انتخاب روغن پمپ: مطالعه موردی

با درود بیکران به محضر مبارک تمامی مخاطبین محترم این وبلاگ مهندسی

هدف از پست حاضر، پاسخ به اعلام نیاز یکی از مخاطبین محترم وبلاگ دانش روغنکاری در خصوص انتخاب روغن مناسب برای روانکاری یک پمپ تغذیه آب بویلر است. امید است که رهنمود ها و راهنمایی های مندرج در این پست، راهگشای مشکلات کسانی باشد که بعدها قصد حل مشکلی شبیه به این را دارند.

شرح سوال: پمپی داریم که مشخصات عملکردی آن در پلاک نشان داده شده در شکل 1 تعریف شده است. این پمپ قرار است در جنوب کشور و در زیر آفتاب نصب شده و آب با دمای 120 درجه سانتیگراد را دریافت کرده و سپس با مشخصات درج شده در پلاک به مدار تغذیه آب بویلر پمپاژ می کند. مکانیزم پمپ سانتریفیوژ چند مرحله ای (BB4، تعریف شده در استاندارد API 610) است. برینگ های این پمپ نیز از نوع NU1016 هستند. قصد بر این است که با توجه به مشخصات عملکردی و مدارک فنی پمپ که از سازنده تحویل شده است، نسبت به انتخاب روغن مینرال یا سینتتیک ایرانی اقدام کنیم.

شکل 1: تصویری از پلاک پمپ حاوی اطلاعاتی درباره مشخصات عملکردی و سازنده و مدل آن

برای پاسخ به این سوال، ابتدا باید شرایط کاری پمپ را مد نظر قرار دهیم. با توجه به اینکه دمای سیال ورودی به پمپ حدود 120 درجه سلسیوس است و در عین حال، محل نصب این پمپ زیر آفتاب جنوب ایران قرار دارد، بنابراین، دمای برینگ های پمپ نباید از 90 درجه سلسیوس کمتر شود. از سوی دیگر، با مراجعه به منوآل پمپ، جدول 4 که در شکل 2 نشان داده شده است روغن ISO VG 68 را برای این پمپ پیشنهاد می دهد. اما، جدول 5 انتخاب واقع گرایانه تری را بدست می دهد. شکل 2 را ببینید. در عین حال، با مراجعه به پستی در همین وبلاگ با عنوان «انتخاب ویسکوزیته روانکار برای ژورنال برینگ ها»، جدول 1، و با توسل به شکل 1 همین پست که سرعت چرخش (دور) پمپ را از روی پلاک آن 2974 rpm بدست می دهد، می توان گرید روغن ISO VG 100 را برای این پمپ انتخاب بهتری دانست.

شکل 2: جداول 4 و 5 منوآل پمپ که روغن مناسب برای پمپ BB4 را پیشنهاد می دهند

انتخاب ISO VG 100 بجای ISO VG 68 برای این پمپ از آن جهت است که برینگ های این پمپ در شرایط Alert Condition قرار داشته و اصطلاحا Hot Running Bearings محسوب می شوند. این شرایط در پست دیگری در همین وبلاگ با عنوان «داغ شدن برینگ ها» تعریف شده است. بنابراین و با توجه به اینکه برینگ های شما در مرز عملکردی داغ عمل کرده و دور پمپ شما نیز بالاست، لذا برینگ های پمپ شما ریسک خرابی آنها بالایی داشته و نیاز مبرم به روغنرسانی دایمی دارند. بدین ترتیب، و به منظور حفظ استحکام و ضخامت فیلم روغن در سطوح درگیر تبادل تنش برینگ های این پمپ، لازم است که ویسکوزیته سینماتیک روغن مصرفی یک گرید بالاتر گرفته شود. برای اطلاع در مورد نقض ضخامت فیلم روغن مطالعه پست «رژیم های روغنرسانی» در همین وبلاگ توصیه می شود. در صورتیکه به اطلاعاتی درباره استحکام فیلم روغن و عوامل موثر بر آن نیاز داشتید، می توانید به پست دیگری در همین وبلاگ با عنوان «اهمیت استحکام فیلم روغن» مراجعه بفرمایید.

حال که گرید ویسکوزیته روغن مصرفی مشخص شد، باید نوع روغن پایه را تعیین کنیم. روغن های مصرفی برای بازه دمایی 90 تا 130 درجه سانتیگراد، شامل هر دو دسته مینرال و سینتتیک می شوند و می توان از هر دو این دسته از روغن ها استفاده کرد (برای اطلاعات بیشتر در این خصوص، مطالعه پست «کاربرد روغن در دماهای خیلی بالا» در همین وبلاگ توصیه می شود). منتها، در صورت استفاده از روغن های مینرال، باید به سراغ گروه III روغن های پایه برویم (برای اطلاعات بیشتر در این خصوص، مراجعه به پست «انواع روغن های پایه» در همین وبلاگ توصیه می شود). چراکه گروه های I و II روغن های پایه مینرال برای این بازه دمایی مناسب نیستند. در مورد روغن های سینتتیک نیز، بهترین انتخاب روغن هایی هستند که برپایه گروه IV سنتز شده باشند. یعنی روغن های پایه PAO. روغن های سینتتیک پایه گروه V (یعنی PAG و ...) علیرغم مقاومت حرارتی خوب و عمر عملکردی بسیار بالا، چندان برای اینکار توصیه نمی شوند. چراکه مشکلات ناسازگاری شیمیایی با برخی از آلیاژ ها و پلیمر ها داشته و قیمت بسیار بالایی نیز دارند.

