3 chất gây ô nhiễm dầu phổ biến và các xét nghiệm phân tích dầu có thể phát hiện chúng

Một số loại ô nhiễm từ bụi bẩn, nước,.. có thể dẫn tới quá trình ngưng trệ vận hành. Kiểm tra, phân tích dầu có thể phát hiện ra những vật chất gây ô nhiễm này. Dù vậy, cần có những hiểu biết và kiến thức về các vấn đề gây ô nhiễm dầu, từ đó có được phương pháp phù hợp.

Bài viết này sẽ chỉ ra các chất gây ô nhiễm phổ biến, các thí nghiệm phân tích dầu có thể phát hiện ra các loại ô nhiễm và những hành động nên làm để khắc phục sự cố trong từng trường hợp cụ thể.

CÁC HẠT MÀI MÒN

Chất mài mòn là vấn đề gây ô nhiễm hàng đầu cho hệ thống thiết bị. Các vật chất này là chất gây ô nhiễm cứng xâm nhập vào trong thiết bị. Các dạng chất mài mòn phổ biến là bụi, đất, sản phẩm bị ô nhiễm… Các hạt mài mòn xuất hiện trong quá trình vận hành, sẽ xâm nhập vào trong hệ thống và gây ra thiệt hại theo mức độ.

Sự xuống cấp do bị nhiễm các hạt mài mòn xảy ra dưới dạng hao mòn thiết bị. Bộ phận, linh kiện bị mài mòn có thể được phát hiện trong hệ thống có tải chuyển động trượt. Với ổ trục đẩy hoặc các loại ổ trục kim loại, các hạt mài mòn có thể bị kẹt lại và gây ra xước bề mặt thép. Các hệ thống có chuyển động quay như ổ trục con lăn, bánh răng,.. có thể bị rỗ do nhiễm các hạt mài mòn. Khi các hạt mài mòn ở vùng chịu tải hoặc áp suất lớn, tác động lên điểm tiếp xúc giữa bánh răng và các bộ phận, có thể tạo thành các vết nứt và xảy ra hiện tượng mài mòn, bong tróc.

Tuổi thọ của chất bôi trơn sẽ giảm nến như bị nhiễm các hạt mài mòn. Kim loại được giải phóng bởi chất mài mòn có thể trở thành các chất xúc tác, các hạt này làm tăng diện tích bề mặt, tạo thành các sản phẩm phụ gây ra xuống cấp cho dầu bôi trơn.

Việc xác định ô nhiễm mài mòn và chất mài mòn thường được thông qua bởi các thử nghiệm. Bằng phương pháp phân tích dầu, có thể thấy được của các hạt kim loại khi tiếp xúc với các hạt mài mòn. Trong bánh răng, các hạt kim loại xuất hiện nhiều với kim loại có hợp kim thấp ( crom, niken, mangan,..) , một số trường hợp sẽ là các hợp chất silicon và nhôm.

Đếm hạt là một phương pháp phổ biến khác được sử dụng để theo dõi quá trình ô nhiễm. Dù vậy, phương pháp đếm hạt không thể thể hiện rõ loại hạt gây ô nhiễm. Phương pháp này cần thêm các thí nghiệm bổ sung để xác định loại chất gây ô nhiễm ( nước, bọt khí, bụi bẩn,..)

Các phương án để xử lí bao gồm sửa chữa và lọc chất bôi trơn, dù vậy, phương pháp này không phải lúc nào cũng khả thi. Việc bảo vệ thiết bị là phương pháp hàng đầu được các chuyên gia đưa ra. Nếu việc lọc chất bôi trơn không hiệu quả, có thể thay thế loại chất bôi trơn. So với việc lọc, dùng chất bôi trơn mới sẽ sạch hơn, làm loãng chất gây ô nhiễm trong thùng chứa, hạn chế được vấn đề mài mòn.

Bên cạnh đó, có một số thử nghiệm cũng được khuyến nghị. Phân tích ferrography hoặc phân tích miếng lọc sẽ giúp xác định được mức độ hư hỏng.

