روغن های PAO: نگاه نزدیک

با درود بیکران به تمامی مخاطبین و مراجعین محترم این وبلاگ مهندسی

موضوعی که قصد داریم در این پست بدان بپردازیم، نگاهی دقیقتر به روغن های سینتتیک کلاس PAO یا پلی آلفا اُلِفین (Polyalphaolefin) است. قبلا در پست «انواع روغن های پایه» در وبلاگ دانش روغنکاری راجع به تیپ ها مختلف روغن های پایه و روش های تولید آنها شرح مختصری دادیم. اما، در این پست قصد داریم نسبت به این بخش از روغن های پایه صنعتی نگاه نزدیکتری داشته باشیم.

روغن های PAO که در ادبیات مهندسی با عنوان هیدروکربن های سینتتیک یا Synthetic Hydrocarbons قرار می گیرند در گروه شماره VI یا چهار روغن های پایه قرار می گیرند. این دسته از روغن های پایه برای اولین بار در دهه 30 قرن بیستم معرفی شدند. اما، استفاده تجاری از آنها با معرفی اولین نسل از روغن های موتوری نیمه سینتتیک تا دهه 70 طول کشید. فلسفه تولید روغن های PAO، استفاده از گاز اتیلن و سپس پلیمریزه کردن زنجیره های هیدروکربنی این گاز است. البته، با توجه به اینکه گاز اتیلن یکی از محصولات جانبی پالایش نفت خام یا گاز طبیعی است، همچنان می توان روغن های PAO را وابسته به صنعت نفت دانست.

روغن های PAO نسبت به هیدروکربن های مینرال از شاخص ویسکوزیته بسیار بهتری برخوردارند و از این رو، می توانند در بازه دمایی وسیعتری نسبت به همتایان مینرال خود عملکرد خود را حفظ کنند (شکل 1 را ببینید). در خصوص شاخص ویسکوزیته مراجعه به پست «اندیس (شاخص) ویسکوزیته چیست؟» در همین وبلاگ توصیه می شود.

شکل 1: بازه عملکرد حرارتی انواع روغن های پایه (دما برحسب درجه فارنهایت است)

روغن های پایه PAO از الگوی حلقوی در ساختار خود بهره نمی برند و در عین حال، در ساختار شیمیایی آنها خبری از پیوند های دوگانه، سولفور (گوگرد)، کامپاند های نیتروژن دار، یا هیدروکربن های واکسی نیست. عدم حضور این عوامل منجر به تشکیل ساختاری کاملا غیرقطبی با شاخص (اندیس) ویسکوزیته بالا (بین 130 تا 140 در مقایسه با 100 برای روغن های مینرال)، مشخصات جریانی خوب در سرما (با جریان یافتن در منفی 50 درجه سلسیوس در میان سایر روغن های پایه رکورددار است!)، بهبود Pour Point، مقاومت خوب به اکسیداسیون (شکل 2 را ببینید)، و سازگاری شیمیایی با انواع روغن های مینرال، چسب ها، رنگ ها، و انواع قطعات پلاستیکی و لاستیکی مصرفی در سیستم های روغنرسانی می گردد (شکل 3 را ببینید). روغن های PAO بدلیل ساختار کنترل شده ای که دارند زنجیره های هیدروکربنی کوتاه و بلند در ساختار آنها وجود نداشته و از این رو تمامی زنجیره های هیدروکربنی درون آن از طول یکسانی برخوردارند. بدین ترتیب، دانسیته و فشار بخار این تیپ روغن های پایه نیز از تغییر و نوسان بسیار اندک و قابل پیش بینی برخوردار بوده و نقطه خود اشتعالی یا Flash Point سیستم های روغن حاصل از این روغن های پایه نیز در نقطه دمایی بالاتری می ایستد.

از سوی دیگر، روغن های PAO از مقاومت بهتری نسبت به انواع مینرال در تحمل حرارت پیوسته (تا 160 درجه سلسیوس) و شوک حرارتی (تا 270 درجه سلسیوس) برخوردارند. برای اطلاعات بیشتر در این خصوص، مطالعه پست «کاربرد روغن در دماهای خیلی بالا» در وبلاگ دانش روغنکاری توصیه می شود.

