تست کف‌کنندگی روغن توربین نیروگاهی چیست؟
کف‌کنندگی روغن توربین یا Foaming Tendency یکی از پارامترهای مهم در کنترل کیفیت روغن توربین نیروگاهی است. این تست نشان می‌دهد روغن تا چه اندازه تمایل دارد در اثر ورود یا اختلاط هوا، کف پایدار تشکیل دهد و چه مدت طول می‌کشد تا این کف از بین برود.

در سیستم‌های روغن توربین، وجود مقدار کمی هوا در روغن اجتناب‌ناپذیر است؛ اما اگر روغن بیش از حد کف کند یا کف آن دیر از بین برود، می‌تواند باعث مشکلات جدی در روانکاری، خنک‌کاری و عملکرد سیستم کنترل شود.

کف‌کنندگی روغن توربین یعنی چه؟
کف زمانی ایجاد می‌شود که حباب‌های هوا در سطح روغن جمع شوند و به صورت لایه‌ای از حباب پایدار باقی بمانند.

به زبان ساده:

کف‌کنندگی یعنی روغن پس از ورود هوا، چقدر کف تولید می‌کند و این کف چقدر پایدار می‌ماند.

روغن توربین سالم باید بتواند هوای واردشده را سریع آزاد کند و کف تشکیل‌شده نیز در مدت کوتاه از بین برود.

چرا کف در روغن توربین خطرناک است؟
روغن توربین باید به‌صورت پیوسته و پایدار به یاتاقان‌ها، سیستم کنترل، گاورنر و سایر بخش‌های حساس برسد. اگر کف زیاد تشکیل شود، به جای روغن یکنواخت، مخلوطی از روغن و هوا وارد سیستم می‌شود.

این موضوع می‌تواند باعث موارد زیر شود:

کاهش کیفیت روانکاری
افت فشار روغن
کاهش دبی مؤثر روغن
ایجاد نوسان در فشار سیستم
افزایش دمای یاتاقان‌ها
افزایش اکسیداسیون روغن
افزایش احتمال کاویتاسیون در پمپ
عملکرد نامناسب سیستم کنترل هیدرولیک
خطای سنسورهای سطح روغن
سرریز شدن روغن از مخزن
افزایش ریسک تریپ یا توقف اضطراری توربین
در نیروگاه‌ها، کف شدید در روغن توربین می‌تواند نشانه یک مشکل عملیاتی یا آلودگی روغن باشد و باید جدی گرفته شود.

تفاوت کف، هوای درگیر و آزادسازی هوا
در بررسی روغن توربین، سه مفهوم نزدیک به هم وجود دارد که نباید با هم اشتباه گرفته شوند:

مفهوم توضیح
کف یا Foam تجمع حباب‌های هوا روی سطح روغن
هوای درگیر یا Entrained Air حباب‌های ریز هوا که داخل حجم روغن پخش شده‌اند
آزادسازی هوا یا Air Release توانایی روغن برای جدا کردن و آزاد کردن هوای درگیر
ممکن است روغنی کف زیادی نداشته باشد، اما هوای درگیر را دیر آزاد کند. در سیستم‌های توربین، هر دو موضوع مهم هستند.

عوامل ایجاد کف در روغن توربین
1. ورود هوا به سیستم
ورود هوا به خط مکش پمپ یا برگشت نامناسب روغن به مخزن می‌تواند باعث افزایش کف شود.

دلایل رایج ورود هوا:

نشتی در خط مکش پمپ
پایین بودن سطح روغن مخزن
آشفتگی شدید روغن برگشتی
طراحی نامناسب مسیر برگشت روغن
شکستگی یا خرابی لوله‌ها
آب‌بندی نامناسب اتصالات
وجود گردابه در مخزن روغن
2. آلودگی روغن با آب
وجود آب در روغن می‌تواند پایداری کف را افزایش دهد. آب ممکن است به صورت محلول، امولسیون یا آب آزاد در سیستم وجود داشته باشد.

Water
↑
⇒
Foaming
↑
Water↑⇒Foaming↑

3. آلودگی با ذرات جامد
ذرات ریز مانند گردوغبار، زنگ‌زدگی، الیاف فیلتر، ذرات سایش و آلودگی‌های خارجی می‌توانند باعث پایدار شدن حباب‌ها و افزایش کف شوند.

4. اکسیداسیون و پیری روغن
با افزایش عمر روغن، محصولات اکسیداسیون، ترکیبات قطبی و مواد سطح‌فعال در روغن ایجاد می‌شوند. این مواد باعث کاهش کشش سطحی روغن و افزایش تمایل به تشکیل کف می‌شوند.

5. ناسازگاری روغن‌ها
مخلوط کردن روغن‌های مختلف با فرمولاسیون متفاوت ممکن است باعث ناسازگاری افزودنی‌ها شود. برخی افزودنی‌ها یا محصولات ناسازگار می‌توانند رفتار کف‌کنندگی روغن را تغییر دهند.

6. مصرف یا حذف افزودنی ضدکف
روغن‌های توربین معمولاً دارای مقدار کمی افزودنی ضدکف هستند. اگر این افزودنی مصرف شود، تخریب گردد یا در اثر فیلتراسیون بسیار ریز حذف شود، تمایل روغن به کف کردن افزایش می‌یابد.

گاهی فیلترهای بسیار ریز یا برخی روش‌های تصفیه می‌توانند افزودنی ضدکف را کاهش دهند.

7. آلودگی با مواد شیمیایی
ورود مواد شوینده، پاک‌کننده‌ها، گریس، سیالات هیدرولیک، روغن‌های نامناسب یا مواد فرآیندی می‌تواند باعث کف شدید شود.

تست کف‌کنندگی روغن توربین چگونه انجام می‌شود؟
یکی از استانداردهای رایج برای اندازه‌گیری کف‌کنندگی روغن:

ASTM D892
در این تست، هوا با دبی مشخص از داخل نمونه روغن عبور داده می‌شود. سپس مقدار کف تشکیل‌شده و میزان باقی‌ماندن آن پس از توقف هوا اندازه‌گیری می‌شود.

نتیجه معمولاً به صورت حجم کف بر حسب میلی‌لیتر گزارش می‌شود.

توالی‌های تست کف ASTM D892
تست ASTM D892 معمولاً در سه مرحله یا Sequence انجام می‌شود:

مرحله شرایط کلی هدف
Sequence I دمای حدود 24°C بررسی کف در دمای پایین‌تر
Sequence II دمای حدود 93.5°C بررسی کف در دمای بالا
Sequence III برگشت به حدود 24°C پس از دمای بالا بررسی رفتار روغن پس از تنش حرارتی
در هر مرحله معمولاً دو عدد گزارش می‌شود:

حجم کف بلافاصله پس از هوادهی
حجم کف پس از زمان مشخص سکون
مثلاً نتیجه ممکن است به شکل زیر گزارش شود:

50
/
0
 
�
�
50/0ml

یعنی 50 میلی‌لیتر کف بلافاصله پس از هوادهی و 0 میلی‌لیتر کف پس از زمان سکون.

تفسیر نتایج تست کف
به طور کلی:

Foam Tendency بالا
⇒
تمایل زیاد به تشکیل کف
Foam Tendency بالا⇒تمایل زیاد به تشکیل کف

Foam Stability بالا
⇒
ماندگاری زیاد کف
Foam Stability بالا⇒ماندگاری زیاد کف

در گزارش تست، عدد اول معمولاً نشان‌دهنده تمایل به کف کردن و عدد دوم نشان‌دهنده پایداری کف است.

مثال تفسیر
نتیجه تست تفسیر عمومی
10/0 ml بسیار خوب
50/0 ml قابل قبول در بسیاری موارد
200/0 ml تمایل به کف بالا، اما کف پایدار نیست
200/50 ml کف زیاد و نسبتاً پایدار
300/200 ml وضعیت نامطلوب و نیازمند بررسی
حد قابل قبول دقیق به نوع روغن، استاندارد خرید، توصیه سازنده توربین و شرایط بهره‌برداری بستگی دارد.

تفاوت Foam Tendency و Foam Stability
Foam Tendency
یعنی روغن چقدر کف تولید می‌کند.

Foam Stability
یعنی کف ایجادشده چقدر باقی می‌ماند.

ممکن است روغنی کف زیادی تولید کند ولی سریع بخوابد. این حالت معمولاً کمتر خطرناک است از روغنی که کف آن پایدار می‌ماند.

به طور خلاصه:

Foam Stability بالا
=
خطر بیشتر
Foam Stability بالا=خطر بیشتر

ارتباط کف‌کنندگی با آزادسازی هوا
تست کف‌کنندگی با تست آزادسازی هوا متفاوت است.

تست کاربرد
ASTM D892 بررسی کف سطحی روغن
ASTM D3427 بررسی توانایی روغن در آزادسازی هوای درگیر
در توربین‌ها، مخصوصاً سیستم‌های با گردش سریع روغن، تست Air Release اهمیت زیادی دارد. اگر روغن هوای درگیر را دیر آزاد کند، ممکن است حباب‌های هوا به یاتاقان‌ها یا پمپ‌ها برسند.

ارتباط کف‌کنندگی با وارنیش و اکسیداسیون
با افزایش اکسیداسیون روغن، ترکیبات قطبی و سطح‌فعال تولید می‌شوند. این ترکیبات می‌توانند باعث افزایش کف و پایداری آن شوند.

از طرف دیگر، وارنیش و محصولات تخریب روغن می‌توانند عملکرد افزودنی‌های ضدکف را مختل کنند.

بنابراین اگر در روغن توربین کف غیرعادی مشاهده شود، بهتر است تست‌های زیر نیز بررسی شوند:

عدد اسیدی
MPC
RULER
FTIR
رطوبت
شمارش ذرات
ویسکوزیته
Air Release
نقش افزودنی ضدکف در روغن توربین
روغن‌های توربین معمولاً مقدار کمی افزودنی ضدکف دارند. این افزودنی‌ها باعث می‌شوند حباب‌های کف سریع‌تر بترکند و کف پایدار تشکیل نشود.

اما مقدار افزودنی ضدکف باید کنترل‌شده باشد. اضافه کردن بیش از حد ضدکف همیشه راه‌حل خوبی نیست، چون ممکن است:

آزادسازی هوا را بدتر کند
باعث پخش شدن حباب‌های ریز در روغن شود
روی فیلترپذیری اثر منفی بگذارد
با افزودنی‌های موجود ناسازگار باشد
بنابراین افزودن ضدکف باید فقط با نظر آزمایشگاه یا سازنده روغن انجام شود.

اگر روغن توربین کف کند چه باید کرد؟
در صورت مشاهده کف غیرعادی، بهتر است مراحل زیر انجام شود:

1. بررسی شرایط مکانیکی سیستم
ابتدا باید مطمئن شد هوا از جایی وارد سیستم نمی‌شود:

خط مکش پمپ بررسی شود.
سطح روغن مخزن کنترل شود.
نشتی‌ها بررسی شوند.
مسیر برگشت روغن به مخزن بررسی شود.
وضعیت پمپ و آب‌بندی‌ها کنترل شود.
2. بررسی آلودگی آب
آزمایش Water Content انجام شود. اگر آب بالا باشد، باید با روش‌هایی مانند وکیوم دهیدراتور، کوالسینگ یا سانتریفیوژ حذف شود.

3. بررسی آلودگی ذره‌ای
تست پاکیزگی روغن طبق ISO 4406 و شمارش ذرات انجام شود. اگر ذرات بالا باشند، فیلتراسیون مناسب لازم است.

4. بررسی اکسیداسیون و وارنیش
اگر کف همراه با تغییر رنگ روغن، گرفتگی فیلتر یا رسوبات باشد، تست‌های MPC، RULER، FTIR و عدد اسیدی ضروری هستند.

5. بررسی ناسازگاری روغن
اگر اخیراً روغن جدید اضافه شده یا برند روغن تغییر کرده است، احتمال ناسازگاری وجود دارد. در این حالت باید تست Compatibility انجام شود.

6. خودداری از افزودن خودسرانه ضدکف
افزودن ضدکف بدون بررسی علت اصلی ممکن است مشکل را موقتاً پنهان کند یا حتی مشکلات جدیدی ایجاد کند.

اقدامات اصلاحی برای کاهش کف روغن توربین
بسته به علت مشکل، اقدامات زیر قابل انجام است:

حذف نشتی هوا در مسیر مکش
تنظیم سطح روغن مخزن
اصلاح مسیر برگشت روغن
حذف آب از روغن
فیلتراسیون ذرات
کنترل اکسیداسیون و وارنیش
تعویض یا احیای روغن در صورت تخریب شدید
استفاده کنترل‌شده از افزودنی ضدکف
بررسی کیفیت فیلتر و سازگاری آن با روغن
جلوگیری از اختلاط روغن‌های ناسازگار
نکات نمونه‌برداری برای تست کف
برای نتیجه دقیق تست کف‌کنندگی:

نمونه باید از نقطه مناسب سیستم گرفته شود.
ظرف نمونه کاملاً تمیز و خشک باشد.
نمونه نباید شدیداً تکان داده شود.
از ورود آب، گردوغبار یا مواد شوینده به نمونه جلوگیری شود.
سابقه افزودن روغن جدید، تعویض فیلتر یا عملیات تصفیه ثبت شود.
اگر کف در شرایط خاصی رخ می‌دهد، زمان نمونه‌برداری با همان شرایط عملیاتی هماهنگ شود.
جمع‌بندی
کف‌کنندگی روغن توربین یکی از شاخص‌های مهم در ارزیابی عملکرد روغن در سیستم روانکاری نیروگاه است. کف زیاد می‌تواند باعث افت فشار، کاهش روانکاری، افزایش دمای یاتاقان‌ها، کاویتاسیون پمپ و اختلال در عملکرد سیستم کنترل شود.

تست رایج برای بررسی کف‌کنندگی روغن:

ASTM D892

در کنار آن، برای بررسی کامل‌تر وضعیت روغن باید تست‌هایی مانند **Air Release، Water Content، ISO 440