آلودگی ذرات و کنترل پاکیزگی در سیستم‌های روغن هوایی؛ از نمونه‌برداری تا فیلترها

چرا آلودگی ذرات در سیستم‌های روغن هوایی یک مسئله اقتصادی است؟

در بسیاری از صنایع ایران، از کمپرسورهای هوای فشرده و بلوئرها تا یونیت‌های هیدرولیک و سیستم‌های سیرکولاسیون روغن، «روغن هوایی» در معرض یک ریسک مشترک قرار دارد: ورود ذرات جامد. این ذرات ممکن است از محیط (گرد و خاک کارگاهی، ریزگرد، آلودگی شهری)، از فرآیند (سایش داخلی، تراشه‌های فلزی)، یا از عملیات نگهداری (قیف و بشکه آلوده، پارچه پرزدار، فیلتر نامناسب) وارد مدار شوند. مسئله فقط «کثیف شدن» روغن نیست؛ ذرات، به صورت مستقیم محرک سایش، گیرپاژ، افزایش دما و افت راندمان هستند و به صورت غیرمستقیم اکسیداسیون را تشدید کرده و عمر روغن و فیلتر را کم می‌کنند.

از دید مهندسی قابلیت اطمینان، آلودگی ذرات یک متغیر قابل کنترل است. تفاوت اصلی بین یک سیستم پایدار و یک سیستم پرخرابی، اغلب در همین نقطه است: آیا پاکیزگی به زبان عدد (کلاس تمیزی) تعریف شده یا به شکل تجربه و حدس مدیریت می‌شود؟ در رویکرد داده‌محور، هدف‌گذاری پاکیزگی (مثلاً بر مبنای ISO 4406) و پایش مستمر با نمونه‌برداری روغن و شمارش ذرات انجام می‌شود؛ سپس انتخاب و آرایش فیلترها و اصلاح نقاط ورود آلودگی، طبق داده تصمیم‌گیری می‌شود.

در این مقاله، مسیر کامل «از نمونه‌برداری تا فیلتر» را تحلیلی-مقایسه‌ای بررسی می‌کنیم: کدام روش نمونه‌برداری خطای کمتر دارد، چه شاخص‌هایی واقعاً تصمیم‌ساز هستند، چه نوع فیلتراسیونی برای چه شرایطی می‌ارزد، و چگونه خطاهای رایج در کارگاه‌ها و واحدهای PM را به راهکارهای عملی تبدیل کنیم.

ذرات از کجا می‌آیند؟ تحلیل مسیرهای ورود آلودگی در سیستم روغن

قبل از انتخاب هر فیلتر یا برنامه پایش، باید مسیر ورود ذرات را مشخص کرد. در سیستم‌های روغن هوایی و سیرکولاسیون، چهار مسیر غالب دیده می‌شود:

• ورود از طریق تنفس مخزن و اختلاف فشار: اگر بریدر (Breather) ساده یا بدون فیلتر باشد، هر تنفس مخزن مثل یک مکنده گردوغبار عمل می‌کند.
• آلودگی حین اضافه‌کردن روغن (Top-up): در بسیاری از سایت‌ها، روغن از بشکه یا گالن با قیف و ظرف‌های باز وارد سیستم می‌شود؛ همین نقطه می‌تواند کلاس تمیزی را چند پله بدتر کند.
• سایش داخلی و تولید ذرات: یاتاقان‌ها، چرخ‌دنده‌ها و پمپ‌ها ذرات تولید می‌کنند. این ذرات اگر سریع حذف نشوند، خودشان سایش را تشدید می‌کنند (چرخه معیوب).
• آلودگی ناشی از تعمیرات و مونتاژ: باز و بسته کردن خطوط، تعویض قطعات و حتی استفاده از درپوش‌های آلوده می‌تواند شوک آلودگی ایجاد کند.

نکته کلیدی این است که آلودگی همیشه «از بیرون» نیست؛ حتی در یک محیط تمیز، اگر فیلتراسیون و پایش مناسب نباشد، ذرات سایش داخلی می‌توانند سطح پاکیزگی را از کنترل خارج کنند. بنابراین کنترل آلودگی باید هم پیشگیرانه باشد (کاهش ورود) و هم اصلاحی (حذف ذرات تولیدشده).

