روغن ترانسفورماتور؛ آزمون‌های کلیدی، رطوبت و تصمیم برای تصفیه یا تعویض

چرا «آزمون روغن ترانسفورماتور» یک تصمیم اقتصادی-ایمنی است؟

روغن ترانسفورماتور فقط یک «مایع عایق» نیست؛ هم‌زمان نقش عایق الکتریکی، انتقال حرارت و محافظت شیمیایی از کاغذ عایقی را بازی می‌کند. همین چندوظیفه‌ای بودن باعث می‌شود خرابی روغن، به‌صورت زنجیره‌ای روی ریسک اتصال داخلی، افزایش دما، پیرشدن کاغذ و حتی خروج ترانس از مدار اثر بگذارد. بنابراین آزمون‌های روغن، صرفا گزارش آزمایشگاه نیستند؛ ابزار تصمیم‌سازی برای این پرسش‌اند: آیا با تصفیه و خشک‌سازی می‌توان روغن را به شرایط قابل‌قبول برگرداند یا زمان تعویض/بازسازی عمیق (Reclaim) رسیده است؟

در عمل، مدیران نت و بهره‌برداری در ایران با چند چالش هم‌زمان مواجه‌اند: محدودیت زمان خاموشی، هزینه تامین و حمل روغن، دغدغه اصالت و سازگاری روغن جایگزین، و البته شرایط اقلیمی (رطوبت بالا در شمال و جنوب، گردوغبار در مناطق خشک، و سیکل‌های دمایی شدید). به همین دلیل، «پکیج آزمون‌ها» مهم‌تر از یک عدد منفرد است. مثلا BDV ممکن است با فیلتراسیون بهتر شود، اما اگر اسیدیته بالا رفته و IFT افت کرده باشد، مسئله به سمت اکسیداسیون و تشکیل محصولات قطبی می‌رود که با یک فیلتراسیون ساده حل نمی‌شود.

در این مقاله، آزمون‌های کلیدی روغن ترانسفورماتور را مرور می‌کنیم، نقش رطوبت را به‌عنوان متغیر تصمیم‌ساز برجسته می‌کنیم، و یک منطق عملی برای انتخاب بین «خشک‌سازی/فیلتراسیون»، «بازسازی (Reconditioning/Reclaim)» و «تعویض روغن» ارائه می‌دهیم.

نقشه آزمون‌ها: کدام تست‌ها «الکتریکی» هستند و کدام «شیمیایی»؟

برای اسکن سریع وضعیت روغن، تست‌ها را می‌توان به سه خوشه تقسیم کرد: الکتریکی (توان عایقی)، شیمیایی (پیری و آلودگی‌های قطبی)، و آلودگی/فیزیکی (ذرات، آب، گازها). اشتباه رایج این است که فقط به یک تست (مثلا BDV) تکیه شود. در حالی که بسیاری از ترانس‌ها BDV قابل‌قبول دارند اما به‌دلیل رطوبت حل‌شده بالا یا افت IFT، در آستانه مشکلات جدی‌اند.

جدول زیر یک نمای مقایسه‌ای از مهم‌ترین آزمون‌ها و کاربرد تصمیم‌سازی آن‌هاست:

نکته کلیدی این است که آزمون‌های الکتریکی بیشتر «ریسک لحظه‌ای شکست» را نشان می‌دهند، اما آزمون‌های شیمیایی بیشتر «ریسک روندی» (پیری و لجن) را آشکار می‌کنند. تصمیم درست معمولا از ترکیب این دو به‌دست می‌آید.

رطوبت در روغن ترانسفورماتور: چرا ppm به‌تنهایی کافی نیست؟

رطوبت یکی از مخرب‌ترین متغیرها در ترانس است؛ چون هم BDV را کاهش می‌دهد و هم پیرشدن کاغذ عایقی را تسریع می‌کند. اما تفسیر «ppm آب» بدون توجه به دما و وضعیت تعادل روغن-کاغذ می‌تواند گمراه‌کننده باشد. در دمای بالاتر، قابلیت حل شدن آب در روغن افزایش می‌یابد و ممکن است ppm بالا دیده شود، در حالی که آب آزاد (free water) وجود ندارد. برعکس، در سرمای شب یا فصل سرد، آب محلول می‌تواند به آب آزاد تبدیل شود و ناگهان BDV را زمین بزند.

