فومینگ یعنی تشکیل کف پایدار روی روغن به دلیل حضور حبابهای هوا و مواد فعال سطحی؛ و Deaeration (دیایریشن) یعنی توان روغن برای جدا کردن و دفع هوای ریز و حلشده از حجم روغن در زمان مناسب. اگر توربین بخار یا گاز، واحدهای هیدرولیک جانبی، یا سیستم روغنکاری مرکزی شما با کف و حباب درگیر شود، مسئله فقط «ظاهر روغن» نیست؛ هوا در روغن میتواند به افت فیلم روانکاری، نوسان فشار، خطای کنترل، افزایش اکسیداسیون و حتی آسیبهای پرهزینه مثل کاویتاسیون و خوردگی منجر شود. در این مقاله، از زاویه مهندسی بررسی میکنیم چرا کنترل فومینگ و دیایریشن در روغنهای توربین حیاتی است، چه عواملی آن را بدتر میکند، چگونه باید پایش و عیبیابی کرد و راهحلهای عملی برای کاهش ریسک چیست.
فومینگ و هواگیری در روغن توربین دقیقاً چه تفاوتی دارند؟
یکی از خطاهای رایج در واحدهای نت و بهرهبرداری این است که «کف روی سطح مخزن» را با «هوای محبوس در حجم روغن» یکی میگیرند. این دو پدیده مرتبطاند اما یکسان نیستند و راهحل یکسان هم ندارند.
- Foaming (کفکردن سطحی): معمولاً در سطح مخزن یا نقاط برگشت روغن دیده میشود. کف زمانی مشکلساز میشود که پایدار بماند، سرریز کند، یا به مکش پمپ نزدیک شود.
- Air Entrainment (هوای محبوس): حبابهای ریز در حجم روغن که باعث کدر شدن، نوسان فشار، کاهش سختی هیدرولیکی و افت ضخامت فیلم میشوند.
- Deaeration: ویژگی روغن (و تا حدی طراحی سیستم) برای جداکردن سریع این هوای ریز. ممکن است کف سطحی کم باشد اما دیایریشن ضعیف باشد و سیستم همچنان دچار مشکل شود.
در عمل، ممکن است شما کف زیادی ببینید ولی اثر آن محدود باشد (مثلاً بهدلیل طراحی مناسب مخزن و فاصله برگشت تا مکش). برعکس، ممکن است کف قابلمشاهده کم باشد اما هوای محبوس باعث تریپهای فشار، لرزش پمپ یا صدای کاویتاسیون شود. بنابراین اولین قدم کنترل فومینگ، تفکیک صحیح این پدیدههاست.
چرا دیایریشن و کنترل فومینگ برای توربینها از نظر ریسک عملیاتی مهم است؟
سؤال کلیدی این است: «هوا در روغن چه آسیبی میزند؟» پاسخ کوتاه: هوا باعث ناپایداری روانکاری و تسریع تخریب روغن میشود؛ و این یعنی ریسک توقف، افزایش هزینه نگهداری و کوتاهشدن عمر تجهیز.
مهمترین پیامدهای مهندسی هوا در روغن توربین
- افت توان فیلم روغن: حبابها موجب کاهش مؤثر ویسکوزیته و ظرفیت حمل بار میشوند؛ در یاتاقانهای لغزشی، این موضوع میتواند به تماس مرزی و افزایش سایش منجر شود.
- کاویتاسیون و آسیب پمپ: وجود هوا و افت فشار در مکش، احتمال تشکیل حفره و تخریب سطحی را بالا میبرد؛ بهخصوص در دبیهای بالا یا دمای زیاد.
- نوسان فشار و اختلال کنترل: هوا قابلیت تراکمپذیری را بالا میبرد؛ در نتیجه پاسخ سیستمهای کنترلی و ولوها غیرخطی و ناپایدار میشود.
- تسریع اکسیداسیون: هوا و افزایش سطح تماس روغن-هوا، بهویژه در دماهای کاری توربین، نرخ اکسیداسیون و تشکیل محصولات جانبی را بالا میبرد.
- کاهش کارایی جداسازی آب: فوم و هوا میتواند جداسازی آب را بدتر کند و ریسک امولسیون/آلودگی را افزایش دهد.
