فیلترپذیری روغن توربین نیروگاهی چیست؟
فیلترپذیری روغن توربین یا Filterability یکی از شاخصهای مهم در ارزیابی کیفیت روغن توربین در نیروگاههاست. این ویژگی نشان میدهد روغن تا چه اندازه میتواند از فیلترهای سیستم روانکاری عبور کند، بدون اینکه باعث گرفتگی سریع فیلتر، افت فشار، کاهش دبی روغن یا اختلال در روانکاری تجهیزات حساس شود.
در نیروگاهها، روغن توربین وظیفه روانکاری، خنککاری و انتقال نیرو در بخشهایی مانند یاتاقانها، سیستم کنترل و گاورنر را بر عهده دارد. بنابراین اگر روغن فیلترپذیری مناسبی نداشته باشد، عملکرد کل سیستم روانکاری و حتی ایمنی بهرهبرداری توربین تحت تأثیر قرار میگیرد.
منظور از فیلترپذیری روغن توربین چیست؟
فیلترپذیری یعنی توانایی روغن برای عبور از فیلتر بدون ایجاد گرفتگی غیرعادی.
به زبان ساده:
روغن سالم باید بتواند ذرات و آلودگیها را در فیلتر جدا کند، اما خودش باعث کور شدن سریع فیلتر نشود.
اگر روغن دارای محصولات اکسیداسیون، وارنیش، لجن، آب، ذرات ریز یا آلودگیهای ژلهای باشد، فیلتر خیلی زود مسدود میشود. در این شرایط فشار قبل از فیلتر افزایش یافته و اختلاف فشار فیلتر بالا میرود.
اهمیت فیلترپذیری در روغن توربین نیروگاه
در توربینهای بخار، گاز و سیکل ترکیبی، روغن توربین معمولاً در سیستمهای حساس و پیوسته در گردش است. کاهش فیلترپذیری میتواند باعث مشکلات زیر شود:
افزایش افت فشار در فیلترها
گرفتگی سریع المنت فیلتر
کاهش دبی روغنرسانی
اختلال در روانکاری یاتاقانها
افزایش دمای یاتاقان
عملکرد نامناسب سیستم کنترل هیدرولیک
کاهش عمر پمپها و شیرهای کنترلی
افزایش هزینه تعویض فیلتر
افزایش ریسک تریپ یا توقف اضطراری توربین
در نیروگاهها، گرفتگی فیلتر روغن مسئله سادهای نیست؛ چون ممکن است مستقیماً روی قابلیت اطمینان واحد تولید برق اثر بگذارد.
چه عواملی باعث کاهش فیلترپذیری روغن توربین میشوند؟
1. اکسیداسیون روغن
اکسیداسیون مهمترین عامل تخریب روغن توربین است. در اثر تماس روغن با اکسیژن، حرارت و فلزات کاتالیزور، ترکیبات قطبی و نامحلول تولید میشوند. این ترکیبات میتوانند روی فیلتر تجمع پیدا کرده و باعث گرفتگی سریع آن شوند.
Oxidation
↑
⇒
Filterability
↓
Oxidation↑⇒Filterability↓
2. تشکیل وارنیش
وارنیش یا Varnish یکی از مشکلات رایج در سیستمهای روغن توربین است. وارنیش حاصل تجمع محصولات اکسیداسیونی نرم، چسبنده و قطبی است که میتوانند روی سطوح داخلی سیستم، شیرها، یاتاقانها و فیلترها رسوب کنند.
وجود وارنیش باعث میشود فیلترها زودتر دچار گرفتگی شوند و روغن بهراحتی از المنت فیلتر عبور نکند.
3. وجود آب در روغن
آب یکی از آلایندههای مهم روغن توربین است. وجود آب میتواند باعث:
کاهش خاصیت روانکاری
تشدید اکسیداسیون
ایجاد امولسیون
رشد میکروبی
خوردگی
کاهش فیلترپذیری
شود.
وقتی آب در روغن به صورت امولسیون یا قطرات ریز پخش شود، عبور روغن از فیلتر دشوارتر میشود.
4. آلودگی ذرهای
ذرات فلزی، گردوغبار، زنگزدگی، الیاف فیلتر، ذرات ناشی از سایش و آلودگیهای خارجی میتوانند باعث افزایش بار فیلتر شوند. هرچه تعداد ذرات بیشتر باشد، فیلتر سریعتر اشباع میشود.