در عمل، واحدهای PM موفق معمولاً یک نقشه ساده از نقاط ورود آلودگی تهیه می‌کنند: محل تنفس مخزن، محل اضافه‌کردن روغن، نقاط نمونه‌گیری، و نقاط فیلتر. سپس با داده‌های شمارش ذرات مشخص می‌شود کدام نقطه بیشترین اثر را دارد و سرمایه‌گذاری باید کجا انجام شود.

پاکیزگی به زبان عدد: کلاس ISO 4406 و ارتباط آن با سایش

وقتی می‌گوییم «روغن تمیز است» یعنی چه؟ در مهندسی روانکاری، پاسخ معمولاً با استاندارد ISO 4406 داده می‌شود: یک کد سه‌بخشی که تعداد ذرات بزرگ‌تر از سه اندازه مشخص (معمولاً 4، 6 و 14 میکرون) را در هر میلی‌لیتر گزارش می‌کند. هر پله افزایش در کد، به معنی افزایش قابل توجه تعداد ذرات است؛ به همین دلیل، حتی یک یا دو پله تغییر می‌تواند از نظر ریسک سایش بسیار معنی‌دار باشد.

در سیستم‌های روغن هوایی، حساسیت تجهیز تعیین می‌کند هدف پاکیزگی چقدر سخت‌گیرانه باشد. تجهیزاتی با تلرانس‌های کوچک (ولووها، سرووها، یاتاقان‌های دقیق، برخی کمپرسورها) به روغن تمیزتری نیاز دارند. در مقابل، برخی سیستم‌های ساده‌تر ممکن است با کلاس‌های بالاتر هم کار کنند؛ اما نکته اقتصادی اینجاست: هزینه فیلتر بهتر و نمونه‌گیری منظم، معمولاً کمتر از هزینه توقف خط یا تعمیر اساسی است.

برای تصمیم‌گیری، سه مفهوم باید کنار هم دیده شوند:

• سطح پاکیزگی فعلی: از شمارش ذرات و روندگیری (Trend) به دست می‌آید.
• سطح هدف (Target): بر اساس حساسیت تجهیز، توصیه سازنده و تجربه میدانی تعیین می‌شود.
• شکاف پاکیزگی: اختلاف بین وضعیت فعلی و هدف، تعیین‌کننده شدت اقدامات (بریدر، فیلتر، فلاشینگ، آموزش پرسنل) است.

به جای تعیین یک عدد ثابت برای همه، پیشنهاد عملی این است که هدف‌گذاری مرحله‌ای انجام شود: ابتدا از وضعیت فعلی یک یا دو پله بهتر شوید و پایدار بمانید؛ سپس در صورت نیاز، سخت‌گیری را افزایش دهید. این رویکرد برای شرایط واقعی ایران (گرد و خاک، تنوع کیفیت قطعات و محدودیت‌های تامین) واقع‌بینانه‌تر است.

مقایسه روش‌های نمونه‌برداری: کجا و چگونه نمونه بگیریم تا داده قابل اعتماد باشد؟

داده بد، تصمیم بد تولید می‌کند. بخش زیادی از اختلاف نتایج آزمایشگاه‌ها یا برداشت‌های اشتباه، از نمونه‌برداری نادرست می‌آید. برای سیستم‌های روغن هوایی، سه روش رایج وجود دارد که باید مقایسه شوند:

اگر هدف شما «کنترل پاکیزگی ذرات» است، نمونه‌برداری از خط زنده معمولاً بهترین گزینه است، چون ذرات در جریان معلق‌اند و داده به وضعیت واقعی مدار نزدیک‌تر است. نمونه‌گیری از درین یا مخزن می‌تواند نتایج را به سمت بدتر یا متغیرتر منحرف کند.

