بررسي آلاينده ها در سيستم هيدروليك

يكي از علومي كه بيشترين كاربرد را در صنايع مختلف به خود اختصاص داده, علم هيدروليك است. البته علوم ديگري نظير شيمي, مكانيك سيالات و ترموديناميك نيز به كمك اين علم آمده و تلفيقي از آنها را به صورت ساده در يك سيستم هيدروليك مي توان مشاهده كرد.
از طرفي با توجه به نقش اساسي و مهم سيال هيدروليك (انتقال نيرو), بحث آلايندگي آن از اهميت بسيار زيادي برخوردار است. در يك سيستم هيدروليك, سيال هيدروليك با تغيير جهت نيرو و همچنين تغيير مقدار آن باعث حذف يك سري از عمليات مكانيكي در سيستم مي شود كه بعنوان مثال از حذف استفاده از دنده ها, اهرم ها و نيز حذف تنش هاي شديد اجزاي مي توان سيستم نام برد. همچنين سيال هيدروليك به دليل انتقال سريع نيرو و تا فاصله زياد, در شرايط دما و فشار بالا بازدهي بهتري خواهد داشت.
براساس نظر كارشناسان تعميرات و نگهداري, حدود80 درصد خرابي ها در سيستم هيدروليك, نتيجه مستقيم آلودگي سيال آن است. بنابراين با انتخاب يك سيال مناسب و همچنين كنترل آلاينده ها مي توان آسيب هاي ناشي از آلاينده ها را به حداقل رساند. در اين مقاله آلاينده هاي سيستم هيدروليك به طور اجمالي معرفي شده و هر كدام به صورت جداگانه بررسي مي شود.

حرارت بيش از اندازه (Over Heat)
متاسفانه در بسياري از موارد, حرارت به عنوان يك آلاينده در نظر گرفته نمي شود. يكي از عوامل بوجود آمدن حرارت بيش از اندازه در سيستم مي تواند مربوط به انتخاب نادرست گريد (ISO VG) روغن هيدروليك باشد. بدين ترتيب كه چون در شرايط روانكاري هيدرو ديناميك تنها اصطكاك موجود, اصطكاك داخلي روغن در گردش است, اگر گريد مصرفي بيش از گريد توصيه شده باشد به دليل افزايش اصطكاك داخلي, دماي روغن به شدت افزايش مي يابد. بر اثر افزايش غيرعادي دماي روغن, روند اكسيداسيون از حالت تدريجي خارج شده و روغن پايه به سرعت اكسيد
مي شود. (پس از شروع اكسيداسيون به ازاي هر15 درجه سانتيگراد افزايش دما, شدت اكسيداسيون, دو برابر مي شود) نتيجه اين امر كاهش ادتيوهاي آنتي اكسيدان و در نهايت كاهش عمر مفيد روغن خواهد بود.
از دلايل ديگر Over Heat مي توان به انجام تماس فلز با فلز در اثر وجود اشكال فني در سيستم و برقراري شرايط روانكاري مرزي اشاره كرد كه باعث سايش مكانيكي قطعات مي شود. در برخي موارد نيز بدليل طراحي نامناسب, انتقال حرارت موثر بين سيستم و محيط انجام نشده و در شرايط آب و هوايي گرم, تاثير پذيري سيستم از محيط بسيار زياد مي شود.
در نهايت با افزايش عدد اسيدي و تحليل ادتيوها در روغن, ميزان خوردگي و زنگ زدگي قطعات نيز افزايش مي يابد. از طرف ديگر بدليل افزايش گرانروي روغن (اكسيداسيون) جريان روغن درون سيستم كاهش يافته و بدليل افت فشار, دقت كنترل سيستم كاهش خواهد يافت.