NƯỚC

Nước là chất gây ô nhiễm phổ biến thứ hai, có thể gây ô nhiễm cho thiết bị. Có ba dạng: hòa tan, nhũ tương và nước tự do

Nước hòa tan thường lành tính, trừ những trường hợp có độ ẩm cực thấp. Dạng nước này thường thâm nhập vào chất bôi trơn thông qua độ ẩm hoặc các quá trình tương tự. Chất bôi trơn chỉ hấp thụ nước cho đến điểm bão hòa và không có biểu hiện đục do bị ô nhiễm bởi nước.

Nước nhũ hóa là dạng nước ô nhiễm gây hại nhất. Loại nước này sẽ xuất hiện khi lượng nước vượt quá điểm bão hòa và có khả năng đã đi vào luồng bôi trơn. Dấu hiệu nhận biết là khi chất bôi trơn bị vẩn đục. Sự vẩn đục này do nước bị lẫn trong dầu. Nước nhũ hóa gây hại lớn vì nó sẽ chảy cùng với chất bôi trơn.

Nước tự do ít gây hại hơn nước nhũ tương nhưng vẫn gây ra vấn đề cho các thiết bị. Một số chất bôi trơn sẽ không giữ nước ở điểm bão hòa, thay vào đó, nước sẽ rơi xuống đáy thùng chứa. Trong các vấn đề phát sinh do ô nhiễm nước gây ra, nước có thể lẫn vào dòng bôi trơn, ảnh hưởng đến khả năng loại bỏ nước của chất bôi trơn, gây ra ô nhiễm sinh học, làm suy giảm chất lượng dầu và gây tắc bộ lọc. Ngoài ra còn tiềm ẩn nguy cơ mất an toàn do nước xâm nhập vào thùng chứa và tràn ra ngoài.

Khi bị ô nhiễm nước, chất bôi trơn và thiết bị đều sẽ bị ảnh hưởng. Nguyên nhân chính gây ra sự xuống cấp thiết bị là do rỉ sét. Khi chất bôi trơn bị xuống cấp do nhiễm nước, bề mặt kim loại của thiết bị đều có thể đã bị rỉ sét. Rỉ sét rất cứng và sẽ tạo ra các hạt mài mòn trong thiết bị.

Một vấn đề khác liên quan đến ô nhiễm nước là sự giòn do hydro. Nước bị phân tách thành oxi và hydro, hydro sẽ hấp thụ vào bề mặt kim loại. Điều này tạo ra một bề mặt cứng hơn nhưng giòn hơn, không thể uốn cong khi cần thiết để các bộ phận lăn hoạt động bình thường. Vấn đề này có thể gây ra nứt bề mặt và hiện tượng bong tróc.

Nhiễm nước cũng sẽ làm giảm tuổi thọ của chất bôi trơn. Tính toán đã chỉ ra rằng nước sẽ đẩy nhanh quá trình lão hóa của chất bôi trơn nhanh gấp 10 lần. Ngoài ra, chất bôi trơn bị nhiễm nước có thể hình thành lên bùn.

Nước sẽ thường không tự xâm nhập vào hệ thống bôi trơn. Bề mặt máy bên ngoài bị nhiễm bẩn, nước sẽ giữ lại bụi bẩn này sau đó xâm nhập vào hệ thống. Điều này không chỉ do nhiễm nước đối với chất bôi trơn mà còn gây ra mài mòn do thiết bị bị nhiễm bẩn.

Trong một số trường hợp, có thể tiến hành kiểm tra trực quan để xác định được dầu có bị nhiễm nước hay không. Tuy nhiên, một số trường hợp bọt khí xuất hiện trong dầu cũng có thể gây ra đổi màu của dầu. Vì vậy, hãy tiến hành nhiều phương pháp kiểm tra hơn.

Thử nghiệm nổ trên tấm nóng cũng có thể được sử dụng để kiểm tra tại chỗ cũng như ở hầu hết các phòng thí nghiệm thương mại. Tăng nhiệt độ tấm nóng lên 320 độ F, quan sát mẫu thử nghiệm có bị sôi khi đặt lên bề mặt không. Cần thực hiện một cách cẩn trọng do nếu có nhiều nước, mẫu sẽ bắn ra gây nguy cơ mất an toàn.

