آموزش نیروگاه| سعید کردی زاده

روش حذف وارنیش روغن چیست؟

با توجه به ماهیت پرهزینه خرابی‌های مربوط به وارنیش، استراتژی‌های متعددی برای کاهش وارنیش تدوین شده است. همانطور که در ابتدای این فصل اشاره شد، تغییر فاز بین وارنیش محلول و وارنیش نامحلول دستخوش یک تعادل شیمیایی برگشت‌پذیر می‌باشد. در نتیجه، حتی پس از تشکیل رسوب وارنیش، می‌توان شرایط را به گونه‌ای تغییر داد که موقعیت تعادل در جهت بازگشت رسوبات به حالت وارنیش محلول جابجا شده و رسوب وارنیش رفته رفته حذف گردد. طبق اصل لوشاتلیه، در واکنش‌های برگشت‌پذیر با تغییر غلظت یکی از واکنشگرها می‌توان جهت واکنش را تغییر داد. بنابراین روش‌های حذف وارنیش در دو مرحله انجام می‌شود:

مرحله اول، حذف وارنیش محلول و نامحلول از روغن توربین است. در این مرحله با تمیز شدن روغن ظرفیت انحلال پذیری روغن نیز افزایش میابد. مرحله دوم، تلاش برای حذف رسوب وارنیش از سطوح سیستم روانکاری است. در این مرحله رسوب وارنیش در روغن تمیز شده حل شده و با گذشت زمان سطوح از شر رسوب وارنیش خلاص می‌شود.

لازم به ذکر است، اگر زمان زیادی از تشکیل رسوب وارنیش گذشته باشد، عملیات وارنیش‌زدایی سخت‌تر و مستلزم صرف وقت و هزینه بیشتری خواهد بود. تصور کنید می‌خواهید ماهی تابه‌ای را که مدام دچار سوختگی شده و کلیکسیونی از غذاهای سوخته را با خود دارد تمیز نمایید. بی‌شک تمیزکاری این ماهی تابه به مراتب نسبت به ماهی‌تابه‌ای که یکبار دچار سوختگی شده است. بنابراین فرآیند پاک‌سازی سطوح از رسوب سرسخت وارنیش، بسته به شدت و ماهیت شیمیایی وارنیش، محل تشکیل، عمر رسوبات، حجم روانکار و راندمان سیستم وارنیش‌زدایی می تواند از چند روز تا چندماه به طول انجامد.

حذف وارنیش روغن به کمک فیلترهای بستر عمیق سلولزی (Cellulose-Based Depth Filter)

در این روش ابتدا روغن آلوده به کولر دستگاه وارد شده و سرد می‌شود. با کاهش دما ظرفیت انحلال‌پذیری روغن (Solubility)  کاهش یافته و بخش زیادی از وارنیش محلول به وارنیش نامحلول تبدیل می‌شود. در ادامه روغن سرد به کمک پمپ و با فشار به صورت شعاعی وارد فیلتر بستر عمیق سلولزی می‌شود و از گذرگاه‌های بسیار باریک نامنظم بین فیبرهای سلولزی عبور میکند.

 

 

تصویر (1)– فیلترهای بستر عمیق سلولزی

اگرچه وارنیش نامحلول معمولا اندازه‌ای کمتر از 1μm دارد و می‌تواند از این گذرگاه‌ها عبور کند اما به علت نیروی چسپندگی بین مولکولی واندروالس (Van der Vaals force)  به سطح فیبرهای سلولزی جذب شده و اصطلاحا جذب سطحی (Surface attraction)  می‌شود. از آنجایی که مواد قطبی به سطحِ فیبر سلولزی جذب می‌شوند این پدیده ادسورپشن (adsorption)  نامیده می‌شود. به عبارت دیگر به پیوند شیمیایی / فیزیکی اتم‌ها، مولکول‌ها یا ذرات (particles) به یک سطح ادسورپشن می‌گویند.

 

تصویر (2)– فیلترهای بستر عمیق سلولزی

 در ادامه وارنیش به داخل فیبر سلولزی نیز وارد شده و بخشی از آن بازهم به طریق ادسورپشن در آنجا متوقف و حذف می‌شود. لازم به ذکر اسن هرچه سطح تماس فیلتر با روغن بیشتر باشد جذب سطحی بیشتر اتفاق می‌افتد.