براي رفع چنين مشكلاتي در سيستم مي توان ضمن انتخاب صحيح گريد سيال هيدروليك و نيز اطمينان از طراحي مناسب, با افزايش ظرفيت تغذيه روغن و همچنين افزايش سرعت گردش آن, دماي روغن را در حد مطلوب كنترل كرد كه بنا به عقيده كارشناسان تعميرات دماي روغن در مخزن اصلي هيدروليك, نبايد از60 درجه سانتيگراد تجاوز كند.
آلايندگي ذرات جامد (Solid Particle Contamination)
در يك سيستم هيدروليك بدليل اينكه امكان حذف كامل ذرات جامد از سيال هيدروليك وجود ندارد, بناچار براي آلايندگي ناشي از ذرات, يك محدوده تعريف مي شود. در سيستم هاي امروزي كه داراي لقي مجاز (Clearance) بسيار كمي بوده و در فشارهاي به نسبت بالا (بيشتر از 7 bar ) كار مي كنند كنترل آلاينده هاي جامد از اهميت بسيار زيادي برخوردار است. منابع ورود ذرات جامد به سيستم مي تواند از طريق هواي ورودي به سيستم از محيط (گرد و غبار), ذرات عبوري از آب بندها, باقي ماندن ذرات درون سيستم هنگام نصب قطعات و نيز ذرات حاصل از سايش داخلي قطعات باشد. حضور اين ذرات در سيستم مي تواند سبب بوجود آمدن صدمات مكانيكي (پارگي شيلنگها و شكستن Valve ها), سايش و خراشيدگي سطوح فلزي, گرفتگي فيلترها و در نهايت ايجاد افت فشار در سيستم شود كه نتيجه اين امر كاهش ميزان توليد و افزايش هزينه هاي كلي تعميرات خواهد بود.
براي جلوگيري از ورود ذرات به سيستم, بايد تمامي سيالات, قبل از ورود به مخزن, فيلتر شده و در نواحي قرارگيري سيستم در معرض هواي محيط, فيلترهاي مناسب بكارگرفته شوند. هم چنين فلاشينگ نهايي سيستم پس از نصب قطعات (قبل از راه اندازي) و نيز بازرسي شرايط آب بندها و درپوش مخازن مركزي مي تواند مانع ورود ذرات جامد به سيستم شود. از طرفي بررسي فيلترها از نظر مش صحيح ( اندازه منافذ و تعداد) و جنس آنها با توجه به نوع عمليات, مي تواند بازدهي فيلتراسيون را در سيستم افزايش داده و با در نظر گرفتن لقي مجاز قطعات مي توان محدوده مناسبي براي آلاينده ها تعريف كرد.

يكي از روشهاي اندازه گيري, روش اسپكتروسكوپي است كه بدليل محدوديت اين روش (عدم اندازه گيري ذرات بزرگتر از7 ميكرون), روش هاي ديگري نظير NAS و اخيراً روش ISO 4406 بكار گرفته مي شوند.
در اين روشها, با توجه به لقي مجاز قطعات و توصيه سازنده اصلي تجهيزات (OEM) يك محدوده بعنوان كد تميزي سيستم در نظر گرفته مي شود, بدين ترتيب كه بوسيله شمارش الكترونيكي ذرات با توجه به سايز آنها (در محدوده بين5,2 تا15 ميكرون) كد تميزي سيستم مشخص مي شود. بعنوان مثال سازنده ويكرز براي يك سيستم هيدروليك
كد ISO 4406 18/16/13 معادل با NAS 1638 Level 7 را بعنوان كد تميزي سيستم در نظر گرفته است كه اگر ميزان آلاينده ها از اين حد تجاوز كند, با بهبود فيلتراسيون ( يا تعويض فيلتر) و در صورت لزوم جايگزيني روغن جديد مي توان آثار مخرب آلاينده ها را به حداقل رساند.