شکل 2: نمایه ای از میزان مقاومت گروه های مختلف روغن پایه در برابر اکسیداسیون به گروه IV یا چهار توجه کنید (منبع: Noria)

شکل 3: نمایه ای از سازگاری روغن های مختلف با انواع پلاستیک، لاستیک، و حلال ها (منبع: Noria)

مواردی که در بالا بیان شد، روغن های PAO را به انتخابی ایده آل در سنتز و تولید انواع روغن های کلاس موتوری (بویژه انواع خودرویی)، برخی هیدرولیک ها (مانند روغن هیدرولیک فرمان در خودرو ها)، چرخدنده ها، و بخش کوچکی از روغن های کمپرسوری و برینگی تبدیل کرده است. البته کاربرد این روغن های پایه به همینجا محدود نمی شود. چراکه استفاده از روغن های PAO در سنتز برخی از گریس های نسوز یا مقاوم به حرارت نیز بسیار معمول است.

اما، استفاده از روغن های PAO در بعضی موارد مناسب نیست. یکی از شاخص ترین این موارد، روغنرسانی به کمپرسور های رفت و برگشتی (پیستونی) سنگین است که در شرایط عملکردی خیلی گرم و با فشار بالا کار می کنند. دلایل این عدم تناسب، قبلا در پستی با عنوان «روغن موتور بجای روغن کمپرسور» در وبلاگ دانش روغنکاری شرح داده شده است که توصیه می شود از آن پست بازدید فرمایید.

گذشته از این، روغن های PAO دارای نقاط ضعف دیگری نیز هستند که از آن جمله می توان به عدم سازگاری با برخی آببند های غیرفلزی (شکل 2 را ببینید) و عدم پذیرش معدودی از ادتیو های رایج در سیستم های روغن موتوری یا گیربکسی یاد کرد. البته، بمنظور رفع این مشکل، روغنسازان معمولا بین 5 تا 20 درصد (بسته به فرمولاسیون) روغن های پایه استریک و اورگانیک را با PAO ها مخلوط می کنند. در کاربرد های هیدرولیک نیز استفاده از PAO ها در صورت الزام به ضد آتش یا Fire Resistant بودن روغن هیدرولیک یا الزامات زیست محیطی مانند Biodegradability محدود می شود.

شکل 4 مقایسه مناسبی را در جهت عملکرد PAO ها در برابر دیگر انواع روغن های پایه ارائه می دهد.

شکل 4: مقایسه ای اجمالی از عملکرد روغن های PAO در برابر دیگر انواع روغن های پایه (منبع: Noria)

تفسیر آزمون RBOT روغن توربین: مطالعه موردی

با درود و کمال احترام

هدف از این پست پاسخ به پرسش مطرح شده از طرف یکی از مخاطبین محترم این وبلاگ مهندسی است که بدلیل ترافیک کاری بنده حدود یکسالی معطل مانده بود.

شرح سوال: در یک توربین بخار نیروگاهی به توان 250MW از روغن هیدرولیک با گرید ISO VG 32 بمنظور روغنرسانی به تروبین استفاده می شود. سن روغن حدود 22 سال است. در اندازه گیری هایی که اخیرا توسط واحد CM نیروگاه انجام شده برای آزمون RBOT نتایج کمی عجیب به نظر می رسد و تفسیر آنها مشکل است. سایر مقادیر پایش وضعیت روغن تغییر محسوسی نداشته و به شرح زیر است:

-        عدد ناس 8؛

-        ویسکوزیته دینامیک در دمای 40 درجه سلسیوس تقریبا ثابت و بین 31 و 32 در نوسان است؛

-        اندازه گیری دمای متال برینگ ها بصورت آنلاین انجام می شود که بدون مشکل نشان داده است. اما، برای روغن درون برینگ ها اندازه گیری دمایی نداشته ایم؛

-        در مورد شاخص اسیدیته (TAN) عدد خاصی پیدا نکردم؛

-        شاخص RBOT در تاریخ 15/04/94 معادل 126، در تاریخ 10/05/95 معادل 354 (پس از سرریز)، و در تاریخ 22/12/95 معادل 160 گزارش شده است.