بقیه ذرات فرسایشی (آلاینده‌های سخت) و وارنیش‌های نامحلول (آلاینده‌های نرم) که سایزهای بزرگتری دارند نمی‌توانند از گذرگاه‌های تنگ و پر پیچ تاب فیبرهای سلولزی عبور کنند و در داخل و عمق فیلتر شکار می‌شوند. این پدیده ابـــسورشن (absorption)  نامیده می‌شود. در پایان و همانطور که در تصویر (1) نشان داده است روغن عاری از وارنیش بصورت محوری از مرکز فیلتر خارج شده و به تانک روغن توربین بازگردانده می‌شود. این فرایند مدام تکرار شده و حذف وارنیش از روغن توربین، حذف رسوب وارنیش از سطوح سیستم روانکاری را به همراه دارد. همانطور که گفته شد، پاکسازی سطوح از وارنیش بصورت مستقیم صورت نمی‌گیرد بلکه از طریق واکنش تعادلی بین دو فاز وارنیش محلول و وارنیش نامحلول و بواسطه روغن انجام خواهد شد.

حذف وارنیش به کمک فیلترهای نانو با ساختار لوله مویین (Nano Capillary Tubes)

در این روش فرآیند حذف آلودگی‌ها از طریق میلیون‌ها لوله مویین انجام می‌شود. فرایند کار به این صورت است: ابتدا روغن آلوده به کمک پمپ و با فشار و به صورت محوری از لوله‌های مویین در داخل مدیای فیلتر عبور میکند. این لوله‌های مویین از جنس نانو سلولز و هموپلیمر بوده و هر کدام از آنها مانند یک فیلتر عمل می‌کند. بر اساس الگوی سرعت سیالات نیوتنی، سرعت جریان روغن در وسط مقطع لوله بیشترین مقدار و در دیواره‌‌ به کمترین حد خود می‌رسد. به همین علت ذرات آلاینده نرم و سخت که وزن و اصطکاک بیشتری نسبت به مولکول‌های روغن دارند، به سمت دیواره‌ لوله مویین جابجا می‌شوند. بنابراین جریان روغن توربین به صورت محوری از بالا تا پایین مدیای فیلتر در کنار تعداد زیاد و ابعاد و اندازه‌های نانومتری لوله‌های مویین سطح تماس روغن با فیلتر را به بیشترین مقدار ممکن رسانده و در نهایت این ذرات در حفره‌های موجود در دیواره لوله مویین به دام می افتند و از روغن حذف می‌شوند.

این نوع فیلتر برای حذف هر دو نوع وارنیش محلول و نامحلول در دمای کمتر C0 30 مناسب است اما با توجه به ماهیت وارنیش و انحلال بخشی از آن در روغن در دمای بهره‌بردای  توربین، برای حذف وارنیش محلول دمای روغن قبل از ورود به این فیلتر بصورت تدریجی توسط سیستم خنک کننده خاصی تا حد مشخصی کاهش می‌یابد. در نهایت با حذف وارنیش روغن و افزایش ظرفیت انحلال پذیری روغن مطابق با اصل تعادل لوشاتلیه رسوبات انباشته شده بر روی سطوح داخلی سیستم روانکاری نیز حذف می‌شوند.

 

تصویر (3)– فیلترهای نانو با ساختار لوله مویین

حذف وارنیش روغن با فیلتر الکترواستاتیک (Electrostatic separator)

نحوه عملکرد فیلتر الکترواستاتیک بر اساس اصل نیروی کلمب (columb force) استوار است. مشابه دو روش قبلی ابتدا روغن سرد شده و سپس وارد فیلتر الکترواستاتیک می‌شود. سپس برق DC با ولتاژ بالا از المان‌های فیلتر عبور داده شده و میدان الکترواستاتیکی قدرتمندی در المان فیلتر ایجاد میکند. با ورود روغن توربین به این المان‌ها آن دسته از ذرات و آلاینده‌های روغن که بار الکتریکی منفی دارند به سمت الکترود مثبت و بقیه آلاینده‌ها مثل وارنیش نامحلول که بار مثبت دارد توسط الکترود منفی جذب می‌شوند. به بیان دیگر در این روش ذرات باردار نمی‌شوند بلکه ذرات خود دارای بار هستند و به سمت صفحات با بار مخالف متمایل می‌شوند.‌‌‌‌‌ درنتیجه ورانیش نامحلول به صفحات باردار جذب شده و از روغن زدوده میشود.

