آزمایش وارنیش روغن توربین چیست؟

با شروع مشکلات وارنیش آزمایشگاه‌های مختلف برای تشخیص وارنیش روغن دست به کار شدند. به عنوان مثال آزمایشگاه exonmobil با استفاده سانتریفیوژ کردن نمونۀ روغن (Ultra Centrifuge Rating) وضعیت وارنیش را ارزیابی میکند. آزمایشگاه singnum مبتکر QSA(Quantitave Spectrophotometric Analysis) بود که با تلفیقی از روش طیف‌سنجی رنگ و اندازه‌‌گیری دانسیته، پتانسیل تشکیل وارنیش در روغن را مشخص می‌کند. طیف سنجی مادون قرمز (FTIRI) نیز روند افزایش در شدت پیک روغن در عددموج cm^-1 1630 و cm^-1 1741 را به عنوان زنگ خطری برای وقوع وارنیش اعلام می‌کند.

اما بدون شک جامع‌ترین، دقیق‌ترین و مقرون به صرفه‌ترین روش تشخیص پتانسیل وارنیش روغن آزمایش Membrane Patch Colorimetric (MPC) می‌باشد.

Membrane Patch Colorimetric (MPC)

در سال 2012 سازمان ASTM استاندارد D7843را منتشر کرد که پتانسیل ایجاد وارنیش در روغن را از طریق آزمایشMPC (رنگ سنجی) مشخص می‌کند. مراحل انجام آزمایش به قرار زیر است:

1-آماده سازی نمونه روغن

آماده سازی نمونه روغن چهار شبانه روز به طول می‌انجامد. ابتدا نمونه روغن به کمک آون (Oven) به مدت 24 تا 25 ساعت در دمایی بین C⁰ 60 تا C⁰ 65 گرم می‌شود (یک شبانه روز). سپس نمونه به مدت 72 ساعت (سه شبانه روز) در محیطی تاریک و در دمای C⁰ 15 تا C⁰ 25 (room temperature) نگهداری می‌شود. اشعه UV در نور خورشید و لامپ فلوئورسنت بر نتایج آزمایش تاثیرگذار است. زیرا اشعه UV سبب ساز واکنش فوتو-کاتالیتیک در نمونه روغن است. لذا ضمن رعایت این نکته در آزمایشگاه لازم است از ظروف تیره برای نمونه‌گیری روغن استفاده‌شود.

2- عبور نمونه روغن از فیلتر 0.45 μm

پس از آماده سازی، 50ml روغن با 50ml حلال رقیق شده به مدت 15 دقیقه مخلوط می‌شوند. سپس محلول حاصل به کمک پمپ مکش از فیلتری از جنس سلولز نیترات (nitro-cellulose) با مش 0.45 μm عبور داده می‌شود.

تصویر (1)– فیلتر آزمایشMPC

پس از عبور کامل محلول و خشک کردن کاغذ، دستگاه طیف‌سنج رنگ (Spectrophotometer) طیف رنگی لکه ایجاد شده روی کاغذ را اندازه گیری کرده و نتیجه نهایی با عدد بدون بعدی به نام ΔE نمایش داده میشود. این عدد نماینده طیف رنگ‌های قرمز، زرد و مشکی روی کاغذ فیلتر بوده و شاخصی از پتانسیل تشکسل وارنیش روغن است.

تصویر (2)– اثر طیف رنگ‌های قرمز، زرد و مشکی در مقدار ΔE

وضعیت پتاسیل تولید وارنیش در روغن براساس مقدار ΔE در تصویر (11-13) نشان داده است. لازم به ذکر است این تست بهVarnish Potential Test یا VPT نیز شهرت یافته است.

تصویر (3)– Membrane patch colorimetric (MPC)- ASTM D7843

رنگ روغن در نتیجه این تست هیج تاثیری ندارد و روغن‌هایی تیره‌ در صورتی که حاوی وارنیش نباشند هیچ اثری از خود روی کاغذ باقی نمی‌گذارند. زیرا فقط ذرات وارنیش نامحلول از کاغذ عبور نکرده و تغییر رنگ کاغذ فیلتر را باعث می‌شود. به همین علت در روغن نو مقدار ΔE کمتر دو است.

ممکن بپرسید آیا رسوب حاصل از ذرات فرسایشی روی نتیجه تست تاثیر دارد؟ اگر روغن مملو از ذرات تیره فلزی و غیر وارنیشی باشد ΔE بالا میرود؟ پاسخ به این سولات منفی است. علت آن است که ذرات فرسایشی در عمق کاغذ نفوذ نکرده و در پس از عبور روغن از کاغذ فیلتر، براده‌های احتمالی به کمک حلال از روی کاغذ شسته می‌شود.

در جدول زیر نمونه‌ای از تفسیر نتایج ΔE به همراه اقدامات اصلاحی نشان داده شده است.

این نکته ارزش اشاره دارد که محدوده های ذکر شده در این جدول بسته به نوع روغن، شرایط کاری توربین میتواند تغییر کند و تاکنون رنج مجازی برای نتایج MPC (ΔE) ارائه نشده است. در تایید این موضوع آزمایشگاه TestOil اعلام کرده است: بعضی از سیستم‌ها نتیجه MPC پایینی داشتند ‌اما بازدیدهای انجام شده از بخش های داخلی، از وقوع رسوبات شدید وارنیش حکایت میکرد. بنابراین نتیجه MPC به عنوان پتانسیلی برای رسوب وارنیش نباید درنظر گرفته شود. این سناریو در نواحی داغ مانند برینگ‌ها بیشتر اتفاق افتاده است. به عبارت دیگر در یاتاقان رسوب زیادی از وارنیش مشاهده شده اما مقدار MPC روغن پایین بوده شده است. این آزمایشگاه همچنین اعلام میکند: اگر نرخ رسوب وارنیش با نرخ تولید وارنیش در روغن برابر شود، نتایج MPC ثابت می‌مانند و حتی در بعضی موارد دیده شده که مقدار MPC کمتر از 10 و ثابت باقی مانده است.

شرکت نوریا نیز اعلام میکند: در آزمایش پتانسیل تشکیل وارنیش ASTM D 7842 ، تعیین یک سطح قابل قبول از وارنیش اندازه‌گیری شده که بتواند کارکرد بدون مشکل ماشین را تضمین کند، با چالش‌های واقعی روبرو می‌باشد.

لذا باید گفت: پایین بودن مقدار ΔE به نبودن رسوب خطرناک وارنیش دلالت نمیکند اما ΔE بالا و همچنین تغییرات افزایشی و کاهشی ΔE نگران کننده است.