چک‌لیست کوتاه برای نمونه‌برداری کم‌خطا

• نمونه را در شرایط پایدار کاری بگیرید (نه بلافاصله بعد از توقف یا تعمیر).
• ظرف نمونه تمیز و دربسته باشد؛ از بطری‌های متفرقه استفاده نشود.
• قبل از پر کردن، جریان را به اندازه کافی تخلیه کنید تا آلودگی ساکن در والو خارج شود.
• نمونه را سریع درب‌بندی و برچسب‌گذاری کنید (تجهیز، ساعت کارکرد، نوع روغن، دما).

برای تیم‌هایی که در حال طراحی برنامه پایش هستند، استفاده از خدمات تخصصی در حوزه روغن صنعتی و مشاوره انتخاب نقطه نمونه‌گیری می‌تواند اختلاف بین «اعداد پراکنده» و «روند قابل اتکا» را رقم بزند.

از شمارش ذرات تا تصمیم عملیاتی: چه شاخص‌هایی واقعاً مهم‌اند؟

شمارش ذرات به تنهایی کافی نیست؛ باید بدانیم کدام الگو هشدار است و کدام تغییر طبیعی. در سیستم‌های روغن هوایی، سه نوع نتیجه معمولاً تصمیم‌سازتر هستند:

• روند ISO 4406 در زمان: اگر کلاس تمیزی به صورت تدریجی بدتر می‌شود، معمولاً مسیر ورود آلودگی یا افت عملکرد فیلتر مطرح است. اگر جهشی بدتر می‌شود، اغلب شوک آلودگی ناشی از تعمیر یا اضافه‌کردن روغن داریم.
• تفکیک اندازه ذرات: افزایش شدید ذرات درشت می‌تواند به خرابی فیلتر، بای‌پس شدن، یا ورود خارجی اشاره کند؛ افزایش ذرات ریز ممکن است به ناکافی بودن ریتینگ فیلتر یا تولید سایش اولیه برگردد.
• هم‌خوانی با علائم عملیاتی: افزایش دما، صدای غیرعادی پمپ، افت فشار فیلتر، یا افزایش مصرف انرژی می‌تواند با تغییر پاکیزگی همزمان شود و تشخیص را تقویت کند.

یک خطای رایج در کارگاه‌ها این است که «یک بار شمارش ذرات» انجام می‌شود و همان عدد مبنای تصمیم قرار می‌گیرد. در حالی که ارزش اصلی این ابزار، در روندگیری است: حداقل سه نمونه متوالی در بازه‌های مشخص (مثلاً ماهانه یا بر اساس ساعت کارکرد) تصویر واضح‌تری می‌دهد.

همچنین باید به شرایط ایران توجه کرد: در شهرهای گردوخاکی یا صنعتی، شوک‌های آلودگی محیطی بیشتر است و برنامه نمونه‌گیری باید متناسب تنظیم شود. حتی برای ناوگان‌ها و اتوسرویس‌ها، فهم این منطق در انتخاب محصول و برنامه سرویس اهمیت دارد و در انتخاب روغن موتور هم اثر خود را نشان می‌دهد؛ چون منبع آلودگی و فیلتراسیون، در عمر روغن و قطعات تعیین‌کننده است.

مقایسه راهکارهای فیلتراسیون: از بریدر تا فیلتر آف‌لاین

بعد از اندازه‌گیری، نوبت اقدام است. راهکارهای کنترل ذرات را می‌توان به چهار دسته اصلی تقسیم کرد. انتخاب بین آن‌ها باید با نگاه هزینه-فایده و ریسک توقف انجام شود.

نکته مقایسه‌ای مهم: اگر مشکل اصلی «ورود از بیرون» باشد (گردوغبار محیط، تنفس مخزن، اضافه‌کردن روغن)، بریدر و مدیریت انتقال روغن بیشترین بازده را دارد. اگر مشکل «تولید داخلی ذرات» باشد (سایش، خرابی در حال شکل‌گیری)، فیلتر خط اصلی و بای‌پس/آف‌لاین اثرگذارتر است. در بسیاری از سایت‌ها، ترکیب بریدر + فیلتراسیون مناسب، بهترین تعادل را می‌دهد.

