معادلسازی روغن اولتراکولانت با بهران: مطالعه موردی

با اهدای سلام و تقدیم احترام به تمامی مخاطبین محترم این وبلاگ مهندسی

موضوعی که طی این پست کوتاه بدان می پردازم، مقایسه دو روغن به ظاهر یکسان از دو برند خارجی و ایرانی است. بدین ترتیب که می خواهیم به این سوال پاسخ دهیم که آیا می توان برای یک کمپرسور هوای اسکرو که قبلا از روغن Ultracoolant تولیدی شرکت معروف Ingersoll-Rand استفاده می کرده، از این به بعد و با توجه به مشکلات مربوط به تهیه روغن های اوریجینال خارجی، از معادل ایرانی آن یعنی بهران 1045 استفاده کرد؟

بررسی این دو روغن را ابتدا با نمایشی کلی از خواص عملکردی آنها طی دو جدول 1 و 2 شروع می کنیم. جدول 1 خواص عملکردی Ultracoolant و جدول 2 خواص عملکردی بهران را نشان می دهند:

جدول 1: خواص عملکردی روغن Ultracoolant (منبع: Ingersoll-Rand)

همانطور که در جدول 1 دیده می شود، روغن آلمانی روغنی High-performance با پایداری حرارتی خیلی خوب و مقاومت خیلی زیاد به تجمیع قطرات آب (کندانسیون آب) در مدار فشرده سازی هوای کمپرسور و از این رو، عدم نیاز به جداساز آب از روغن (oil/water separator) در کمپرسور اسکرو است. این روغن بنا به ادعای سازنده آلمانی (Ingersoll-Rand) از عمری 8 برابری در مقایسه با روغن های کمپرسوری مینرال و عمری بیشتر از روغن های کمپرسوری پایه PAO برخوردار است. حال ببینیم خواص عملکردی بهران چگونه است.

جدول 2: خواص عملکردی روغن بهران 1045

خب تا اینجای کار، دو روغن بهران و Ultracoolant تفاوت چندانی از نظر عملکرد حرارتی از خود نشان نمی دهند و حتی روغن بهران بهتر هم هست از مشابه خارجی با توجه به افزایش 16 درصدی شاخص ویسکوزیته روغن بهران نسبت به روغن آلمانی...اما این همه ماجرا نیست.

نمودار شکل 1 را ببینید. در این نمودار، رفتار روغن Ultracoolant در برابر افزایش یا کاهش حرارت (موسوم به عملکرد حرارتی) نشان داده شده است.

شکل 1: عملکرد حرارتی روغن Ultracoolant (خطای برازش: صفر)

مطابق آنچه که در شکل 1 مشهود است، ویسکوزیته سینماتیک روغن کمپرسوری Ultracoolant با ضابطه درجه دوم V=0.3399T²-48.238T+1433.7 در برابر دما نمو می کند. بدین ترتیب، در دمای -20°C ویسکوزیته سینماتیک روغن آلمانی برابر خواهد بود با 2534.42cSt که عدد قابل قبولی است.

از سوی دیگر، اما، روغن بهران را داریم که اطلاعاتی راجع به عملکرد آن در برودت اظهار نشده است. شاید این عدم اظهار بدین دلیل باشد که نه شرکت بهران و نه پژوهشگاه نفت در ایران قادر به اندازه گیری خواص رئولوژیک این روغن در دمای -20°C نبوده اند! علی ایحال، شکل 2 رفتار حرارتی روغن بهران را بصورت خطی و فقط با تکیه بر ویسکوزیته سینماتیک این روغن در دو نقطه دمایی 40 و 100 درجه سلسیوس نشان می دهد.

شکل 2: عملکرد حرارتی روغن بهران 1045 (خطای برازش: صفر)

همانطور که از نمودار شکل 2 پیداست، با توجه به اطلاعات ناکافی که بهران اظهار کرده در جدول 2، تنها می توان به برازش خطی دست زد. این برازش، علیرغم اینکه از خطای برازشی صفر برخودار است، اما نمی تواند معیار مناسبی برای پیش بینی ویسکوزیته سینماتیک روغن بهران در هر دمایی باشد. بعنوان نمونه، ویسکوزیته سینماتیک روغن بهران 1045 در دمای -20°C برابر 787.501cSt محاسبه می شود که در مقایسه با مقدار محاسباتی برای روغن Ultracoolant اصلا منطقی نیست! از دیگر سو، مقدار نقطه ریزش یا Pour Point روغن بهران 10 درجه سلسیوس بالاتر از  روغن Ultracoolant اظهار شده است که نشاندهنده عملکرد ضعیفتر روغن بهران در برابر معادل آلمانی است. ولی براساس داده های مندرج در جداول 1 و 2، تفاوت رفتار حرارتی این دو روغن در نقاط دمایی 40 و 100 درجه سلسیوس قابل اغماض است و حتی به نظر نویسنده این مقاله، روغن بهران بدلیل اندیکس ویسکوزیته (VI) بالاتر رفتار بهتری نیز خواهد داشت در برابر شوک حرارتی.

