران و راه حل های اجرایی

شرایط عملیاتی و تامین در ایران چند چالش مشخص ایجاد می کند که مستقیما روی فومینگ و مدیریت روغن یاتاقان اثر دارد: نوسان کیفیت تامین، فشار برای کاهش موجودی انبار، و اجرا توسط شیفت های متعدد با سطح آموزش متفاوت. راه حل ها باید واقع بینانه و قابل اجرا باشند.

چالش ۱: تاپ آپ با روغن نامشخص یا ناسازگار

راه حل: تعریف لیست سفید روغن های مجاز، ثبت بچ و تاریخ، و ممنوعیت اختلاط بدون تایید. اگر لازم است تامین چندگانه داشته باشید، سازگاری روغن ها باید از قبل بررسی شود.

چالش ۲: رطوبت محیط و آب در روغن (به ویژه در شهرهای مرطوب)

راه حل: کنترل تنفسی مخزن، بازدید کولر برای نشتی، و برنامه آب گیری دوره ای. برای مجموعه هایی که شبکه تامین و نگهداری گسترده دارند، پوشش تامین و پشتیبانی روانکار در شهرهای صنعتی می تواند کمک کند؛ مثلا دسترسی به روغن صنعتی در تهران برای بسیاری از سایت های مرکزی، زمان توقف تامین را کاهش می دهد.

چالش ۳: فیلترها بای پس می شوند چون DP بالا می رود

راه حل: بررسی علت DP (غلظت ذرات، ویسکوزیته بالا در استارت سرد، یا انتخاب فیلتر نامناسب)، و تعریف سیاست تعویض بر اساس داده. بای پس کردن، مشکل را پنهان می کند و فومینگ و سایش را تشدید می کند.

چالش ۴: تمرکز صرف روی ضدکف و نادیده گرفتن دی هواسازی

راه حل: بازنگری مسیر برگشت و مکش پمپ، کنترل سطح روغن، و انتخاب روغن با ویژگی Air Release مناسب. اگر لازم است، پروژه های بهبود کوچک مثل دیفیوزر برگشت یا بافل اضافه، اغلب اثر پایدارتر از هر اقدام شیمیایی دارد.

جمع بندی: بهترین ترکیب برای کاهش فومینگ و افزایش اطمینان یاتاقان چیست؟

برای جلوگیری از فومینگ در کمپرسورهای سانتریفیوژ، یک پاسخ واحد وجود ندارد؛ بهترین نتیجه از ترکیب «سیستم درست + روغن درست + اجرای منضبط» به دست می آید. اگر کف سطحی مشکل اصلی است، باید هم قابلیت ضدکف روغن و هم طراحی ورود و برگشت به مخزن بررسی شود. اگر مشکل هوای حبس شده است، تمرکز اصلی باید روی دی هواسازی، نشتی های مکش پمپ، زمان ماند در مخزن و تلاطم جریان باشد. در کنار این ها، کنترل آلودگی (آب و ذرات) پایه مشترک همه راهبردهاست و بدون آن، هیچ انتخاب روغنی پایدار نمی ماند.

موتورازین به عنوان مرجع تخصصی روانکار، می تواند در تدوین مشخصات فنی روغن یاتاقان، انتخاب گرید مناسب، کنترل سازگاری و طراحی برنامه پایش وضعیت همراه تیم های PM و بهره برداری باشد. مزیت این رویکرد این است که تصمیم ها قابل ردیابی و داده محور می شوند و ریسک تعویض های بی مورد یا اقدامات مقطعی کاهش پیدا می کند. اگر به دنبال تامین پایدار، مشاوره انتخاب و استانداردسازی روانکار در سایت های مختلف هستید، موتورازین می تواند نقش یک شریک فنی و تامین کننده قابل اتکا را ایفا کند.

پرسش های متداول

۱) از کجا بفهمیم کف سطحی است یا هوای حبس شده؟

کف سطحی معمولا روی مخزن یا سایت گلاس به صورت لایه کف پایدار دیده می شود و با توقف جریان تا حدی می خوابد. هوای حبس شده ممکن است کف واضح ایجاد نکند، اما نوسان فشار روغن، افزایش دمای یاتاقان و رفتار ناپایدار پمپ را تشدید می کند. برای تشخیص دقیق تر، روند فشار/دما و نتایج آنالیز روغن (آب، ذرات و نشانه های اکسیداسیون) را کنار بازدید ظاهری قرار دهید.

۲) آیا افزودن ضدکف می تواند مشکل را حل کند؟

در برخی موارد کف سطحی با ضدکف مناسب کاهش می یابد، اما اگر ریشه مشکل ورود هوا، تلاطم برگشت یا نشتی مکش پمپ باشد، ضدکف درمان ریشه ای نیست. همچنین استفاده بی برنامه از ضدکف می تواند اثرات جانبی مثل تغییر فیلترپذیری یا تداخل با افزودنی های دیگر داشته باشد. راه امن تر، انتخاب روغن با بسته افزودنی مناسب و اصلاح شرایط سیستم است.

۳) آب در روغن یاتاقان چه ارتباطی با فومینگ دارد؟

آب می تواند کشش سطحی و رفتار حباب را تغییر دهد و باعث شود کف پایدارتر بماند. علاوه بر آن، آب اکسیداسیون را تشدید می کند و با افزایش محصولات تخریب، تمایل به کف و تشکیل رسوب/ورنی بالا می رود. اگر در آنالیز روغن روند افزایشی آب دیده می شود، باید منبع ورودی (کولر، تنفس مخزن، محیط) شناسایی شود؛ وگرنه تعویض روغن یا ضدکف فقط اثر کوتاه مدت خواهد داشت.

۴) سطح روغن مخزن را بالاتر بگیریم تا کف کمتر شود؟

برعکس، در بسیاری از طراحی ها سطح بالاتر از حد توصیه شده باعث می شود برگشت روغن با انرژی بیشتری به سطح آزاد برخورد کند و کف را بیشتر کند. سطح پایین تر هم می تواند مکش پمپ را بدتر کند و ورود هوا را افزایش دهد. بهترین کار، تنظیم سطح روغن دقیقا مطابق دستورالعمل سازنده و سپس بررسی مسیر برگشت و بافل های مخزن است.

۵) چه زمانی تعویض کامل روغن منطقی است؟

وقتی شواهد نشان دهد روغن از نظر اکسیداسیون، آلودگی آب، افزایش ذرات یا ناپایداری افزودنی ها از محدوده قابل قبول خارج شده و اقدامات اصلاحی (فیلتراسیون، آب گیری، رفع نشتی) کافی نیست. تعویض روغن بدون رفع علت ورود هوا یا آلودگی، احتمال تکرار فومینگ را بالا می برد. تصمیم تعویض بهتر است بر پایه روند آنالیز روغن و علائم عملیاتی گرفته شود، نه صرفا مشاهده کف.

منابع:

ASTM D892 – Standard Test Method for Foaming Characteristics of Lubricating Oils
ASTM D3427 – Standard Test Method for Air Release Properties of Petroleum Oils