ریتینگ فیلتر و سوءتفاهم رایج

صرف «ریزتر بودن» همیشه بهتر نیست. فیلتر بسیار ریز می‌تواند افت فشار را بالا ببرد، زودتر کیپ شود و حتی در صورت فعال شدن بای‌پس، به طور ناگهانی پاکیزگی را بدتر کند. انتخاب باید بر اساس حساسیت تجهیز، دبی، ویسکوزیته و شرایط آلودگی انجام شود. اینجا همان نقطه‌ای است که داده‌های شمارش ذرات و افت فشار فیلتر باید کنار هم قرار گیرند.

چالش‌های رایج در ایران و راه‌حل‌های عملی برای کنترل پاکیزگی

در پروژه‌های میدانی، چند الگوی تکراری دیده می‌شود که باعث می‌شود حتی با فیلتر خوب هم نتیجه مطلوب حاصل نشود. در ادامه، مهم‌ترین چالش‌ها و راه‌حل‌های اجرایی را به صورت فشرده می‌آوریم:

• چالش: اضافه‌کردن روغن با ظروف باز و قیف‌های آلوده.
  راه‌حل: تعریف «مسیر تمیز» برای انتقال روغن (ظرف دربسته، قیف اختصاصی، فیلتر هنگام انتقال) و ثبت هر Top-up در لاگ.
• چالش: نمونه‌برداری از درین و نتیجه‌های متناقض.
  راه‌حل: نصب نقطه نمونه‌گیری روی خط زنده و استانداردسازی روش نمونه‌برداری بین شیفت‌ها.
• چالش: تعویض فیلتر صرفاً بر اساس زمان، نه وضعیت.
  راه‌حل: پایش افت فشار و همزمان روند ISO 4406؛ تعویض مبتنی بر داده باعث کاهش هزینه و ریسک می‌شود.
• چالش: خرید فیلتر یا روغن بدون توجه به سازگاری با شرایط گردوغبار/دما.
  راه‌حل: تعریف سطح هدف پاکیزگی و انتخاب فیلتر/بریدر متناسب با محیط و ظرفیت مخزن.

در برخی صنایعِ نزدیک به بنادر یا مناطق با رطوبت بالا، ریسک‌های ترکیبی (ذرات + رطوبت) هم دیده می‌شود. اگرچه موضوع این مقاله ذرات است، در عمل کنترل رطوبت و ذرات مکمل هم‌اند؛ چون وجود آب می‌تواند خوردگی ایجاد کند و ذرات خوردگی را افزایش دهد و چرخه را تشدید کند.

برای واحدهایی که شبکه تجهیز گسترده دارند (چند کمپرسور، چند یونیت روغن‌کاری)، یک رویکرد اقتصادی این است که ابتدا «تجهیزات بحرانی» را انتخاب کنند و روی آن‌ها هدف‌گذاری پاکیزگی و برنامه پایش را اجرا کنند؛ سپس به صورت مرحله‌ای به بقیه تجهیزات تعمیم دهند.

جمع بندی: نقشه راه تصمیم‌گیری از داده تا اقدام

کنترل آلودگی ذرات در سیستم‌های روغن هوایی، یک پروژه تک‌مرحله‌ای نیست؛ یک چرخه مدیریتی است: نمونه‌برداری درست، شمارش ذرات و روندگیری، تعیین هدف پاکیزگی، و انتخاب ترکیب بهینه‌ای از پیشگیری (مثل بریدر و مسیر تمیز انتقال) و حذف (فیلتر خط اصلی، بای‌پس یا آف‌لاین). مقایسه روش‌ها نشان می‌دهد که بهترین نتایج زمانی به دست می‌آید که داده قابل اعتماد داشته باشید؛ چون بدون داده، ممکن است فیلتر ریزتر بخرید اما به دلیل بای‌پس شدن یا آلودگی در Top-up، وضعیت بدتر شود.