5. ناسازگاری روغنها
مخلوط کردن روغنهای توربین با فرمولاسیون متفاوت ممکن است باعث ناسازگاری افزودنیها و تشکیل رسوبات نامحلول شود. این رسوبات یکی از عوامل مهم کاهش فیلترپذیری هستند.
به همین دلیل قبل از شارژ روغن جدید یا افزودن روغن مکمل، بهتر است تست سازگاری انجام شود.
6. آلودگی با مواد شیمیایی
ورود مواد شیمیایی مانند شویندهها، حلالها، گریس، سیالات هیدرولیک یا مواد تمیزکننده به سیستم روغن میتواند رفتار روغن را تغییر دهد و باعث گرفتگی فیلتر شود.
علائم کاهش فیلترپذیری روغن توربین
کاهش فیلترپذیری معمولاً با نشانههای عملیاتی زیر همراه است:
افزایش سریع اختلاف فشار فیلتر
نیاز مکرر به تعویض المنت فیلتر
کاهش دبی روغن در مدار
آلارم فشار فیلتر
افزایش دمای یاتاقانها
تیره شدن رنگ روغن
وجود کف یا کدورت در روغن
افزایش عدد اسیدی
افزایش مقدار آب
افزایش مقدار ذرات
کاهش پاکیزگی روغن طبق ISO 4406
مشاهده رسوبات قهوهای یا زردرنگ در سیستم
اگر فیلتر جدید در زمان کوتاهی مسدود شود، باید علاوه بر بررسی فیلتر، کیفیت روغن و وجود وارنیش یا آلودگیهای نرم نیز بررسی شود.
تست فیلترپذیری روغن توربین چگونه انجام میشود؟
تست فیلترپذیری برای ارزیابی رفتار روغن هنگام عبور از فیلتر انجام میشود. در این آزمون، مقدار مشخصی روغن از یک غشای فیلتر با اندازه مشخص عبور داده میشود و زمان عبور یا میزان گرفتگی بررسی میشود.
یکی از استانداردهای شناختهشده برای بررسی فیلترپذیری روغنهای روانکار:
ASTM D6933
این آزمون برای روغنهایی که ممکن است در سیستمهای دارای فیلترهای دقیق استفاده شوند، اهمیت زیادی دارد.
در برخی آزمایشگاهها، وضعیت فیلترپذیری همراه با آزمونهای دیگر مانند شمارش ذرات، رطوبت، MPC و عدد اسیدی بررسی میشود.
ارتباط فیلترپذیری با وارنیش
در بسیاری از موارد، افت فیلترپذیری نشانهای از شروع تشکیل وارنیش است. محصولات اکسیداسیونی ابتدا در روغن به صورت محلول یا نیمهمحلول وجود دارند. با تغییر دما، فشار یا شرایط شیمیایی، این مواد از روغن جدا شده و روی سطوح یا فیلترها رسوب میکنند.
برای بررسی خطر وارنیش معمولاً از تستهایی مانند:
MPC
RULER
FTIR
عدد اسیدی
شمارش ذرات
رطوبت
رنگ روغن
استفاده میشود.
تست MPC یکی از مهمترین روشها برای ارزیابی پتانسیل تشکیل وارنیش در روغن توربین است.
ارتباط فیلترپذیری با پاکیزگی روغن
فیلترپذیری با پاکیزگی روغن ارتباط دارد، اما دقیقاً همان مفهوم نیست.
پاکیزگی روغن
پاکیزگی معمولاً با استاندارد ISO 4406 گزارش میشود و تعداد ذرات در اندازههای مختلف را نشان میدهد.
فیلترپذیری
فیلترپذیری نشان میدهد روغن هنگام عبور از فیلتر چه رفتاری دارد و آیا باعث گرفتگی غیرعادی فیلتر میشود یا نه.
ممکن است روغن از نظر شمارش ذرات وضعیت نسبتاً خوبی داشته باشد، اما به دلیل وجود محصولات نرم اکسیداسیونی یا وارنیش، فیلترپذیری ضعیفی داشته باشد.
چه زمانی باید تست فیلترپذیری انجام شود؟
تست فیلترپذیری در موارد زیر توصیه میشود:
افزایش مکرر اختلاف فشار فیلتر
گرفتگی زودهنگام فیلترها
پس از تعویض یا شارژ روغن جدید
قبل از استفاده از روغن جدید در واحد حساس
هنگام شک به ناسازگاری روغنها
در سیستمهایی با فیلترهای دقیق
هنگام مشاهده وارنیش یا رسوبات
پس از عملیات شستوشو یا تعمیرات سیستم روغن
هنگام افزایش عدد اسیدی یا تغییر رنگ روغن
مقادیر قابل قبول فیلترپذیری
حد قابل قبول فیلترپذیری به نوع آزمون، نوع روغن، ویسکوزیته، دمای تست، نوع فیلتر و الزامات سازنده توربین بستگی دارد. به همین دلیل نمیتوان یک عدد عمومی برای همه روغنهای توربین اعلام کرد.
