ผลของการปนเปื้อนด้วยน้ำในระบบน้ำมัน

น้ำที่ปะปนอยู่ในน้ำมันหล่อลื่นมักจะเป็นตัวสร้างปัญหาให้กับเครื่องจักรทุกอุตสาหกรรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมที่มีความชื้นสูง เช่น ในโรงงานกระดาษ เครื่องจักรนอกอาคาร เช่น เครื่องจักรกลก่อสร้าง เครื่องจักรงานเหมือง รวมไปถึงหม้อแปลงไฟฟ้า ซึ่งน้ำจะส่งผลเสียต่อทั้งน้ำมันและอุปกรณ์เครื่องจักร เพราะจะทำให้เกิดปฏิกริยาอ๊อกซิเดชั่นและทำให้สารเพิ่มคุณภาพบางตัวเสียหาย ต่อมาน้ำจะแยกตัวออกจากน้ำมันไปตกที่ก้นถัง บางครั้งทำให้เกิดสารที่กัดกร่อนเกิดขึ้น น้ำมันหล่อลื่นที่มีน้ำเป็นส่วนผสมจะไม่สามารถให้การหล่อลื่นได้ดี จึงเป็นต้นเหตุให้เกิดการสึกหรอและเสียหายเร็วกว่ากำหนด น้ำยังส่งผลต่อเครื่องจักรได้โดยตรงตามบทสรุปด้านล่างนี้

สนิมและการกัดกร่อน น้ำมีผลต่อผิวเหล็กและโลหะในการสร้างออกไซด์ของเหล็ก น้ำและกรดในน้ำมันเพิ่มความสามารถในการทำลายเหล็กและวัตถุที่ไม่ใช่เหล็ก สนิมและการกัดกร่อนทำให้ผิวโลหะเสียหายอย่างรวดเร็ว
โพรงไอน้ำ (Vaporous Cavitation) ถ้าความดันไอของน้ำ ไปถึงจุดที่เครื่องจักรมีความดันต่ำ เช่นท่อดูดของปั๊ม ฟองอากาศ จะขยายตัว เมื่อผ่านเข้าไปยังจุดที่มีความดันสูงเช่น ในปั๊ม และจุดที่รับภาระของลูกปืน ฟองอากาศจะหดตัวอย่างรวดเร็ว และกลายเป็นของเหลวอีกครั้ง หยดน้ำขนาดเล็กนี้จะกระแทกพื้นที่เล็ก ๆ ของผิวเครื่องจักรด้วยความแรง คล้าย ๆ กับหัวฉีดขนาดเล็ก ซึ่งจะทำให้เกิดความล้าบนผิวโลหะเป็นจุดเล็ก ๆ การมีน้ำปนในน้ำมันยังทำให้น้ำมันสามารถปนกับอากาศได้ดีขึ้น จึงทำให้มีผลของคาวิเตชั่นจากก๊าซได้ด้วย
ความแข็งแรงของฟิลม์น้ำมันน้อยลง ฟิล์มน้ำมันในจุดที่รับภาระเช่น จุดสัมผัสของลูกปืนกับรางวิ่ง และจุดบนผิวฟันเฟืองที่ขบกันบนแนวเส้นพิต จะแข็งแรงมากเนื่องจากมีแรงกดทับ หรือความดันสูงมาก ความหนืดของน้ำมันบริเวณนี้จะเพิ่มขึ้นเมื่อความดันสูงขึ้น แต่น้ำไม่ได้มีคุณสมบัติเช่นนี้ ความหนืดของน้ำจะคงเดิม หรือตกลงเล็กน้อยเมื่อความดันสูงขึ้น ดังนั้นหากมีน้ำเข้าไปปนกับน้ำมันจะทำให้ผิวสัมผัสมีโอกาสล้า และเสียหายได้เนื่องจากผิวโลหะจำสัมผัสกันโดยตรง

การควบคุมคุณภาพน้ำมัน

แนวทางที่ถูกต้องในการควบคุมคุณภาพทั้ง ppm และ RH% เป็นวิธีที่ยอดเยี่ยมในการวัดปริมาณความชื้นในของเหลวไฮดรอลิก ซึ่ง MP Filtri ได้เลือกที่จะสร้างมาตรฐานให้เป็น RH% เนื่องจากมีความยืดหยุ่น หากต้องการใช้ ppm ในของเหลวให้ได้ผลจะต้องทดสอบและตรวจสอบความอิ่มตัวของน้ำมันแต่ละชนิด เมื่อพิจารณาถึงจำนวนของเหลวที่มีอยู่ในอุตสาหกรรม สิ่งนี้อาจกลายเป็นงานที่ไม่สิ้นสุดในห้องปฏิบัติการ ในทางกลับกันการแสดงผล RH% ไม่มีปัญหานี้ เนื่องจากเป็นการวัด% ของความ

โดยปกติปริมาณน้ำจะระบุเป็นเปอร์เซ็นต์ความอิ่มตัวที่อุณหภูมิน้ำมัน

น้ำมันที่แตกต่างกันจะมีระดับความอิ่มตัวที่แตกต่างกัน ดังนั้น RH (ความชื้นสัมพัทธ์)% จึงดีที่สุดและใช้ได้จริงสำหรับการวัด ที่ 100% RH จะสอดคล้องกับจุดที่ น้ำอิสระ (Free Water) สามารถมีอยู่ในของเหลว ดังนั้นของเหลวไม่สามารถกักน้ำไว้ในสารละลายที่ละลายได้อีกต่อไป โดยปกติน้ำมันจะมีปริมาณน้ำอยู่ในช่วง 50-300ppm (30°C) ซึ่งสามารถรองรับได้โดยไม่มีผลเสีย เมื่อปริมาณน้ำเกินประมาณ 300 ppm น้ำมันเริ่มมีสีขุ่น หากสูงกว่าระดับนี้มีจะความเสี่ยงทำให้เกิดสนิมและการกัดกร่อน

ความชื้นสัมพัทธ์ (RH%) อธิบายถึงปริมาณไอน้ำในของเหลวน้ำมัน เมื่อปริมาณไอเพิ่มขึ้นจนถึงจุดที่กลั่นตัวออกจากของเหลวจะเรียกว่า "ความอิ่มตัว (Saturation)” หรือ "น้ำอิสระ (Free water)" ในขณะที่อยู่ในสถานะระเหยน้ำจะละลาย และส่งผลเพียงเล็กน้อยต่อระบบ เมื่ออิ่มตัวแล้วน้ำจะมีหยดน้ำเพียงเล็กน้อย

ระบบอิ่มตัวจะให้การอ่านค่า RH 99% / 100% โดยทั่วไปแล้วการอ่านค่า RH 30% ถึง 70% เป็นเรื่องปกติของระบบไฮดรอลิก การเปลี่ยนแปลงจะไม่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิโดยรอบ ควรรักษาระดับความชื้นให้ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และอย่าปล่อยให้มีน้ำอิสระ (Free water) ในระบบ

กราฟแสดงถึงการปนเปื้อนของน้ำในน้ำมัน ภายใน “Filter Media”เส้นแนวตั้งสีขาวที่ 65 ° C แสดงถึงค่าสูงสุดสำหรับส่วนต่อล้าน (ppm)

Mineral hydraulic oil @ 30°C = 200 ppm (0.02%) = 100% saturation
Mineral hydraulic oil @ 65°C = 500 ppm (0.05%) = 100% saturation

สีน้ำมันจะขุ่นเมื่อ การปนเปื้อนกับน้ำสูงกว่าระดับอิ่มตัว ระดับความอิ่มตัวคือปริมาณน้ำที่สามารถละลายได้ในโมเลกุลของน้ำมันเคมี.เนื่องจากเอฟเฟกต์ของน้ำ (รวมถึง Emulsified) มีมากขึ้นซึ่งเป็นอันตรายกว่า น้ำที่ละลายควรมีระดับยังคงต่ำกว่าจุดอิ่มตัว อย่างไรก็ตามแม้น้ำในสารละลายอาจทำให้เกิดความเสียหายได้ ดังนั้นควรใช้ความพยายามเพื่อรักษาระดับความอิ่มตัวต่ำให้ที่สุด ความเข้มข้นของน้ำในน้ำมันจะต้องให้ต่ำกว่าจุดอิ่มตัวให้มากที่สุด

TYPICAL WATER SATURATION LEVELS FOR MINERAL OILS

Dissolved water คือน้ำส่วนที่ละลายเข้าไปปนกับน้ำมัน โมเลกุลของน้ำแตกตัวกระจายอยู่ในน้ำมัน เปรียบเสมือนความชื้นในอากาศ เรารู้ว่ามีน้ำในอากาศแต่เนื่องจากโมเลกุลได้แตกตัวออกไปทำให้เรามองไม่เห็น น้ำที่ละลายในน้ำมันก็มองไม่เห็นเช่นเดียวกัน น้ำมันหล่อลื่นอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ เช่น น้ำมันไฮดรอลิค น้ำมันเทอร์ไบน์ มักจะมีน้ำละลายอยู่ได้ 200 – 600 ส่วนในล้านส่วน (0.02-0.06%) ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและอายุของน้ำมัน น้ำมันเก่าจะสามารถรับน้ำในสภาพสารละลายได้มากกว่าน้ำมันใหม่ 3-4 เท่า
Emulsified เมื่อมีน้ำปนในน้ำมันจนเกินจุดอิ่มตัวที่น้ำจะละลายเข้าไปในน้ำมันได้ น้ำจะกลายเป็นสารแขวนลอยขนาดเล็กปนในน้ำมัน เรียกว่า Emulsion คล้าย ๆ กับการเกิดหมอก เนื่องจากความชื้นในอากาศมากกว่าจุดอิ่มตัวแล้ว ทำให้เกิดละอองน้ำขนาดเล็กหรือหมอก สำหรับน้ำมันหล่อลื่น น้ำส่วนนี้จะทำให้น้ำมันเป็นฝ้ามัว ไม่ใสเหมือนน้ำมันใหม่
Free water หากมีน้ำมากกว่านั้นอีก น้ำจะแยกตัวออกจากน้ำมันเป็นชั้นของน้ำ และชั้นของส่วนที่เป็น Emulsion เหมือนกับฝนที่ตกลงมาเมื่อมีความชื้นในอากาศมากเกินไป สำหรับน้ำมันหล่อลื่นที่ผลิตจากน้ำมันแร่และน้ำมันสังเคราะห์ที่มีความถ่วงจำเพาะต่ำกว่า 1 แล้ว น้ำส่วนนี้จะตกอยู่ที่ก้นถัง