Oil Foaming در کمپرسورهای آمونیاکی؛ بررسی علل، اثرات و راهکارهای ۲۰۲۵

من، سارا مرادی، در یک شیفت شب در سردخانهٔ فرآوری گوشت با افت ناگهانی ظرفیت برودتی و آلارم فشار روغن کمپرسور آمونیاکی روبه‌رو شدم. در سایت‌گلاس کارتر، توده‌های ریز حباب مثل کف اسپرسو بالا می‌آمدند و سطح روغن به‌صورت نوسانی بالا و پایین می‌رفت. Oil Foaming در کمپرسورهای آمونیاکی، اگرچه در تئوری ساده به‌نظر می‌رسد، اما در عمل می‌تواند چرخهٔ تولید را متوقف کند.

اپراتور گزارش می‌داد که پس از پایان دیفراست با گاز داغ، کمپرسور اسکرو با لرزش کوتاه و افت فشار روغن ریست می‌کرد. بررسی‌های میدانی نشان داد تغییر ناگهانی فشار و دمای کارتر، گاز آمونیاک حل‌شده در روغن را به‌صورت ناگهانی آزاد کرده و کف شدید ساخته است. نتیجه، گرسنگی لحظه‌ای یاتاقان‌ها و کاهش بازده حجمی بود.

در تونل‌های انجماد با دمای تبخیر پایین، این پدیده برجسته‌تر است؛ به‌ویژه اگر سوپرهیت ساکشن کم و بازگشت مایع وجود داشته باشد. Oil Foaming نه‌تنها روغن را از مسیر روانکاری دور می‌کند، بلکه برگشت روغن به مدار را مختل و ظرفیت برودتی را کم می‌کند. در ادامه، با نگاه داده‌محور و تجربهٔ میدانی، علت‌ها، سازوکار و راهکارهای کنترل در تراز استانداردهای ۲۰۲۵ را مرور می‌کنم.

نکتهٔ مهم: اصطلاح «روغن کمپرسور آمونیاک» با «روغن موتور» متفاوت است؛ برای نیازهای موتوری می‌توانید به صفحهٔ روغن موتور رجوع کنید، اما در این مقاله صرفاً روی سامانه‌های برودتی آمونیاکی تمرکز داریم.

Oil Foaming در کمپرسورهای آمونیاکی؛ تعریف، اهمیت و دامنهٔ ریسک

Oil Foaming به تشکیل و پایداری توده‌های حباب در روغن کارتر گفته می‌شود که معمولاً در لحظات تغییر فشار/دما یا ورود گاز/مایع به کارتر رخ می‌دهد. در سیستم‌های آمونیاکی، آمونیاک تحت فشار در روغن تا حدی حل می‌شود و با افت فشار یا افزایش دما، گاز محلول به‌صورت ناگهانی آزاد شده و کف می‌سازد. این کف حجم کارتر را پر کرده، سطح‌سنجی را گمراه و پمپ روغن را دچار کاویتاسیون گازی می‌کند.

اهمیت موضوع در سه محور است: یک، ریسک گرسنگی روغن و سایش یاتاقان‌ها؛ دو، افت راندمان کمپرسور و ظرفیت تبرید؛ سه، بی‌ثباتی کنترل‌ها (تریپ دیفرانسیل فشار روغن، آلارم سطح و خطاهای مکرر راه‌اندازی). هزینهٔ توقف تولید و تعمیر یاتاقان‌ها در سردخانه‌های بزرگ می‌تواند به‌مراتب از هزینهٔ پیشگیری فراتر رود.

• کانون پیامد: کاهش فیلم روغن و افزایش سایش
• اختلال در برگشت روغن از جداکننده، به‌ویژه در بارهای متغیر
• کاهش کیفیت انتقال حرارت اواپراتورها در صورت حمل روغن

توصیه مدیریتی: شاخص «فراوانی تریپ فشار روغن/هفته» را به‌عنوان KPI پایش کنید؛ افزایش ناگهانی آن نشانهٔ آغاز چرخهٔ Foaming است.