سوال من اینست که افت شاخص RBOT چگونه تفسیر می شود؟

هرچند قبلا طی دو پست «آنالیز روغن بلوور: مطالعه موردی» و «استفاده از روغن هیدرولیک برای پمپ سانتریفیوژ: درست یا غلط؟» درباره استفاده از روغن هیدرولیک در کاربرد های توربینی پرداخته شده است، اما، با توجه به موضوع جدیدی که در این سوال مطرح شده است و بمنظور ارائه هرچه بهتر پاسخ، ابتدا باید آزمون RBOT تعریف شود. سپس، تغییرات شاخص RBOT روی نمودار مدل می شود تا شیب افت بدست آید. بعنوان مرحله ماقبل آخر، شاخص های کیفی دیگری که در شرح سوال ذکر شده است را به نتایج RBOT ربط می دهیم. و در انتها، و بعنوان نتیجه گیری، افت شاخصRBOT را تفسیر خواهیم کرد. در ابتدای امر، اما، لازم است شیب افت شاخص RBOT را بدست بیاوریم. شکل 1 را ببینید.

شکل 1: نموداری از نحوه تغییرات (افزایش و کاهش) شاخص RBOT روغن توربین مورد سوال

بدین ترتیب، از نمودار مندرج در شکل 1 درمی یابیم که شاخص RBOT پس از سرریز روغن در توربین بخار موضوع این پست با شیب مثبت افزایش بیش از سه برابری داشته، اما به تدریج و با گذشت چیزی کمتر از 8 ماه، همین شاخص بیش از دویست درصد افت داشته است.

حال که وخامت اوضاع را دانستیم، باید ببینیم اصلا شاخص RBOT چی هست؟

1- آزمون RBOT چیست؟

حروف RBOT مخفف عبارات Rotating Bomb Oxidation Test بوده و تقریبا از 2002 به بعد به RPVOT تغییر نام داده است. مخفف: Rotating Pressure Vessel Oxidation. این آزمون که در استاندارد ASTM D2270 تعریف شده است، افت مقاومت به اکسیداسیون انواع روغن (بیشتر توربینی) را هدف می گیرد. نمونه ای از دستگاه انجام این آزمون در شکل 2  نشان داده شده است.

اما، این آزمون چگونه انجام می شود و شاخص RPVOT چگونه محاسبه می شود؟ برای پاسخ به این سوال لازم است ابتدا نگاهی به تصویر 3  بیاندازیم. همانگونه که از شکل 3 پیداست، این آزمون با قرار دادن نمونه ای از روغن در یک محفظه تحت فشار آغاز می شود. درون این مخزن، علاوه بر نمونه روغن، فیلمی از آب به همراه یک سیم پیچ مسی وجود دارد. فشار مخزن با اکسیژن به 90psi (معادل 6bar) رسانده شده و مخزن درون حوض گرمایشی با دمای 150°C قرار داده می شود. همزمان، مخزن با سرعت 100rpm شروع به چرخش می کند. طبیعتا، با افزایش دمای مایعات درون مخزن فشار داخلی آن نیز افزایش یابد. اما، این افزایش تا یک نقطه دمایی مشخص ادامه یافته و سپس به پایداری می رسد. این دمای پایدار را T₀ می نامند و فشار درونی مخزن را در آن اندازه می گیرند. با ادامه تست، و به مرور زمان، روغن توانایی مقاومت در برابر نفوذ آب و اکسیژن را از دست داده و شروع به آزاد کردن برخی ترکیبات حاصل از اکسیداسیون می کند. بدین ترتیب، با جذب اکسیژن در نمونه روغن، فشار درون مخرن شروع به کاهش خواهد کرد. پایان تست زمانی اتفاق می افتد که فشار درون مخرن به اندازه 25psi از فشار مخزن در دمای T₀ کمتر شود. دمایی که در آن این افت فشار 25psi اتفاق می افتد را ثبت کرده و T₁ می نامند. شاخص RPVOT بصورت زمان مورد نیازی تعریف می شود که نمونه روغن صرف می کند تا از دمای T₀ به دمای T₁ برسد.