برای بسیاری از واحدها، مشکل از جایی پررنگ میشود که همزمان کیفیت روغن، طراحی مخزن و شرایط بهرهبرداری (دما، دبی، نشتی هوا) در یک نقطه تلاقی پیدا میکنند. در چنین شرایطی، انتخاب روغن با مشخصات مناسب و پایش درست، نقش تعیینکننده دارد. اگر در زنجیره تامین و انتخاب گریدهای روانکار صنعتی به دنبال مرجع یکپارچه هستید، بخش روغن صنعتی در موتورازین معمولاً نقطه شروع خوبی برای همراستا کردن نیاز تجهیز، استاندارد و تامین پایدار است.
چه عواملی باعث فومینگ و دیایریشن ضعیف در سیستم روغن توربین میشوند؟
پرسش بعدی این است: «چه چیزی دیایریشن را خراب میکند؟» پاسخ معمولاً ترکیبی از سه دسته عامل است: طراحی سیستم، وضعیت روغن، و آلودگی/خطاهای عملیاتی.
۱) عوامل طراحی و بهرهبرداری
- ارتفاع سقوط روغن برگشتی و برخورد شدید به سطح مخزن
- نبود/خرابی بافلها و کوتاهبودن مسیر آرامش (residence time) در مخزن
- نزدیکی برگشت به مکش پمپ که فرصت جداسازی هوا را کم میکند
- نشتی هوا در مکش (اورینگها، فلنجها، آببندها، وکیوم پایین)
- دبی بیش از طراحی یا ویسکوزیته نامناسب برای دمای کار
۲) عوامل مرتبط با خود روغن
- پایینآمدن سطح افزودنی ضدکف یا ناسازگاری افزودنیها پس از اختلاط
- افزایش آلودگی ذرات که هسته تشکیل حباب و تثبیت کف ایجاد میکند
- اکسیداسیون و تشکیل محصولات قطبی که رفتار سطحی را تغییر میدهد و کف را پایدارتر میکند
۳) آلودگیها و خطاهای انسانی
- ورود آب (نشتی کولر/کندانس، شستوشو، تنفس مخزن) که هم کف و هم جداسازی هوا را بدتر میکند
- اختلاط روغنهای نامتجانس یا افزودن ضدکف غیرکنترلشده (Overtreat)
- تعویض فیلتر نامناسب یا استفاده از مدیاهایی که هوا را نگه میدارند
در ایران، یک چالش عملیاتی رایج در نیروگاهها و صنایع این است که هنگام کمبود روغن یا محدودیت تامین، روغنهای مختلف «برای رفع کمبود» با هم مخلوط میشوند. این تصمیم کوتاهمدت، میتواند با تغییر کشش سطحی و سازگاری افزودنیها، دیایریشن را افت دهد و چرخهای از کف، اکسیداسیون و خرابی تکراری بسازد.
چطور فومینگ و دیایریشن را اندازهگیری و پایش کنیم تا تصمیم مهندسی بگیریم؟
اگر سؤال شما این است که «از کجا بفهمیم مشکل واقعاً از روغن است یا از سیستم؟» پاسخ در پایش استاندارد و تفسیر روندی دادههاست، نه صرفاً مشاهده چشمی.
آزمونها و شاخصهای کلیدی
- ASTM D892: آزمون تمایل به کفکردن و پایداری کف در شرایط دمایی مشخص. برای مقایسه روغنها و بررسی تغییرات بعد از کارکرد کاربردی است.
- ASTM D3427: آزمون آزادسازی هوا (Air Release) که مستقیماً به دیایریشن مربوط است و برای روغنهای توربین بسیار راهبردی است.
- ویسکوزیته و تغییرات آن با دما/اکسیداسیون: ویسکوزیته بالا معمولاً جداسازی هوا را کندتر میکند.
- آلودگی آب و وضعیت جداسازی آب: آب میتواند هم کف را پایدار کند و هم آزادسازی هوا را بدتر کند.
- شمارش ذرات و تمیزی: ذرات ریز میتوانند کف را تقویت کنند و نشاندهنده ضعف فیلتراسیون یا ورود آلودگی باشند.