ترمودینامیک و حلالیت آمونیاک در روغن؛ مکانیزم تشکیل کف

در کارتر کمپرسور، در حالت پایدار، بخشی از آمونیاک در روغن حل می‌شود. این تعادل تابع فشار جزئی آمونیاک و دمای روغن است. با افت ناگهانی فشار (مثلاً هنگام توقف/راه‌اندازی یا پس از دیفراست)، گاز محلول به‌صورت هسته‌های متعدد آزاد می‌شود. این پدیده شبیه «خروج CO₂ از نوشابهٔ سرد هنگام باز کردن درب» است؛ اما در روغن، کشش سطحی و افزودنی‌ها بر ماندگاری حباب‌ها اثر تعیین‌کننده دارند.

هرچه دمای روغن پایین‌تر و تغییر فشار بزرگ‌تر باشد، نرخ هسته‌زایی و رشد حباب‌ها بالاتر است. وجود مایع مبرد رقیق‌کنندهٔ روغن نیز ویسکوزیته را کم و تشکیل حباب را آسان می‌کند. در حضور آلودگی‌های ریز (اکسیدها، رطوبت، ذرات)، سطح‌های فعال بیشتری برای شکل‌گیری هستهٔ گاز ایجاد می‌شود و پایداری کف افزایش می‌یابد.

• فشار: افت سریع فشار کارتر، آزادسازی گاز محلول
• دما: روغن سرد، افزایش حلالیت اولیه و سپس رهایش شدید
• ترکیب: رقیق‌شدن روغن با مایع مبرد، کاهش ویسکوزیته و تسهیل حباب‌سازی

توصیه مدیریتی: با ثبت هم‌زمان دمای کارتر و دیفرانسیل فشار روغن در لحظهٔ استارت، الگوی رهایش گاز محلول را ترند کنید.

شرایط بحرانی تشکیل کف شدید: فشار، دما و برگشت مایع

تغییر ناگهانی فشار و رویدادهای گذرا

راه‌اندازی پس از دیفراست گاز داغ، قطع/وصل مکرر در بار جزئی، یا عملکرد نامناسب شیرهای یک‌طرفه می‌تواند شوک فشاری ایجاد کند. این شوک، رهایش توده‌ای گاز محلول و کف لحظه‌ای اما حجیم را رقم می‌زند.

دمای پایین کارتر و گرمکن ناکافی

روغن سرد (به‌ویژه در اتاقک‌های کمپرسور با تهویهٔ بیش‌ازحد یا در اقلیم‌های مرطوب) حلالیت گاز را بالا نگه می‌دارد. گرمکن کارتر کم‌ظرفیت یا کنترل دمایی ناپایدار، شرایط مناسب برای Foaming ایجاد می‌کند.

برگشت مایع و سوپرهیت ناکافی

ساکشن با سوپرهیت کم، مایع مبرد را تا کارتر می‌آورد. رقیق‌شدن روغن، ویسکوزیته را پایین آورده و پایداری کف را بیشتر می‌کند. تجمع روغن در اواپراتور و برگشت ناگهانی نیز چرخهٔ کف را تشدید می‌کند.

• تنظیم نامناسب اکسپنشن ولو و سوپرهیت
• طراحی ضعیف لاین ساکشن و نبود اَکیومولاتور
• جداکنندهٔ روغن کم‌بازده یا بدون المان کواَلِسینگ

توصیه مدیریتی: پس از هر تغییر در منطق دیفراست یا کنترل سوپرهیت، یک دورهٔ پایش ۷۲ ساعته برای سطح و فشار روغن تعریف کنید.

اثر Oil Foaming بر برگشت روغن، راندمان کمپرسور و ظرفیت برودتی

کف پایدار سبب ورود مخلوط روغن/گاز به مدار و کاهش کارایی جداکنندهٔ روغن می‌شود. در نتیجه، روغن در اواپراتورها جمع و انتقال حرارت کاهش می‌یابد. از سوی دیگر، حضور گاز در مسیر پمپ روغن، فشار مؤثر روانکاری را کم کرده و سایش یاتاقان‌ها را سرعت می‌دهد. در کمپرسورهای اسکرو، Foaming می‌تواند به افت موقت بازده حجمی و افزایش دمای تخلیه منجر شود و در پیستونی‌ها، خطر ضربهٔ مایع را بالا ببرد.

• برگشت روغن: تأخیر در برگشت و تشکیل فیلم عایق در اواپراتور
• راندمان: افت بازده حجمی و افزایش توان مصرفی در بار جزئی
• ظرفیت: کاهش محسوس ظرفیت تبرید در تونل‌های انجماد کم‌دما

توصیه مدیریتی: نرخ «تزریق مکرر روغن به کارتر/ماه» را بسنجید؛ افزایش آن نشانهٔ حمل روغن و Foaming مزمن است.

