روغن کمپرسور صنعتی؛ چرا اهمیت دارد، چگونه کار میکند و چه بخریم؟
برای افزایش طول عمر و همچنین عملیات مناسب کمپرسور، انتخاب روغن مناسب از اهمیت بسزایی برخوردار است. اگر سطوح قطعات متحرک در تماس با یکدیگر بوده و نسبت به یکدیگر حرکت داشته باشند، تداوم کار و تضمین عملکرد دستگاه مدیون استفاده از روغن و روانکاری است.
اهمیت روغن کمپرسور در کمپرسور باد صنعتی
روغن کمپرسور در فرآیند راهاندازی و عملیات کمپرسور نقش مهمی دارد. این روغن از ساییدگی و فرسایش قطعات متحرک جلوگیری میکند. دمای گاز را میکاهد و از آببندی قطعات اطمینان حاصل میکند. بارها و در معرفی کمپرسورهای اویل فری که در درون سیلندر تراکم، میان المنتها و پوسته، روغنی جریان ندارد گفته ایم که غیبت فیلم روغن امکان هدررفت هوای فشرده به صورت جریان برگشتی را ایجاد میکند که از بهرهوری کمپرسور میکاهد. حضور روغن در کمپرسور از میزان انرژی مورد نیاز برای دستیابی به فشار و ظرفیت مدنظر کم میکند. نویز یا سروصدای کمپرسور را کاسته و عمر مفید آن را افزایش میدهد. همچنین روغن کمپرسور از هزینههای نگهداری و تعمیرات آن خواهد کاست. از جدیدترین ابتکارها در نگهداری از کمپرسورها هم میتوان آنالیز روغن را نام برد. کارشناسان روغن کمپرسور را به آزمایشگاه میفرستند تا علاوه بر اطلاع از کیفیت و وضعیت آن و تصمیمگیری دربارهی تعویض آن، ذرات موجود در آن را نیز شناسایی کنند و از وضعیت قطعات داخل کمپرسور نیز آگاهی کسب کنند. همچنین وجود رطوبت در روغن احتمالا نشانهای از خرابی واشر و اورینگ و سایر سیلینگها (قطعات آب بندی) است.
وظایف روغن کمپرسور
لیستی از وظایف روغن کمپرسور را در جدول زیر ملاحظه میکنید:
| روانکاری و جداسازی سطوح فلزی از یکدیگر با ایجاد لایه مناسبی از روغن میان قطعات متحرک و در نتیجه کاهش اصطکاک و سایش |
| انتقال حرارت و خنک کنندگی قطعات متحرک |
| جلوگیری از اثرات نامطلوب قطعات بر یکدیگر |
| حفاظت از سطوح فلزی قطعات در برابر خوردگی و زنگ زدگی |
| جذب آلودگیها، معلق نگه داشتن مواد خارجی و ترکیبات شیمیایی مخرب |
| کاهش نشتی داخلی و آب بندی |
| کاهش انرژی مصرفی در کمپرسور |
| سیال هیدرولیکی برای سیستمهای کنترل ظرفیت کمپرسور |
| کاهش سر و صدا |
| اطلاع از وضعیت با بهرهگیری از آنالیز روغن |
| انتقال از روتور نر به ماده در کمپرسور اسکرو روغنی |
برای انجام وظایف فوق، روغن کمپرسور می بایست ویژگیهای خاصی داشته باشد.
کیفیت روغن مطلوب
روغن کمپرسور روغنی مخصوص است که یا باید ویژهی این دستگاه ساخته شده باشد و یا ترکیبی مورد تایید کارشناسان متخصص هوای فشرده برای کمپرسور مورد نظر باشد. این روغن می بایست در محدوده دمایی فعالیت کمپرسور دارای گرانروی، ویسکوزیته، مناسب باشد. دمای مذکور گاه کاهش می یابد و از این رو روغن می بایست در محیط نسبتا سرد نیز به اندازه کافی روان باشد تا راهاندازی و ادامه حرکت قطعات به آسانی صورت پذیرد.
رابطهی روغن و دما و تغییرات ویسکوزیتهی آن به عنوان تابعی از دمای محیط در پارامتری با نام اندیس گرانروری (Viscosity Index) معین میشود.
