نقش گاز در انتخاب روغن کمپرسور؛ چرا نوع گاز اهمیت دارد؟
در انتخاب روغن کمپرسور، بسیاری از افراد تنها به ویسکوزیته، دمای کاری یا نوع کمپرسور توجه میکنند، در حالی که نوع گاز فشرده شونده یکی از مهمترین عوامل تعیینکننده در انتخاب روانکار است. هر گاز از نظر خواص شیمیایی، فشار، دمای تخلیه، قابلیت اکسیدکنندگی، حلالیت و واکنش با روغن رفتار متفاوتی دارد. استفاده از روغن نامناسب میتواند باعث اکسیداسیون سریع، تشکیل رسوب، خوردگی، کاهش راندمان کمپرسور و حتی ایجاد خطرات ایمنی شود. به همین دلیل، سازندگان کمپرسورها همواره نوع روانکار را بر اساس گاز فرآیندی مشخص میکنند.
چرا نوع گاز در انتخاب روغن اهمیت دارد؟
روغن کمپرسور علاوه بر روانکاری، وظیفه آببندی، انتقال حرارت و محافظت از قطعات داخلی را بر عهده دارد. هنگامی که روغن با گاز در تماس قرار میگیرد، ممکن است بخشی از گاز در روغن حل شود یا با آن واکنش دهد. بنابراین، مقاومت شیمیایی روغن، پایداری حرارتی و سازگاری آن با گاز اهمیت زیادی پیدا میکند.
کمپرسورهای هوا (Air Compressors)
در کمپرسورهای هوای فشرده معمولاً از روغنهای معدنی، نیمهسنتتیک یا سنتتیک استفاده میشود. مهمترین ویژگی موردنیاز این روغنها مقاومت بالا در برابر اکسیداسیون، تشکیل کربن و تحمل دمای زیاد است، زیرا هوای فشرده حاوی اکسیژن بوده و دمای تخلیه کمپرسور نیز نسبتاً بالا است.
کمپرسور اکسیژن (Oxygen Compressors)
کمپرسورهای اکسیژن حساسترین نوع کمپرسورها از نظر انتخاب روانکار هستند. اکسیژن خالص یک اکسید کننده بسیار قوی است و تماس آن با روغنهای هیدروکربنی در فشار و دمای بالا میتواند خطر آتشسوزی یا حتی انفجار ایجاد کند. روغن های پایه نفتی نباید در کمپرسورهایی که با اکسیژن کار میکنند به کار روند زیرا اکسیژن با این روغن ها مخلوط قابل انفجاری را تشکیل می دهد. محلول های پایه آبی مثل گلیسیرین برای روانکاری سیلندر استفاده می شود. در این کمپرسورها وقتی از روغن های معدنی استفاده می شود که روغن با گاز در تماس نباشد.
به همین دلیل معمولاً از روغنهای مخصوص PFPE یا روانکارهای کاملاً غیرقابل اشتعال استفاده میشود. استفاده از روغن معدنی یا روغنهای معمولی در سرویس اکسیژن اکیداً ممنوع است.
* کمپرسورهای گازهای بی اثر:
این گازها شامل مونو اکسید کربن، گاز کربنیک، نیتروژن، هلیوم و هیدروژن با روغن وارد واکنش نشده و در بالاترین فشار ایجاد شده نیز بر روی دیواره سیلندر به مایع تبدیل نمی شوند. برای این کمپرسورها می توان روانکاری کمپرسورهای هوا استفاده کرد. در مورد گاز کربنیک این نکته وجود دارد که در روغن تا حدودی حل می شود و گرانروی را کاهش می دهد و اگر رطوبت هم در محیط وجود داشته باشد اسید کربنیک تولید می شود که موجب خوردگی قطعات کمپرسور می شود. لذا برای جلوگیری از تشکیل اسید کربنیک باید کمپرسور را خشک نگه داشت و گرانروی روغن را بالاتر انتخاب نمود. در ادامه بعضی از این کمپرسورها بیشتر مورد بررسی قرار میگیرند.
کمپرسور نیتروژن (Nitrogen Compressors)
نیتروژن گازی خنثی است و واکنش شیمیایی بسیار کمی با روغن دارد. بنابراین معمولاً محدودیت خاصی از نظر سازگاری شیمیایی وجود ندارد و انتخاب روغن بیشتر بر اساس فشار، دما و نوع کمپرسور انجام میشود.
کمپرسور هیدروژن (Hydrogen Compressors)
هیدروژن کوچکترین مولکول گازی را دارد و بهراحتی از آببندها عبور میکند. همچنین در فشارهای بالا میتواند برخی روغنها را تحت تأثیر قرار دهد. برای این کاربرد معمولاً روغنهای سنتتیک با پایداری بالا و فراریت کم انتخاب میشوند تا نشتی و تبخیر به حداقل برسد.