آلايندگي آب (Water Contamination) :
ميزان ايده آل آب در يك سيال هيدروليك, كمتر از ميزان اشباع آن (در دماي عملياتي دستگاه) است. حدود (200-300)ppm آب مي تواند بصورت محلول در سيال پايه معدني وجود داشته باشد بدون اينكه رنگ روغن تغيير كند.
اگر ميزان آب به 500 ppm افزايش يابد, روغن كمي كدر شده و به اصطلاح ظاهر آن ابري مي شود. بالاترين ميزان مجاز آب در يك سيال هيدروليك 100 ppm بوده و اگرميزان آب از 0.1 درصد وزني تجاوز كند, بصورت‌ آب آزاد ظاهر خواهد شد. آب بدليل كاهش مقاومت فيلم روانكار باعث افزايش شدت سايش شده و در حضور فلزاتي نظير مس, شدت سايش دو برابر خواهد شد.
از طرفي بدليل كاهش ادتيوهاي R&O , ميزان خوردگي و زنگ زدگي سطوح فلزي افزايش يافته و در حضور كاتاليزورهاي فلزي, تخريب سطوح چند برابر مي شود. همچنين بدليل انجام سريع اكسيداسيون, لجن اسيدي در سيستم ايجاد شده و راندمان فيلتراسيون كاهش مي يابد.
بهترين روش براي اندازه گيري ميزان آب, آزمايش كارل فيشر است. براي جلوگيري از ورود آب به سيستم مي توان به مواردي نظير دقت در انبارداري صحيح, برطرف كردن نشتي از مبدلهاي حرارتي يا ورودي هاي مخزن و تعويض آب بندهاي آسيب ديده, اشاره كرد.

آلايندگي هوا (Air Contamination) :
يكي ديگر از آلاينده هايي كه در ارتباط با سيال هيدروليك مي توان به آن پرداخت, حبابهاي هواست. خروج حبابهاي درون سيال در مواقعي كه فشار اعمال شده روي سيال از فشار اشباع حلاليت هوا در آن كمتر باشد, مي تواند با شكستن و از بين رفتن ناگهاني باعث بروز حوادثي نظير كاويتاسيون شود. يكي ديگر از صدماتي كه حضور حبابهاي هوا درون روغن هيدروليك ايجاد مي كند, توليد كف (تراكم پذير) و افزايش شديد درجه حرارت بدليل كاهش حجم درون سيلندر هيدروليك است كه اين افزايش دماي ناگهاني باعث تسريع روند اكسيداسيون خواهد شد.
براي جلوگيري از ورود هوا به سيستم مي توان با تامين هد مورد نياز پمپ از بوجود آمدن افت فشار در اريفيس ها و همچنين مقاومت در مكش و هواگيري پمپ ها جلوگيري كرد.
در برخي موارد باز و بسته شدن سريع شير كنترل ها (ايجاد توربولنسي), تنفس كلاهك مخزن و ورودي هاي سيستم مي تواند بعنوان منابع ورود هوا به سيستم باشند كه با رفع اين عيوب, تشكيل حبابهاي هوا در سيال هيدروليك به پايين ترين ميزان ممكن خواهد رسيد.

