Chất bôi trơn bị nhiễm bẩn

80% sự cố máy móc liên quan đến vấn đề bôi trơn. Trong số đó, hơn 1/3 là do chất bôi trơn bị nhiễm bẩn. Vấn đề này đặt ra yêu cầu các hệ thống bôi trơn cần phải sạch và không có chất gây ô nhiễm.

Những quan niệm sai lầm về chất bôi trơn

Hầu hết các chất bôi trơn đều có thể bị nhiễm bẩn. Vấn đề này xảy ra không phải do nhà sản xuất, nguyên nhân chính tới từ việc thùng hoặc bình chứa không đáp ứng các tiêu chuẩn ISO về độ sạch. Trong một số trường hợp, độ nhiễm bẩn và các hạt vật chất bên trong vượt quá tiêu chuẩn từ năm đến mười lần.

Một phương pháp đơn giản là sử dụng xe lọc có bộ lọc được lựa chọn nghiêm ngặt phù hợp với ứng dụng và đem lại hiệu quả.

Nguyên nhân gây ô nhiễm chất bôi trơn

Hệ thống bôi trơn công nghiệp có thể gặp phải chất gây ô nhiễm làm giảm hiệu suất hoạt động và độ tin cậy. Một số chất gây ô nhiễm phổ biến:

Chất gây ô nhiễm xâm nhập:

• Bao gồm bụi, đất, các hạt trong không khí xâm nhập từ bên ngoài
• Độ ẩm, rỉ sét, vecni,.. và các ô nhiễm khác phát sinh do ô nhiễm nước
• Chất gây ô nhiễm hình thành trong quá trình vận hành

Chất gây ô nhiễm bên trong

• Mảnh vụn trong quá trình vận hành
• Các chất được tạo ra do suy giảm phụ gia

Những chất gây ô nhiễm này có thể dẫn tới nhiều vấn đề khác nhau như tăng ma sát, hao mòn các bộ phận máy móc, giảm hiệu quả bôi trơn, tăng tốc độ ăn mòn, giảm độ tin cậy và tuổi thọ của thiết bị. Do đó, giám sát thường xuyên và tiến hành lọc hiệu quả và sử dụng các biện pháp bảo trì là điều cần thiết để hạn chế những vấn đề này.

Dầu bôi trơn bị nhiễm bẩn do đâu ?

Dầu bôi trơn có thể bị nhiễm bẩn từ nhiều nguồn khác nhau. Vấn đề nhiễm bẩn có thể xảy ra trong quá trình sản xuất, lưu trữ, vận chuyển hoặc quá trình sử dụng. Sau đây là một số nguyên nhân khiến cho chất bôi trơn bị nhiễm bẩn:

• Sự xâm nhập các chất từ bên ngoài: bụi, đất, cát và các hạt vật chất xâm nhập vào hệ thống bôi trơn thông qua lỗ thông hơi, phớt hoặc các lỗ trên thiết bị trong quá trình vận hành hoặc bảo trì.

• Nước: Nước xâm nhập vào hệ thống bôi trơn thông qua quá trình ngưng tụ, rò rỉ. Nhiễm nước có thể đẩy nhanh quá trình oxi hóa, giảm hiệu quả bôi trơn dẫn đến ăn mòn. ( sản phẩm được lựa chọn phải ngăn ngừa sự xâm nhập của nước và không khí ẩm ).

• Chất ô nhiễm hóa học: các chất gây ô nhiễm hóa học như nhiên liệu, dung môi, chất làm mát, chất tẩy rửa có thể trộn lẫn với chất bôi trơn trong quá trình vận hành hoặc bảo trì.

• Các mảnh vụn do mài mòn: các mảnh vụn được tạo ra từ quá trình mài mòn các thành phần như bánh răng, ổ trục, phớt có thể làm ô nhiễm chất bôi trơn. Tùy thuộc vào quá trình, điều kiện vận hành, các mảnh vụn này có thể khác nhau về kích thước và thành phần.

• Chất phụ gia bị cạn kiệt: theo thời gian, phụ gia bôi trơn có thể cạn kiệt do quá trình oxi hóa, phân hủy nhiệt hoặc phản ứng hóa học, làm thay đổi tính chất của chất bôi trơn và gây ra tình trạng mài mòn.

• Sự phát triển của vi khuẩn, vi sinh vật: Môi trường ô nhiễm nước và điều kiện thích hợp sẽ tạo ra vi khuẩn và vi sinh vật trong chất bôi trơn, ảnh hưởng đến hiệu suất và độ ổn định

• Chất bôi trơn xử lí không đúng cách: Quá trình lưu trữ, chuyển giao hoặc bổ sung chất bôi trơn có thể đưa chất ô nhiễm từ các thùng chứa không sạch, lọc không đúng cách hoặc niêm phong không đầy đủ.

