Cách Đo Độ Sạch Của Nước Có Trong Dầu Bôi Trơn

Cách Đo Độ Sạch Của Nước Có Trong Dầu Bôi Trơn .Nước có lẽ là chất có hại nhất trong số các chất gây ô nhiễm, ngoại trừ các hạt rắn. Mặc dù sự hiện diện của nước thường không được coi là nguyên nhân chính gây ra các sự cố máy móc, nhưng việc nhiễm bẩn quá độ ẩm có thể dẫn đến sự suy thoái dầu sớm , tăng ăn mòn và gia tăng mài mòn.

Độ ẩm, khi làm ô nhiễm dầu thủy lực và dầu bôi trơn, có tác động làm suy giảm chất bôi trơn và bản thân máy. Trong khi một số chất phụ gia hấp thụ vào nước và bị loại bỏ khi nước tách khỏi dầu, những chất khác bị phá hủy bởi các phản ứng hóa học do nước gây ra. Nước cũng thúc đẩy quá trình oxy hóa thành phần gốc của dầu , gây rỉ và ăn mòn bề mặt máy móc, đồng thời làm giảm độ bền của màng chịu lực, quan trọng . Về cơ bản, nước là một nguy cơ thực sự đối với thiết bị và cần được kiểm soát chặt chẽ.

Các trạng thái thay đổi của nước

Nước cùng tồn tại với dầu ở trạng thái hòa tan hoặc tự do. Khi các phân tử nước đơn lẻ được phân phối khắp dầu do lực hút hóa học của nước đối với chất lỏng, nó sẽ ở trạng thái hòa tan. Nhiều yếu tố như độ nhớt, loại và điều kiện gốc, tạp chất và gói phụ gia xác định lượng nước sẽ được hòa tan bởi dầu.

Ngoài ra, thể tích hòa tan là một hàm của nhiệt độ của dầu, do đó độ ẩm được báo cáo là độ ẩm tương đối (tùy thuộc vào nhiệt độ). Nếu dầu đã hòa tan tất cả nước có thể ở một nhiệt độ nhất định, thì dầu đã bão hòa. Nước hòa tan rất khó kiểm soát nhưng chỉ gây hại tối thiểu cho máy và dầu.

Nước trong dầu mới
Khi dầu bão hòa giảm nhiệt độ, nó đạt đến điểm mà nước sẽ không ngưng tụ thành dạng tự do. Đây được gọi là nhiệt độ điểm sương. Nước tự do là trạng thái khác mà nước cùng tồn tại với dầu. Nước ở trạng thái tự do khi các hạt nước không hòa tan được lơ lửng trong dầu.

Các hạt cầu lớn có xu hướng tách xuống đáy của bể chứa hoặc bể chứa. Tuy nhiên, trong thiết bị cơ khí, lực cắt của bánh răng, máy bơm, ổ trục, v.v … có xu hướng nghiền nước thành các hạt cầu nhỏ đến mức tồn tại một nhũ tương ổn định.

 

Nhũ tương là trạng thái ổn định của sự chung sống vật lý của các chất không hòa tan về mặt hóa học, như dầu và nước. Các chất phụ gia và tạp chất làm giảm sức căng bề mặt của dầu có thể đóng vai trò là tác nhân để tăng cường nhũ tương. Nước tự do và dạng nhũ tương có nguy cơ lớn nhất đối với máy và chất bôi trơn, và cần được kiểm soát chặt chẽ.

Kiểm tra vết nứt trực quan

Cách đơn giản nhất để xác định sự hiện diện của nước trong dầu là sử dụng thử nghiệm Vết nứt trực quan . Mặc dù đây là một thử nghiệm hiệu quả để xác định nước tự do và nhũ tương ở mức 500 ppm, nhưng hạn chế lớn nhất của nó là thử nghiệm này là không định lượng và khá chủ quan.