Để có được phép đo chính xác hơn hoặc khả năng phát hiện nước ở mức thấp, hãy sử dụng phương pháp xét nghiệm nước Karl Fischer. Xét nghiệm này có thể có nhiều biến thể, bao gồm phép đo điện lượng và phép đo thể tích, nhưng cả 2 phương pháp đều có hiệu quả tương tự nhau. Phép đo điện lượng có xu hướng cho kết quả chính xác hơn ở mức nước thấp, trong khi phép đo thể tích cho kết quả tốt ở mức cao. Một số chất phụ gia như lưu huỳnh có thể ảnh hưởng tới kết quả xét nghiệm.

Khuyến nghị từ các phân tích dầu cho thấy, việc loại bỏ nước là cực kì cần thiết. Điều này cần được ưu tiên thực hiện hàng đầu. Trong một số ứng dụng, không thể ngăn chặn sự xâm nhập của nước nên nước cần được loại bỏ liên tục.

Bên cạnh đó, có thể sử dụng phương pháp thay đổi chất bôi trơn. Phương pháp này có thể kết hợp với các phương pháp khác ( xả nước, khử nước, ly tâm,..) tùy thuộc vào kích thước phòng thí nghiệm, bể chứa và cơ sở vật chất tại địa điểm

SỬ DỤNG CHẤT BÔI TRƠN KHÔNG ĐÚNG

Các vấn đề liên quan đến sử dụng sai chất bôi trơn xuất hiện rất nhiều. Phổ biến nhất là sử dụng dầu khoáng trong bể chứa chất bôi trơn gốc glycol, thiếu chất phụ gia, sử dụng phụ gia không đúng và sai độ nhớt.

Với dầu khoáng trong bể chứa chất glycol, có thể thấy độ nhớt tăng lên và hình thành cặn do phản ứng hóa học giữa hydrocacbon và các sản phẩm glycol. Khi phản ứng xảy ra, có thể thấy được sự mài mòn do độ nhớt trong chất bôi trơn quá cao. Hai chất bôi trơn này thường không trộn lẫn, có thể thấy được sự mài mòn tăng cao vì lớp màng bôi trơn vùng tải không phải lớp bôi trơn duy nhất và có khả năng chịu tải. Tuổi thọ của chất bôi trơn từ đó cũng giảm đáng kể.

Do độ nhớt tăng và có khả năng hình thành bùn, bộ lọc có thể bị chậm và thậm chí là tắc. Sự hình thành axit như là một sản phẩm phụ có thể tác động lên bề mặt bôi trơn.

Kiểm tra độ nhớt và phân tích kim loại là những phương pháp chính được sử dụng để xác định dầu khoáng trong bể chứa gốc glycol. Những nhà phân tích sẽ cần thông tin về chất bôi trơn đang sử dụng để có thể miêu tả kết quả một cách chính xác.

Nếu xảy ra vấn đề do nhiễm bẩn khoáng/glycol, khuyến nghị được đưa ra là hãy xả sạch bể chứa. Không có phương pháp lọc nào xử lí được chất bôi trơn bị nhiễm bẩn do vấn đề này, vì vậy cần loại bỏ chất nhiễm bẩn theo phương pháp vật lí.

Phương án khác được các chuyên gia đưa ra có thể là xem xét lại các phương pháp bôi trơn, vì vấn đề này thường xảy ra do xác định sai chất bôi trơn.

Các glycol mới có nguồn gốc từ butylene tương thích hơn với dầu khoáng so với các glycol sử dụng probylene và ethylene. Việc phân tích các glycol mới này vẫn đang trong quá trình phát triển. Điều này cần được cân nhắc khi đánh giá dữ liệu phân tích dầu từ hệ thống chất bôi trơn gốc glycol.

Sử dụng thiếu hoặc sai chất phụ gia có thể chứa nhiều vấn đề tiềm ẩn. Những chất phụ gia thường thiếu bao gồm phụ gia chịu áp suất cực đại ( EP ) hoặc phụ gia chống mài mòn ( AW ) trong các ứng dụng bánh răng, ổ trục, thủy lực. Nếu thiếu các chất phụ gia này và thiết bị yêu cầu, có thể dẫn tới tình trạng mài mòn quá mức và mài mòn trượt, tùy thuôc vào dung sai và khối lượng công việc.