بنابراین در تصمیم‌گیری عملی، بهتر است رطوبت را در کنار علائم زیر ببینید:

• روند تغییرات: افزایش آهسته اما مداوم غالبا نشانه نفوذ رطوبت از طریق تنفسی/نشتی یا اشباع شدن مواد جاذب است.
• همبستگی با BDV: اگر با افزایش ppm، BDV هم افت می‌کند، احتمال حضور آب آزاد/ذرات مرطوب بالاتر است.
• همبستگی با Tan Delta: رطوبت و مواد قطبی هر دو تلفات دی‌الکتریک را بالا می‌برند.

چالش رایج در ایران، ورود رطوبت به‌علت نگهداری ضعیف بریدر (سیلیکاژل)، باز و بسته شدن مکرر دریچه‌ها، و نمونه‌برداری غیراستاندارد است. اگر واحد نت برای تجهیزات دوار و هیدرولیک‌ها از منطق کنترل آلودگی استفاده می‌کند، همان منطق در ترانس هم جواب می‌دهد. برای نمونه، در پروژه‌های مدیریت آلودگی در واحدهای صنعتی، انتخاب رویکرد صحیح فیلتراسیون و کنترل رطوبت در روغن‌های حساس موضوعی است که در دسته‌بندی روغن صنعتی نیز به‌عنوان یک اصل مشترک مطرح می‌شود.

راه‌حل عملی اغلب با «خشک‌سازی برخط/آفلاین» و اصلاح مسیر تنفس شروع می‌شود، نه با تعویض عجولانه روغن. اما اگر رطوبت بالا با شاخص‌های پیری شیمیایی همراه باشد، وارد فاز تصمیم‌های سنگین‌تر می‌شویم.

آزمون‌های الکتریکی: BDV و Tan Delta چه می‌گویند و چه نمی‌گویند؟

BDV (ولتاژ شکست) محبوب‌ترین تست میدانی است چون سریع و قابل فهم است: عدد پایین یعنی ریسک. ولی BDV بیشتر به «ذرات»، «آب آزاد»، و «کیفیت نمونه‌برداری» حساس است. یعنی اگر نمونه‌گیری با بطری آلوده انجام شود یا هوا و رطوبت محیط وارد نمونه شود، BDV می‌تواند بدتر از واقعیت گزارش شود. از طرف دیگر، ممکن است BDV خوب باشد اما روغن از نظر شیمیایی در مسیر تخریب باشد.

Tan Delta یا Power Factor یک شاخص مکمل است که به حضور ترکیبات قطبی (محصولات اکسیداسیون، آلودگی‌ها، رطوبت) حساس‌تر است. به زبان تصمیم‌سازی:

• اگر BDV پایین است ولی Tan Delta خیلی بد نیست، احتمال آلودگی ذره‌ای/آب آزاد مطرح است و فیلتراسیون + خشک‌سازی شانس بالایی دارد.
• اگر BDV متوسط/خوب است ولی Tan Delta رو به افزایش است، احتمال آلودگی قطبی و پیری شیمیایی مطرح می‌شود و باید اسیدیته و IFT را هم‌زمان دید.

یک نکته میدانی: در برخی ترانس‌های قدیمی، چند مرحله فیلتراسیون می‌تواند BDV را بالا ببرد و «حس خوب کاذب» ایجاد کند؛ اما اگر عامل اصلی، تشکیل محصولات اکسیداسیون باشد، BDV بهبود می‌یابد ولی روند لجن و افت انتقال حرارت ادامه پیدا می‌کند. این دقیقا جایی است که آزمون‌های شیمیایی باید وارد بازی شوند.

برای تیم‌های نت که به پایش وضعیت عادت دارند، بهترین رویکرد این است که BDV و Tan Delta را مثل یک داشبورد کنار هم ببینند؛ مشابه کاری که در آنالیز روغن موتور برای ناوگان انجام می‌شود. اگر در مدیریت ناوگان شهری یا بین‌شهری به دنبال استانداردسازی تامین و انتخاب گرید هستید، محصوات اکولایف می‌تواند کمک کند تا منطق «پایش روندی» را در ذهن تیم جا بیندازید؛ همان منطق، در ترانس حتی حیاتی‌تر است.

آزمون‌های شیمیایی: اسیدیته و IFT برای تشخیص «پیری روغن»

اکسیداسیون روغن ترانسفورماتور به‌مرور زمان ترکیبات قطبی و اسیدی تولید می‌کند. این ترکیبات دو پیامد مهم دارند: کاهش کیفیت دی‌الکتریک و افزایش تمایل به تشکیل لجن/رسوب (که انتقال حرارت را بدتر می‌کند). در اینجا دو آزمون کلیدی وارد می‌شوند: عدد خنثی‌سازی (اسیدیته) و کشش بین‌سطحی (IFT).

