أصبح امتلاك "موارد وفيرة" و"مياه نظيفة" هدفًا تسعى إليه الشركات الصناعية. ولتحقيق كفاءة عالية في ترشيد استهلاك الطاقة وخفض الانبعاثات، لا تحتاج هذه الشركات إلى معدات موفرة للطاقة وصديقة للبيئة فحسب، بل تحتاج أيضًا إلى إضافة منتجات تشحيم عالية الأداء إلى هذه المعدات، مما يساهم في خفض نفقات الطاقة وتقليل انبعاثات الكربون.
ضاغط هواءهو جهاز يحوّل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة ضغط غازي. وهو جهاز لتوليد ضغط الهواء المضغوط. يُستخدم في تطبيقات متنوعة، مثل توفير الطاقة الهوائية، والتحكم في أجهزة الأتمتة، وتهوية الممرات تحت الأرض. ويُستخدم على نطاق واسع في قطاعات التعدين، والنسيج، والمعادن، وصناعة الآلات، والهندسة المدنية، والبتروكيماويات، وغيرها. ويُعدّ من المعدات الأساسية التي لا غنى عنها في عمليات الإنتاج والتشغيل للعديد من المؤسسات.
وظيفةضاغط هواءيُعدّ ضاغط الهواء من أكثر الأجهزة قوةً، ويمكن وصفه بأنه "عامل نموذجي" في إنتاج المؤسسات، إلا أنه لا ينبغي الاستهانة باستهلاكه للطاقة. تشير الدراسات إلى أن استهلاك الطاقة في نظام ضاغط الهواء قد يُمثّل ما بين 15% و35% من إجمالي استهلاك الطاقة في المؤسسات التي تستخدم الغاز؛ كما تُشكّل تكلفة استهلاك الطاقة حوالي ثلاثة أرباع التكلفة الإجمالية لدورة حياة ضاغط الهواء. لذا، يُعدّ تحسين كفاءة الطاقة في ضاغط الهواء ذا أهمية بالغة لترشيد استهلاك الطاقة وخفض انبعاثات الكربون في المؤسسات.
دعونا نلقي نظرة على الفوائد الاقتصادية الكامنة وراء توفير الطاقة بواسطة الضاغط من خلال حساب بسيط: لنأخذ ضاغطًا بقدرة 132 كيلوواطضاغط هواء لولبيكمثال، عند التشغيل بكامل الطاقة، فإن 132 كيلوواط تعني 132 وحدة حرارية بريطانية في الساعة. يبلغ استهلاك الكهرباء ليوم واحد من التشغيل بكامل الطاقة 132 وحدة حرارية بريطانية مضروبة في 24 ساعة، أي ما يعادل 3168 وحدة حرارية بريطانية، وبالتالي يبلغ استهلاك الكهرباء لسنة واحدة 1156320 وحدة حرارية بريطانية. وبحساب التكلفة على أساس 1 يوان لكل كيلوواط ساعة، فإن استهلاك الكهرباء لضاغط هواء لولبي بقدرة 132 كيلوواط يعمل بكامل طاقته لمدة سنة واحدة هو 1156320 يوان. إذا كان توفير الطاقة 1%، يمكن توفير 11563.2 يوان في السنة؛ وإذا كان توفير الطاقة 5%، يمكن توفير 57816 يوان في السنة.
يُعد زيت التشحيم بمثابة شريان الحياة للمعدات الميكانيكية أثناء التشغيل، ويمكنه تحقيق وفورات ملحوظة في الطاقة من خلال تحسين أدائها، وهو ما تم إثباته في مجال محركات الاحتراق الداخلي. فمن خلال التشحيم، يمكن خفض استهلاك الوقود في هذه المحركات بنسبة تتراوح بين 5 و10% لكل 100 كيلومتر. وقد أظهرت الدراسات أن أكثر من 80% من تآكل المعدات الميكانيكية وهدر الطاقة يحدثان خلال فترات التشغيل والإيقاف المتكررة، والتشغيل المستمر في درجات حرارة عالية ومنخفضة. ويرى الباحث أنه من الضروري البدء من هذه الحلقات الثلاث الرئيسية لتقليل التآكل وتحسين كفاءة الطاقة من خلال التشحيم.
في الوقت الحالي، يمتلك كل مصنّع معدات أصلية اختباراته الخاصة على منصة اختبار، مما يُتيح محاكاة ظروف التشغيل الفعلية للمعدات بشكل مباشر. ويُعدّ تقييم تأثير تقليل التآكل وتوفير الطاقة من خلال هذه الاختبارات أقرب إلى ظروف التشغيل الفعلية. مع ذلك، غالبًا ما تكون هذه الاختبارات مكلفة، لذا يعتقد الباحث أنه في حال تطوير تقييم تأثير تقليل التآكل وتوفير الطاقة إلى المرحلة المختبرية، سيُساهم ذلك في توفير المزيد من التكاليف وتحسين كفاءة اختبارات المصنّع الأصلية.
ومع ذلك، لا توجد طريقة تقييم خاصة لتأثير توفير الطاقة لزيت الضاغط في الصناعة، لكن المؤلف يعتقد أنه بمساعدة نتائج أبحاث سنوات عديدة لزيت محركات الاحتراق الداخلي، يمكن تقييم تأثير توفير الطاقة لزيت الضاغط في المرحلة المختبرية من خلال التجارب التالية.
1. تقييم اللزوجة
تُعد اللزوجة مؤشراً حاسماً لزيت التشحيم، وهناك العديد من الطرق للتعبير عنها.
اللزوجة الحركية هي أكثر أنواع اللزوجة شيوعاً، وهي مؤشر يعكس سيولة السائل وخصائص الاحتكاك الداخلي. ويمكن استخدام قياس اللزوجة الحركية لتقييم سيولة السائل وأدائه في التزييت عند درجات حرارة مختلفة.
تُعدّ لزوجة بروكفيلد الدورانية طريقةً رائدةً لقياس اللزوجة الدورانية، ابتكرتها عائلة بروكفيلد في الولايات المتحدة، ومن هنا جاء اسمها. تعتمد هذه الطريقة على العلاقة الفريدة بين القص والمقاومة المتولدة بين الدوّار والسائل للحصول على قيمة اللزوجة، وتقيّم اللزوجة الدورانية للزيت عند درجات حرارة مختلفة، وهي مؤشر شائع لزيت ناقل الحركة.
تشير اللزوجة الظاهرية عند درجات الحرارة المنخفضة إلى حاصل قسمة إجهاد القص على معدل القص عند تدرج سرعة معين. يُعد هذا مؤشرًا شائعًا لتقييم لزوجة زيوت المحركات، ويرتبط ارتباطًا وثيقًا ببدء تشغيل المحرك على البارد، ويمكنه التنبؤ بالأعطال الناتجة عن ضعف أداء ضخ زيت المحرك في ظروف درجات الحرارة المنخفضة.
تُعرَّف لزوجة الضخ في درجات الحرارة المنخفضة بأنها قدرة مضخة الزيت على ضخ الزيت إلى كل سطح احتكاك في ظروف درجات الحرارة المنخفضة. وهي مؤشر شائع لتقييم لزوجة زيوت المحركات، وترتبط ارتباطًا مباشرًا بأداء بدء التشغيل البارد، ومقاومة التآكل أثناء بدء التشغيل، واستهلاك الطاقة خلال عملية بدء تشغيل المحرك.
2. تقييم التآكل
يُعدّ التزييت وتقليل الاحتكاك من أهم خصائص زيوت التشحيم. كما يُعدّ تقييم التآكل الطريقة الأنسب لتقييم أداء الزيوت في مقاومة التآكل. وتُعتبر طريقة اختبار الاحتكاك بأربع كرات الطريقة الأكثر شيوعًا في هذا التقييم.
يقيس جهاز اختبار الاحتكاك رباعي الكرات قدرة تحمل مواد التشحيم عن طريق الاحتكاك الانزلاقي تحت ضغط نقطة التلامس، بما في ذلك أقصى حمل غير قابل للانحشار (PB)، وحمل التلبيد (PD)، وقيمة التآكل الشاملة (ZMZ). كما يُجري اختبارات تآكل طويلة الأمد، ويقيس الاحتكاك، ويحسب معاملات الاحتكاك، وأحجام بقع التآكل، وغيرها. وباستخدام ملحقات خاصة، يُمكن إجراء اختبارات تآكل الأطراف واختبارات محاكاة تآكل المواد. يُعد اختبار الاحتكاك رباعي الكرات مؤشرًا أساسيًا وبديهيًا لتقييم أداء مقاومة التآكل للمنتجات الزيتية. يُمكن استخدامه لتقييم مختلف الزيوت الصناعية، وزيوت ناقل الحركة، وزيوت تشغيل المعادن. كما يُمكن اختيار مؤشرات تقييم مختلفة وفقًا للاستخدامات المختلفة لزيوت التشحيم. بالإضافة إلى توفير بيانات مباشرة عن مقاومة التآكل والضغط الأقصى، يُمكن أيضًا تقييم استقرار طبقة الزيت وتجانسها واستمراريتها بشكل بديهي من خلال مراقبة اتجاه ونوع منحنى الاحتكاك أثناء التجربة.
بالإضافة إلى ذلك، فإن اختبار التآكل بالحركة الدقيقة، واختبار مقاومة التآكل الدقيق، واختبار تآكل التروس والمضخات كلها وسائل فعالة لتقييم أداء مقاومة التآكل للمنتجات النفطية.
من خلال اختبارات الأداء المختلفة المضادة للتآكل، يمكن أن تنعكس قدرة الزيت على تقليل التآكل بشكل مباشر، وهو أيضًا أكثر ردود الفعل المباشرة لتقييم تأثير زيت التشحيم في توفير الطاقة.
تاريخ النشر: 1 يوليو 2024
