وبلاگ

نقطه اشتعال روغن چیست؟ چگونه نقطه اشتعال را ارزیابی کنیم؟

نقطه اشتعال روغن چیست؟ چگونه نقطه اشتعال را ارزیابی کنیم؟ این تست هم مثل ویسکوزیته‌ یکی از استانداردهای لازم برای یک روان کننده است.

به دلیل هزینه کم و سادگی آن از محبوب ترین تست ها در آنالیز روان کننده ها به شمار می رود. تست نقطه اشتعال روغن بیشتر به عنوان یک راه سریع برای ارزیابی مقدار رقیق بودن سوخت به شمار می رود و کاربردهای بیشتر آن در سالهای اخیر کشف شده است. در آزمایشگاه میتوانند اطلاعات مربوط به نقطه اشتعال روغن استفاده شده را برای عیب یابی مشکلاتی مثل خرابی حرارتی، تابش گاما، آلودگی با حلال، روغن مخلوط (یا اشتباه) و آلودگی ضد یخ استفاده کنند.

نقطه اشتعال روغن چیست؟

نقطه اشتعال روغن در واقع پایین ترین دمایی است که بخار بالای نمونه روغن در هنگام عبور یک منبع جرقه از روی آن لحظه ای روشن می شود. این نقطه (۲۲۵ درجه سانتیگراد /۴۴۰ درجه فارنهایت برای روغنهای معدنی) در واقع نشانگر خطرات روغن در رابطه با آتش سوزی و انفجار است. نقطه اشتعال روغن و نقطه آتش سوزی بالاتر توسط ASTM D92 و D93 تحت پوشش قرار گرفته است.

با این وجود، نقطه اشتعال روغن را نباید با دمای اشتعال خودکار، یعنی دمایی (معمولا‌ً ۳۶۰ درجه سانتیگراد / ۶۵۰-۷۰۰ درجه فارنهایت برای روغنهای معدنی) که در آن بخار روغن بدون وجود منبع احتراق، آتش میگیرد، یکسان دانست.

این خاصیت مهم مایعات هیدرولیکی مقاوم در برابر آتش در سیستم های EHC در توربین های بخار است.

  • بیشتر بخوانید: نقطه ریزش روغن چیست؟ آنالیز نقطه ریزش برای اندازه گیری ویسکوزیته روغن ها

طبق ASTM، که برای اولین بار آزمایش را در سال 1924 استاندارد کرد، نقطه اشتعال کمترین دمایی است که در آن یک منبع جرقه زنی باعث می شود بخارات نمونه (روان کننده) در شرایط تعیین شده مشتعل شوند. روغن هنگامی که شعله ظاهر می شود و بلافاصله خود را در کل سطح پخش می کند، جرقه می زند.

این جرقه به این دلیل است که، وقتی یک مخلوط قابل اشتعال به اندازه کافی گرم می شود، باعث به وجود آمدن بخارها و ترکیب شدن آنها با اکسیژن هوا می شود. دمای نقطه اشتعال روغن تقریباً با فشار بخار 3-5 میلی متر جیوه مطابقت دارد. وقتی شعله کوچک (منبع اشتعال) به سطح روغن وارد شود، این مخلوط بخار لحظه ای می سوزد و در صورت رسیدن به دمای بحرانی، خاموش می شود. گرم شدن مداوم روغن (معمولاً 50-75 درجه فارنهایت بالاتر از دمای نقطه ای که جرقه ایجاد می شود) باعث می شود که به نقطه اشتعال برسیم. همانطور که از نامش پیداست، نقطه آتش (اشتعال) دمایی است که در آن یک شعله پایدار حاصل می شود (بیش از چهار ثانیه).