بنابراین، بهترین نتیجه ای که می توان از دو نمودار نشان داده شده در شکل های 1 و 2 و داده های مندرج در جداول 1 و 2 گرفت آنست که عملکرد روغن بهران در سرما نامعلوم است و بهتر است با احتیاط در این خصوص اقدام کرد.

اما، احتمالا همگی می دانیم که رفتار حرارتی دو سیستم روغن تنها بخشی از فرآیند معادلسازی آنهاست. بخش مهمتری که بنظر نویسنده این مقاله جای تامل و احتیاط دارد، اظهار شرکت بهران در خصوص همراه داشتن 2,400ppm آب در نمونه روغن نوی بهران 1045 است. گذشته از این که چنین مقداری از آب برای یک نمونه روغن احتمالا 100 میلی لیتری بسیار بالا ارزیابی می شود، نکته نگران کننده ماجرا آنجاست که شرکت Ingersoll-Rand در جدول 1 اشاره ای به آبدار بودن روغن خود حتی در مقادیر اندک (مثلا 5ppm) نکرده است.

بنابراین، از این بخش می توان به این نتیجه رسید که هرچند رفتار حرارتی دو روغن بهران و Ultracoolant در برابر افزایش حرارت و مثلا دمای هوای جاری در فضای کاری کمپرسور باندازه 90°C تقریبا شبیه هم است، اما همراه داشتن حدود 2500ppm آب محلول در روغن بهران می تواند پتانسیل وقوع خوردگی و نیاز به تعمیرات زودهنگام در کمپرسور اسکرو را فراهم آورد.

در همین راستا، و بعنوان آخرین نکته در این مقاله کوتاه، نظر خوانندگان گرامی را به مقدار عدد اسیدی کل (TAN) اظهار شده توسط دو شرکت ایرانی و آلمانی در جداول 1 و 2 جلب می کنم. در جدول 1، مقدار TAN برای روغن Ultracoolant برابر 0.05mgKOH/g عنوان شده است که در کنار pH=9 نشاندهنده سیستم روغنی خنثی با رفتار شبه قلیایی است. این بدان معنیست که روغن Ultracoolant از دیدگاه خورندگی در برابر قطعات فلزی و سطوح صیقلی کمپرسور اسکرو و در عین حال، از دیدگاه مقاومت به تشکیل ترکیبات خورنده اسیددار به مرور زمان روغن ایمنی محسوب شده و طول عمر بالا (با توجه به زمان تعویض) خواهد داشت.

اما، بهران در جدول 2 به ذکر TAN=0.38mgKOH/g بسنده کرده و مقدار pH را ذکر ننموده است. با توجه به این حقیقت که مقدار TAN در سیستم روغن بهران 1045 باندازه 760 درصد یا 7.6 برابر از TAN اظهار شده برای روغن Ultracoolant بیشتر است، در صورت تصمیم به استفاده از روغن بهران باید احتیاط بیشتری در خصوص رفتار اسیدی این روغن در برابر اکسیداسیون و خوردگی قطعات بخرج داده شود.

در مقام نتیجه گیری، می توان از روغن بهران 1045 بعنوان جایگزینی برای روغن Ultracoolant ساخته شرکت معتبر آلمانی Ingersoll-Rand استفاده کرد. اما، زمان تعویض را باید کوتاه نمود چراکه عمر این روغن کمتر از نمونه آلمانی است و در زمان شارژ روغن نیز باید Water/Oil Separator کمپرسور اسکرو بازدید شده و از عملکرد صحیحش اطمینان حاصل شود. توصیه می شود که وضعیت خرابی کمپرسور در حالت عملکرد در دماهای پایین (زیر صفر درجه سلسیوس) مطالعه شده و فواصل بین نمونه گیری برای آنالیز روغن کمتر شود.