شکل 2: نمونه ای از دستگاه انجام تست RPVOT یا RBOT (منبع: Noria)

شکل 3: نحوه انجام تست RPVOT (منبع: Noria)

روغن های توربینی که در توربین های بخار مورد استفاده قرار می گیرند، معمولا حدود 10 تا 20 سال (بسته به کیفیت روغن) عمر می کنند. بدین ترتیب، برای درک هر چه بهتر وضعیت توربین های بخار، توصیه بر آن است که از راهنمایی های مندرج در استاندارد ASTM D4378 با عنوان «Standard Practice for In-Service Monitoring of Mineral Turbine Oils for Steam and Gas Turbines» استفاده شود. آزمون RPVOT نیز یکی از معیار های اصلی و ارکان تشخیص سلامت روغن موجود در سیستم روغنرسانی توربین های بخار در استاندارد فوق دانسته شده است.

همانطور که چند سطر بالاتر نیز گفته شد، هدف از آزمون RPVOT تشخیص زودهنگام بروز پدیده اکسیداسیون در سیستم روغنی است که در توربین ریخته شده است. حال این روغن می خواهد هیدورلیک باشد یا کلاس توربینی یا حتی موتوری!

اما، منشا اکسیداسیون کجاست؟ در سیستم های روغنرسانی توربین بخار، اکسیداسیون بیشتر بدلیل شوک حرارتی و ورود ترکیبات هیدراته (آبدار)، هوای شناور (اطلاعات بیشتر در این زمینه را می توانید در پست «تشخیص آلودگی روغن با هوا و آب» بیابید)، و ذرات کاتالیک با منشا فلزی بدرون ساختار روغن بوجود می آید.

اطلاعات بیشتر در این زمینه را می توان در پست «آنالیز روغن توربین های بخار» در همین وبلاگ کسب کرد.

با شیوع پدیده اکسیداسیون، روغن توربین بخار شروع به تشکیل ترکیبات اسیدی ضعیف (که با معیار WAN قابل تشخیص هستند و این معیار و سایر معیار ها در پست «عدد اسیدی، عدد قلیایی، و pH روغن» در همین وبلاگ تعریف شده اند) و محصولات اکسیداسیون نامحلول در جریان روغن می کند. این ذرات نامحلول در روغن (که در اینجا آنها را آلودگی می نامیم) که منشا کربنی دارند، همراه جریان روغن حرکت کرده و به سطح قطعات پذیرنده روغن، مانند قطعات گاورنر، سطح برینگ ها، و اویل کولر ها، می چسبند. این آلودگی ها، با گذر زمان تشکیل سطحی نسبتا سخت و جامد را روی سطوح قطعات فوق داده و تلرانس های عملکردی و Clearance بین قطعات دوار را به هم می ریزند. از سوی دیگر، می دانیم که هر ماده ای دارای ضریب انتقال حرارت هدایتی (Conduction Heat Transfer Coefficient) است که در برخی متون انتقال حرارت با k و در برخی دیگر با حرف یونانی لاندا (λ) نشان داده می شود. این سطوح آلاینده که حال دیگر کاملا سفت و جامد شده و روی بخش هایی از قطعات را گرفته اند، موجب اختلال در فرآیند خنک کاری برینگ ها و مبدل های حرارتی مانند اویل کولر ها شده و به تدریج منجر به شوک حرارتی و فرسودگی این قطعات می شوند. از دیگر سو، عدم انتقال حرارت مناسب نیز می تواند منجر به افزایش دمای عمومی جریان روغن در یک توربین شود که خود بعنوان یک تسریع کننده در امر اکسیداسیون هرچه بیشتر روغن عمل می کند.

گاهی اوقات، و بسته به وخامت اوضاع، سرریز کردن روغن می تواند این فرآیند را آهسته کند. اما، این به معنی توقف روند زوال روغن نیست! حتی نصب فیلتر های ریز (مانند 1 میکرون یا حتی پایینتر) نیز چاره کار نیست! چراکه این فیلتر ها فقط ذراتی را جذب می کنند که در جریان روغن شناورند و همراه آن حرکت می کنند و روی سطوح آلودگی جامد شده و رسوب کرده قبلی تاثیری ندارند.

