Low Temperature Deposit Formation؛ ته‌نشینی‌های پنهان روغن در خطوط برودتی

مقدمه‌ای میدانی از یک سردخانه پروتئینی: وقتی ظرفیت آرام‌آرام آب می‌رود

من، سارا مرادی، در بازدید دوره‌ای از یک سردخانه پروتئینی در حومه تهران با شکایتی تکرارشونده روبه‌رو شدم: «ظرفیت برودتی بخش بسته‌بندی، هفته‌به‌هفته کمتر می‌شود و یخ‌زدگی روی بخشی از لوله‌ها نامعمول است.» داده‌های لاگرها افت تدریجی دبی مبرد و بالا رفتن اختلاف دمای ورود و خروج اواپراتور را نشان می‌داد. در نگاه اول، همه چیز عادی بود؛ کمپرسور سالم، فشار مکش و دهش در محدوده قابل‌قبول و فیلتر درایر تازه تعویض شده.

روند عیب‌یابی از انتهای خط برگشت آغاز شد. دمای پوسته لوله در برخی زانوها و تله‌ها، به‌طور غیرعادی پایین‌تر از نواحی مجاور بود و ردی از یخ‌زدگی موضعی دیده می‌شد. پس از جداسازی یک اسپیول، با رسوباتی شبه‌مومی مواجه شدیم؛ ماده‌ای سفید-کرم که در تماس با انگشت، لغزندگی روغنی داشت اما در دمای محیط سخت می‌ماند. این دقیقاً جایی بود که جریان آشفته تبدیل به جریان آرام می‌شد و دمای دیواره لوله پایین‌تر از میانگین خط بود.

نمونه‌برداری و بررسی تجربی نشان داد که این رسوبات از کسر‌های وکسی روغن و مقداری افزودنی‌های ته‌نشین‌شده تشکیل شده‌اند؛ پدیده‌ای که در ادبیات فنی با عنوان Low Temperature Deposit Formation یا «ته‌نشینی‌های دمای پایین» شناخته می‌شود. همین لایه‌های نازک اما گسترده، سطح مقطع عبور را کم کرده و موجب افت فشار، افزایش سوپرهیت و ناپایداری کنترل در شیر انبساط شده بودند.

این تجربه، که مشابه آن را در سردخانه‌های شهرهای مرطوبی مانند رشت و گرگان نیز دیده‌ایم، نشان می‌دهد ته‌نشینی پنهان روغن در خطوط برودتی نه ناگهانی، که خزنده و تدریجی است؛ و اگر به‌موقع تشخیص داده نشود، از «کاهش ظرفیت» عبور کرده و به «خرابی تجهیزات» می‌رسد.

توصیه مدیریتی: هر علامت کوچک از یخ‌زدگی موضعی روی لوله‌های برگشت، یک هشدار زودهنگام است؛ آن را با «شرایط محیطی» توجیه نکنید و حتماً منشأ را ریشه‌یابی کنید.

Low Temperature Deposit Formation چیست و چرا در برودت خطرناک است؟

ته‌نشینی‌های دمای پایین، مجموعه رسوباتی هستند که از خود روغن (کسرهای پارافینی/وکسی)، واکنش‌های شیمیایی روغن در حضور رطوبت/اسید (اسلاج)، و محصولات اکسیداسیون سبک (لاک/وارنیش) شکل می‌گیرند. در برودت، دمای دیواره پایین، سرعت جریان کم و تغییر رژیم جریان، شرایط ته‌نشینی را تسهیل می‌کند. این رسوبات در اواپراتورها، جداکننده‌های روغن و به‌ویژه لاین‌های برگشت که تنش برشی کمتر است، تجمع می‌یابند.

پیامد مستقیم، کاهش سطح مقطع مؤثر عبور سیال و افزایش زبری داخلی است؛ نتیجه، افت فشار بیشتر، افزایش سوپرهیت و کاهش ظرفیت برودتی. در ادامه، سیکل کنترل (شیر انبساط ترموستاتیک یا الکترونیکی) نشانه‌هایی مانند «هانیگ» و «شیفت نقطه تنظیم» را بروز می‌دهد. اگر جداکننده روغن اشباع شود، برگشت روغن به کارتل به‌هم می‌خورد و ریسک آسیب یاتاقان‌ها بالا می‌رود.