نکته اجرایی: نتایج D892 یا D3427 وقتی معنا پیدا میکنند که با «نمونهبرداری درست» و ثبت شرایط بهرهبرداری همراه باشند. نمونهای که از نقطه متلاطم، بلافاصله پس از توقف یا از مخزن کفآلود گرفته شود، میتواند خطای تصمیم ایجاد کند. اگر سازمان شما برنامه پایش وضعیت دارد، بهتر است روند دادهها را کنار رخدادهای عملیاتی (تعمیر پمپ، تعویض فیلتر، تغییر دما، اورهال) ثبت کند تا ریشهیابی قابل اتکا شود.
چه راهحلهایی برای کنترل فومینگ وجود دارد و کدامشان پایدارتر است؟
راهحلها را باید به دو دسته تقسیم کرد: اقداماتی که «علت» را هدف میگیرند و اقداماتی که فقط «علامت» را کم میکنند. بهترین رویکرد، شروع از سیستم و آلودگی است و در مرحله بعد، اصلاح روغن.
اقدامات سیستم/طراحی (معمولاً اثرگذارتر و پایدارتر)
- اصلاح برگشت روغن: کاهش ارتفاع سقوط، استفاده از دیفیوزر یا لوله برگشت زیر سطح با طراحی درست (بدون ایجاد گردابه).
- بررسی بافل و زمان ماند: اطمینان از جدا بودن ناحیه برگشت و مکش و کافی بودن حجم مؤثر مخزن.
- رفع نشتی هوا در مکش: تست وکیوم، بررسی اتصالات، آببندها و ترکهای ریز در خطوط.
- کنترل دما: دمای بالا هم اکسیداسیون را بالا میبرد و هم ویسکوزیته را تغییر میدهد؛ نقطه تعادل باید با داده تجهیز تنظیم شود.
اقدامات مربوط به روغن و نگهداری
- فیلتراسیون و کنترل آلودگی: بهبود تمیزی، اغلب کف را هم کمتر میکند چون ذرات نقش هستهزایی دارند.
- کنترل آب: اگر آب وجود دارد، اول منشأ را حذف کنید؛ سپس جداسازی و خشکسازی را جدی بگیرید.
- مدیریت اختلاط: هرگونه جایگزینی یا تاپآپ باید با بررسی سازگاری انجام شود، نه بر اساس «همویسکوز بودن».
- انتخاب روغن توربین با آزادسازی هوای مناسب: در مشخصات فنی، به نتایج آزمونهای مرتبط و تاییدیههای OEM توجه کنید.
افزودن ضدکف بهعنوان واکنش سریع، اگر بدون کنترل و تشخیص علت انجام شود، میتواند نتیجه معکوس بدهد؛ چون Overtreat شدن ضدکف یا ناسازگاری آن، گاهی آزادسازی هوا را بدتر میکند.
برای تیمهای نت که همزمان چند سایت یا چند واحد را پوشش میدهند، داشتن مسیر تامین مشخص برای گریدهای صنعتی و جلوگیری از اختلاطهای ناخواسته بسیار مهم است. در چنین سناریوهایی، استفاده از یک مرجع تامین یکپارچه روغن صنعتی در تهران میتواند به استانداردسازی تامین و کاهش ریسک تغییرات ناخواسته در روغن کمک کند (بهشرطی که انتخاب نهایی بر اساس دیتا و توصیه سازنده تجهیز انجام شود).
چطور بین «مشکل روغن» و «مشکل سیستم» تفکیک کنیم؟ (چالشها و راهحلها)
پرسش عملیاتی مهم این است: «اگر کف داریم، از کجا شروع کنیم؟» رویکرد زیر، یک مسیر عیبیابی کمهزینه و دادهمحور است که در بسیاری از واحدهای توربینی قابل اجراست.
چالشهای رایج و راهحل پیشنهادی
- چالش: کف پس از تعویض فیلتر بیشتر شده است.راهحل: نوع مدیا و بایپس را بررسی کنید؛ برخی مدیاها هوا را نگه میدارند. همچنین احتمال نشتی هوا در سمت مکش پس از عملیات وجود دارد.