استفاده از نقطه اشتعال برای تشخیص و سنجش میزان رقیق بودن روغن

در اصل، نقطه اشتعال برای تعیین خطر آتش سوزی سوخت ها و روغن های که ذخیره شده یا در حال انتقال هستند، تشخیص داده شد. با این حال، همراه با سایر آزمایش هایی مانند ویسکوزیته، شاخص ویسکوزیته و چگالی، نقطه اشتعال می تواند کیفیت و خام بودن روغنی که روان کننده از آن مشتق شده است را، مشخص کند. نقطه اشتعال همچنین می تواند باعث شناسایی نوع روغن شود. به این ترتیب مشخص می شود که، آیا روغن پایه یک برش یا گسترده باریک است یا اینکه از چه ترکیباتی حاصل شده (دو روغن پایه از ویسکوزیته های مختلف مخلوط با هم). ممکن است نقطه اشتعال نشانه ای از نوسانات و محتوای فرارترین اجزای روغن نمونه را مشخص کند. با این وجود نقطه اشتعال به طور کل اطلاعاتی در مورد فرار بودن روغن در اختیار ما نمی گذارد.

بر خلاف روغن های معدنی که قبل از رسیدن به نقطه اشتعال، شروع به تبخیر می کنند، بعضی از مصنوعات تا زمانی که شروع به تجزیه (تقطیر مخرب) نکنند، تبخیر نمی شوند. از این رو، نقاط اشتعال این مصنوعات می تواند بسیار بالاتر از روغن های معدنی با ویسکوزیته های مشابه باشد.

در حالی که روش های دقیق تر برای اندازه گیری میزان رقیق بودن سوخت (به عنوان مثال، تقطیر بخار برای کروماتوگرافی بنزین و گاز برای سوخت دیزل و بنزین) وجود دارد، نقطه اشتعال به عنوان یک ابزار غربالگری مفید است که برای اکثر کاربردها از نتیجه آن استفاده می شود. به دلیل نقاط اشتعال کم بیشتر سوخت ها، یک قطره ناگهانی در روغن موتور، در دمای اشتعال می تواند به عنوان نشانه ای از رقیق بودن تلقی شود. با این حال، به ویژه در مورد سوخت دیزل، استثناء وجود دارد.

نقطه اشتعال روغن چیست؟ چگونه نقطه اشتعال را ارزیابی کنیم؟

از آنجا که اغلب همپوشانی بین چکیده سبک برخی از گریس ها با چکیده سنگین سوخت وجود دارد، میزان رقیق بودن سوخت ممکن است نامتمایزتر باشد. این امر به ویژه هنگامی صادق است که تمام رقت سوخت در نتیجه دمش باشد، یعنی سوختی که از طریق محفظه احتراق به داخل میل لنگ وارد می شود.

در چنین مواردی، تنها چکیده سنگین ممکن است به روغن با نور اکسید شده به عنوان بخشی از گازهای خروجی وارد شود. با این حال، در مورد نشت سوخت خام، از جمله انژکتور ها، همه یا درصد بالایی از چکیده سبک سوخت، می تواند با روغن میل لنگ مخلوط شود. یکی دیگر از عوامل تأثیرگذار این است که دمای بالای میل لنگ در حال کار کردن به تنهایی برای جوشاندن بخش های چکیده سبک سوخت، کافی است و باعث می شود که چکیده سنگین فرار و ویسکوز تر با روغن مخلوط شده و با تست نقطه اشتعال قابل شناسایی نباشد.

رقیق بودن سوخت ویسکوزیته یک روان کننده را کاهش می دهد. با این حال، اگر ویسکومتری به تنهایی برای غربالگری سوخت استفاده شود، ممکن است که به علت دلایلی که بالاتر ذکر شد، میزان رقت کم یا صفر(کاملاً غلیظ) تشخیص داده شود.

این ترکیب اغلب با دوده افزایش دهنده ویسکوزیته، روغن پایه نوسان(ضخیم کننده) و بهبود دهنده VI حاصل شده است. این امکان وجود دارد که روغن میل لنگ در اثر رقیق بودن سوخت نازک شود (یا اگر چکیده سبک به جوش بیاید)، نازک شدن از محفظه اصلاح کننده VI ، ضخیم شدن در اثر تبخیر و ضخیم شدن از افزایش بار دوده-به صورت همزمان. از نظر ظاهری این مسئله ممکن است به نظر یک مشکل به نظر برسد، اما اگر ویسکوزیته مخلوط تغییر نکند مشکلی ایجاد نمی شود.

با این حال، با وجود اثر خنثی ویسکوزیته، پیامدهای مخرب از جمله، از دست دادن پراکندگی، ضد سایش، پایداری اکسیداسیون، نشانگر یک خطر جدی است.