این پدیده یک «رخداد نقطه‌ای» نیست؛ از لحظه‌ای که دمای دیواره به زیر آستانه کدر شدن روغن (Cloud Point) نزدیک شود، هسته‌های ریز کریستالی شکل می‌گیرند و با گذشت زمان، لایه‌ای پایدار فراهم می‌کنند.

توصیه مدیریتی: هرگاه افت فشار خط مکش یا سوپرهیت به‌تدریج افزایش می‌یابد، فرضیه رسوب‌گذاری دمای پایین را کنار دیگر سناریوها بررسی کنید.

نقش نوع پایه روغن و افزودنی‌ها در رسوب‌گذاری دمای پایین

مینرال در برابر سنتتیک (PAO، POE، PAG)

روغن‌های مینرال (پایه گروه I/II) به‌طور طبیعی ممکن است حاوی کسرهای پارافینی باشند که در حوالی نقطه کدری تشکیل کریستال می‌دهند. روغن‌های PAO ذاتاً پارافینی نیستند و در دمای پایین پایداری بهتری دارند، اما ناسازگاری احتمالی با برخی مبردها و بسته‌های افزودنی باید لحاظ شود. روغن‌های POE، انتخاب رایج در سیستم‌های HFC، از نظر دمایی پایدارند اما در برابر رطوبت حساس‌اند و هیدرولیز می‌توانـد به اسید و اسلاج منجر شود. PAGها در برخی کاربردهای CO₂ و آمونیاک استفاده می‌شوند و رفتار خوبی در دماهای پایین نشان می‌دهند، ولی سازگاری مواد آب‌بند باید بررسی شود.

بسته افزودنی نیز تعیین‌کننده است: ضدکف‌های سیلیکونی می‌توانند در سرما جدا شوند؛ برخی ضدسایش‌ها در دماهای زیر صفر حلالیت کمتری پیدا می‌کنند و به «پُرشدگی مویرگی» در دیواره لوله کمک می‌کنند. انتخاب روغنی با Pour Point پایین، Cloud Point کنترل‌شده و سازگاری تاییدشده با مبرد، اولین سد دفاعی است. برای انتخاب دقیق‌تر روغن کمپرسور مناسب، به سازگاری با مبرد، حساسیت به رطوبت و رفتار رسوبی توجه ویژه داشته باشید.

توصیه مدیریتی: در تغییر روغن، فقط به «درجه گرانروی» بسنده نکنید؛ مشخصات دمایی (Pour/Cloud Point) و آزمون‌های رسوب‌گذاری را معیار اصلی قرار دهید.

اثر دمای دیواره لوله، سرعت جریان و هندسه بر تشکیل رسوب

دیوار سرد، لایه مرزی و تغییر رژیم جریان

در نقاطی که دیواره لوله سردتر از جریان فله‌ای است (پس از اکسپنشن، در اواپراتور، یا در سایه‌سار جریان)، اختلاف دما باعث رشد کریستال‌های وکسی روی سطح می‌شود. هرچه سرعت برش کمتر باشد (رژیم آرام، زانوها، تله‌ها، نواحی با جریان برگشتی)، احتمال ماندگاری هسته‌های کریستالی بیشتر است. زبری موضعی افزایش می‌یابد و موج دوم ته‌نشینی رخ می‌دهد.

هندسه نیز مهم است: زانویی‌های ۹۰ درجه، سه‌راهی‌ها، اتصالات کاهش-افزایش قطر و جداکننده‌ها، کمربندهای رسوب‌اند. گرمکن‌های جداکننده روغن اگر به‌درستی تنظیم نشوند، ممکن است «گرم-سرد» متناوب ایجاد کنند که ته‌نشینی پله‌ای را تشدید می‌کند. در مقابل، حفظ سرعت مناسب حمل روغن در خطوط مکش، اثر برشی کافی را فراهم می‌آورد.

توصیه مدیریتی: در بازطراحی یا اصلاح خطوط، نقاط با سرعت پایین را به حداقل برسانید و برای جداکننده روغن، کنترل دمای پایدار در نظر بگیرید.