- چالش: کف فقط در دبیهای بالا یا هنگام استارت/تغییر بار دیده میشود.راهحل: روی طراحی برگشت، ارتفاع سقوط، و زمان ماند مخزن تمرکز کنید؛ مشکل ممکن است کاملاً هیدرودینامیکی باشد.
- چالش: روغن کدر است ولی کف سطحی زیاد نیست.راهحل: به هوای محبوس و دیایریشن ضعیف شک کنید؛ آزمون Air Release و بررسی نشتی هوا در مکش اولویت دارد.
- چالش: همراه با کف، افزایش دما و بوی تند/تغییر رنگ داریم.راهحل: اکسیداسیون و آلودگی را بررسی کنید (آب، ذرات، و روند ویسکوزیته). کف ممکن است نشانه ثانویه تخریب باشد.
برای اینکه تصمیم «تعویض روغن» یا «اصلاح سیستم» دقیق باشد، بهتر است یک ماتریس ساده بسازید: نشانهها (کف، کدری، نوسان فشار)، رخدادها (تعویض فیلتر، تعمیر پمپ)، و نتایج آزمونها (D892/D3427، آب، ذرات). این کار باعث میشود تصمیم از حدس و تجربه فردی، به تصمیم مهندسی نزدیک شود.
کدام اقدامات پیشگیرانه بیشترین بازده را دارند؟ (جدول مقایسه)
برای مدیران نت و تدارکات، سؤال این است که «با کمترین هزینه، بیشترین کاهش ریسک را کجا میگیریم؟» جدول زیر یک مقایسه کاربردی از اقدامات متداول در کنترل فومینگ روغن توربین ارائه میدهد.
| اقدام | هدف اصلی | مزیت | محدودیت/ریسک | چه زمانی اولویت دارد؟ |
|---|---|---|---|---|
| رفع نشتی هوا در مکش | کاهش هوای محبوس | اثر سریع، پایدار، بدون تغییر روغن | نیازمند تست وکیوم و دقت اجرایی | کدری روغن، نوسان فشار، صدای پمپ |
| اصلاح مسیر برگشت و بافل مخزن | کاهش تلاطم و افزایش زمان ماند | راهحل ریشهای برای کف سطحی | ممکن است نیازمند تغییرات مکانیکی باشد | کف پایدار در مخزن، سرریز، نزدیک شدن کف به مکش |
| بهبود فیلتراسیون و تمیزی | کنترل ذرات و هستهزایی | همزمان کاهش سایش و بهبود پایداری روغن | هزینه فیلتر/مانیتورینگ، نیاز به برنامهریزی | شمارش ذرات بالا، رسوب/ورنی محتمل |
| کنترل آب (رفع منبع + جداسازی/خشکسازی) | کاهش کف پایدار و خوردگی | اثر مستقیم بر قابلیت جداسازی هوا و سلامت تجهیز | اگر منبع آب حذف نشود، مشکل برمیگردد | افزایش آب، امولسیون، زنگزدگی |
| افزودن ضدکف | کاهش کف سطحی | اقدام سریع در بحران | ریسک Overtreat و ناسازگاری، ممکن است دیایریشن را بدتر کند | فقط پس از تشخیص علت و با کنترل دقیق |
اگر در چند سایت صنعتی فعالیت میکنید و تامین روانکارها پراکنده است، یکپارچهسازی تامین و مشخصات فنی، احتمال اختلاط و تغییر ناخواسته رفتار فومینگ را کاهش میدهد. برای مثال، اگر بخشی از عملیات شما در شرق کشور است، همراستا کردن تامین روغن صنعتی در مشهد میتواند از منظر لجستیک و ثبات تامین به برنامه نگهداری کمک کند، اما همچنان تصمیم فنی باید مبتنی بر استانداردها و نیاز تجهیز باشد.