تحلیل مقایسه‌ای این دو آزمون به‌صورت ساده چنین است:

• اسیدیته به شما می‌گوید «چقدر محصول اکسیداسیون اسیدی تولید شده»؛ اما همیشه رابطه یک‌به‌یک با لجن ندارد.
• IFT به حضور مواد قطبی بسیار حساس است و غالبا افت آن زودتر از افزایش شدید اسیدیته دیده می‌شود؛ بنابراین برای تشخیص آغاز آلودگی‌های قطبی مفید است.

چالش عملی: اگر فقط اسیدیته را ببینید، ممکن است دیر متوجه شوید. اگر فقط IFT را ببینید، ممکن است نتوانید شدت و سرعت تخریب را درست رتبه‌بندی کنید. ترکیب این دو، یک تصویر قابل اتکا می‌دهد: افت IFT همراه با رشد اسیدیته یعنی روغن در مسیر پیری است و احتمال نیاز به بازسازی (reclaim) یا برنامه‌ریزی تعویض افزایش می‌یابد.

راه‌حل‌های ممکن از سبک به سنگین:

1. کنترل منبع اکسیداسیون: چک سیستم تنفسی، نفوذ هوا، و دمای کارکرد.
2. فیلتراسیون و خشک‌سازی: برای حذف آب و ذرات، نه برای حذف ترکیبات قطبی.
3. بازسازی با جاذب‌ها/فرایند reclaim: وقتی آلودگی قطبی غالب است.
4. تعویض روغن: وقتی شاخص‌ها نشان دهند هزینه-ریسک بازسازی منطقی نیست یا آلودگی شدید/تکرارشونده است.

وقتی نتایج با هم نمی‌خوانند: سناریوهای رایج و تفسیر تصمیم‌ساز

در گزارش‌های آزمایشگاهی، تناقض ظاهری زیاد دیده می‌شود. این بخش چند سناریوی پرتکرار را به‌صورت مشکل–تحلیل–اقدام دسته‌بندی می‌کند تا تصمیم برای تصفیه یا تعویض شفاف‌تر شود.

سناریو ۱: BDV پایین، رطوبت بالا، اما اسیدیته و IFT تقریبا نرمال

این الگو بیشتر با آلودگی آب/ذرات سازگار است تا پیری شیمیایی. اگر نمونه‌برداری درست باشد، اقدام اول معمولا خشک‌سازی و فیلتراسیون است. هم‌زمان باید منبع ورود رطوبت (بریدر، نشتی، درپوش‌ها) ریشه‌یابی شود؛ وگرنه بعد از تصفیه دوباره به همان نقطه برمی‌گردید.

سناریو ۲: BDV قابل قبول، اما Tan Delta بالا و IFT پایین

این الگو هشدار «آلودگی قطبی» است. ممکن است هنوز شکست الکتریکی نزدیک نباشد، اما روند تشکیل محصولات پیری شروع شده است. در اینجا صرفا بالا بودن BDV نباید باعث تعویق اقدام شود. اقدام پیشنهادی: بررسی روند اسیدیته، ارزیابی امکان reclaim و برنامه‌ریزی خاموشی مناسب.

سناریو ۳: رطوبت متوسط، BDV متوسط، اما DGA غیرعادی

DGA مسیر تصمیم را از «کیفیت روغن» به «سلامت داخلی ترانس» می‌برد. ممکن است روغن از نظر فیزیکی قابل تصفیه باشد، اما منشا گازها، تخلیه جزئی یا نقاط داغ داخلی باشد. در این حالت، تصفیه روغن بدون رسیدگی به عیب داخلی، فقط صورت مسئله را پاک می‌کند.

سناریو ۴: بعد از فیلتراسیون، BDV بهتر شده اما طی چند هفته دوباره افت کرده است

این یکی از نشانه‌های «آلودگی تکرارشونده» یا ضعف در کنترل آلودگی است: یا مسیر تنفس رطوبت می‌دهد، یا در حین عملیات/نمونه‌گیری آلودگی وارد می‌شود، یا داخل ترانس منابع ذرات (کاغذ، لجن) وجود دارد. در چنین وضعی، باید فرآیند نمونه‌برداری و تجهیزات تصفیه بازنگری شود و شاخص‌های شیمیایی هم پایش شوند.

اگر سازمان شما در چند شهر و چند سایت فعالیت دارد، استانداردسازی این سناریوها و تبدیل آن‌ها به دستورالعمل یکسان بسیار کمک‌کننده است. در تامین و پشتیبانی لجستیکی روانکارها برای سایت‌های مختلف، تجربه پوشش منطقه‌ای روغن صنعتی در کرمانشاه نشان می‌دهد که یکپارچه‌سازی تامین و کنترل کیفیت، بخشی از کاهش ریسک‌های تکرارشونده است.