نوع پایهٔ روغن و افزودنی‌ها؛ انتخاب ۲۰۲۵ و مقایسهٔ فنی

نوع پایهٔ روغن و بستهٔ افزودنی‌ها بر تمایل به کف و زمان فروکش آن اثر مستقیم دارد. در سیستم‌های آمونیاکی، روغن‌های مینرال نفتنیک و PAO به‌دلیل قطبیت پایین، معمولاً حلالیت محدودی با آمونیاک دارند؛ اما با تغییر فشار/دما، گاز حل‌شده می‌تواند به‌سرعت آزاد شود. روغن‌های آلکیل‌بنزن (AB) و برخی PAGهای سازگار با آمونیاک رفتار متفاوتی نشان می‌دهند؛ AB به‌خاطر قدرت حلالیت بالاتر برای آلودگی‌ها و کک، مدیریت پاکیزگی خوبی دارد اما لزوماً بهترین گزینهٔ همهٔ کاربردها نیست. PAGهای ویژهٔ آمونیاکی، مزیت در کنترل رسوبات و پایداری حرارتی دارند؛ با این حال، حساسیت به رطوبت و سازگاری آب‌بندی باید بررسی شود. استفاده از ضدکف سیلیکونیِ بهینه، مطابق آزمون‌های رایج (مانند D892)، می‌تواند زمان فروکش کف را کاهش دهد؛ اما زیاده‌روی در ضدکف ممکن است جدایش هوا را کند کند.

چرا این مقایسه حیاتی است؟ زیرا مهندس نگهداری باید بین «کف کمتر»، «برگشت روغن قابل پیش‌بینی»، «سازگاری با آمونیاک و متریال» و «دسترسی/هزینهٔ چرخهٔ عمر» توازن برقرار کند؛ آن‌هم متناسب با نوع کمپرسور (اسکرو/پیستونی)، دمای تبخیر، منطق دیفراست و شرایط اقلیمی.

در هر انتخاب، آزمون‌های سازگاری با متریال، کنترل رطوبت، و شاخص‌های کف طبق استانداردهای جاری باید ملاک باشند. برای تامین و انتخاب به‌روز در دستهٔ روغن کمپرسور صنعتی می‌توانید مشخصات فنی سازندگان معتبر را مقایسه کنید.

توصیه مدیریتی: پیش از سوییچ نوع روغن، یک دورهٔ شست‌وشو/درین کنترل‌شده و نمونه‌گیری پایه (Baseline) انجام دهید.

نشانه‌های میدانی و عیب‌یابی سریع در سردخانه و تونل انجماد

نشانه‌های تکرارشونده شامل: کف سفید/شیری در سایت‌گلاس کارتر، نوسان شدید سطح روغن، آلارم دیفرانسیل فشار روغن در استارت، تغییر لحن صدا و لرزش مقطعی، افزایش تزریق دستی روغن و افت سوپرهیت ساکشن. در تونل‌های انجماد، ساعات نخست پس از دیفراست یا تغییر بار، بیشترین احتمال مشاهدهٔ Foaming را دارند.

• بازبینی مسیر برگشت روغن از جداکننده و شیرهای یک‌طرفه
• اندازه‌گیری سوپرهیت واقعی نزدیک فلنج کمپرسور
• پایش رطوبت و ذرات روغن (کیت میدانی + ارسال نمونه)
• راستی‌آزمایی عملکرد گرمکن کارتر و سنسور دما

برای تصمیم سریع، «پنجرهٔ ۱۵ دقیقه‌ای پس از استارت» را با لاگ داده‌ها (فشار/دما/سطح/صدا) ثبت کنید. دادهٔ رونددار، از حدس‌زدن بهتر است.

توصیه مدیریتی: یک چک‌لیست استارت‌آپ تدوین و اپراتورها را برای ثبت شواهد بصری سایت‌گلاس آموزش دهید.

راهکارهای عملیاتی و طراحی مطابق استانداردهای ۲۰۲۵

– کنترل سوپرهیت: تنظیم دقیق اکسپنشن ولو و استفاده از سوپرهیت‌ کنترلر با فیدبک نزدیک به ساکشن کمپرسور. در بارهای پویا، الگوریتم آنتی‌وابل برای جلوگیری از برگشت مایع.