اما به طور کلی، روغن باید بتواند بدون ایجاد گرفتگی غیرعادی از فیلتر عبور کند و نرخ افت جریان یا افزایش فشار فیلتر در محدوده قابل قبول باشد.
در نیروگاهها، بهتر است نتایج آزمایشگاهی با موارد زیر مقایسه شود:
مشخصات روغن نو
روند نتایج قبلی همان واحد
الزامات سازنده توربین
دستورالعمل واحد تعمیرات و بهرهبرداری
تجربه عملیاتی در زمان تعویض فیلترها
راهکارهای بهبود فیلترپذیری روغن توربین
اگر فیلترپذیری روغن کاهش یافته باشد، باید ابتدا علت اصلی مشخص شود. اقدامات اصلاحی میتواند شامل موارد زیر باشد:
1. فیلتراسیون مناسب
استفاده از فیلتر با دقت مناسب میتواند ذرات جامد را حذف کند، اما اگر مشکل از وارنیش یا محصولات نرم اکسیداسیونی باشد، فیلتر معمولی همیشه کافی نیست.
2. حذف آب
اگر آب عامل اصلی باشد، باید از روشهایی مانند:
وکیوم دهیدراتور
کوالسینگ
سانتریفیوژ
سیستمهای جذب رطوبت
استفاده شود.
3. کنترل وارنیش
برای حذف محصولات وارنیش، ممکن است روشهای تخصصیتری لازم باشد، مانند:
سیستمهای جذب الکترواستاتیک
رزینهای تبادل یونی
جاذبهای قطبی
فیلترهای مخصوص حذف وارنیش
4. تعویض یا احیای روغن
اگر روغن به شدت اکسید شده باشد و افزودنیهای آن تخریب شده باشند، ممکن است تعویض کامل یا جزئی روغن لازم شود. قبل از تصمیمگیری، باید تستهایی مانند عدد اسیدی، RULER، MPC و FTIR بررسی شوند.
5. جلوگیری از ورود آلودگی
برای حفظ فیلترپذیری مناسب:
سیستم تنفسی مخزن باید کنترل شود.
از فیلتر هوای مناسب استفاده شود.
نمونهبرداری و شارژ روغن با تجهیزات تمیز انجام شود.
هنگام تعمیرات از ورود گردوغبار و رطوبت جلوگیری شود.
روغن جدید قبل از ورود به مخزن فیلتر شود.
تفاوت مشکل فیلتر با مشکل روغن
گاهی گرفتگی فیلتر به دلیل انتخاب اشتباه فیلتر است، نه کیفیت روغن. بنابراین در عیبیابی باید موارد زیر بررسی شوند:
دقت فیلتر انتخابشده
ظرفیت نگهداری آلودگی فیلتر
سازگاری المنت فیلتر با روغن
دمای کاری روغن
دبی عبوری از فیلتر
اختلاف فشار مجاز
وجود بایپس فیلتر
کیفیت و وضعیت خود روغن
اگر فیلتر بیش از حد ریز انتخاب شود یا ظرفیت مناسبی نداشته باشد، حتی روغن نسبتاً سالم هم ممکن است باعث افزایش فشار شود.
نکات مهم نمونهبرداری برای تست فیلترپذیری
برای نتیجه دقیق:
نمونه از نقطه نماینده سیستم گرفته شود.
ظرف نمونه کاملاً تمیز و خشک باشد.
از ورود گردوغبار و آب به نمونه جلوگیری شود.
نمونه در زمان مناسب به آزمایشگاه ارسال شود.
مشخصات روغن، دمای کارکرد، نوع فیلتر و سابقه تعویض فیلتر ثبت شود.
اگر مشکل در زمان بهرهبرداری رخ داده، نمونه در همان شرایط یا نزدیک به آن گرفته شود.
جمعبندی
فیلترپذیری روغن توربین یکی از شاخصهای مهم برای بررسی رفتار روغن در سیستم روانکاری نیروگاه است. کاهش فیلترپذیری میتواند نشانه وجود آلودگی ذرهای، آب، اکسیداسیون، وارنیش یا ناسازگاری روغنها باشد.