 

تصویر (4)– حذف وارنیش روغن با فیلتر الکترواستاتیک (Electrostatic separator)

حذف وارنیش به کمک روش (BCA) Balance Charge Agglomeration

در روش BCA همانگونه که در تصویر (5) مشاهده می‌کنید، جریان روغن به دو قسمت مجزا تبدیل شده و هر قسمت با بار الکتریکی مخالف قسمت دیگر شارژ می‌شود. در این فرایند وارنیش نامحلول روغن باردار می‌شود. یک گروه از ذرات وارنیش نامحلول بار مثبت و گروه دوم بار منفی پیدا می‌کنند. در پایان هر دو گروه تحت شرایط مغشوش با هم ترکیب می‌شوند دراثر این اختلاط، ذرات وارنیش نامحلول باردار مثبت و منفی همدیگر را جذب کرده و گروه بزرگی از ذرات وارنیش نامحلول را تشکیل می‌دهند و به همین علت به راحتی در فیلترهای فایبرگلاس معمولی شکار می‌شوند.

 

 

تصویر (5)– مراحل حذف وارنیش روغن توربین با فیلتر الکترواستاتیک

حذف وارنیش با استفاده از بستر یونی ICB)) Ion Charged Bonding

یکی از روش‌های حذف وارنیش محلول استفاده از (ICB) Ionic Charged Bonding است. در این تکنولوژی از رزین‌های مبادله‌کننده یونی مانند ذغال فعال، سلولز فشرده، الیاف کتان، شالی برنج برای حذف وارنیش محلول استفاده می‌شود. با عبور روغن آلوده از روی بستر، سطح رزین با وارنیش محلول روغن توربین پیوند مولکولی ضعیفی مانند پیوند واندوالسی و یا حتی پیوند هیدروزنی تشکیل داده به روش جذب سطحی (adsorption)، وارنیش روغن را حذف می‌کند. برای اینکه تصور ساده از نیروی واندورالس داشته باشید، حتما دیده‌اید که شیشه عینک هرچقدر هم که تمیز باشد، باز هم ذرات ریزی به آن چسبیده‌اند. چسبندگی این ذرات به شیشه عینک به نیروی جذب الکترواستاتیکی بین ذرات و شیشه یا همان نیروی واندوالسی مرتبط است. بنابراین حین عبور روغن توربین از رزین، جذب سطحی (Surface attraction) وارنیش محلول به رزین، جداشدن وارنیش از روغن را باعث می‌شود. این روش در رنج وسیعی از شرایط دمایی قادر است وارنیش روغن را حذف‌کند.

تصویر (6)–حذف وارنیش با استفاده از بستر یونی براساس پیوند واندروالس

هنگامی که وارنیش محلول به طور مداوم حذف شود، سطح وارنیش محلول موجود در روغن زیر نقطه اشباع قرار میگیرد. بنابراین ظرفیت روغن توربین برای نگهداری وارنیش محلول افزایش یافته و حلالیت روانکار بهبود میابد. با ادامه روند کاهش وارنیش محلول، طبق اصل لوشاتلیه واکنش برای رسیدن به تعادل جدید در جهت کاهش وارنیش نامحلول و افزایش وارنیش محلول پیش خواهد رفت. در نتیجه وارنیش نامحلول و رسوب وارنیش به تدریج در روغن با حلالیت بالا حل شده و تبدیل به وارنیش محلول می شوند که این گونه‌های وارنیش که دوباره به حالت محلول در آمده است ) (re-dissolve، بطور مداوم توسط فیلتراسیون بستر یونی از روغن توربین خارج شده و در نهایت سطوح تجهیزات عاری از رسوب وارنیش خواهد بود.

در نهایت ولی مهم باید گفت درصورتی که شاهد رسوب وارنیش در سیستم روانکاری باشیم مقدار ΔE در شروع عملیات وارنیش زدایی روند کاهشی داشته اما پس از حذف وارنیش محلول و افزایش حلالیت روغن توربین، رسوب وارنیش از سطوح تجهزات به روغن مهاجرت کرده و باعث افزایش مقدار ΔE می‌شود. با ادامه فعالیت دستگاه وارنیش‌زدا، این وارنیش‌ها نیز حذف شده و انتهای کار شاخص ΔE در محدوده قابل قبول قرار خواهد گرفت.

 

تصویر (7)– روند متداول تغییر ΔE در یک عملیات وارنیش‌زدایی موفق.

 

 

 

 

 

دیدگاه‌ها (0)

*
*

*

code