Nếu chất bôi trơn phụ gia tẩy rửa được đưa vào hệ thống thiết kế để loại bỏ nước, phụ gia tẩy rửa sẽ phá hủy đặc tính của chất bôi trơn. Giải pháp duy nhất là loại bỏ hoàn toàn chất bôi trơn, hạn chế nguy cơ nước xâm nhập gây ra sự mài mòn ổ trục. Vấn đề này thường xảy ra khi xử lí các bể chứa tuabin lớn bị nhiễm dầu động cơ diesel. Chỉ cần một quart dầu động cơ có thể phá hủy khả năng tách nhũ tương của 2000 gallon dầu tuabin.

Nếu hệ thống có hợp kim đồng, được nhà sản xuất khuyến cáo không sử dụng phụ gia EP, do phụ gia EP sẽ ăn mòn mạnh đối với hợp kim đồng khi đạt đến nhiệt độ hoạt hóa. Cần tiến hành thử nghiệm kim loại trong những trường hợp đó. Những thử nghiệm này sẽ giúp phát hiện ra những chất phụ gia phù hợp và cho phép thay đổi trong mức phụ gia. Thử nghiệm oxi hóa hoặc nitrat hóa là một trong những thử nghiệm có tính hữu dụng cao.

Ngoài ra, có thể xác định được lớp phụ gia bằng cách sử dụng phủ hồng ngoại. Với thử nghiệm này, 2 chất bôi trơn có thể được phủ lên một biểu đồ để xác định xem có sự khác biệt nào về đặc điểm hóa học trong tín hiệu hồng ngoại hay không. Thử nghiêm này khác với thử nghiệm thông thường, được coi là thử nghiệm ngoại lệ trong hầu hết các trường hợp.

Đối với những vấn đề trên, các khuyến nghị chung thường về sử dụng thử nghiệm ngoại lệ ( phân tích ferrography,…) có thể chỉ ra được mức độ xuống cấp của bề mặt nếu có dấu hiệu về mài mòn. Một khuyến nghị khác được đưa ra bao gồm kiểm tra thông số kỹ thuật của nhà sản xuất, nhiệt độ vận hành để có thể lựa chọn chất bôi trơn phù hợp.

Vấn đề phổ biến trong việc sử dụng chất bôi trơn không đúng là độ nhớt không đúng. Nếu độ nhớt quá cao, sự mài mòn trong hệ thống bánh răng có thể xuất hiện. Trong thủy lực, độ nhớt cao có thể dẫn đến hiệu suất chậm và tốc độ lọc thấp. Độ nhớt thấp có thể dẫn tới sự mài mòn tăng cao. Điều này do màng chất lỏng không đủ dày để ngăn sự tiếp xúc giữa các bề mặt trong quá trình vận hành.

Để phát hiện các vấn đề về độ nhớt, hãy thực hiện các thử nghiệm độ nhớt. Dù vậy, hãy cân nhắc thử nghiệm trên chất bôi trơn mới, vì độ nhớt có thể thay đổi theo từng lô, và việc bổ sung chất bôi trơn bằng loại chất bôi trơn tương tự có độ nhớt khác không dễ dàng để nhận thấy. Có thể phát hiện vấn đề này bằng thử nghiệm kim loại, vì mức phụ gia thường thay đổi cùng với độ nhớt, ngay cả trong cùng 1 dòng sản phẩm.

Các vấn đề liên quan đến độ nhớt khá phức tạp. Điều này có thể xảy ra do sử dụng chất bôi trơn có độ nhớt không đúng, cũng có thể thay đổi do quá trình vận hành, ảnh hưởng đến máy và gây ra sự cố. Ví dụ, nếu nhiệt độ môi trường tăng lên, độ nhớt quá thấp so với nhiệt độ vận hành và có thể xảy ra hiện tượng mài mòn.

Bên cạnh đó, cần chú ý đến việc thay dầu trong thùng chứa. Nếu thùng chứa có kích thước lớn, có thể xả bớt một phần và thay thế bằng chất bôi trơn mới để cải thiện độ nhớt.

Đây chỉ là một phần nhỏ trong các vấn đề có thể phát sinh trong vận hành. Các công nghệ và phương pháp luôn được cải tiến và xuất hiện thêm những công nghệ mới. Nếu cần thử nghiệm, hãy liên hệ với phòng thử nghiệm phân tích dầu để đảm bảo có được thử nghiệm tốt nhất, hiệu quả nhất.