در این زمینه، استاندارد ASTM D4378 بهترین راهکار را توسل به آزمون RPVOT می داند. مطابق این استاندارد، در صورتیکه شاخص RPVOT (یا همان RBOT) یک روغن توربینی در حال کار بیش از 25 درصد نسبت به شاخص RPVOT روغن نو افت کرده باشد، نشانه فساد روغن از طریق Additive Depletion بوده و باید روغن آن توربین تعویض گردد. البته توصیه اکید این استاندارد بر آن است که افت شاخص RPVOT در تناسب با افزایش شاخص AN (عدد اسیدی) سنجیده شود.

با این وجود، بسیاری از کارشناسان آنالیز روغن در این مورد استفاده از شاخص AN را ضروری ندانسته و بجای آن آزمون RPVOT صد دقیقه ای (100-minute RPVOT) را بیشتر به صلاح می دانند.

البته، نظر و تجربه شخصی نویسنده این پست بر آن است که دو شاخص RPVOT و WAN بهتر است با یکدیگر مقایسه شده و نمو این دو شاخص در طول حداقل سه بار اندازه گیری مورد سنجش قرار گیرد. این نظر از آن جهت است که تغییرات AN رابطه مستقیمی با پدیده Antioxidant Additive Depletion در بخصوص روغن های توربینی دارد. شکل 4 را ببنید. بدین ترتیب، خطای تفسیر کمتر شده و تصمیم درست تری بمنظور ادامه کار روغن یا توقف توربین و تعویض روغن قابل اتخاذ خواهد بود.

شکل 4: نحوه تغییر شاخص AN در اثر اضمحلال ادتیو آنتی اکسیدان (منبع: Noria)

آنچه که در تفسیر شاخص RPVOT باید مورد تاکید قرار گیرد آن است که بسیاری از کارشناسان اغلب کم تجربه یا کم اطلاع آنالیز روغن از این آزمون برای سنجش و مقایسه سطح کیفیت روغن های مختلف استفاده می کنند. این عمل مطلقا اشتباه بوده و منجر به نتایج کاملا غلطی خواهد شد! بروز این اشتباه از آن جهت است که RPVOT به عوامل متعددی بستگی دارد و مانند آزمون شاخص ویسکوزیته، TAN، یا دیگر آزمون ها به یک یا چند عامل مشخص وابسته نیست. بنابراین، در صورتیکه قصد بر مقایسه نتایج آزمون RPVOT بین دو یا چند نمونه روغن در بین باشد، الزاما شاخص RPVOT باید در طول یک بازه زمانی مشخص و برای تعداد مساوی از نمونه ها و تحت شرایط نمونه گیری کنترل شده و یکسان (برای اطلاعات بیشتر به پست «اصول نمونه گیری» در همین وبلاگ مهندسی مراجعه فرمایید) انجام شود.

2- نتیجه گیری و پیشنهاد

اکنون با توجه به مندرجات بند 1 این پست، متوجه می شویم که سرریز روغن تنها موجب بهبود وضعیت نسبی و البته ناپایدار روغن شده است. این در حالیست که اگر فواصل اندازه گیری RPVOT نزدیک و منظم بود، با تعویض بموقع روغن می شد از روند اکسیداسیون هرچه بیشتر و صدمه رساندن به اجزای توربین جلوگیری کرد.

البته، به زعم نویسنده این پست، استفاده از روغن هیدرولیک بجای روغن کلاس توربینی نیز مزید بر علت اکسیداسیون بوده است. چراکه روغن های هیدرولیک طبیعتا نسبت به روغن های توربینی از ادتیو های آنتی اکسیدان کمتری در ساختار خود برخوردار بوده و در عین حال، رفتار اسیدی تری را در صورت بروز شوک حرارتی از خود نشان می دهند.

در این خصوص، پیشنهاد بنده بر آن است که روغن توربین هرچه سریعتر تعویض شده و بجای استفاده از روغن هیدرولیک از روغن توربینی مانند بهران توربین 32 استفاده شود. رفتار اکسیداسیونی روغن نیز با نمونه گیری صحیح و آزمون منظم RPVOT و WAN مانیتور شود. 