معیار تصمیم: تصفیه (Drying/Filtration) یا بازسازی (Reclaim) یا تعویض؟

تصمیم درست، ترکیبی از «نتایج آزمون»، «روند زمانی»، «شرایط بهره‌برداری» و «اقتصاد توقف» است. به‌جای ارائه عددهای ثابت (که به استاندارد، ولتاژ نامی، طراحی ترانس و سیاست بهره‌بردار وابسته است)، اینجا یک چارچوب عملی ارائه می‌شود تا تیم نت بتواند با داده‌ها به تصمیم برسد.

• وقتی تصفیه/خشک‌سازی منطقی‌تر است: مسئله غالبا آب و ذرات است؛ BDV پایین و رطوبت بالا دیده می‌شود، اما شاخص‌های پیری شیمیایی (اسیدیته، IFT) هنوز وارد محدوده هشدار جدی نشده‌اند. شرط موفقیت: رفع منبع ورود رطوبت و اجرای نمونه‌برداری استاندارد.
• وقتی بازسازی (Reclaim) مطرح می‌شود: شواهد آلودگی قطبی و پیری وجود دارد (افت IFT، افزایش Tan Delta و/یا روند افزایشی اسیدیته). در این حالت، هدف فقط بالا بردن BDV نیست؛ هدف حذف محصولات قطبی و کنترل روند تشکیل لجن است.
• وقتی تعویض روغن توجیه دارد: زمانی که شاخص‌های شیمیایی و روندها نشان دهند روغن ظرفیت بازگشت اقتصادی ندارد، یا آلودگی شدید/تکرارشونده است، یا ریسک عملیاتی ترانس اجازه آزمون و خطا نمی‌دهد. همچنین اگر سازگاری و کنترل کیفیت روغن بازسازی‌شده قابل تضمین نباشد، تعویض گزینه امن‌تری می‌شود.

قاعده تصمیم‌ساز: اگر مشکل «آب و ذرات» باشد، تصفیه نتیجه می‌دهد؛ اگر مشکل «مواد قطبی و پیری» باشد، reclaim یا تعویض مطرح می‌شود؛ و اگر DGA هشدار دهد، اولویت با بررسی عیب داخلی ترانس است.

در نهایت، هر تصمیم باید با یک برنامه پایش پس از اقدام همراه باشد: نمونه‌گیری در بازه کوتاه‌تر، مقایسه روند قبل و بعد، و تعیین آستانه اقدام بعدی. این همان چیزی است که تصمیم را از «حدس» به «مدیریت ریسک» تبدیل می‌کند.

چک‌لیست اجرایی: نمونه‌برداری، تناوب آزمون و خطاهای رایج

حتی بهترین آزمایشگاه هم با نمونه بد نمی‌تواند نتیجه خوب بدهد. بسیاری از تناقض‌ها از همین‌جا می‌آیند. چک‌لیست زیر برای کاهش خطا و قابل‌اتکا کردن داده‌هاست:

• نمونه‌برداری با ظرف خشک و تمیز، بدون تماس طولانی با هوای آزاد
• ثبت دمای روغن/محیط و شرایط بار ترانس هنگام نمونه‌گیری
• تخلیه اولیه مقدار کمی روغن از شیر نمونه‌گیری قبل از پر کردن ظرف (برای حذف آلودگی ساکن در شیر)
• ارسال سریع نمونه برای آزمون رطوبت (Karl Fischer) جهت جلوگیری از تبادل رطوبت با محیط

خطاهای رایج و راه‌حل‌ها:

1. اتکا به یک تست: راه‌حل: حداقل یک شاخص الکتریکی + یک شاخص شیمیایی + رطوبت را کنار هم ببینید.
2. تصمیم بدون روند: راه‌حل: نتایج را سری زمانی کنید و نرخ تغییرات را بسنجید.
3. تصفیه بدون رفع منبع آلودگی: راه‌حل: بریدر، درزها، و فرآیند کارگاهی را هم‌زمان اصلاح کنید.

اگر بخواهید این فرآیند را سازمان‌یافته‌تر اجرا کنید، تجربه تیم‌های نت در سایر حوزه‌های روانکاری نشان می‌دهد ایجاد یک «رویه ثابت» (SOP) و تامین پایدار مصرفی‌های مرتبط، کیفیت تصمیم‌ها را بالا می‌برد؛ مشابه استانداردسازی‌ای که در پروژه‌های بزرگ‌تر تامین روانکارها از طریق روغن صنعتی در کرمان دنبال می‌شود.