رطوبت، آلودگی و نقش آن‌ها در اسلاج و وکس

وقتی آب و اسیدها بازی را عوض می‌کنند

نشت رطوبت از شیرها، اتصالات یا عملیات سرویس، در حضور روغن‌های حساس مانند POE، می‌تواند هیدرولیز ایجاد کند و محصولات اسیدی و الکلی به‌وجود آورد. این محصولات با ذرات سایشی و باقیمانده‌های افزودنی، «اسلاج» تولید می‌کنند؛ لایه‌ای قهوه‌ای-تیره که چسبندگی بالا دارد و مسیرهای باریک شیرهای انبساط را مختل می‌کند. در کنار آن، در دماهای پایین، کسرهای وکسی برخی روغن‌ها کریستال می‌شوند؛ ترکیب این دو، رسوبی مرکب و سخت‌جان می‌سازد.

در محیط‌های مرطوب (مانند شمال کشور)، چرخه‌های توقف/راه‌اندازی و تنفس سیستم احتمال میعان رطوبت در اجزاء سرد را بالا می‌برد. فیلتر-درایرهای اشباع و تغییر رنگ نشانگر رطوبت، زنگ خطرهای جدی‌اند. به‌موازات آن، آلودگی ذره‌ای از آب‌بندها و تراشه‌های داخلی، به‌عنوان هسته‌های ته‌نشینی عمل می‌کند.

توصیه مدیریتی: مدیریت رطوبت را سخت‌گیرانه کنید: تعویض به‌موقع درایر، تست اسیدیته روغن، و وکیوم دقیق پس از هر باز کردن مدار، باید در دستور کار PM باشد.

ارتباط رسوبات با عملکرد شیر انبساط و کنترل ظرفیت

وکس و اسلاج با تنگ کردن مجاری ریز و نشستن روی سوزن و نشیمن، رفتار شیر انبساط را دچار «هانیگ» می‌کنند؛ یعنی سیکل باز و بسته‌شدن تندتر از معمول و با دامنه بزرگ‌تر. نتیجه، نوسان سوپرهیت، یخ‌زدگی غیرعادی روی لاین مکش و افت راندمان تبادل حرارت است. علاوه‌براین، رسوبات در سنسورهای فشار/دما و اوریفیس‌های اندازه‌گیری، بایاس ایجاد می‌کنند و کنترلرها را گمراه می‌سازند.

اگر جداکننده روغن آلوده شود، نرخ برگشت روغن به کارتل کاهش می‌یابد و تراز روغن کمپرسور ناپایدار می‌شود. این وضعیت در استارت‌-استاپ‌های مکرر خطرناک‌تر است. کنترل دقیق سوپرهیت و زیرسردی، ثبت روندهای ΔP فیلتر، و بازدید دوره‌ای از Strainer شیر انبساط، پنجره‌ای به وضعیت رسوب‌گذاری باز می‌کند.

توصیه مدیریتی: معیارهای کنترلی را روندی کنید؛ به جای تکیه بر قرائت لحظه‌ای، روند سوپرهیت/ΔP/سطح روغن را تحلیل کنید تا «خزندگی» رسوبات را ببینید.

چگونه انواع رسوب را تشخیص دهیم و چرا تفکیک آن‌ها مهم است؟

استراتژی پاک‌سازی و انتخاب روغن جدید وابسته به نوع رسوب است. وکس با گرمایش و شستشوهای حلالی سبک بهتر پاک می‌شود؛ اسلاج نیازمند پاک‌کننده‌های قطبی و مدیریت رطوبت/اسید است؛ لاک/وارنیش به رزین‌های اکسیدی شبیه است و ممکن است به فیلتراسیون پولیشینگ و پاک‌کننده‌های مخصوص نیاز داشته باشد. اگر این تفکیک انجام نشود، شستشو ناقص خواهد بود و رسوبات باقی‌مانده ظرف چند هفته به مدار برمی‌گردند.

توصیه مدیریتی: نمونه‌برداری هدفمند انجام دهید: یک نمونه از خط سرد (بازگشت) و یک نمونه از نقطه گرم (نزدیک کمپرسور) برای تمایز وکس/وارنیش ضروری است.