روغن کمپرسور هرچه در مقابل حرارت و اکسیژن هوا رفتار مناسبتری داشته و دچار تجزیه حرارتی و یا اکسیداسیون نشود، کیفیت بهتری برای استفاده نشان میدهد. ویژگی بعدی که در معرفی روغنهای مهندسی شدهی کمپرسورهای اطلس کوپکو نیز بدان اشاره شد خواص ضدزنگ و خوردگی آن است. همچنین روغن می بایست افزودنیهای فعال سطحی داشته باشد تا از رسوب ذرات در لابهلای قطعات کمپرسور جلوگیری شود. سازگاری روغن با قطعات لاستیکی و سیلینگهای کربنی نیز حائز اهمیت است.
سیستم روانکاری کمپرسور
در غالب اوقات شرکتهای سازندهی کمپرسور ویژگیهای سیستم روانکاری کمپرسور و نحوهی عملکرد آن را تعیین میکنند. از جمله نکاتی که به هنگام طراحی این سیستم می بایست مدنظر قرار گیرد عبارت است از:
۱. مخزن روغن باید طوری انتخاب شود که کمپرسور امکان مکش و دهش روغن در ابتدا و انتهای عملیات روانکاری را داشته باشد. حجم مخزن و زمان اقامت روغن در آن باید در حد مناسب باشد تا کف روغن از بین رفته و گازهای موجود تفکیک شود. چنین روغنی قابلیت کافی برای بازگشت به سیکل روانکاری را دارد.
۲. جریان روغن در کمپرسور به طرق مختلف برقرار میشود. در کمپرسورهایی که از پمپ روغن برخوردارند این فرآيند به بهترین نحو انجام میپذیرد، در کمپرسورهای دیگری که فاقد پمپ روغن است ضمانت جریان روغن، حداقل فشاری است که کمپرسور در حین فعالیت نگاه میدارد. برای مثال کمپرسور GA 22 VSD + اطلس کوپکو حداقل فشاری برابر با ۴ بار را همواره حفظ میکند تا فشار کافی بر روی روغن موجود در مخزن روغن برقرار مانده و جریان مناسب آن را میسر سازد.
۳. خنکسازی روغن اهمیت ویژهای دارد. کمپرسورهای مختلف راهکارهای مختلفی را برای این منظور پیشبینی کرده اند. برای مثال برخی مجهز به اویل کولر است. اویل کولر مبدلی حرارتی است که آب یا هوا نقش مبرّد روغن را در آن داراست. در برخی از دیگر کمپرسورها این تبادل حرارتی فیزیکی و در نتیجهی تماس بدنهی مخزن روغن با هوای محیط رخ میدهد. پیشتر هم گفته شده است که از تکنیکهای انتقال حرارت برای افزایش سطح انتقال و در نهایت افزایش انتقال حرارت پوشش بدنهی مخازن و سیلندرها با پرههاییست. این پرهها همانند موی بدن انسان عمل میکند و در مواقع لازم سطح کافی را برای افزایش انتقال حرارت فراهم می آورد.
سیستمهای روانکاری بر چند نوع است:
۱. روانکاری پاششی ۲. روانکاری اجباری ۳. روانکاری مستغرق ۴. روانکاری ثقلی
روانکاری پاششی
سادهترین نوع روانکاری روانکاری پاششی است. در این مدل روانکاری زائدهای به شاتون متصل است که هر نوبت شاتون در روغن غوطهور شود، این زائدهی قاشق مانند قسمتهای موردنیاز نظیر یاطاقانهای سیلندر را روانکاری میکند. این روش برای سادهترین اقسام کمپرسور استفاده میشود و در آن از فیلتر روغن خبری نیست.