جمع‌بندی: از گزارش آزمایشگاه تا تصمیم مهندسی

برای تصمیم درباره تصفیه یا تعویض روغن ترانسفورماتور، باید آزمون‌ها را «مقایسه‌ای و هم‌زمان» ببینید: رطوبت و BDV بیشتر درباره ریسک شکست و آلودگی آب/ذرات حرف می‌زنند، در حالی که IFT، اسیدیته و Tan Delta درباره پیری و آلودگی‌های قطبی تصمیم‌سازند. DGA هم یک مسیر مستقل برای تشخیص عیب داخلی ترانس است و می‌تواند اولویت اقدام را کاملا تغییر دهد. بهترین نتیجه زمانی به دست می‌آید که داده‌ها روندی شوند، نمونه‌برداری استاندارد باشد و اقدام اصلاحی با پایش پس از اقدام همراه شود.

موتورازین با رویکرد داده‌محور و مهندسی، تلاش می‌کند انتخاب و مدیریت روانکارها را از تصمیم سلیقه‌ای به تصمیم فنی تبدیل کند. اگر برای برنامه پایش وضعیت، انتخاب رویکرد تصفیه/بازسازی، یا تامین پایدار روانکارهای صنعتی نیاز به مشورت دارید، موتورازین می‌تواند به‌عنوان مرجع دانش و تامین‌کننده معتبر کنار تیم نت و بهره‌برداری شما باشد. هدف ما کاهش ریسک توقف، افزایش عمر تجهیز و مدیریت اقتصادی هزینه‌های روانکار در مقیاس صنعتی است.

پرسش‌های متداول

آیا BDV پایین یعنی حتما باید روغن ترانس تعویض شود؟

خیر. BDV پایین اغلب به آب آزاد یا آلودگی ذره‌ای حساس است و در بسیاری از موارد با فیلتراسیون و خشک‌سازی بهبود پیدا می‌کند. اما اگر BDV پایین همراه با افت IFT یا افزایش Tan Delta و اسیدیته باشد، موضوع فقط آلودگی فیزیکی نیست و باید احتمال پیری شیمیایی و نیاز به بازسازی یا تعویض بررسی شود.

رطوبت چند ppm خطرناک است و معیار تصمیم چیست؟

یک عدد ثابت برای همه ترانس‌ها قابل اتکا نیست، چون دما، طراحی و وضعیت کاغذ عایقی روی تعادل رطوبت اثر دارد. معیار تصمیم بهتر، بررسی روند افزایش رطوبت و همبستگی آن با افت BDV و تغییر Tan Delta است. اگر رطوبت رو به رشد باشد، علاوه بر خشک‌سازی باید منبع ورود رطوبت (بریدر، نشتی، فرآیندها) اصلاح شود.

افت IFT دقیقا چه هشداری می‌دهد؟

IFT پایین معمولا نشانه افزایش ترکیبات قطبی و محصولات پیری در روغن است. این مواد می‌توانند به تشکیل لجن و افت انتقال حرارت منجر شوند. اگر IFT افت کرده و هم‌زمان اسیدیته یا Tan Delta نیز رو به افزایش باشد، احتمال نیاز به بازسازی (reclaim) یا برنامه‌ریزی تعویض بالاتر می‌رود، حتی اگر BDV هنوز بد نشده باشد.

آیا می‌شود فقط با تصفیه، مشکل پیری روغن را حل کرد؟

فیلتراسیون و خشک‌سازی عمدتا آب و ذرات را هدف می‌گیرند و روی ترکیبات قطبیِ ناشی از اکسیداسیون اثر محدودی دارند. اگر مسئله اصلی آلودگی قطبی باشد، بازسازی با روش‌های مناسب (جاذب‌ها/فرایند reclaim) مطرح می‌شود. بنابراین قبل از تصمیم، باید شاخص‌های شیمیایی مثل IFT و اسیدیته را هم ببینید.

DGA چه زمانی اولویت پیدا می‌کند؟

وقتی الگوی گازهای محلول نشان‌دهنده تخلیه جزئی، قوس یا نقاط داغ باشد، DGA می‌تواند مهم‌تر از سایر آزمون‌های روغن شود؛ چون در این حالت مشکل ممکن است داخل ترانس رخ داده باشد. تصفیه روغن بدون ریشه‌یابی عیب داخلی، صرفا علائم را موقت کم می‌کند و ریسک خرابی جدی باقی می‌ماند.

منابع:

https://standards.ieee.org/standard/C57_104-2019.html

https://webstore.iec.ch/publication/599