استفاده از روغن هیدرولیک برای پمپ سانتریفیوژ. درست یا غلط؟

با درود و احترام

هدف از این پست، پاسخ به درخواست یکی از مخاطبین محترم این وبلاگ در مورد امکان استفاده از روغن هیدرولیک برای روغنرسانی به پمپ های یک پلنت نفتی است که بدلیل ترافیک کاری بسیار بالای بنده در این چند وقته، معطل مانده بود.

شرح سوال: در حال نصب پمپ های یک پلنت پالایش و فرآورش محصولات نفتی در عسلویه هستیم. حدود 90 پمپ داریم از انواع مختلف. با دبی ها و هد های مختلف. سرویس ها نیز متفاوت است؛ از آب گرفته تا متانول، و کندانس، و... . همه پمپ ها از یک وندور خریداری شده و حدود 90 درصد پمپ ها از نوع سانتریفیوژ است. وندور برای روغنرسانی به تمامی پمپ های خود استفاده از روغن با گرید VG 46 را توصیه کرده است. پیمانکار نصب ما روغن هیدورلیک L-HV 46 را به شرح عکس های 1 و 2 خریداری کرده است تا بمنظور Preservation روغنکاری پمپ ها مصرف شود. آیا این روغن که یک روغن هیدرولیک است برای روغنکاری پمپ های ما مشکلی بوجود نمی آورد؟ آیا استفاده از روغن هیدرولیک برای روغنرسانی به پمپ ها، بویژه پمپ های سانتریفیوژ، مجاز است؟

شکل 1: روغن هیدرولیک خریداری شده برای روغنکاری پمپ ها

شکل 2: روغن هیدرولیک خریداری شده برای روغنکاری پمپ ها

پاسخ به این سوال کمی مشکل است. چراکه روغن پایه و گروه ادتیو های بکار رفته در روغن هیدرولیک کاسپین مشخص نیست. تنها می دانیم که وندور توصیه کرده از روغن با گرید VG46 استفاده شود و از سوی دیگر، روغن خریداری شده نیز در کلاس HL روغن های هیدرولیک از نظر کیفی قرار می گیرد.

در ابتدای امر، برای اینکه بدانیم روغن هیدرولیک اصلا چی هست و کجا کاربرد دارد، مطالعه دو پست از همین وبلاگ با عناوین «روغن هیدرولیک چیست؟» و «انتخاب روغن هیدرولیک» توصیه می شود. در مرحله دوم، به معرفی سطوح مختلف کیفیت برای روغن های هیدرولیک می پردازیم (بمنظور تدوین این بخش از مقاله، از پاورپوینت با عنوان «روغن های هیدرولیک»، اسلاید های 4 تا 6، تهیه شده در شرکت Rashen Hydraulic Nopak به آدرس وبسایت www.rashennopak.com، به همراه اندکی اصلاحات در متن توسط نویسنده این مقاله، استفاده شده است):

اکثر سیستم های هیدرولیکی از روغنهای هیدرولیکی با پایه معدنی استفاده می کنند. انتخاب صحیح روغن هیدرولیکی در رضایت بخش بودن عملکرد سیستم بسیار مهم می باشد. خواص روغنهای هیدرولیکی به نوع روغن پایه و نوع مقدار افزودنیها بستگی دارد. روغن های با خواص مقاومت حرارتی پایین از روغنهای با پایه نفتنیک ترکیب شده اند. این نوع روغنها در شرایط دمایی حداکثر تا 30 درجه سانتیگراد بدون مشکل کار می کنند. روغن های با پایه پارافینیک نسبت به روغنهای با پایه نفتنیک مقاومت بیشتری در برابر اکسیداسیون داشته و خواص ویسکوزیته سینماتیک – دمایی آنها بهتر است. برای اینکه روغن های هیدرولیکی کاربرد وسیع تری داشته باشند روغنهای پایه نفتنیک را با روغنهای پایه پارافینیک ترکیب می کنند.

1. تقسیم بندی روغن های هیدرولیک از دیدگاه کیفی:

الف) روغن های کلاس HL:

این دسته از روغن های هیدرولیک در استاندارد DIN 51524, part 1 تعریف شده و مشخصه اصلی آنها مقاومت به خوردگی است. محدوده کاری این دسته از روغن های هیدرولیک 50 درجه سلسیوس می باشد. بدین ترتیب، این دسته از روغن ها برای دما های کاری بالاتر از این محدوده دمایی بصورت مکرر و مداوم انتخاب مناسبی نیستند.