نقطه اشتعال می تواند توانایی  یک برنامه تجزیه و تحلیل نفت را به طور دقیقی با شناسایی سطح غیر طبیعی سوخت افزایش دهد.حتی زمانی که تنها به عنوان یک آزمون استثناء استفاده شود، می تواند یک نتیجه مثبت کاذب بر رقیق بودن سوخت را با یک نتیجه میزان درست میزان ویسکوزیته، مشخص کند. اگر، به عنوان مثال، ویسکوزیته کم ناشی از روغن آرایشی نادرست (از ویسکوزیته پایین) بود، نقطه اشتعال این را با عدم تغییری از منبع نفت جدید مشخص کند. با این حال، رقت سوخت، تقریبا نقطه اشتعال پایین تر از روغن جدید مرجع را نشان می دهد.

از آنجایی که اغلب 30 دقیقه یا بیشتر طول می کشد تا نقطه اشتعال را با استفاده از Cleveland Cuperland Feck یا Pensky Marten Cupple Cup Rotes Fullous به دست آوریم، بسیاری از آزمایشگاه ها ترجیح می دهند با روش Small Scale Closed Cup در ASTM D 3828 پیش بروند. در این روش (روش A) یک نقطه اشتعال هدف از پیش تعیین شده است، 20 – 30 درجه سانتیگراد پایین تر از خط نفت جدید (شکل 4)، مطابق با 1.5 – 2.0٪ رقیق سوخت.

مقدار کمی روغن استفاده شده (2 میلی لیتر) باعث می شود که به سرعت-به طور معمول در عرض 1-2 دقیقه-به دمای هدف برسیم. سپس گیرانه (جرقه زن) برای شروع اشتعال اعمال می شود. در صورت بروز اشتعال، آزمایش احتمال رقیق بودن سوخت را نشان می دهد.

در مورد زمانی که یک روغن از تست غربالگری اشتعال استفاده می کند، یک یا چند آزمایش استثنا می تواند رقیق بودن سوخت را تایید و مقدارش را تعیین کند. تست های استثنا شامل کروماتوگرافی گاز و طیف سنجی مادون قرمز هستند. بنابراین، می توان برای تعیین درصد رقت سوخت، درجه حرارت نقطه اشتعال محدود را تعیین کرد.

بسته به کاربرد، برای موتورهای دیزلی، حد مجاز حاوی حدود 1/5 درصد رقت (حدود -20 درجه سانتیگراد) و حد بحرانی در 3٪ تا 5٪ (-40 درجه سانتیگراد تا 60-3 درجه سانتیگراد) تنظیم می شود. منحنی کالیبراسیون خاص مبتنی بر برنامه بر اساس پروتکل واقعی آزمایش (فنجان باز، فنجان بسته، و غیره)، نام تجاری / درجه روغن موتور و نوع سوخت، به شدت دقت در ترجمه قطره در اشتعال نقطه به درصد رقیق بودن سوخت را، افزایش می دهد.

علاوه بر ویسکوزیته و اشتعال، سایر آزمایشات تجزیه و تحلیل نفتی که ممکن است رقت سوخت را نشان دهد شامل تجزیه و تحلیل عنصری (نسبت به کاهش غلظت های افزودنی)، آزمون نقطه Blotter،آزمون Crackle، ثبات بو و اکسیداسیون (به عنوان مثال، RBOT و DSC) می شوند. همچنین گزارش شده است که شاخص ویسکوزیته به علت رقیق بودن سوخت تغییر خواهد کرد.

غلظت سوخت دیزل بیش از پنج درصد باعث کاهش زودرس نارسایی می شود که منجر به رسوب و بسته شدن فیلتر می شود.این ممکن است از روش Blotter Spot یا با تعریف نسبت نامحدود پنتان انعقاد به نامحدود پنن ناشناخته (ASTM D 893) مشاهد شود که گاهی اوقات شاخص پراکندگی نامیده می شود. یک عدد کم شاخص نشان می دهد که پراکندگی ضعیف است.