جمعبندی: برای کنترل فومینگ، باید «هوا در روغن» را جدیتر از «کف روی سطح» ببینیم
فومینگ در روغنهای توربین یک علامت است؛ گاهی از تلاطم و طراحی ضعیف مخزن میآید و گاهی از تخریب روغن، آلودگی آب/ذرات یا نشتی هوا در مکش. دیایریشن (آزادسازی هوا) معیار کلیدیتری است چون مستقیماً روی پایداری فشار، جلوگیری از کاویتاسیون و کیفیت فیلم روانکاری اثر میگذارد. بهترین مسیر، تفکیک کف سطحی از هوای محبوس، پایش با آزمونهای مرتبط (مثل D892 و D3427) و اجرای راهحلهای ریشهای در سیستم است؛ سپس در صورت نیاز، اصلاح انتخاب روغن و کنترل اختلاط.
موتورازین تلاش میکند انتخاب روانکار را از تصمیم سلیقهای به تصمیم مهندسی تبدیل کند: با مشاوره فنی، تامین پایدار و کمک به استانداردسازی مشخصات. اگر در توربین یا سیستم روغنکاری مرکزی با کف، کدری یا نوسان فشار مواجه هستید، میتوانید مسئله را با نگاه دادهمحور و ریشهیابی دنبال کنید. موتورازین بهعنوان مرجع دانش و تامینکننده معتبر روغنهای صنعتی، کنار تیمهای نت و بهرهبرداری است تا ریسک خرابی تکراری و هزینههای توقف کاهش یابد.
سوالات متداول
آیا هر کفکردنی در روغن توربین خطرناک است؟
نه همیشه. کف سطحی اگر سریع بخوابد و وارد مکش پمپ نشود، ممکن است اثر عملیاتی محدودی داشته باشد. خطر اصلی زمانی است که کف پایدار بماند، سرریز کند، یا همراه با کدری روغن و نوسان فشار دیده شود. در بسیاری از موارد، مشکل واقعی «هوای محبوس» و دیایریشن ضعیف است، نه صرفاً کف روی سطح.
اگر روغن کدر شد ولی کف نداریم، چه چیزی محتملتر است؟
کدری معمولاً به حضور حبابهای ریز در حجم روغن (Air Entrainment) یا گاهی به آلودگی آب بسیار ریز مربوط میشود. اگر همزمان نوسان فشار یا صدای غیرعادی پمپ دارید، نشتی هوا در مکش یا آزادسازی هوای ضعیف را بررسی کنید. آزمون آزادسازی هوا و کنترل نقاط مکش/اتصالات میتواند مسیر تشخیص را روشن کند.
آیا اضافه کردن ضدکف بهترین راه کنترل فومینگ است؟
ضدکف میتواند کف سطحی را کاهش دهد، اما بهترین راه همیشه نیست. اگر علت کف، نشتی هوا، تلاطم برگشت یا آلودگی باشد، ضدکف فقط علامت را میپوشاند و حتی در صورت مصرف بیش از حد یا ناسازگاری، ممکن است دیایریشن بدتر شود. استفاده از ضدکف باید کنترلشده و پس از تشخیص علت انجام شود.
آب چطور روی فومینگ و دیایریشن اثر میگذارد؟
آب میتواند با تغییر رفتار سطحی روغن، کف را پایدارتر کند و جداشدن هوا را کندتر کند؛ همچنین ریسک خوردگی و تخریب افزودنیها را بالا میبرد. اگر آب در روغن توربین دیده میشود، اول باید منبع ورود آب (کولر، تنفس مخزن، شستوشو) حذف شود. سپس جداسازی/خشکسازی و پایش روندی انجام شود تا مشکل برنگردد.
چه زمانی باید به تعویض روغن فکر کنیم؟
تعویض روغن زمانی منطقی است که شواهد تخریب روغن (اکسیداسیون، تغییرات ویسکوزیته، افت عملکرد آزمونهای مرتبط، آلودگی پایدار) وجود داشته باشد و با اقدامات سیستمی/کنترلی قابل اصلاح نباشد. اگر مشکل صرفاً از نشتی هوا یا طراحی برگشت باشد، تعویض روغن بدون اصلاح علت، معمولاً مشکل را تکرار میکند و هزینه را بالا میبرد.
منابع:
ASTM D892 Standard Test Method for Foaming Characteristics of Lubricating Oils
ASTM D3427 Standard Test Method for Air Release Properties of Petroleum Oils
بدون نظر