کمپرسور دیاکسید کربن (CO₂)
دیاکسید کربن در فشارهای بالا رفتار متفاوتی نسبت به سایر گازها دارد و میتواند ویسکوزیته روغن را کاهش دهد. در این سیستمها معمولاً روغنهای سنتتیک مانند PAO، POE یا PAG با فرمولاسیون ویژه استفاده میشوند.
کمپرسور آمونیاک (NH₃)
آمونیاک یکی از رایجترین گازهای تبرید صنعتی است و سازگاری آن با روغن اهمیت زیادی دارد. در بسیاری از سیستمهای آمونیاکی از روغنهای معدنی یا سنتزی استر استفاده میشود، زیرا روغن باید علاوه بر روانکاری، قابلیت جدایش مناسب از آمونیاک را نیز داشته باشد.
کمپرسور گاز طبیعی (Natural Gas)
گاز طبیعی عمدتاً از متان تشکیل شده اما ممکن است حاوی اتان، پروپان، بخار آب، CO₂، H₂S و سایر ناخالصیها باشد. روغن مورد استفاده باید مقاومت بالایی در برابر اکسیداسیون، رقیق شدن توسط گاز و تشکیل رسوبات داشته باشد. در بسیاری از کمپرسورهای گاز طبیعی از روغنهای سنتتیک یا روغنهای معدنی با بسته افزودنی پیشرفته استفاده میشود.
کمپرسورهای گازهای هیدروکربنی
هیدروکربن هایی نظیر اتان، پروپان و غیره به راحتی در روغن های معدنی حل شده و گرانروی را کم می کنند. روغن های معدنی با گرانروی بالاتر مثل 100یا 150 در کمپرسورهای پیستونی که تحت فشار گاز خروجی پایین (دو تا سه بار) قرار دارد استفاده می شوند. در کمپرسورهای مارپیچی نیز می توان از روانکار پایه استری یا پلی گلیکولی با درجه گرانروی ISO 68-100 که مقدار انحلال هیدروکربن ها در آن ها اندک است استفاده کرد.
روغن مناسب کمپرسور گاز ترش
در صنایع نفت و گاز، گاز ترش معمولاً حاوی سولفید هیدروژن و دیاکسید کربن است که خاصیت خورندگی بالایی دارند. در این شرایط روغن باید از افزودنیهای ضدخوردگی مؤثر، پایداری شیمیایی بالا و مقاومت مناسب در برابر آلودگی برخوردار باشد تا از قطعات داخلی کمپرسور محافظت کند.
کمپرسورهای تبرید حاوی گاز مبرد
در کمپرسورهای تبرید، انتخاب روغن بیش از هر چیز به نوع گاز مبرد بستگی دارد. برخلاف بسیاری از کمپرسورهای صنعتی که روغن عمدتاً در داخل کمپرسور باقی میماند، در سیستمهای تبرید بخشی از روغن همراه گاز مبرد در مدار گردش میکند و سپس باید دوباره به کمپرسور بازگردد. اگر روغن با مبرد سازگاری مناسبی نداشته باشد، ممکن است در اواپراتور یا لولهها تجمع پیدا کند، انتقال حرارت کاهش یابد و کمپرسور با کمبود روانکار مواجه شود.
یکی از مهمترین معیارها در انتخاب روغن کمپرسور تبرید، امتزاجپذیری یا حلالیت روغن با مبرد است. روغن باید به اندازهای با مبرد سازگار باشد که بتواند همراه جریان مبرد در سیستم حرکت کرده و در عین حال، خواص روانکاری خود را حفظ کند. همچنین روغن باید در دماهای بسیار پایین، از جمله دماهای زیر صفر، ویسکوزیته مناسب خود را حفظ کرده و از تشکیل موم یا رسوبات جلوگیری کند.
نوع مبرد، نوع روغن مورد نیاز را تعیین میکند. برای مثال، مبردهای قدیمی مانند R22 معمولاً با روغنهای معدنی یا آلکیلبنزن (AB) سازگاری خوبی دارند، در حالی که مبردهای خانواده HFC مانند R134a، R404A، R407C و R410A با روغن معدنی امتزاج کافی نداشته و معمولاً به روغنهای پلیالاستر (POE) نیاز دارند.
جمعبندی
نوع گاز فرآیندی یکی از مهمترین معیارها در انتخاب روغن کمپرسور است و باید همواره در کنار عواملی مانند نوع کمپرسور، فشار، دمای کاری و ویسکوزیته مورد توجه قرار گیرد. گازهایی مانند هوا، اکسیژن، نیتروژن، هیدروژن، گاز طبیعی، آمونیاک، دیاکسید کربن و گازهای هیدروکربنی، هر کدام به دلیل ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خود به روانکارهایی با مشخصات متفاوت نیاز دارند. انتخاب روغن مناسب نه تنها موجب افزایش عمر تجهیزات و کاهش هزینههای نگهداری میشود، بلکه نقش مهمی در حفظ ایمنی، کاهش مصرف انرژی و دستیابی به حداکثر راندمان کمپرسور ایفا میکند.