کاربردهای دیگر برای تست اشتعال در تجزیه و تحلیل نفت مورد استفاده برای آزمایشگاه ها

در آزمایشگاه ها استفاده از تست نقطه اشتعال برای کاربرد هایی به جز تجزیه و تحلیل روغن موتور استفاده نمی شود. با این حال، بسته به کاربرد دستگاه، محیط عامل، پتانسیل آلودگی، یک تست نقطه اشتعال ممکن است اولین نشانه از شکست باشد.

به همین دلیل استفاده از آن، باید به عنوان یک روتین برای تمام برنامه های آنالیز روغن در نظر گرفته شود؛ و باید در بین چندین آزمایش استثنایی استراتژیک باشد که برای تأیید و تشخیص شرایط غیر مطابقت در آزمایشات معمول-مانند ویسکوزیته و طیف سنجی مادون قرمز -باشد. در زیر لیستی از سایر کاربردهای تست نقطه اشتعال، به غیر از سنجش میزان رقیق بودن سوخت، مشاهده می شود.

تجزیه روغن پایه

گاهی اوقات، درجه حرارت بالا، می تواند منجر به انعطاف پذیری و تکامل گاز در روغن شود، و کاهش نقطه اشتعال را کاهش دهد. این ممکن است از دماهای بالا اشتعال (که نباید با نقطه اشتعال اشتباه گرفته شود) ناشی از روغن کاری نازک در قسمت های غلتان بعضی یاتاقان ها یا دنده ها رخ دهد. همچنین ممکن است در جایی رخ دهد که دمای سطح ماشین به دلیل نزدیک بودن به بخار یا کوره ها بسیار گرم باشد.

استفاده اشتباه از بخاری مخازن تراکم وات، می تواند باعث ترک خوردگی حرارتی شود. هوادهی سیستم های هیدرولیکی معمولاً وقتی تحت فشار ناگهانی حباب های هوا قرار می گیرند ، مایعات را در معرض دمای بسیار زیاد عایق گرما قرار می دهند(این امر می تواند در کمپرسورها و مناطق باربر یاتاقان ها نیز وجود داشته باشد). در سیستم های هیدرولیک، شرایط وقتی  که دمای هوا در حباب های هوای فشرده به اندازه کافی بالا باشد تا  به صورت خودکار شعله ور شود، به عنوان میکرودیزلینگ شناخته می شود.

صرف نظر از منبع گرما، اگر دمای روغن ها مجاز به افزایش بیش از 550 درجه سانتیگراد باشد، خطر ابتلا به ترک خوردگی (بسته به نوع روغن و سایر شرایط عملیاتی) وجود دارد. ترک خوردگی(تجزیه) می تواند منجر به تشکیل کربن و فرار از نقطه جوش در داخل روغن شود، که دمای اشتعال را کاهش می دهد.همچنین قرار گرفتن در معرض تابش گاما، مانند سوخت هیدرولیک در یک نیروگاه هسته ای، می تواند باعث کاهش تکامل گاز و نقطه اشتعال شود.

آلودگی

از آنجا که نقطه اشتعال به ترکیبات نقطه جوش کم درون روغن حساس است، تغییر در نقطه اشتعال (بالا یا پایین) ممکن است وجود مهمان ناخوانده، یعنی یک آلاینده را نشان دهد. علاوه بر سوخت دیزل و بنزین، سایر آلاینده های متداول در نقطه جوش کم شامل گاز طبیعی (موتورهای گازسوز و کمپرسورها) و حلال ها هستند.

آلودگی حلال ممکن است زمانی رخ دهد که، به عنوان مثال، یک گیربکس با نفتا، نفت سفید یا سایر پاک کننده های قابل اشتعال تمیز می شود. برخی از آلاینده ها، باعث بالا رفتن نقطه اشتعال می شوند. این می تواند از سطح بالای آلودگی آب در روغن رخ دهد، و یک تداخل رایج در آزمایش نقطه اشتعال روغن است. آلودگی آب همچنین می تواند به دلیل خاصیت خاص در برخی از سیستم های کم اشتعال-که از تغییر فشار برای تشخیص گرما استفاده می کنند-باعث کاهش ناگهانی اشتعال شود.