– جداسازی روغن: استفاده از جداکنندهٔ روغن با المان کواَلِسینگ نسل جدید، Drop-out بلافاصله پس از دیسچارج و طراحی مناسب درین به کارتر با تلهٔ مناسب.

– مدیریت کارتر: گرمکن کارتر با کنترل دمای بسته، ایزوله‌سازی حرارتی موضعی در اتاق کمپرسور، و راه‌اندازی نرم (Soft-start) یا Ramp فشار ساکشن پس از دیفراست.

– پایش وضعیت: نصب سنسور سطح روغن با هشدار رونددار، آنالیز دوره‌ای روغن (گاز محلول، آب، ذرات، ویسکوزیته)، و یکپارچه‌سازی با سیستم پایش آنلاین برای کشف الگوهای Foaming. پیاده‌سازی «KPI تریپ/هفته»، «مصرف روغن/تن محصول» و «ΔT اواپراتور».

– لوله‌کشی: شیب‌گذاری درست لاین برگشت روغن، اَکیومولاتور ساکشن با اوریفیس برگشت کنترل‌شده، چک‌والو سالم، و حذف جاهای گیر افتادن روغن. در اسکروها، تنظیم صحیح کنترل دیفرانسیل فشار روغن و فیلتر خط با بای‌پس ایمن.

– انتخاب روغن: تمرکز بر تمایل به کف کم، زمان فروکش کوتاه، و سازگاری با آمونیاک و متریال‌های سیستم؛ با توجه به شرایط اقلیمی و الگوی دیفراست.

توصیه مدیریتی: یک «فلوچارت تصمیم» برای گذار از مینرال به PAO/PAG سازگار تدوین و زمان‌بندی درین و فلاشینگ را از پیش تصویب کنید.

چک‌لیست جلوگیری از Oil Foaming در مقیاس صنعتی

• کنترل سطح روغن در کارتر: محدودهٔ بهینهٔ سازنده را حفظ کنید؛ از پر کردن بیش از حد بپرهیزید.
• تنظیم سوپرهیت ساکشن: نقطهٔ اندازه‌گیری نزدیک فلنج کمپرسور و الگوریتم ضدنوسان فعال باشد.
• طراحی لاین برگشت روغن: شیب مناسب، حداقل زانویی، و چک‌والو با افت فشار کم.
• جداکنندهٔ روغن: نوع کواَلِسینگ با مانیتورینگ اختلاف فشار و برنامهٔ تعویض المان.
• گرمکن کارتر: کنترل دمای بسته و تست سالانهٔ سلامت المنت‌ها.
• پایش میدانی: ثبت لاگ ۱۵ دقیقه‌ای بعد از استارت و نمونه‌گیری منظم روغن.
• آموزش اپراتور: تشخیص بصری کف، واکنش در مواجهه با آلارم فشار روغن، و توقف ایمن.
• انتخاب روغن سازگار: ارزیابی Foaming، سازگاری متریال و شرایط دمایی/فشاری.

توصیه مدیریتی: این چک‌لیست را به فرم ممیزی ماهانه تبدیل و نتایج را در جلسهٔ نگهداری پیشگیرانه مرور کنید.