ب) روغن های کلاس HLP:

این تیپ از روغن های هیدرولیک در استاندارد DIN 51524, part 2 تعریف شده اند و نسبت به کلاس HL محافظت بهتری در برابر خوردگی از خود نشان می دهند. این برتری، بیشتر، بدلیل اضافه شدن ادتیو های گروه AW یا Anti-Wear و Anti-Rust به ساختار شیمیایی این روغن ها و عملکرد در ترکیب با ادتیو های گروه Anti-Oxidation می باشد. در خصوص سقف دمای کاری، همچنان با همان محدودیت 50 درجه سلسیوسی در این روغن ها نیز روبرو هستیم. بنابراین، برای کاربرد هایی که دمای کاری زیر 50 درجه سلسیوس بوده و حساسیت به محافظت در برابر خوردگی و خواص ضد سایشی مطرح باشد، استفاده از این تیپ بجای HL توصیه می شود. کاربرد اصلی این تیپ از روغن های هیدرولیک در سیستم هایی است که در معرض فشار هیدرواستاتیک بالا قرار داشته، دما های پایینی را تجربه کرده، و فیلتر پذیری یا Filterability روغن در آنها بسیار مهم است.

نکته: گاهی اوقات، روغنسازانی مانند AGIP، اقدام به عرضه این تیپ از روغن های هیدرولیکی در سبد محصولات خود با استفاده از ادتیو های بدون روی یا Zinc Free می نمایند. برای اطلاعات بیشتر در این خصوص، مراجعه به پست «جایگزین سازی روغن هیدرولیک بدون روی (Zinc free)» درهمین وبلاگ مهندسی توصیه می شود.

ج) روغن های کلاس HVLP-D:

در این دسته از روغن های هیدرولیک، که در استاندارد DIN 51524 part 3 تعریف شده اند، علاوه بر ادتیو های گروه ضد خوردگی و ضد سایش، شاهد اضافه شدن ادتیو های گروه VI-improvers هم هستیم. ازاین گذشته، ادتیو های گروه Detergent-Dispersant نیز در ساختار شیمیایی این روغن ها حضور پررنگی داشته و بدین ترتیب، سیستم روغن های هیدرولیک کلاس HVLP-D قادر به تحمل نوسان دمایی و شوک حرارتی، در عین انحلال آلودگی های محیطی و ذرات فرسایشی، خواهد بود. کاربرد اصلی این دسته از روغن های هیدرولیک در سیستم هایی است که در معرض شوک حرارتی قرار داشته و نیاز به تعویض روغن هیدرولیک در فواصل بسیار طولانی داشته باشند.

د) روغن های کلاس HLP-D:

این دسته از روغن های هیدرولیک که در استاندارد DIN 51524 تعریف شده اند، بدلیل حضور ادتیو های گروه Detergent-Dispersant در ساختار شیمیایی خود معروف هستند. بدین ترتیب، قابلیت جداسازی ذرات و آلاینده ها در این تیپ از روغن ها بیشتر از بقیه انواع روغن های هیدرولیک است. به همین دلیل، و از آنجا که این ذرات و آلاینده ها باید فیلتر شده و از جریان روغن جدا شوند، بنابراین، نقش فیلتراسیون در سیستم هایی که چنین روغن هایی را بکار می گیرند پررنگتر از بقیه انواع روغن های هیدرولیک است. سایز فیلتر باید بگونه ای باشد که شرط ΔP=0.2bar تامین گردد. معمولا فیلتراژ با 10micron مورد استفاده قرار می گیرد.

تمامی کلاس های کیفی که در بالا عنوان شد، در صورتیکه در برچسب بشکه یا بسته بندی خود دارای اشاره ای حداقلی به سینتتیک بودن نداشته باشند، دارای روغن پایه مینرال هستند. هیچکدام از این روغن ها در حالت مینرال بودن برای دما های کاری بالاتر از 60 درجه سلسیوس توصیه نمی شوند.