نشانه‌های میدانیِ قابل‌مشاهده برای اپراتورها

• یخ‌زدگی موضعی روی زانوها و تله‌های روغن در لاین برگشت؛ در عین حال دمای میانگین خط نرمال است.
• کدر شدن دوره‌ای Sight Glass روغن یا حباب‌زایی غیرعادی پس از استارت.
• افزایش تدریجی ΔP روی فیلتر-درایر و استرینر شیر انبساط.
• نوسان سوپرهیت و تنظیمات مکرر شیر انبساط برای رسیدن به ظرفیت قبلی.
• نوسان سطح روغن در جداکننده یا کارتل کمپرسور و آلارم‌های سطح.

هر علامت تکرارشونده، حتی کوچک، وقتی رونددار شد، به یک شاخص عیب‌یابی قدرتمند تبدیل می‌شود.

برای درک بهتر رفتار فاز روغن در سامانه‌های مختلف، مطالعه مباحث عمومی‌تر روانکارها از جمله صفحه روغن موتور نیز می‌تواند نگاه شما را به پدیده‌های وکسی و نقطه‌ریزش غنی‌تر کند.

توصیه مدیریتی: ثبت عکس دوره‌ای از نقاط بحرانی و ساخت «گالری وضعیت» به تشخیص تغییرات تدریجی کمک می‌کند.

نکات کلیدی و چک‌لیست اجرایی برای کاهش ریسک ته‌نشینی روغن در دمای پایین

• انتخاب روغن کمپرسور با Pour Point و Cloud Point مناسب اقلیم کارکرد؛ «انتخاب روغن کمپرسور با مقاومت در برابر رسوب» را در RFP بنویسید.
• پایش منظم فیلترها، ΔP و Sight Glass؛ روندها را به‌صورت ماهانه تحلیل کنید.
• مدیریت رطوبت: وکیوم عمیق پس از هر بازکردن مدار، تعویض به‌موقع درایر و بررسی رنگ نشانگر رطوبت.
• برنامه‌ریزی «شستشوی مدار برودتی» در توقف‌های سالانه؛ حلالی انتخاب کنید که با مبرد و الاستومرها سازگار باشد.
• بازبینی نقاط با سرعت جریان پایین و اصلاح هندسه لوله‌کشی در زانوها/تله‌ها.
• تنظیم پایدار گرمکن جداکننده روغن؛ از نوسان‌های دمایی شدید پرهیز کنید.
• آزمون‌های دوره‌ای روغن: رطوبت، اسیدیته (TAN)، شمارش ذرات و بررسی ظاهری رسوبات.
• آموزش اپراتورها درباره «رسوبات وکسی در سردخانه» و نشانه‌های میدانی آن.

توصیه مدیریتی: چک‌لیست بالا را به فرم PM اضافه کنید و به هر آیتم، مسئول و تناوب مشخص اختصاص دهید.

جمع‌بندی: مدیریت رسوبات دمای پایین، بخشی از پایداری چرخه سردخانه

ته‌نشینی‌های پنهان روغن در دماهای پایین، رخدادی حاشیه‌ای نیست؛ یک ریسک سیستمی است که به آرامی ظرفیت را می‌خورد، افت فشار می‌آورد و هزینه‌های پنهان انرژی و تعمیرات را انباشته می‌کند. تجربه سردخانه پروتئینی نشان داد که حتی وقتی اعداد لحظه‌ای «قابل‌قبول» جلوه می‌کنند، روندهای آهسته می‌توانند بحران فردا باشند. مکانیسم‌های فیزیکی (دیوار سرد، سرعت کم، تغییر رژیم جریان) و شیمیایی (وکسی شدن، هیدرولیز، اکسیداسیون) به‌صورت هم‌افزا رسوب می‌سازند؛ بنابراین راه‌حل نیز باید چندبعدی باشد: انتخاب روغن درست، کنترل رطوبت، طراحی هوشمند لوله‌کشی و پایش پیوسته.