جمع‌بندی مفهومی: مدیریت Oil Foaming بخشی از استراتژی نگهداری پیشگیرانه

Oil Foaming در کمپرسورهای آمونیاکی یک رویداد لحظه‌ای و «اتفاق بدِ شانس» نیست؛ بازتابی از رفتار ترمودینامیکی آمونیاک/روغن و کیفیت طراحی/بهره‌برداری سیستم است. اگرچه نشانه‌های آن اغلب در لحظهٔ استارت یا پس از دیفراست ظاهر می‌شود، ریشه‌های آن در تنظیم سوپرهیت، انتخاب روغن، پاکیزگی مدار، و مدیریت کارتر نهفته است. نگاه ۲۰۲۵ به جای واکنش به آلارم‌ها، بر پیشگیری و پایش رونددار تکیه دارد: ثبت دادهٔ دما/فشار/سطح، تحلیل روغن (گاز محلول، آب، ذرات)، و استفاده از جداکننده‌های روغن کواَلِسینگ با طراحی بازگشت پایدار. انتخاب روغن مناسب برای سیستم آمونیاکی، با توجه به تمایل به کف و زمان فروکش، و سازگاری با متریال، می‌تواند نرخ خرابی را در تونل‌های انجماد کاهش دهد و ظرفیت برودتی را پایدار کند. در کنار این‌ها، استانداردسازی رویه‌های استارت‌آپ، ممیزی ماهانهٔ چک‌لیست، و آموزش اپراتورها، مسیر مدیریت ریسک را کوتاه می‌کند. تجربهٔ میدانی ما نشان می‌دهد وقتی تیم‌ها شاخص‌های «تریپ/هفته» و «مصرف روغن/تن محصول» را پایش و به اقدامات اصلاحی سریع گره می‌زنند، چرخهٔ Foaming در کمتر از یک فصل کاری مهار می‌شود. در نهایت، مدیریت کف کردن روغن در سردخانه یک پروژهٔ کوتاه‌مدت نیست؛ بخشی از حکمرانی نگهداری پیشگیرانه و سلامت دارایی‌ها در کل چرخهٔ عمر سیستم برودتی است. برای دسترسی به دانش فنی، دستورالعمل‌ها و تامین قابل اتکا، منابع تخصصی مانند موتورازین نقش مکمل تصمیم‌گیری مهندسی را ایفا می‌کنند.

پرسش‌های متداول

آیا استفاده از ضدکف بیشتر، مشکل Oil Foaming را کامل حل می‌کند؟

خیر. ضدکفِ مناسب می‌تواند زمان فروکش کف را کوتاه کند، اما ریشهٔ Foaming در شوک فشار/دما، برگشت مایع و طراحی/بهره‌برداری است. زیاده‌روی در ضدکف ممکن است جدایش هوا را کند و ریسک کاویتاسیون پمپ روغن را افزایش دهد. راه‌حل پایدار، ترکیبی از تنظیم سوپرهیت، جداکنندهٔ روغن کارآمد، مدیریت دمای کارتر و انتخاب روغن سازگار است.

نشانهٔ سریع تشخیص Oil Foaming برای اپراتور چیست؟

ساده‌ترین نشانه، مشاهدهٔ کف سفید/شیری و نوسان تند سطح در سایت‌گلاس کارتر، هم‌زمان با آلارم‌های متناوب فشار روغن در استارت است. اگر پس از دیفراست یا تغییر بار چنین الگوی تکرارشونده‌ای دیدید، فوراً سوپرهیت، عملکرد گرمکن کارتر و مسیر برگشت روغن را بررسی کنید و لاگ دادهٔ ۱۵ دقیقه‌ای بگیرید.

کدام نوع روغن برای کمپرسور آمونیاکی در تونل انجماد مناسب‌تر است؟

پاسخ وابسته به نوع کمپرسور، دمای تبخیر و منطق کنترل است. روغن‌های PAO و برخی PAGهای سازگار با آمونیاک تمایل به کف کمتری دارند و برای بارهای پویا مفیدند؛ اما سازگاری متریال و مدیریت رطوبت باید تأیید شود. مینرال نفتنیک با بستهٔ افزودنیِ درست هم می‌تواند عملکرد قابل‌قبولی ارائه دهد. ارزیابی میدانی و نمونه‌گیری روغن پیش از تغییر کلاس ضروری است.

چگونه اثر Foaming بر ظرفیت برودتی را بسنجیم؟

با پایش هم‌زمان ΔT اواپراتور، توان مصرفی کمپرسور و نرخ تزریق/مصرف روغن. افزایش ΔT و توان، همراه با تزریق بیشتر روغن، معمولاً نشانهٔ حمل روغن و Foaming است. تعریف KPI «مصرف روغن/تن محصول» و «تریپ/هفته» و ترند گرفتن آن‌ها تصویر دقیقی از اثر Foaming بر ظرفیت ارائه می‌دهد.

آیا دیفراست با گاز داغ Foaming را تشدید می‌کند؟

در صورت مدیریت نامناسب انتقال بین حالت‌ها، بله. پایان دیفراست می‌تواند با تغییر سریع فشار و دما همراه باشد. توصیه می‌شود Ramp کنترل‌شدهٔ فشار ساکشن، بررسی چک‌والوها، و اطمینان از سوپرهیت کافی پیش از بازگشت به مدار تبرید انجام شود تا رهایش ناگهانی گاز محلول و Foaming کاهش یابد.