علاوه بر موارد فوق، کلاس های دیگر و استاندارد های دیگری نیز برای روغن های هیدرولیک تعریف شده است که خلاصه ای از آنها در شکل 3 نشان داده شده است.

شکل 3: دیاگرامی از انواع روغن های هیدرولیک و استاندارد های حاکم بر آنها (منبع: Rexroth-Bosch Group)

2. اثرات استفاده از روغن هیدرولیک در پمپ های سانتریفیوژ:

براساس مقاله «Centrifugal Pump Cooling & Lubricant Application: a Best Technology Update» نوشته Heinz P. Bloch، جدول 1، صفحه 2، براساس دمای کاری و نوع برینگ های بکار رفته در یک پمپ سانتریفوژ می توان گرید روغن را انتخاب کرد:

جدول 1: توصیه انتخاب گرید روغن برای روغن های مینرال

بدین ترتیب، می توان حدس زد که برینگ های بکار رفته در پمپ های سانتریفیوژ وندور شما از نوع Ball & Cyndrical Roller Bearings بوده و وندور دمای عملکردی پمپ هایی که به پلنت شما فروخته است را 70 درجه سلسیوس فرض کرده است. با توجه به تعاریف و شرحی که در بخش «الف» از بند 1 این مقاله ارائه شد، تا اینجای کار، استفاده از روغن هیدرولیک کلاس HL برای پمپ های سانتریفیوژ شما، حتی در مرحله Preservation، بهیچوجه توصیه نمی شود. این عدم توصیه به دلایل زیر است:

الف) روغن های هیدرولیک از VI یا شاخص ویسکوزیته پایینی برای کاربرد شما برخوردارند. این شاخص در مورد بهترین روغن های هیدرولیک از 100 فراتر نمی رود. حال آنکه نیاز شما براساس تجربه نویسنده این مقاله حداقل روی 125 می ایستد. این یعنی روغن های برینگ برای شما مناسبترند. به شکل شماره 4 این مقاله نگاه کنید:

شکل 4: نمودار تغییرات ویسکوزیته دینامیک در برابر دما در انواع روغن هیدرولیک با VI=100 (منبع: Rexroth-Bosch Group)

نمودار شکل 4 نشان می دهد که با فرض استفاده از روغن هیدرولیک VG46، در دمای 60 درجه سلسیوس، ویسکوزیته دینامیک این روغن چیزی در حدود نصف میزان نامی آن خواهد بود!

برای اطلاعات بیشتر در مورد شاخص ویسکوزیته و تاثیر آن در انتخاب یک روغن، مطالعه پست «اندیس (شاخص) ویسکوزیته چیست؟» در همین وبلاگ توصیه می شود.

از سوی دیگر، روغن های پمپ معمولا نباید دارای ادتیو های Detergent-Dispersant باشند. این ادتیو ها که از نمک های کلسیم، سدیم، و باریم تشکیل شده اند، در دما های بالا و در اثر شوک حرارتی اقدام به آزاد سازی برخی ترکیبات شیمیایی می کنند که موجب ایجاد رسوب و حمله اسیدی از طریق افزایش TAN در سیستم روغنرسانی پمپ شما می شود. روغن های هیدرولیک سینتتیک معمولا دارای عدد اسیدی کل یا TAN بالاتر از 0.5 در ساختار خود هستند که همین آنها را برای کاربرد در پمپ های سانتریفوژ نامناسب می کند. لازم به بذکر است که براساس مطالعات نویسنده این مقاله، عدد اسیدی مناسب برای روغن های بکار رفته در پمپ ها نباید از 0.1 بیشتر شود.

برای اطلاعات بیشتر در این زمینه، مطالعه پست «عدد اسیدی، عدد قلیایی، و pH روغن» در وبلاگ دانش روغنکاری توصیه می شود.

3. نتیجه گیری و پیشنهاد

بعنوان نتیجه گیری، نویسنده این مقاله، استفاده از روغن هیدرولیک VG46-HL کاسپین را حداقل برای پمپ های سانتریفیوژ مناسب نمی دانم. توصیه بنده استفاده از روغن Shell Morlina S4 B46 یا معادل آن است.