بدین ترتیب، و تا بدین جای کار، باید بدنبال روغنی بگردیم که گرید آن ISO VG 100 و از روغن های پایه گروه III یا IV تشکیل شده باشد.

برای انتخاب بین مینرال یا سینتتیک، مراجعه به مدارک سازنده پمپ راهگشا خواهد بود. جدول 7 منوآل این پمپ راهنمایی لازم را می دهد. شکل 3 را ببینید.

شکل 3: بخشی از منوآل سازنده پمپ (جدول 7) که زمان تعویض بین روغن های مینرال و سینتتیک را بدست می دهد

بدین ترتیب، و براساس داده های ستون آخر جدول شماره 7 منوآل سازنده پمپ، عاقلانه ترین انتخاب در مورد این پمپ و این شرایط عملکردی، روغن سینتتیک خواهد بود.

تا این مرحله، ویسکوزیته سینماتیک روغن مشخص شد (ISO VG 100)، و روغن پایه آن نیز تعیین شد (گروه IV، PAO). اکنون بعنوان مرحله یکی مانده به آخر، باید خواص شیمیایی و نوع ادتیو های آن را مشخص کنیم. باز هم بهترین راهنما در این مورد، منوآل سازنده تجهیز است. مطابق پاراگرافی از آن که در شکل 4 نشان داده شده است، این روغن نباید دارای خاصیت پاک کنندگی یا دترجنت باشد. در عین حال، این روغن نباید دارای ترکیبات قوی اسیدی، کامپاند های هیدراته (آبدار)، رسوبات سخت، کامپاندهای صابونی، انواع رزین ها، و دیگر عوامل رسوب زا باشد. در عین حال، این روغن باید دارای خاصیت ضد خوردگی و آنتی اکسیدان باشد.

شکل 4: بخشی از پاراگراف یکی از بخش های منوآل پمپ که به ترکیبات شیمیایی روغن اشاره کرده است

پاراگراف نشان داده شده در شکل 4، بخشی از الزامات و نگرانی های سازنده تجهیز را منعکس می کند. بدین ترتیب، روغنی باید انتخاب شود که خاصیت روانکاری، در عین خنک کنندگی، داشته و قابلیت انتقال حرارت خوبی داشته باشد. این روغن نمی تواند دارای کامپاندها و ادتیو های Dispersant و Detergent باشد. پس نمی توان از روغن های موتوری سینتتیک برای این تجهیز استفاده کرد. چراکه یکی از مشخصه ها و ادتیو های رایج در روغن های موتوری، ادتیو های Dispersant-Detergent هستند که اغلب از نمک های کلسیم، سدیم، یا باریم تشکیل شده اند. پس تا بدینجای کار، یک آپشن حذف می شود: روغن های موتوری.

آپشن دیگری که حذف می شود، روغن های هیدرولیک سینتتیک است. چراکه این تیپ از روغن ها اغلب دارای عدد اسیدیته کل بالای 0.5 هستند که می تواند برای این مرز دمایی خورنده باشد و احتمال حمله اسیدی را تشدید کند. برای اطلاعات بیشتر در این مورد، مراجعه به پست «عدد اسیدی، عدد قلیایی، و pH روغن» در همین وبلاگ توصیه می شود.

بدین ترتیب، بهترین انتخاب ممکن، که با شرایط و الزامات سازنده پمپ نیز جور در می آید، استفاده از روغن های برینگ یا اگر گیر نیامد، کمپرسوری، سینتتیک است. این روغن ها، علاوه بر انتقال حرارت خوبی که دارند، آنتی اکسیدان نیز بوده و بشدت نسبت به انواع مکانیزم های خوردگی مقاومند. عدد اسیدیته کل پایین (معمولا 0.01) داشته و از ادتیو های Dispersant-Detergent در آنها خبری نیست. بدین ترتیب، نوع روغنی که باید بدنبال آن باشیم تعیین می شود: روغن برینگ یا کمپرسور سینتتیک.

برای مرور، تا اینجای کار، به این روغن رسیده ایم: روغن سینتتیک صنعتی، با گرید ISO VG 100، نوع برینگی یا کمپرسور. اکنون باید برای آخرین مرحله، تامین کننده را شناسایی کنیم. ایرانی یا خارجی؟

پاسخ به این سوال نسبتا راحت است: تولید کنندگان ایرانی در زمینه روغن های سینتتیک موتوری فعالیت بیشتری دارند که یکی از انتخاب های اوت ما بود! بنابراین، تکلیف روشن است و باید بدنبال روغن خارجی بگردیم. با اندکی مطالعه در اینترنت می توان دریافت که با توجه به توضیحات فوق، اولین و بهترین انتخاب روغن برینگ Shell Morlina S4 B100 یا معادل آن است. بعنوان آپشن دوم، می توان به روغن کمپرسوری Shell Corena S4 R100 یا معادل آن نیز بعنوان انتخاب جایگزین فکر کرد.