از منظر راهبری کسب‌وکار، مدیریت رسوبات دمای پایین «اقدام مقطعی» نیست؛ بخشی از استراتژی پایداری است. یک برنامه نگهداشت پیشگیرانه که در آن تحلیل روغن، پایش ΔP، بازدید استرینر و شستشوی دوره‌ای مدار هرساله تعریف شده باشد، نه‌تنها ریسک خرابی را کم می‌کند، بلکه مصرف انرژی را بهینه و کیفیت محصول را پایدار نگه می‌دارد. در اقلیم‌های مرطوب کشور، از شمال تا نوار ساحلی، حساسیت به رطوبت باید دوچندان باشد و انبارش قطعات مصرفی مانند درایرها و کیت‌های فلشینگ به‌عنوان بخشی از موجودی استراتژیک دیده شود.

در نهایت، انتخاب شریک فنی آگاه و قابل‌اعتماد اهمیت دارد. ما در موتورازین با تمرکز بر تامین روغن‌های مناسب برودتی، برنامه‌ریزی فلشینگ و آموزش اپراتور، به شما کمک می‌کنیم تا «خزندگی» رسوبات را به‌موقع ببینید و قبل از تبدیل شدن به خرابی، مهارش کنید. اگر در خطوط شما نشانه‌هایی مانند یخ‌زدگی موضعی، نوسان سوپرهیت یا کدری Sight Glass دیده می‌شود، تعلل نکنید؛ پاک‌سازی هدفمند امروز، از توقف پرهزینه فردا پیشگیری می‌کند.

توصیه مدیریتی: KPIهای ویژه برای کنترل رسوبات تعریف کنید: ΔP مجاز، سوپرهیت هدف، روند TAN و حداکثر زمان پاسخ به هشدارها.

پرسش‌های متداول

آیا ته‌نشینی روغن در دمای پایین فقط در روغن‌های مینرال رخ می‌دهد؟

خیر. اگرچه کسرهای پارافینی در مینرال‌ها احتمال وکس را بالا می‌برد، اما در روغن‌های سنتتیک نیز رسوب می‌تواند رخ دهد؛ برای مثال، POEها در حضور رطوبت دچار هیدرولیز شده و اسلاج می‌سازند. همچنین لاک/وارنیش حاصل اکسیداسیون می‌تواند در نواحی گرم تشکیل و سپس در نواحی سرد رسوب کند. کلید مدیریت، انتخاب روغن سازگار با مبرد، کنترل رطوبت و پایش روندی علائم است.

کِی باید شستشوی مدار برودتی را اجرا کنم؟

سه محرک اصلی: ۱) افزایش روندی ΔP فیلتر-درایر و گرفتگی استرینر، ۲) نوسان سوپرهیت و یخ‌زدگی موضعی خطوط برگشت، ۳) شواهد ظاهری رسوب وکسی یا اسلاج در اسپیول‌ها. بهتر است فلشینگ در توقف‌های برنامه‌ریزی‌شده سالیانه انجام شود و پس از آن، تعویض روغن و فیلتراسیون پولیشینگ کوتاه‌مدت برای جمع‌آوری باقیمانده‌ها لحاظ شود.

چطور بین وکس، اسلاج و لاک تفاوت بگذارم؟

وکس معمولاً رنگ روشن دارد، در سرما سخت و با گرما نرم می‌شود. اسلاج تیره و چسبناک است و اغلب با رطوبت/اسیدیته بالاتر همراه است. لاک لایه‌ای براق و نازک است که به سطوح می‌چسبد و با حلال‌های قطبی خاص بهتر پاک می‌شود. نمونه‌برداری از نقطه سرد و گرم و آزمون‌های ساده ظاهری، به‌علاوه سنجش TAN/رطوبت، به تفکیک کمک می‌کند.

آیا تعویض روغن به‌تنهایی مشکل رسوبات وکسی در سردخانه را حل می‌کند؟

معمولاً خیر. اگر لایه‌های رسوبی در دیواره‌ها باقی بمانند، روغن جدید نیز آلوده شده و شرایط قبلی تکرار می‌شود. تعویض روغن باید همراه با پاک‌سازی هدفمند مدار (فلشینگ)، تعویض فیلتر-درایر، بررسی و تمیزکاری استرینرها و تنظیم دمای جداکننده روغن انجام شود. سپس با پایش نزدیک ΔP و سوپرهیت، اثربخشی اقدام‌ها را راستی‌آزمایی کنید.