موتورازین با رویکرد مهندسی و داده‌محور، به کسب‌وکارها کمک می‌کند انتخاب روانکار و راهکارهای پاکیزگی را از حالت سلیقه‌ای خارج کنند. اگر در کارخانه، ناوگان یا تعمیرگاه با خرابی‌های تکراری، افت عمر فیلتر یا نوسان نتایج آزمایش روبه‌رو هستید، موتورازین می‌تواند در طراحی برنامه نمونه‌برداری، هدف‌گذاری پاکیزگی و تامین پایدار روانکارهای تخصصی همراه شما باشد. همچنین برای تامین مطمئن و مشاوره کاربردی در شهرهای پرتردد، می‌توانید از ظرفیت‌های تامین روغن صنعتی در تهران استفاده کنید تا تصمیم‌ها به جای حدس، بر پایه داده و تجربه میدانی جلو برود.

پرسش های متداول

برای کنترل آلودگی ذرات، نمونه‌برداری از کجا بهتر است؟

برای پایش پاکیزگی ذرات، نمونه‌برداری از خط زنده با والو نمونه‌گیری معمولاً معتبرترین گزینه است؛ چون روغن در جریان، نماینده وضعیت واقعی مدار است. نمونه‌گیری از درین اغلب ذرات ته‌نشین شده را بیش از حد نشان می‌دهد و می‌تواند تصمیم را منحرف کند. اگر امکان نصب والو ندارید، حداقل روش نمونه‌گیری را ثابت و تکرارپذیر کنید تا روندگیری معنی‌دار شود.

آیا با تعویض روغن مشکل ذرات حل می‌شود؟

تعویض روغن می‌تواند سطح ذرات را موقتاً کاهش دهد، اما اگر مسیر ورود آلودگی و فیلتراسیون اصلاح نشود، خیلی سریع به همان وضعیت قبلی برمی‌گردد. در بسیاری از موارد، هزینه تعویض زودهنگام روغن بیشتر از هزینه یک بریدر مناسب یا بهبود روش Top-up است. تصمیم درست معمولاً ترکیبی از اصلاح نقاط ورود، فیلتراسیون و پایش روند است.

کلاس ISO 4406 را چگونه باید تفسیر کنیم؟

ISO 4406 یک کد سه‌عددی است که تعداد ذرات بزرگ‌تر از چند اندازه مشخص را گزارش می‌کند. افزایش یک پله در این کد می‌تواند به معنی افزایش قابل توجه تعداد ذرات باشد، بنابراین تغییرات کوچک هم مهم‌اند. بهترین کاربرد آن، روندگیری در زمان است: اگر کد به صورت پیوسته بدتر می‌شود، معمولاً ورود آلودگی یا افت عملکرد فیلتر رخ داده است و باید علت‌یابی انجام شود.

فیلتر ریزتر همیشه بهتر است؟

نه. فیلتر ریزتر می‌تواند افت فشار را افزایش دهد و در صورت کیپ شدن سریع، بای‌پس را فعال کند؛ در این حالت ممکن است پاکیزگی ناگهان بدتر شود. انتخاب ریتینگ فیلتر باید با توجه به حساسیت تجهیز، دبی، ویسکوزیته و شرایط آلودگی انجام شود. داده‌های شمارش ذرات و افت فشار فیلتر، بهترین مبنای انتخاب هستند.

هر چند وقت یک بار باید شمارش ذرات انجام شود؟

بهترین تناوب به بحرانی بودن تجهیز و شدت آلودگی محیط بستگی دارد، اما برای شروع، برنامه ماهانه یا بر اساس ساعت کارکرد (مثلاً هر 250 تا 500 ساعت) برای تجهیزات حیاتی منطقی است. مهم‌تر از فاصله زمانی، ثبات روش نمونه‌برداری و ثبت شرایط (دما، بار، زمان پس از تعمیر یا Top-up) است تا بتوانید روند قابل اعتماد بسازید و تصمیم عملیاتی بگیرید.

منابع:

ISO 4406:2021 Hydraulic fluid power — Fluids — Method for coding the level of contamination by solid particle
ISO 11171:2016 Hydraulic fluid power — Calibration of automatic particle counters for liquids