جوشاندن آب می تواند به طور خاص در مورد سوخت مناسب باشد. آب همچنین می تواند شعله را در مواردی که شعله گازهای خالی گاز استفاده می شود، از بین ببرد. یک راه حل برای مقابله با آب، اضافه کردن ذرات سولفات کلسیم یا کربنات کلسیم قبل از انجام اشتعال است. سانتریفیوژ یک راه حل دیگر است. همچنین گزارش شده است که گرد و غبار ذغال سنگ و گلیکول (ضد یخ) می تواند اجزای روغن فرار را ترکیب کنند که منجر به افزایش نقطه اشتعال روغن می شود.

روغن مخلوط

نقاط اشتعال برای روغنهای معدنی تصفیه شده متعارف می تواند از 165 درجه سانتیگراد برای روغن ویسکوزیته ISO 22 تا 260 درجه سانتیگراد بالا برای روغن ویسکوزیته ISO 1000 باشد. نقاط اشتعال نیز تحت تأثیر نوع روغن خام و فرآیند تصفیه تا حدودی در درجه ویسکوزیته متفاوت هستند.

نقطه اشتعال روغن چیست؟ چگونه نقطه اشتعال را ارزیابی کنیم؟

همانطور که قبلاً ذکر شد، روان کننده های مصنوعی معمولاً نقاط اشتعال بالاتری نسبت به نمونه های روغن معدنی خود دارند. بنابراین، گاهی اوقات ممکن است یک روغن اشتباه یا مخلوط با استفاده از تست اشتعال تشخیص داده شود. با این حال، از یک دیدگاه عملی، سایر آزمایش های معمول مانند طیف سنجی مادون قرمز، تانک، ویسکوزیته و رنگ در هشدار دادن به کاربران به غلظت های غلط یا مخلوط موثرتر است .در این موارد، آزمون اشتعال Former عملکرد بهتری دارد.

تفریق از روغن

روان کننده که برای مدت طولانی تحت دمای عملیاتی بالا قرار دارد ممکن است قسمت قابل توجهی از چکیده سبک خود را از طریق تبخیر از دست بدهد. برخی از روان کننده ها، به دلیل تصفیه روغن پایه و مخلوط های “dumb-bell”، (ویسکوزیته زیادی که با ویسکوزیته کم مخلوط شده و ویسکوزیته متوسط​​ ایجاد می کند) بیش از سایرین حساس به تبخیر هستند. علاوه بر این، ممکن است که استفاده معمول از دهیدراتورهای خلا در دمای ورودی بالا باعث تبخیر برخی از افزودنی ها و کسرهای روغن پایه نقطه جوش کم شود.

نمونه برداری و بررسی نمونه

به منظور دستیابی به نتایج دقیق نقطه اشتعال روغن ، مهم است که یک نمونه نمایشی به ابزار ارائه شود.به دلایل مختلف، گفتن این حرف آسان تر از انجام آن است.لازم به ذکر است که اقدامات احتیاطی در هر زمان برای هر آزمون (FTIR، کروماتوگرافی گاز و غیره) برای اندازه گیری آلودگی های نقطه جوش کم مانند سوخت استفاده می شود.

به عنوان مثال، اگر نمونه به درستی آب بندی نشود، با گذشت زمان بسیاری از سوخت ها از روغن تبخیر می شوند.بخش های سوخت سبک می توانند در دیواره ظروف نمونه خاصی مانند آنهایی که از پلی اتیلن و پلی پروپیلن ساخته شده اند، پخش شوند. در چنین مواردی ، بطری های پلاستیکی و شیشه ای PET ترجیح داده می شوند. همچنین ممکن است، هنگام استفاده از پمپ های نمونه گیری خلا برای بیرون کشیدن روغن موتورهای گرم از میل لنگ، مقداری از سوخت سبک از بین برود. خلا ایجاد شده نه تنها روغن را می کشد بلکه می تواند به شدت نقطه جوش سوخت را کاهش داده و منجر به تبخیر آن شود.برای این و دلایل دیگر، مکان نمونه برداری برای روغن های میل لنگ، بر روی خط فشار بین پمپ و فیلتر با استفاده از روش نمونه گیری به صورت زنده است.آزمایشگاه هم باید احتیاط را رعایت کند. قبل از آزمایش نقطه اشتعال روغن یا هرگونه تست رقت سوخت، نباید نمونه ها بدون پوشش باشند، و همچنین در معرض خلا فرار داشته باشند و یا گرم شده باشند. بسیاری از روش ها و دستورالعمل های دقیق در استانداردهای نقطه اشتعال ASTM وجود دارد که باید برای اطمینان از کیفیت و دقت آزمایش رعایت شوند.

