در این بخش و بخش پیشین از سری مطالب «هیدرولیک و فیلتراسیون» به انواع و منابع آلایندهها در سیستمهای هیدرولیک میپردازیم. در بخش پیشین «ذرات جامد» را که مهمترین نوع آلایندههای سیستم های هیدرولیک به شمار میروند بررسی کردیم. در بخش حاضر به بررسی «آب» و «هوا» به عنوان دیگر انواع آلایندههای این سیستمها میپردازیم.
سری مطالب «هیدرولیک و فیلتراسیون» در ده بخش و با هدف کمک به نشر آگاهی عمومی در زمینه فیلتراسیون سیستمهای هیدرولیک منتشر میشود.
در این بخش از مقاله، آب و هوا را به عنوان آلایندههای سیستمهای هیدرولیک مورد بحث قرار خواهیم داد.
آب
در سیستم های هیدرولیک، انتقال نیرو بر عهده روغن هیدرولیک است. روغن های هیدرولیک معمولا حاوی 100ppm تا 300ppm آب هستند که میتواند بصورت محلول در سیال پایه معدنی وجود داشتهباشد بدون اینکه رنگ سیال تغییر کند. با افزایش مقدار آب، رنگ روغن کدر یا شیری شده و ظاهر آن به اصطلاح «ابری» میشود.
روغنهای مختلف، با غلظتهای متفاوتی از آب به نقطه اشباع میرسند. این تفاوت را میتوان در جدول زیر مشاهده کرد:
نقاط شروع اشباع روغنهای متداول توسط آب
| نوع روغن | PPM | درصد |
|---|---|---|
| روغن هیدرولیک | 300 | 0.03 |
| روغن روانکاری | 400 | 0.04 |
| روغن ترانسفورماتور | 50 | 0.005 |
آسیبهای ناشی از آلایش توسط آب
با عبور آب از حد اشباع در روغن هیدرولیک، خواص روغن تغییر کرده و در سیستم هیدرولیک شاهد آسیبهای جدی خواهیم بود. بخشی از این آسیبها عبارتند از:
- خوردگی سطوح فلزی
- بالا رفتن استهلاک سایشی
- خستگی یاتاقانها
- تجزیه شدن افزودنیها
- تغییر ویسکوزیته روغن هیدرولیک
- افزایش رسانایی الکتریکی
وجود آب به دلیل کاهش مقاومت لایه روانکاری باعث افزایش شدت سایش شده و در حضور فلزاتی نظیر مس شدت سایش دو برابر خواهد شد. از طرفی با کاهش افزودنیهای موجود در روغن، میزان خوردگی و زنگزدگی سطوح فلزی افزایش مییابد. همچنین به دلیل تسریع اکسیداسیون، لجن اسیدی در سیستم ایجاد شده و راندمان فیلتراسیون کاهش مییابد. افزایش میزان آب موجود در روغن ترانسفورماتورها میتواند باعث افزایش رسانایی الکتریکی این روغنها و درنتیجه افزایش احتمال خطرات ناشی از آن شود. به همین دلیل، کنترل دقیق میزان آن بسیار حیاتی است.
نمودار بالا نشان میدهد که عمر مفید یاتاقانها بر اساس وجود 100ppm آب در روغن اعلام میشود و با اضافه شدن مقدار آب در روغن، عمر مفید یاتاقان تا رسیدن به نقطه اشباع آب در روغن کاهش پیدا میکند و به حدود نصف میرسد.
جلوگیری از آسیبهای ناشی از آب
برای جلوگیری از ورود آب به سیستم، اقدامهای زیر میتوانند مؤثر باشند:
- دقت در انبارداری صحیح
- برطرف کردن نشتی مبدلهای حرارتی
- برطرف کردن نشتی ورودیهای مخزن
- تعویض آببندهای آسیبدیده
اقدامات فوق میتوانند تا حد قابل قبولی از ورود آب به سیستم جلوگیری کنند. با این حال، آب میتواند از خارج سیستم به آن وارد شود و علاوه بر این، به دلیل میعان در مخازن، همواره مقداری آب در روغن هیدرولیک مشاهده میشود. برای متعادل نگه داشتن سیستم از سه روش مرسوم برای جداسازی آب از روغن هیدرولیک استفاده میشود:
- استفاده از فیلترهای جذبکننده آب (سپراتورها)
- روش سانتریفیوژ
- استفاده از دستگاههای پمپ خلاء
آب در روغن بصورت کلوییدی وجود دارد. در روشهای مختلف جداسازی آب از روغن، از همین خاصیت فیزیکی استفاده میشود. در فیلترهای سپراتور، مدیای فیلتر که معمولاً از جنس میکروفایبرگلاس ساخته میشود، با شکل خاص الیاف خود، کلوییدهای آب را از روغن جدا میکند. در روش سانتریفیوژ، مجموعه های کلوییدی آب با استفاده از نیروی گریز از مرکز از روغن جدا میشوند. اما در عمل، کاملترین سیستم پالایش آب از روغن هیدرولیک، استفاده از دستگاه پمپ خلاء است که با ایجاد فشار منفی بر سطح مخازن، سبب تبخیر آب و جداسازی آن از روغن میشود. میتوان از پمپهای خلاء بعنوان دستگاههای جانبی در سیستمهای هیدرولیک استفاده کرد.
(تصویر از پارکر)
هوا
وجود هوا در روغن هیدرولیک عملکرد سیستمهای هیدرولیک را مختل کرده و راندمان سیستم را بهشدت کاهش میدهد. در عمل، وجود هوا در مسیرهای انتقال نیرو توسط روغن هیدرولیک از انتقال نیرو جلوگیری میکند. از جمله آسیبهای ناشی از ورود هوا به سیستمهای هیدرولیک، میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- کاویتاسیون
- تولید کف تراکمپذیر
- افزایش درجه حرارت
- تسریع روند اکسیداسیون
- کاهش توان پمپ
- ایجاد واکنشهای شیمیایی
- کم شدن خاصیت روانکاری
برای از بین بردن آثار مخرب وجود هوا در سیستمهای هیدرولیک، اساساً باید از ورود آن جلوگیری کرد. چند روش بنیادی برای این کار عبارتند از:
- تأمین هد موردنیاز پمپ
- باز و بسته کردن شیرکنترل ها به آهستگی
- کسب اطمینان از سلامت کلاهک مخزن
- آببندی کامل ورودیهای سیستم
همانطور که در بخش آلایندههای جامد اشاره شد، جلوگیری از ورود آلایندهها بسیار مهم بوده و باید جدی گرفته شود. آب و هوا بعنوان آلایندههای سیستمهای هیدرولیک همانند آلایندههای جامد در کاهش راندمان سیستم اثر قابلتوجهی دارند و در گام نخست باید از ورود آنها به سیستمهای هیدرولیک جلوگیری شود.