علت وارنیش روغن چیست؟

سرفصل های مهم این مقاله:

در این مقاله علت های وارنیش در روغن توربین به صورت مفصل و دقیق ارائه خواهد شد.

1- مولکول‌های تخریب شده روغن

محصولات جانبی تخریب روغن پیش درآمد تشکیل رسوب وارنیش روی سطوح فلزی هستند. همانطورکه گفته‌شد، برای شروع وارنیش، مولکول‌های روغن باید تخریب و شکسته شوند و زنجیره‌ای از رادیکال‌های آزاد را تولید نمایند. مکانیزم تخریب مولکولی روغن توربین به شرح زیر و به سه روش اکسیداسیون، تخریب حرارتی و تخریب مکانیکی اتفاق می‌افتد.

1-1- اکسیداسیون روغن

مهم‌ترین علت تولید وارنیش در توربین ها تخریب روانکار به واسطه واکنش با اکسیژن است. در فرایند اکسیداسیون روغن توربین، تعداد زیادی محصولات ناخواسته تولید می‌شود. ادامه این شرایط و مصرف شدن ادتیوهای آنتی اکسیدان با تکثیر شدید رادیکال‌های آزاد همراه است و به تشکیل وارنیش منجر می‌شود.

2-1- تخریب حرارتی روغن

روغن توربین دائما حرارتی شدیدی را در یاتاقان توربین دریافت کرده و سپس در کولر روغن سرد می‌شود. این سیکل‌های گرمایش و سرمایش، تنش حرارتی شدیدی را به روغن تحمیل میکنند. تخریب حرارتی روغن بدون حضور اکسیژن است و معمولاً به سه علت نقاط داغ (hot spot)، میکرودیزلینگ (micro-dieseling) و تخلیه الکترواستاتیکی (Electrostatic Spark Discharge) در روغن اتفاق می افتد.

3-1- تخریب مکانیکی روغن

بر کسی پوشیده نیست که در یاتاقان توربین به فیلم روغن نیروی برشی شدیدی وارد شده و در این شرایط سخت، پیوندهای مولکولی اجزای روانکار (بویژه ادتیوهای پلیمری روغن) از یکدیگر جدا می‌شوند.

2- آلودگی‌های موجود در روغن

اکسیداسیون روغن با حضور آلودگی‌هایی مانند اکسیژن هوا و عوامل کاتالیزوری مانند آب و ذرات فلزی حاصل از فرسایش تجهیزات سیستم روانکاری، شدت می‌گیرد. به عنوان مثال، در یک نیروگاه سیکل ترکیبی متشکل از دو توربین گازی و یک توربین بخار، روغن توربین‌‌ بخار از نظر آلودگی آب شرایط بدتری را نسبت به همتایان گازی‌ خود تجربه می‌کند و به همین علت زمانی که دچار وارنیش می‎شود، خیلی سریع‌تر به انتهای عمر خودش رسیده و نابود می‌گردد.
وجود وِنت فن (Vent fan) قوی در سیستم روانکاری توربین با حذف بخار آب از روی سطح تانک روغن از اثرات مضر آب می‌کاهد. از این نظر حفظ فشار منفی ایجاد شده روی تانک روغن و اطمینان از صحت عملکرد ونت فن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

تصویر (1) – عوامل موثر در تولید وارنیش روغن

3-حلالیت ضعیف روغن‌های پایه دو

پیشرفت‌های رو به رشد توربین‌ها و افزایش دمای کاری آنها چالش‌های جدیدی را بر روغن‌ توربین تحمیل کرده است. به همین علت از سال‌ ۱۹۹۰، تامین کنندگان روغن، رویکرد خود را به تولید روغن‌های پایه گروه دو آغاز کردند. این تغییرات به منظور پاسخ به نیازهای شدید توربین‌ها به این دسته روغن‌ها به وجود آمد زیرا روغن‌های پایه گروه دو از پایداری اکسیداسیون بهتری نسبت به گروه یک برخوردار بودند. پس از یک دهه استفاده از روغن‌های پایه دو مشخص شد، اگرچه آنها پایداری اکسیداسیون بهتری دارند اما ظرفیت نگهداری آلودگی در آنها کمتر از گروه یک است. به عبارت دیگر، متاسفانه روغن‌های پایۀ گروه دو حلالیت کمتری نسبت به گروه یک دارند و به همین علت روغن پایه دو سریع‌تر اشباع شده و وارنیش محلول به صورت وارنیش نامحلول از این نوع روغن خارج می‌گردد.

4- آنتی‌اکسیدان‎‌‌های تخریب شده روغن

به طورعمده تخریب روغن پایه منجر به تشکیل وارنیش می‌شود، اما تخریب آنتی‌اکسیدان‌ روغن نیز می‌تواند در تشکیل وارنیش موثر باشد. به طور کلی مواد حاصل از تخریب آمين‌هاي آروماتيکي و فنول‌هاي غيرآزاد نقش چندانی در تشکیل وارنیش ندارند و می‌توان از آنها صرف‌نظر کرد. اما گروه دیگری از آنتي‌اکسيدان‌های روغن توربین، تجزيه هيدروپروکسايدها و محصولات فرعي حاصل از اکسيداسيون را به عهده دارند. اين نوع آنتي‌اکسيدان‌ها، اغلب شامل ترکيبات سولفوري هستند و محصولاتی رزینی حاصل از تخریب این ترکیبات سولفوری، در تشکیل وارنیش موثر خواهند بود. بنابراین تخریب این نوع آنتی اکسیدان می‌تواند به تشکیل وارنیش ختم شود.

تصویر (2)– آنتی‌اکسیدان‌ Phenyl-Alpha-Naphthyl-Amine