روانکاری اجباری
پس از سادهترین روش روانکاری، به سراغ بهترین روش روانکاری میرویم. روانکاری اجباری همان روشی از روانکاری است که در آن از پمپ روغن بهره گرفته میشود. روانکاری با استفاده از پمپ روغن ضخامت بالایی از روغن را تحت فشار مناسب برای روانکاری قطعات مختلفی چون یاطاقانها، بوش گژن پین، سیلندر و چرخ دندهها فراهم می آورد. پمپهای روغن انواع مختلف انگشتی و دندهای دارد. کمپرسورهایی که از سیستم روانکاری اجباری استفاده میکند شامل قطعات زیر میشود: پمپ روغن، صافی، فیلتر روغن، شیر تنظیم فشار روغن، فشارسنج، کلید حداقل فشار روغن، شیر کنترل دبی، اویل کولر، سیستم لولهکشی جریان روغن و شیشه روغن نما
روانکاری مستغرق
روغنکاری به روش مستغرق که اصطلاح در انگلیسی Oil Flooded گفته میشود روشی مناسب با کمپرسور محبوب ما، کمپرسور هوای فشرده اسکرو، است. در کمپرسور پیستونی انتخاب نسبت تراکم مناسب از کلیدیترین پارامترهای طراحی کمپرسور است. چنین محدودیتی در کمپرسور هوای فشرده اسکرو وجود ندارد، یا در حد معقول و کمی اهمیت دارد. استفاده از روش تزریقی ضمن کاهش دمای گاز خروجی، این دما را از ارتباط با نسبت تراکم نیز رها ساخته است و تا حد زیادی نسبت تراکم واحد فشرده سازی و دمای خروجی آن مستقل از یکدیگر است (کمپرسورهای اسکروی روغنی هم Oil Inject و هم Oil Flooded خطاب میشوند که دو عنوان مختلف برای یک نوع روانکاری است، روانکاری تزریقی یا روغنی مستغرق). همانطور که گفته شد نیروی لازم برای جریان روغن در این سیستم از فشار حداقلی کمپرسور در قسمت خروجی آن تامین میشود؛ در این کمپرسورها هیچگاه فشار حداقل از مقدار مشخصی، حدود ۴ بار، کمتر نمیشود.
روغن تحت فشار از مخزن روغن به سوی فیلتر روغن ارسال میشود. این روغن پس از ورود به محفظهی تراکم و انجام وظیفه از سپراتور روغن گذر کرده و پس از گذر از فیلتر مجددا به مخزن روغن بازمیگردد تا سیکل دیگری از فرآیند روانکاری طی شود. این کمپرسورها مجهز به شیر برگشت یا بایپس نیز هستند. شیر بای پس وظیفهی تنظیم درجه حرارت روغن را دارد؛ برای مثال اگر در کمپرسوری ۱۰ بار دمای جریان روغن در بازگشت به سوی سپراتور ۴۰ درجه باشد، شیر مسیر را بسته نگه میدارد تا دمای آن به حدود ۵۵ درجه رسیده و سپس وارد مسیر شود.
سیستم روانکاری مستغرق یا تزریقی از وجود روغن در کنار هوای فشرده اطمینان حاصل میکند تا کلیرانس میان روتورها و پوسته را کاهش دهد. این اتفاق در نهایت و با جلوگیری از هددرفت هوای فشرده بهرهوری کمپرسور را افزایش میدهد. هدررفت مذکور ناشی از جریان برگشتی است. روانکاری تزریق راندمان را بهبود داده و امکان کوپل مستقیم الکتروموتور به کمپرسور را فراهم می آورد. در این مدلها نیازی به جعبه دندهی افزایش دهندهی سرعت نیست.
جالب اینجاست که در این کمپرسورها نیازی به دندههای تنظیم زمانی یا Timing Gear نیز برای انتقال گشتاور نداریم. گشتاور با کمک لایهی روغن از روتور نر به روتور ماده منتقل میشود (روتور نر برجستگیهای محدب و روتور ماده برجستگیهای مقعر دارد).
در کمپرسور فشار معمولی، مثلا کمپرسور باد صنعتی با فشار عملیاتی برابر با ۷ بار، میزان دبی روغن مورد نیاز حدود ۱۰ لیتر در دقیقه به ازای هر مترمکعب بر دقیقه هوادهی است. این مقدار روغن قادر به تخلیهی حدود ۱۱ کیلوکالری گرما در دقیقه از کمپرسور به ازای هر اسب بخار انرژی مصرفی در کمپرسور است.
بخشی از گرمای گرفته شده مجددا به سیکل تراکم انتقال داده میشود که این از ضعفهای این سیستم است. در نتیجهی این مسئله، کمپرسورهای تزریقی به مخازن روغن بزرگتری نیاز دارد تا مدت زمان اقامت روغن میان هر دو نوبت سیکل روانکاری افزایش یابد. همچنین این کمپرسور هوای فشرده اسکرو نسبت به مدلهای کمپرسوراسکرو اویل فری یا هوای خشک خنککاری جدیتری دارد و از آب یا هوای بیشتری استفاده میکند.