مشكل نشتي (Leakage)
متاسفانه در جامعه صنعتي, نشتي بعنوان يك امر معمولي در نظر گرفته شده و براي رفع آن, تلاش جدي صورت نمي گيرد. بررسي آثار نامطلوب نشتي در يك سيستم مي تواند اهميت آنرا بيش از پيش مشخص ساخته و تاثير آن را در كيفيت محصول نهايي و افزايش هزينه هاي تمام شده, نشان دهد.
در يك سيستم هيدروليك بدليل نشتي, همواره ميزان مصرف روغن از ظرفيت واقعي مخزن بيشتر بوده و هزينه هاي مربوط به خريد روانكار افزايش مي يابد. از طرفي بدليل كاهش جريان روغن و ايجاد افت فشار, دقت كنترلي سيستم كاهش يافته و بعلت كاركرد نامنظم سيستم, مشخصات محصول نهايي (مثلاً ابعاد) بر موارد از پيش تعيين شده منطبق نخواهدبود. در ارتباط با معضل نشتي در كنار آثار مخرب زيست محيطي (ورود روغن به منابع آب و خاك), احتمال قرار گرفتن روغن در معرض سطوح داغ (دستگاههاي دايكاست و تزريق پلاستيك) و اشتعال آن وجود داشته و بروز حوادثي نظير آتش سوزي محتمل خواهد بود.
نكته بسيار مهم ديگر در ارتباط با نشتي اين است كه تمامي آلاينده هاي ياد شده مي توانند از محل نشت روغن وارد سيستم شده و استهلاك زودرس تجهيزات و ماشين آلات را باعث شوند. بنابراين بازرسي منظم اتصالات و آب بندها و تعويض آنها در صورت لزوم مي تواند در كاركرد مطمئن ماشين آلات, موثر باشد.
يكي ديگر از روشهاي جلوگيري از نشتي, بحث سازگاري سيال هيدروليك با الاستومرها و انتخاب مناسب سيال هيدروليك از نظر نقطه آنيلين است.
بدين معني كه نقطه آنيلين معرف ميزان تركيبات آروماتيك در روغن بوده و اگر از ميزان توصيه شده بيشتر باشد, باعث تورم آب بندها شده و اگر كمتر از حد مجاز باشد سبب سفت شدن اتصالات و كاهش حجم آنها مي شود.
از روش هاي موثر ديگر جلوگيري از نشتي, انتخاب صحيح آب بندها (از نظر دما, فشار و شدت جريان), تنظيم دماي سيال هيدروليك (حداقل نگه داشتن دماي سيال) و بالانس مكانيكي سيستم (در يك راستا قرار گرفتن شفت پمپ و موتور) است كه با اجراي اين روشها مي توان ميزان نشتي را به حداقل رساند.
منابع:
– National Tribology Service (NAS)
– Oil Analysis & Lubrication Learning Center
– Hydraulic Oil Filtration System-Filtroil
– Practical Ways To Control Hydraulic System Contamination
– Lube- Tech Magazine

نويسنده: مهندس مجيد همداني

منبع : مجله نفت پارس

1,773 total views, 1 views today

Share

8 فکر می‌کنند “بررسي آلاينده ها در سيستم هيدروليك”

  1. سلام باتشكر يك سوال در مورد اندازه گيري مقدار آب يك محلول داشتم. ميخواستم ببينم چگونه ميتوان مقدار آب موجود در پساب حاصل از تصفيه روغن سوخته را اندازه گيري كرد؟(لازم به توضيح است در فرايند تصفيه دوم روغن سوخته اتومبيل، طي فرايند حرارتي مقداري پساب جدا ميشودكه حاوي آب و مواد حلال ديگر است.)كجا ميتوانم مراجعه كنم و چنانچه اطلاع داريد قيمت اندازه گيري يك نمونه چقدر است؟از راهنمايي شما صميمانه تشكر مينمايم. ارادتمند شما احمدرضا ياري دانشجوي دكتري بهداشت محيط

    [پاسخ]

  2. روش آزمایشگاهی کارل فیشر چگونه است واثر متانول در اندازه گیری آب به روش کارل فیشر چیست؟ لطفاً با نوشتن روابط توضیح دهید.

    [پاسخ]

  3. به مقالات و اطلاعاتي در مورد پديده كاويتاسيون در لوله نيازمندم

    [پاسخ]

  4. از مطالب شما کمال تشکر را دارنم من دانشجوی مهندسی مکانیک هستم و امید وارم از این به بعد از مقالات عالی شما استفاده کنم .درخواست فعلی من مطالب جامعی درباره روغنیات است.با تشکر. سید امید از افغانستان

    [پاسخ]

  5. از اين سايت بسيار بسيار متشكرم كه اين مقالات را يكجا گرداوري كرده است . من دانشجوي سال دوم رشته برق قدرت هستم

    [پاسخ]

  6. khili khobe ke betunim az internet in hame etelataaate mofid be dast biyarim. az u be khatere zahamate ba arzeshetoon mamnoonam. omidvaram baz ham in kar ra edame bedin. ba tashakor

    [پاسخ]

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *