زیاد طول کشیده است؟ صفحه بارگذاری را ببندید.

ویسکوزیته روغن توربین (فیلم آموزشی)

0

در این فیلم ۳ دقیقه ای در مورد ویسکوزیته روغن توربین به شما میگویم:

  • تعریف ویسکوزیته سینماتیک و ویسکوزیته دینامیک
  • عوامل کاهش و افزایش ویسکوزیته
  • حد مجاز تغییرات ویسکوزیته
  • مقدار روغن و هزینه آزمایش اندازه گیری ویسکوزیته طبق استاندارد ASTM D 445

 

ویسکوزیته روغن توربین

به نام خدا دوستان سلام من سعید کردی زاده هستم، کارشناس ارشد مکانیک و در این ویدیو قصد دارم در مورد ویسکوزیته روغن توربین مطالبی را با شما درمیان بگذارم.

گرانروی مقاومتی است که سیال به دلیل اصطکاک داخلی مولکول­ها، در مقابل جاری شدن از خود نشان می­دهد. عسل ویسکوزتر از آب است چون عسل در برابر جاری شدن از خودش مقاومت بیشتری نشان میدهد. گرانروی سیال با تغییرات درجه حرارت تغییر می­کند. بدین صورت که اگر درجه حرارت کاهش یابد، گرانروی زیاد می­شود و بالعکس. به همین دلیل، گرانروی همیشه با ذکر درجه حرارت بیان می­گردد

 

واحدهای اندازه گیری ویسکوزیته

 

گرانروی سینماتیک

ویسکوزیته سینماتیک که واحد آن mm2/s است. برای محاسبه ویسکوزیته به این روش روغن از داخل یک لوله مویین یا Capillary tube با نیروی جاذبه جاری شده و مدت زمانی را که طول میکشد روغن در طول مشخصی از این لوله مویین جابه جا شود را ثبت میکنند.

از حاصل تقسیم مساحت مقطع لوله به زمان، ویسکوزیته سینماتیک محاسبه میشود.

 

 

ویسکوزیته روغن توربینمعمولا گرانروی سینماتیک با واحد سانتی استوک (۱cSt=0.01st) و در سیستم SI با واحد میلی­متر مربع بر ثانیه گزارش می­شود. اندازه‌­گیری این نوع گرانروی طبق روش استاندارد (۴۴۵-ASTMD)، و در دو دمای  و  صورت میگیرد.

 

گرانروی دینامیک

گرانروی دینامیک که فقط تابعی از اصطکاک داخل یک مایع است، یکی از اساسی‌­ترین عوامل در محاسبات طراحی یاتاقانهای توربین و جریان مایع می‌­باشد و میزان آن با اندازه‌­گیری مقدار نیروی لازم برای غلبه بر نیروی اصطکاک بین دولایه با ابعاد مشخص تعیین می­شود.

تفاوت سرعت بین دو لایه سیال که به تغییرات خطی آنها بستگی دارد، سرعت برشی نام دارد و با (s) نشان داده می­شود. گرادیان سرعت به تنش برشی نیز بستگی دارد.

گرانروی دینامیکی معمولا با  نشان داده می­شود و واحد آن پوآز – سانتی پوآز (cp=0.01p) و در سیستم بین­المللی SI، با واحد پاسکال – ثانیه (۱pas = 10p) گزارش می­شود.

ویسکوزیته دینامیکی روغن

 

برای تبدیل ویسکوزیته سینماتیک به ویسکوزیته دینامیک کافیست، ویسکوزیته سینماتیک را در چگالی روغن ضرب کنید.

عسل ویسکوزتر از آب است چون عسل در برابر جاری شدن از خودش مقاومت بیشتری نشان می دهد.

ویسکوزیته روغن

 

 

تغییرات ویسکوزیته نشان دهنده چیست؟

تغییرات ویسکوزیته برای روغن توربین فوق العاده مهم می باشد.

کاهش ویسکوزیته

کاهش ویسکوزیته به دلیل شکست حرارتی روغن یا Thermal Cracking بوده و میتواند باعث کاهش و شکست فیلم روغن در یاتاقان توربین شود.

 

افزایش ویسکوزیته

افزایش ویسکوزیته معمولا بیشتر گزارش میشود، به دلایل زیر میتواند باشد:

افزایش ویسکوزیته روغن توربین باعث ایجاد پدیده ای به نام شلاق روغن یا Oil whip در یاتاقان های ژورنال شود.

همچنین کاهش فلو و درنتیجه، کاویتاسیون در پمپ و یاتاقان را ینز به همراه دارد. همچنین افزایش ویسکوزیته باعث داغ روشن روغن شده و این داغ شدن، Varnish و Sludge را به همراه دارد.

با پدیده وارنیش بیشتر آشنا شوید.

ویسکوزیته روغن

شاخص گرانروی(Viscosity Index) چیست؟

میزان تغییرات گرانروی بر اثر تغییر دما را شاخص گرانروی می­نامند که به اختصار به صورت VI نشان داده میشود. هرچه VI روغنی بالاتر باشد، تغییرات ویسکوزیته آن روغن براثر تغییرات دما کمتر خواهد بود. شاخص گرانروی عددی بدون بعد است و از صفر تا مقادیر بالاتر از ۱۰۰ نیز تغییر می­کند.

مواد افزودنی با هدف بهبود کیفیت و تامین خواص مورد نظر، به روغنها افزوده می­شود. بمنظور بهبود شاخص گرانروی روغنها نیز، از مواد افزودنی بهبود دهنده شاخص گرانروی (VI Improvers) استفاده می­شود. این مواد پلیمری، وظیفه کاهش تغییرات گرانروی در برابر تغییرات درجه حرارت را بعهده دارند. زیرا گرانروی روغنها خاصیت ثابتی نبوده و با تغییر درجه حرارت، فشار و سرعت برشی، مقدار آن تغییر می­کند.

 

تغییرات گرانروی با دما

وقتی دمای روغن روانکار بالا می­رود، کشش میان مولکول­ها کم شده و گرانروی آن کاهش می­یابد.

معادله ابلود – والتر که رابطه بین گرانروی و درجه حرارت را نشان می­دهد به عنوان مبنای محاسبات توسط استانداردهای

International Standards Organization :ISO

Deutsche Industrie Norm :DIN

American Society Testing and Material: ASTM

به کار می­رود.

T: دمای کلوین

C , K : عدد ثابت

m : شیب نمودار V-T

مقدار C برای روغن معدنی در معادله (۴)، بین ۰٫۶-۰٫۹ می­باشد.

m در معادله ابلود – والتر نشان دهنده شیب منحنی V-T است و برای روغن پایه بین ۵، ۴-۱، ۱ می­باشد. مقادیر کوچکتر برای روغن­هایی که گرانرویشان به میزان کمتری با دما تغییر می­کنند ، استفاده می­شود

 

تغییرات گرانروی با فشار

با وجود آنکه بررسی رفتار V-P درمورد برخی از روانکارها نادیده انگاشته شده است، اما وابستگی نمایی گرانروی با فشار به این معناست که گرانروی به شدت با افزایش فشار، افزایش می­یابد. به طور مثال گرانروی روغن­های عملیات ماشین کاری می­تواند با افزایش فشار با توان ۱۰ افزایش یابد.

: گرانروی دینامیک در فشارp

: ضريب گرانروی – فشار (نسبت عکس با دما دارد)

ویسکوزیته  : گرانروی دینامیک در فشار یک اتمسفر

 

 

تغییرات گرانروی با سرعت برشی

سیالات نیوتنی سیالاتی هستند که با تغییر سرعت برشی گرانروی دینامیکی آنها ثابت بماند. در غیر اینصورت آنها را سیالات غیر نیوتنی می­نامند. در واقع رابطه بین سرعت برشی (تفاوت سرعت بین دو لایه) و تنش برشی به صورت زیر تعریف می­شود:

 

که  گرانروی دینامیک سیال است.

روغن­های حاوی مواد افزودنی پلیمری و روغن­های معدنی در درجه حرارت­های پایین، نمونه­هایی از سیالات غیرنیوتنی هستند. در دماهای کاربرد معمولی، اکثر روغن­های پایه هیدروکربنی و استرهای سنتزی مانند سیالات نیوتنی عمل می­کنند کرده و نیروهای برشی خیلی زیادی را تحمل می­کنند.

برای تنظیم گرانروی و بهبود شاخص گرانروی به روغن­ها مواد افزودنی پلیمری به نام (VI-Improvers) اضافه می­کنند، اگر این پلیمرها دارای مقاومت لازم در برابر تنش­های برشی نباشند، به مولکولهای کوچکتر شکسته شده، گرانروی روغن نیز کاهش می­یابد. بنابراین در روغن­هایی که از این مواد افزودنی در تولید آن­ها استفاده می­شود (مانند روغن­های موتور چند درجه­ای)، باید از پلیمرهایی با پایداری خوب در برابر تنش­های برشی استفاده کرد.

کاهش گرانروی بر اثر تنش برشی در سیالات غیرنیوتنی برگشت­پذیر است و بعد از آنکه تنش برشی متوقف شود، گرانروی به مقدار اولیه خود باز می­گردد. در چنین مواردی، نیروهای برشی منجر به تغییر مکانیکی یا کاهش اندازه مولکولهای پلیمر می­شوند. این نتایج به خصوص در روغن­های موتور چند درجه­ای و روغن­های هیدرولیک با VI بالا مشاهده شده است. پایداری برشی این پلیمرها مشخصه کیفیتی بسیار مهمی است.

 

 

مکانیسم عمل بهبود دهنده­های شاخص گرانروی (VI-improver)

بهبود دهنده­های شاخص گرانروی پلیمرهایی هستند که حلالیتشان به طول زنجیره، ساختار و ترکیب شیمیایی آن­ها بستگی دارد. این پلیمرها در دماهای بالا تغییر شکل داده و با افزایش دما، حلالیتشان در روغن افزایش می­یابد. افزایش گرانروی و VI به وزن مولکولی و غلظت بهبود دهنده گرانروی به کار رفته در فرمولاسیون روغن بستگی دارد. در عمل و بسته به کاربرد، وزن مولکولی معمولا gr/mol – ۲۵۰۰۰۰-۱۰۰۰۰ و غلظت آن­ها معمولاً بین ۳ تا ۲۵ درصد وزنی می­باشد.

 

نمودار ۲- تغییرات پایداری برشی با وزن مولکولی بهبود دهنده­های شاخص گرانروی
نمودار ۳- تغییرات غلظت با وزن مولکولی بهبود دهنده­های شاخص گرانروی

 

به غیر از وابستگی غلظت پلیمر (بهبود دهنده شاخص گرانروی) به وزن مولکولی که در نمودار ۲ نشان داده شده است. در صورت ثابت ماندن غلظت، با افزایش وزن مولکولی، به علت تخریب مکانیکی – حرارتی زنجیر پلیمر، پایداری برشی کاهش می­یابد ( نمودار ۳) . این عمل به وسیله دو مکانیسم زیر رخ می­دهد:

۱- شکست موقتی

تحت شرایط مشخصی از تنش برشی (shear stress) اتفاق می­افتد و نتیجه آن کم شدن موقتی گرانری است. ظاهرا تحت این شرایط مولکولهای بلند ماده افزودنی خود را در جهت فشار وارده قرار داده و در نتیجه مقاومت کمتری در برابر جریان ایجاد می­کنند و این عمل باعث پایین آمدن گرانروی می­شود. وقتی که فشار برداشته شود مولکولها به حالت اولیه خود بر می­گردند و کم شدن گرانروی موقتی از بین می­رود. این عمل دارای یک نتیجه سودمند می­باشد و کم شدن موقتی گرانروی سبب می­شود تا در شرایط آب هوای سرد موتور راحت­تر روشن شود.

۲- شکست دائمی

در این حالت مولکولهای بلند زنجیر پلیمر تحت اثر تنش و ضربه کاملا شکسته شده و تبدیل به مولکولهای کوچکتر می­شوند. مولکولهای کوچک تولید شده دارای خاصیت بالابرندگی شاخص گرانروی به اندازه کافی نمی­باشد و این شکست مولکولی یک عامل محدود کننده در میزان افزایش این مواد به روغن پایه می­باشد.

آیا شاخص گرانروی(Viscosity Index) بیانگر کیفیت روغن است؟

شاخص گرانروي (VI) نشانگر ميزان تغييرات گرانروي نسبت به تغييرات دما است.

هرچه رقم شاخص گرانروي روغني بزرگتر باشد، در اثر تغيير دما گرانروي روغن كمتر تغيير مي كند و برعكس.

با توجه به مطلوب بودن محدودیت تغییرات گرانروی در عموم سیستم ها می توان گفت این مشخصه می تواند بیانگر کیفیت روغن باشد.

از آنجایی که دمای تانک روغن توربین توسط کولر روغن کنترل می شود، این پارامتر در روغن توربین پر رنگ نمی باشد.

 

اظهار نظر توربین سازها در مورد ویسکوزیته

توربین سازهای مختلف در مورد رنج تغییرات ویسکوزیته روغنی که قرار است در توربینشان استفاده شود، اظهار نظر کرده اند.

به عنوان مثال استانداردASTM D 4378 تغییرات ۵%± را به عنوان حد مجاز تغییرات ویسکوزیته عنوان کرده است.

توربین سازهایی مثل زیمنس و مپنا تغییرات ۱۰%± را برای ویسکوزیته روغن توربین اعلام نموده اند.

ویسکوزیته روغن

 

 

اندازه گیری ویسکوزیته

پیشنهاد میشود از روغن توربین به صورت ماهیانه نمونه گیری کرده و ویسکوزیته را ماهیانه اندازه گیری کنید. این کار را میتوانید با پروتکل استاندارد ASTM D 445 و با مقدار ۲۵ml از روغن انجام دهید.

هزینه انجام تست در کشور ما یازده هزار تومن است.

ویسکوزیته روغن

 

آنالیز روغن کردی زاده

نظر شما در مورد ویسکوزیته روغن توربین چیست؟

این مطلب با نظرات شما تکمیل می شود.

ما در وب سایت آموزش نیروگاه مشتاق دریافت

نظرات شما عزیزان هستیم.

همچنین میتواند با مراجعه به وب سایت نشریه نگهداری و تعمیرات

در صنایع سیمان و معدن، مقاله من در مورد ویسکوزیته روغن توربین

که در این نشریه چاپ شده است را مشاهده کرده و فایل pdf آن را

از اینجا دانلود کنید.

ویسکوزیته_روغن_توربین_pdf

 

 

 

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.