•  Nhiễm bẩn chéo: các chất bôi trơn có thể trộn lẫn với các loại dầu, mỡ không tương thích trong quá trình bổ sung hoặc bảo dưỡng, làm giảm hiệu suất và tăng khả năng hỏng hóc cho thiết bị.

• Các yếu tố môi trường: các yếu tố môi trường như nhiệt độ, độ ẩm, tiếp xúc với các chất ô nhiễm có thể làm cho chất bôi trơn bị phân hủy và nhiễm bẩn theo thời gian.

• Điều kiện vận hành: điều kiện vận hành khắc nghiệt như nhiệt độ cao, tải trọng lớn, thời gian bảo dưỡng kéo dài có thể đẩy nhanh quá trình phân hủy chất bôi trơn và tăng nguy cơ nhiễm bẩn.

Dấu hiệu chất bôi trơn bị nhiểm bẩn

Dầu bôi trơn bị nhiễm bẩn có thể dẫn tới sự thay đổi của các chỉ số khác nhau, có thể thấy được thông qua kiểm tra trực quan, giám sát hiệu suất và các thử nghiệm phân tích. Các chỉ số này có thể là các chỉ số trực tiếp về chất gây ô nhiễm hoặc được quan sát thông qua hậu quả của chất gây ô nhiễm có trong dầu theo thời gian. Một số dấu hiệu để nhận biết bao gồm:

• Thay đổi màu sắc và độ trong: Dầu bôi trơn sạch thường có màu trong suốt. Dầu bị nhiễm bẩn có thể trở nên đục hoặc đổi màu. Ví dụ: nhiễm bẩn chất làm mát khiến dầu trở nên trắng đục, trong khi quá trình oxy hóa có thể khiến dầu trở nên sẫm màu.

• Mùi bất thường : Chất bôi trơn bị nhiễm bẩn có thể có mùi bất thường, cho thấy sự xuất hiện của hóa chất. nhiên liệu, chất làm mát hoặc sản phẩm phân hủy. Những mùi này có thể từ ngọt đến chua, hoặc có mùi cháy. ( oxy hóa ).

• Độ nhớt thay đổi: Các chất gây ô nhiễm như vecni, bùn có thể làm thay đổi độ nhớt của dầu. Độ nhớt tăng có thể xảy ra do ô nhiễm chất rắn hoặc trở nên loãng hơn do ô nhiễm nhiên liệu hoặc sự cố nhiệt.

• Bọt khí: Các chất gây ô nhiễm như nước hoặc không khí có thể gây ra hiện tượng bọt khí. Bọt khí làm giảm khả năng bôi trơn hiệu quả của dầu dẫn tới không khí xâm nhập dễ dàng vào hệ thống.

• Các hạt mài mòn: Sự xuất hiện của các hạt hoặc các cặn trong dầu xảy ra do nhiễm bẩn từ các mảnh vụn mài mòn, bụi bẩn hoặc các chất gây ô nhiễm rắn khác. Các hạt này có thể gây ra mài mòn và hư hỏng cho các bộ phận.

• Mức kim loại mài mòn tăng cao: Các thử nghiệm phân tích như phân tích nguyên tố Phổ phát xạ quang học plasma cảm ứng ( ICP-EOS ) hoặc Phổ khối Plasma cảm ứng ( ICP – MS ) có thể phát hiện được kim loại mài mòn trong dầu bôi trơn. Các chỉ số này chỉ ra mức độ mài mòn  của các bộ phận và khả năng bị nhiễm bẩn bởi các hạt mài mòn.

• Chỉ số Axit tăng ( AN ): Chỉ số axit cho thấy nồng độ axit trong chất bôi trơn tăng, nguyên nhân thường do chất chống oxy hóa bị cạn, dầu gốc bị oxy hóa và nhiễm bẩn từ các chất có tính axit cao. Điều này có thể đẩy nhanh quá trình phân hủy và mài mòn bề mặt kim loại.

• Giảm hiệu quả chất phụ gia: Các chất gây ô nhiễm có thể phản ứng dẫn tới cạn kiệt các chất phụ gia có trong dầu bôi trơn. Điều này có thể làm giảm hiệu quả các chất phụ gia như chất chống mài mòn, chất tẩy rửa, chất chống oxy hóa.

• Đẩy nhanh quá trình oxy hóa: Sự ô nhiễm có thể đẩy nhanh quá trình oxy hóa của chất bôi trơn, dẫn đến tăng độ nhớt, hình thành cặn, bùn, vecni và làm giảm tính chất của dầu.