  • بیشتر بخوانید: گران‌روی یا ویسکوزیته (Viscosity) چیست؟

تست های استاندارد نقطه اشتعال روغن برای روان کننده ها

به منظور اطمینان از دقت و کیفیت بهتر است که از روش های استاندارد و دستگاه های تنظیم شده، استفاده کنید.آزمایشات مختلفی توسط مراجع استاندارد مانند ISO، ASTM و IP منتشر شده است. با این حال، تنها سه مورد معمولا برای روان کننده ها و مایعات هیدرولیکی استفاده می شود. به دلیل تفاوت این روش ها، دمای اشتعال باید متناسب با نوع آزمایش موردنظر باشد.

Cleveland Open Cup(COC)

این روش آزمون با استفاده از یک ظرف فلزی باز است که با نمونه روغن پر شده است. سپس روغن با سرعت تعیین شده گرم می شود و به طور دوره ای یک گیرانه (جرقه زن) از سطح آن عبور می کند. این کار تا زمانی که اشتعال ظاهر شود، ادامه می یابد.

نقطه اشتعال روغن چیست؟ چگونه نقطه اشتعال را ارزیابی کنیم؟

دمای روغن پس از آن به عنوان نقطه اشتعال روغن ثبت می شود. این روش به طور گسترده ای در ارائه خواص فیزیکی و شیمیایی روان کننده استفاده می شود. با این حال، در آزمایشگاه نیاز به مقدار بیشتری از روغن و زمان طولانی تر داریم. برای رقت سوخت، حد پایین حساسیت ممکن است کافی نباشد، زیرا در صورت باز شدن آن، بخارات به اندازه کافی برای گرفتن اشتعال حفظ نمی شوند.

Pensky-Marten Closed Cup

در این روش، نمونه در یک ظرف بسته محدود شده است که گیرانه(جرقه زن)به صورت دوره ای وارد عمل می شود. علاوه بر این، روان کننده در طول دوره گرمایش، برانگیخته شده و کمترین درجه حرارت که در آن اشتعال رخ می دهد، ثبت می شود.

مشابه با روش COC، به مقدار قابل توجهی از مایع و زمان زیادی برای انجام آزمون نیاز است. با این حال، ابزار کاملا خودکار از تامین کنندگان مختلف در دسترس است. در اندازه گیری رقت سوخت، یکی از مزیت Pensky-Marten نسبت به روش COC  افزایش حساسیت به غلظت های پایین رقیق بودن سوخت است.

Small Scale Closed Tester

این تستر اشتعال کوچک، نام های مختلفی دارد؛ شاید سازگارترین حالت برای آنالیز روتین روغن استفاده شده باشد. در حالی که هر دو Pensky-Marten و Coc می توانند به عنوان یک تستر استفاده شوند، این روش با استفاده از تنها 2 میلی لیتر مایع در 1-2 دقیقه، آزمایش غربالگری (روش A) را انجام می دهد.

نقطه اشتعال محدود را نیز می توان بدست آورد (روش B) اما به مایعات و زمان بیشتری نیاز است.لازم به ذکر است که، تکرارپذیری و تکثیر این روش به طور قابل توجهی بهتر از دو روش قبلی است. بسیاری از تولیدات در آزمایشگاه با استفاده از این روش و با نمونه گیری خودکار در غربالگری برای رقت سوخت ارزیابی می شوند.

نتیجه گیری

نقطه اشتعال آزمون زمان را تحمل کرده است. در بسیاری از کاربردهای تجزیه و تحلیل نفت مورد استفاده، آزمون اشتعال، روش انتخاب در تشخیص آلودگی های خاص و شرایط غیر روان کننده غیرقابل تشخیص است. مانند بسیاری از موارد در دنیای تجزیه و تحلیل نفت، موفقیت در به کار بردن نقطه اشتعال روغن بستگی به مواردی مثل نمونه و پروتکل آزمایش دارد.

منبع: machinerylubrication

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *