بهمن میرزاخانی در گفت‌وگو با ایسنا، با اشاره به پژوهش خود با عنوان «آماده‌سازی روغن گیاهی(روغن پالم) جهت استفاده در ترانسفورماتورهای قدرت»، اظهار کرد: در این پژوهش، امکان بهبود ویژگی‌های روغن گیاهی برای استفاده در تجهیزات صنعت برق بررسی شد.
وی با اشاره به اهمیت روغن در عملکرد ترانسفورماتورهای قدرت، گفت: ترانسفورماتورها از تجهیزات حیاتی شبکه‌های انتقال و توزیع انرژی الکتریکی هستند و نقش مهمی در تغییر سطح ولتاژ و انتقال ایمن و کارآمد انرژی دارند. در ترانسفورماتورهای روغنی، روغن علاوه بر انتقال حرارت از هسته و سیم‌پیچ‌ها به محیط، وظیفه عایق‌کاری الکتریکی بخش‌های دارای اختلاف ولتاژ را نیز بر عهده دارد.
او افزود: روغن ترانسفورماتور از جنبه دیگری نیز اهمیت دارد؛ زیرا بررسی ویژگی‌ها و تغییرات شیمیایی آن می‌تواند اطلاعاتی درباره وضعیت عملکرد و شرایط داخلی ترانسفورماتور در اختیار متخصصان قرار دهد. به همین دلیل، کیفیت روغن یکی از عوامل مؤثر در بهره‌برداری مطمئن از این تجهیزات محسوب می‌شود.
میرزاخانی با بیان اینکه روغن‌های معدنی بیش از یک قرن است که در ترانسفورماتورها مورد استفاده قرار می‌گیرند، تصریح کرد: این روغن‌ها از فرآورده‌های پالایش نفت خام به دست می‌آیند و به دلیل دسترسی مناسب، هزینه نسبتاً پایین و برخورداری از ویژگی‌های فنی قابل قبول، کاربرد گسترده‌ای در صنعت برق دارند.
وی ادامه داد: با وجود این مزایا، وابستگی به منابع تجدیدناپذیر نفتی، تجزیه‌پذیری زیستی پایین و احتمال بروز پیامدهای زیست‌محیطی در صورت نشت روغن از تجهیزات، از جمله محدودیت‌هایی است که توجه به گزینه‌های جایگزین را ضروری می‌کند. نقطه اشتعال روغن نیز از جمله ویژگی‌هایی است که در ارزیابی ایمنی تجهیزات و انتخاب سیال عایقی باید مورد توجه قرار گیرد.
این پژوهشگر با اشاره به استانداردهای مرتبط با روغن ترانسفورماتور، اظهار کرد: استانداردهایی مانند IEC ۶۰۲۹۶ و ASTM D۳۴۸۷ برای تعیین مشخصات روغن‌های معدنی نو و استاندارد IEC ۶۰۴۲۲ برای پایش و ارزیابی روغن‌های معدنی در حال بهره‌برداری مورد استفاده قرار می‌گیرند. هر جایگزین گیاهی نیز باید بر اساس الزامات فنی و ایمنی مرتبط با نوع کاربرد خود ارزیابی شود.
او با بیان اینکه روغن‌های گیاهی یا استرهای طبیعی به دلیل منشأ تجدیدپذیر و قابلیت تجزیه‌پذیری زیستی بیشتر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته‌اند، گفت: این مواد می‌توانند از نظر کاهش وابستگی به منابع نفتی و محدود کردن پیامدهای زیست‌محیطی نشت روغن، گزینه‌هایی قابل بررسی برای صنعت برق باشند.
میرزاخانی افزود: استفاده مستقیم از روغن‌های گیاهی در ترانسفورماتورها با چالش‌هایی همراه است. نقطه ریزش نسبتاً بالا، گران‌روی زیاد و حساسیت به اکسیداسیون از جمله ویژگی‌هایی هستند که می‌توانند عملکرد این روغن‌ها را در شرایط مختلف دمایی و عملیاتی تحت تأثیر قرار دهند.
وی ادامه داد: در این پژوهش، روغن هسته پالم به‌عنوان ماده اولیه انتخاب شد و تلاش شد با استفاده از چند فرآیند شیمیایی، ویژگی‌های آن برای کاربرد مورد نظر بهبود یابد. هدف اصلی، بررسی تأثیر تصفیه، اپوکسیداسیون و ترانس‌استریفیکاسیون بر خواص روغن و ارزیابی تغییرات حاصل از این فرآیندها بود.
این پژوهشگر همچنین درباره مراحل انجام تحقیق توضیح داد: فرآیند آماده‌سازی روغن در سه مرحله اصلی شامل تصفیه، اپوکسیداسیون و ترانس‌استریفیکاسیون انجام شد که هر یک با هدف بهبود بخشی از ویژگی‌های روغن در نظر گرفته شده بود.
او درباره مرحله نخست، یعنی تصفیه روغن، اظهار کرد: روغن خام هسته پالم ممکن است حاوی ناخالصی‌ها، ترکیبات رنگی و رطوبت باشد. حتی روغن‌های تصفیه‌شده خوراکی نیز لزوماً مشخصات مورد نیاز برای استفاده در تجهیزات الکتریکی را ندارند و ممکن است به تصفیه تکمیلی نیاز داشته باشند.
میرزاخانی افزود: در این مرحله، روغن تا حدود ۷۰ درجه سانتی‌گراد گرم شد و پس از افزودن محلول اسید سیتریک و هیدروکسید سدیم و انجام مراحل هم‌زدن، تحت خلأ خشک شد. سپس از مواد جاذب و رنگ‌بر، شامل Trisyl و Tonsil، استفاده شد و عملیات رنگ‌بری تحت خلأ و در ادامه، فیلتراسیون انجام گرفت.
به گفته وی، هدف از این مرحله کاهش ناخالصی‌ها، رطوبت و ترکیبات رنگی روغن بود؛ عواملی که کنترل آن‌ها برای آماده‌سازی یک سیال عایقی اهمیت دارد.
میرزاخانی درباره مرحله دوم پژوهش گفت: یکی از چالش‌های روغن‌های گیاهی، وجود پیوندهای دوگانه در برخی اسیدهای چرب غیراشباع است که می‌تواند بر پایداری اکسیداسیونی روغن تأثیر بگذارد. به همین دلیل، در این پژوهش فرآیند اپوکسیداسیون برای تغییر ساختار این پیوندها و بررسی امکان بهبود مقاومت روغن در برابر اکسیداسیون مورد استفاده قرار گرفت.
او عنوان کرد: در این روش، از اسید استیک و هیدروژن پراکسید در حضور کاتالیست رزین تبادل یونی اسیدی Amberlite استفاده شد. این فرآیند با هدف تشکیل گروه‌های اپوکسیدی در ساختار روغن انجام گرفت.
این پژوهشگر ادامه داد: استفاده از کاتالیست رزینی می‌تواند در مقایسه با برخی روش‌های مبتنی بر اسیدهای معدنی مایع، از نظر کاهش واکنش‌های جانبی و امکان بازیابی کاتالیست مزایایی داشته باشد. پس از پایان واکنش نیز مراحل خنثی‌سازی با بی‌کربنات سدیم، شست‌وشو و خشک‌کردن انجام شد.
وی درباره مرحله سوم پژوهش، اظهار کرد: ترانس‌استریفیکاسیون با هدف تغییر ساختار ترکیبات روغن و کاهش گران‌روی و نقطه ریزش انجام شد. در این فرآیند، تری‌گلیسیریدهای موجود در روغن با متانول و در حضور کاتالیست قلیایی هیدروکسید سدیم واکنش می‌دهند و متیل‌استرهای اسید چرب و گلیسرول تولید می‌شود.
میرزاخانی افزود: در این پژوهش، نسبت مولی متانول به روغن حدود هفت به یک در نظر گرفته شد که بر اساس اطلاعات ارائه‌شده، معادل حدود ۳۳ درصد وزنی متانول بود. واکنش در دمای حدود ۶۰ تا ۷۰ درجه سانتی‌گراد و تحت شرایط رفلاکس به مدت دو ساعت انجام گرفت.
او ادامه داد: پس از پایان واکنش، شست‌وشو با اسید فسفریک رقیق، جداسازی گلیسرول و خشک‌کردن نهایی انجام شد تا محصول حاصل برای بررسی‌های بعدی آماده شود.
این پژوهشگر در ادامه با تشریح نتایج به‌دست‌آمده، گفت: یکی از مهم‌ترین تغییرات مشاهده‌شده، کاهش نقطه ریزش روغن هسته پالم از ۲۲ درجه سانتی‌گراد به منفی ۹ درجه سانتی‌گراد بود. نقطه ریزش یکی از شاخص‌های مرتبط با رفتار روغن در دماهای پایین است و کاهش آن می‌تواند از نظر بررسی امکان استفاده از روغن در شرایط دمایی سردتر اهمیت داشته باشد.
وی افزود: گران‌روی روغن در دمای ۴۰ درجه سانتی‌گراد نیز از ۱۱۵.۵۵ میلی‌متر مربع بر ثانیه به ۳.۴۴ میلی‌متر مربع بر ثانیه رسید. این تغییر، کاهش قابل توجه مقاومت روغن در برابر جریان یافتن را نشان می‌دهد.
میرزاخانی ادامه داد: با این حال، در کنار تغییرات مثبت مشاهده‌شده در برخی ویژگی‌های فیزیکی، نقطه اشتعال روغن نیز از ۲۴۲ درجه سانتی‌گراد به ۱۳۶ درجه سانتی‌گراد کاهش یافت. این موضوع نشان می‌دهد که بهبود یک ویژگی لزوماً به معنای بهبود همه مشخصات مورد نیاز برای کاربرد صنعتی نیست و ارزیابی هم‌زمان ویژگی‌های حرارتی، الکتریکی، شیمیایی و ایمنی ضرورت دارد.
او تأکید کرد: کاهش نقطه اشتعال، به‌ویژه در کاربردهای مرتبط با تجهیزات قدرت، باید در ارزیابی نهایی محصول و طراحی الزامات ایمنی مورد توجه قرار گیرد.
این پژوهشگر درباره روش‌های ارزیابی محصول نهایی، اظهار کرد: برای شناسایی ترکیبات حاصل از فرآیند ترانس‌استریفیکاسیون، از آنالیز کروماتوگرافی گازی ـ طیف‌سنجی جرمی یا GC-MS استفاده شد. همچنین آزمون‌های الکتروشیمیایی با هدف بررسی ویژگی‌های الکتریکی و عایقی روغن فرآوری‌شده انجام گرفت.
وی افزود: بررسی ترکیبات شیمیایی و اندازه‌گیری خواص فیزیکی و الکتریکی از مراحل مهم ارزیابی روغن‌های پیشنهادی برای استفاده در تجهیزات قدرت است؛ زیرا عملکرد مناسب این مواد به مجموعه‌ای از ویژگی‌ها وابسته است و نمی‌توان تنها بر اساس یک یا دو شاخص درباره قابلیت استفاده صنعتی آن‌ها تصمیم گرفت.
میرزاخانی با جمع‌بندی نتایج این پژوهش، گفت: نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که ترکیب فرآیندهای تصفیه، اپوکسیداسیون و ترانس‌استریفیکاسیون می‌تواند برخی از مشخصات فیزیکی و شیمیایی روغن هسته پالم را به‌طور قابل توجهی تغییر دهد. کاهش گران‌روی و نقطه ریزش از جمله نتایجی است که می‌تواند مبنایی برای ادامه بررسی این ماده در کاربردهای مرتبط با ترانسفورماتورهای قدرت باشد.
او افزود: روغن‌های گیاهی فرآوری‌شده از نظر منشأ تجدیدپذیر و قابلیت تجزیه‌پذیری زیستی، ظرفیت بررسی به‌عنوان جایگزین روغن‌های معدنی را دارند؛ اما برای تأیید کاربرد عملی آن‌ها، لازم است مجموعه‌ای از آزمون‌های فنی و ایمنی انجام شود.
این پژوهشگر ادامه داد: بررسی پایداری بلندمدت روغن، انجام آزمون‌های پیری تسریع‌شده، ارزیابی رفتار عایقی در شرایط مختلف، بررسی سازگاری با مواد به‌کاررفته در ترانسفورماتور و آزمایش عملکرد در نمونه‌های آزمایشگاهی یا تجهیزات واقعی می‌تواند در تعیین قابلیت استفاده از این روغن‌ها مؤثر باشد.
به گفته وی، توجه به اثر تغییرات شیمیایی بر نقطه اشتعال و سایر ویژگی‌های ایمنی نیز ضروری است تا در صورت دستیابی به محصولی با مشخصات مطلوب، امکان ارزیابی دقیق‌تر آن برای کاربردهای صنعتی فراهم شود.
انتهای پیام