• Các vấn đề về hiệu suất của thiết bị: Chất bôi trơn bị nhiễm bẩn có thể làm giảm hiệu suất thiết bị, tăng ma sát và mài mòn, quá nhiệt, tiếng ồn bất thường và suy giảm hiệu suất.

• Phương pháp đếm hạt: liên quan đến việc đo số lượng hạt, phân bố, kích thước của các hạt trong chất bôi trơn. Thường được đếm hạt bằng laser có thể phát hiện các hạt có kích thước nhỏ đến vài micromet.

• Phân tích mật độ sắt và ferrography: Kỹ thuật này sử dụng từ trường để tách và phân tích mảnh vụn mài mòn từ chất bôi trơn. Kiểm tra hình dạng, kích thước và các thành phần của hạt giúp xác định nguồn mài mòn. ( bánh răng và ổ trục )

• Phân tích quang phổ: Gồm các kĩ thuật như quang phổ hồng ngoại ( IR ), phân tích nguyên tố và sắc kí.

• Phân tích hàm lượng nước: Nước là chất gây ô nhiễm phổ biến trong hệ thống bôi trơn. Các kĩ thuật như chuẩn độ Karl Fisher hoặc máy phân tích độ ẩm hồng ngoại có thể đo hàm lượng nước trong chất bôi trơn.

• Đo độ kiềm: Đo độ kiềm của chất bôi trơn do chất tẩy rửa có quá nhiều trong dầu động cơ.

• Kiểm tra: Phân tích trọng lượng có thể đánh giá được độ ô nhiễm bằng cách đo lượng chất rắn gây ô nhiễm có trên màng lọc.

Các kỹ thuật này thường được kết hợp để cung cấp khả năng phân tích toàn diện các chất gây ô nhiễm có trong hệ thống bôi trơn. Điều này cho phép các kĩ sư có thể đánh giá tình trạng và kịp thời đưa ra các giải pháp để tránh gây hỏng hóc thiết bị.

Nghiên cứu tình huống

Tình huống số 1

Trong một chương trình thuyết trình về hộp số được trình bày cho một nhà máy lọc dầu lớn, vấn đề hỏng hóc xảy ra liên tục ở một thiết bị siêu lớn, siêu nặng, có chiều cao hơn 3m. Đặc biệt, thiết bị này rất quan trọng với hoạt động, ứng dụng được nêu ra.

Khi lắp đặt, các hộp số này không có phương pháp lọc dầu và được khuyến nghị để thiết kế lắp đặt các bộ lọc bypass không chỉ để lọc dầu mà còn có thể làm mát dầu. Giải pháp này dẫn tới thời gian bảo trì giữa các lần hỏng hóc cao hơn thời gian ngưng hoạt động và có tác động lớn tới mục tiêu sản xuất. Sơ đồ đơn giản nhưng toàn diện thể hiện ở dưới. Thiết lập này có thể thay đổi tùy thuộc vào độ phức tạp của ứng dụng.

Tình huống số 2 

Tại một nhà máy xay xát đường, tất cả đơn vị đầu cuối đều được dẫn động bằng thủy lực, chi phí phát sinh cao vì tất cả thiết bị đều được cung cấp và bảo dưỡng bởi một nhà cung cấp thương mại. Ban quản lí đã yêu cầu thành lập một bộ phận thủy lực, kết quả là nhà máy có một xưởng chuyên dụng với đội ngũ nhân viên được đào tạo để lắp đặt và bảo dưỡng thiết bị.

Nhiều thay đổi đã được thực hiện để giảm thời gian chết của thiết bị. Nhãn hiệu dầu đã được thay đổi thành loại khuyến nghị cho tải cực nặng. Bơm bánh răng đã được thay thế bằng bơm piston do Thụy Điển sản xuất được lắp đặt bên dưới các bể chứa dầu bằng thép không gỉ. Các vòng piston trong các bơm này cho thấy độ mòn tối thiểu san năm năm hoạt động. Chúng đã được cải thiện đáng kể trong việc giảm độ mòn so với bơm bánh răng ban đầu.

Một máy uốn ống đã được sử dụng, nhà máy đã chuyển từ phụ kiện vặn vít sang phụ kiện uốn, giúp giảm rò rỉ đáng kể. Tất cả các ống đều được sản xuất tại nhà máy, một số đăng kí đã được tạo ra và theo dõi như một phương pháp theo dõi có kế hoạch. Các đơn vị lọc dầu hồi lưu song song với vật liệu lọc 4 micron được lắp đặt, với chức năng tự động chuyển đổi được kích hoạt bằng điều khiển áp suất vi sai. Kết quả của các thử nghiệm dầu đạt được độ tinh khiết và tiết kiệm đáng kể chi phí.