ویسکوزیتهی خیلی پایین ترکیب روغن-مبرّد منجر به جدایی ناکافی و غیرموثر سطوح فلزی میشود که اصطکاک و سایش را افزایش میدهد. افزودنیهای ضدسایش مختلفی برای مقابله با این مشکلات وجود دارند لیکن استفاده از این راهکار در سیستمهای خنککننده به دلیل ریسک واکنش میان افزودنیها و مبرّد محدودیتهایی دارد.
از دیگر سو ویسکوزیته بالای ترکیب روغن-مبرّد نیز مشکلاتی همچون گیر کردن جریان را در پی دارد که ممکن است منجر به کارایی پایین پمپاژ شود. برای کار مناسب دستگاه، ویسکوزیتهی ترکیب روغن-مبرّد می بایست در حدی کافی بالا باشد که آببندی رضایتبخش و روانکاری مناسب را در کمپرسور به همراه داشته باشد. علاوه بر این، ترکیب باید از نظر دمایی و شیمیایی پایدار باشد تا با اجزا و مواد موجود در سیستم خنککننده واکنش ندهد.
ممکن است روغن روانکاری بر روی سایر قطعات سیستم خنککنندهی کمپرسور اثرات منفی داشته باشد، از این رو، عموما سپراتور روغن دقیقا بعد از خروجی کمپرسور قرار گرفته است تا جریان روانکننده به سوی کندانسور و اواپراتور را کاهش دهد. در صورتی که قطرات روغن در این قطعات گیر بیفتند انتقال حرارت دستگاه دچار نقصان می شود. با بازگشت مداوم روغن به کیس میللنگ، که به وسیلهی سپراتور انجام می شود، گاز مبرّد از اختلاط با آن در امان می ماند.
امکان جدا شدن روغنهای نیمه مخلوط شونده از مبرّد در سپراتور وجود دارد؛ در این صورت یک فاز غنی از مبرّد به شیر انبساط منتقل می شود در حالی که فازی غنی از روغن در مخزن مبرّد جمع میشود. این رخداد میتواند بازگشت روغن به کمپرسور را محدود سازد و منجر به روانکاری ناکافی شود. مواجههی روغن روانکاری با دماهای پایین در اواپراتور نیز میتواند به شکلگیری موم (wax) و جدایی فازی بیانجامد. هنگامی که در دماهای پایین انحلالپذیری مبرّد در روغن کم باشد، ممکن است با مشکلاتی در بازگشت روغن به کمپرسور روبرو شویم.
کیفیت روغن کمپرسور
روغن نامناسبی که برای کمپرسور اویل فری استفاده شود، وارد فضای بین روتورها نمیشود، اما روغن نامناسب کمپرسور روغنی وارد فضای بین روتورها شده و از این رو استفاده از آن در این قبیل کمپرسورها حساس تر است.
به نقل از مطلب مربوط به کمپرسور ZT 15 اطلس کوپکو:
روغنهایی که اطلس کوپکو برای کمپرسورهای اویل فری خود پیشنهاد می کند نیز عبارتند از: روغن کمپرسور اویل فری
و روغن گرید غذایی.
به نقل از مطلب مربوط به کمپرسور GA 110 VSD اطلس کوپکو:
برای کمپرسورهای GA که کمپرسور اسکرو برقی و تک مرحلهای اطلس کوپکو هستند، روغنهای مختلفی تولید میشود. روغن اندورانس پایه معدنی بوده و روغنهای روتو اکستند و اولترا پایه سنتزی هستند. انتخاب روغن کمپرسور بستگی کامل به محیط و شرایط آب و هوایی داشته و همچنین این روغنها دوره تعویض متفاوتی دارند.
در میان روغنهای ایرانی موجود در بازار، برای کمپرسور اسکرو روغنی روغن پارس کمپرسور ۱۰۵۳ و پارس بابک ۱۰۰ و برای کمپرسور اسکرو اویل فری روغن موتور خودرو از نوع اتوماتیک یا ۲۰۵۰ توصیه می شود.