Kiểm tra Crackle trực quan trên Hotplate
Có thể xảy ra hiện tượng dương tính giả với các dung môi và khí dễ bay hơi bị cuốn theo. Tuy nhiên, với tư cách là một công cụ sàng lọc trong phòng thí nghiệm và hiện trường, thử nghiệm crackle sẽ luôn đóng vai trò quan trọng trong trường hợp cần có câu trả lời có hoặc không nhanh đối với nước tự do và nhũ tương.

Phân tích FTIR

FTIR có thể là một phương pháp hiệu quả để sàng lọc các mẫu chứa vượt quá 1.000 ppm nước, miễn là có sẵn đường cơ sở dầu mới chính xác để trừ quang phổ. Tuy nhiên, do độ chính xác hạn chế và giới hạn phát hiện tương đối cao, FTIR không đủ trong nhiều trường hợp yêu cầu nồng độ nước chính xác dưới 1.000 ppm hoặc 0,1%.

Phương pháp Dean và Stark

Phương pháp cổ điển để xác định nước trong dầu là phương pháp chưng cất Dean và Stark (ASTM D95). Phương pháp thử này khá cồng kềnh và yêu cầu một lượng mẫu tương đối lớn để đảm bảo độ chính xác, đó là lý do tại sao ngày nay nó ít được sử dụng trong các phòng thí nghiệm phân tích dầu kiểu sản xuất.

Phương pháp này liên quan đến việc chưng cất trực tiếp mẫu dầu. Khi dầu được làm nóng, nước sẽ bốc hơi Sau đó, hơi nước được ngưng tụ và thu lại trong một ống góp chia độ, sao cho thể tích nước tạo ra từ quá trình chưng cất có thể được đo dưới dạng hàm của tổng thể tích dầu đã sử dụng.

 

Thiết bị chưng cất Dean và Stark (ASTM D95)

Thiết bị chưng cất Dean và Stark (ASTM D95)

Độ ẩm Karl Fischer

Phép thử độ ẩm Karl Fischer là phương pháp được lựa chọn khi cần độ chính xác và độ chính xác trong việc xác định lượng nước tự do, hòa tan và nhũ tương trong mẫu dầu. Tuy nhiên, ngay cả trong phạm vi thử nghiệm của Karl Fischer, có một số phương pháp luận được sử dụng.

Tất cả các quy trình của Karl Fischer về cơ bản hoạt động theo cùng một cách. Mẫu dầu được chuẩn độ bằng thuốc thử Karl Fischer chuẩn cho đến khi đạt được điểm cuối. Sự khác biệt trong các phương pháp thử dựa trên lượng mẫu được sử dụng để thử và phương pháp được sử dụng để xác định điểm kết thúc chuẩn độ.

Phương pháp Karl Fischer được sử dụng thường xuyên nhất tuân theo ASTM D1744 và liên quan đến việc chuẩn độ thể tích của mẫu, sử dụng tế bào đo điện thế để xác định điểm cuối. Mặc dù phương pháp này đáng tin cậy và chính xác, nhưng có thể có các vấn đề về khả năng tái lập ở nồng độ nước thấp (200 ppm trở xuống). Ngoài ra, thử nghiệm có thể bị ảnh hưởng bởi các chất phụ gia lưu huỳnh (ví dụ, phụ gia loại AW và EP) và muối sắt có thể xuất hiện do các mảnh vụn mài mòn .

Karl Fischer Thể tích và Coulometric
Cả hai chất này đều phản ứng với thuốc thử Karl Fischer như thể chúng là nước và có thể cho kết quả dương tính giả, dẫn đến việc phóng đại nồng độ nước. Trên thực tế, một loại dầu AW hoặc EP mới, sạch, khô có thể cho giá trị từ 200 đến 300 ppm, do phản ứng của các chất phụ gia, chứ không phải do độ ẩm dư thừa.

Gần đây hơn, các phòng thí nghiệm đã chuyển sang phương pháp chuẩn độ coulometric được mô tả trong ASTM D6304. Phương pháp này đáng tin cậy hơn D1744 ở nồng độ nước thấp và ít bị ảnh hưởng nhiễu hơn, mặc dù một lần nữa, dầu được bổ sung AW và EP có thể chứa tới 100 ppm nước do tác dụng của các chất phụ gia lưu huỳnh.

Phương pháp đáng tin cậy nhất là ASTM D6304, hoàn chỉnh với quá trình đồng chưng cất. Với phương pháp chưng cất, mẫu dầu được làm nóng trong chân không để nước có trong mẫu bay hơi hết. Hơi nước được ngưng tụ và hòa tan thành toluen, sau đó được chuẩn độ bằng quy trình D6304.

Vì các chất phụ gia và các chất gây nhiễu khác có thể có trong mẫu dầu đã qua sử dụng vẫn hòa tan hoặc lơ lửng trong dầu, nên nước ngưng tụ trong toluen không bị ảnh hưởng gây nhiễu và là lượng nước thực sự có trong mẫu.

Một phương pháp khác ít được sử dụng hơn là ASTM D1533, được sử dụng để xác định nồng độ nước xuống đến 10 ppm hoặc thấp hơn trong dầu máy biến áp bằng cách sử dụng thuốc thử Karl Fischer coulometric.

Bộ dụng cụ kiểm tra Canxi Hydrua

Một trong những cách đơn giản và thuận tiện nhất để xác định nồng độ nước trong ruộng là sử dụng bộ kiểm tra canxi hydrua. Phương pháp này sử dụng phản ứng đã biết của nước với canxi hiđrua rắn để tạo ra khí hydro. Vì phản ứng xảy ra theo chiều phản ứng nên lượng khí hiđro giải phóng tỷ lệ thuận với lượng nước có trong mẫu.

Bộ thử nghiệm canxi hydrua
Do đó, hàm lượng nước của mẫu có thể được xác định bằng cách đo sự gia tăng áp suất trong một bình kín do sự giải phóng khí hydro khi bất kỳ nước nào trong mẫu phản ứng với canxi hyđrua. Được sử dụng đúng cách, các bộ dụng cụ thử nghiệm này được báo cáo là có độ chính xác xuống đến 50 ppm nước không hoặc nước nhũ tương.

Đồng hồ đo độ bão hòa

Khi lượng nước có trong mẫu dầu dưới điểm bão hòa, máy đo độ bão hòa (điểm sương) có thể được sử dụng để định lượng gián tiếp hàm lượng nước. Điểm bão hòa của dầu đơn giản là điểm mà dầu chứa càng nhiều nước ở trạng thái hòa tan càng tốt, ở một nhiệt độ nhất định.

Tại thời điểm này, dầu đã bão hòa hoặc có độ ẩm tương đối là 100 phần trăm. Hầu hết các máy đo độ bão hòa sử dụng một thiết bị điện dung màng mỏng, có điện dung thay đổi tùy thuộc vào độ ẩm tương đối của chất lỏng mà nó bị ngập. Máy đo độ bão hòa đã được chứng minh là chính xác và đáng tin cậy trong việc xác định phần trăm độ bão hòa của dầu đã qua sử dụng.

Đồng hồ đo độ bão hòa nước và cảm biến
Hạn chế lớn nhất của máy đo độ bão hòa là thực tế là điểm bão hòa phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ cũng như sự hiện diện (hoặc vắng mặt) của các loài phân cực, bao gồm các chất phụ gia, chất gây ô nhiễm và các hạt mài mòn. Ngoài ra, với mức nước vượt quá điểm bão hòa, thường là 200 đến 600 ppm đối với hầu hết các loại dầu công nghiệp, máy đo độ bão hòa không thể định lượng hàm lượng nước một cách chính xác.

Bất chấp những hạn chế này, máy đo độ bão hòa có thể là một công cụ có xu hướng hữu ích để xác định độ ẩm tại chỗ, miễn là chúng được sử dụng thường xuyên và thường xuyên.

Giám sát và kiểm soát mực nước trong bất kỳ hệ thống bôi trơn nào là quan trọng. Cho dù đó là động cơ diesel lớn, tuabin hơi nước, hệ thống thủy lực hay máy biến điện, nước có thể có tác động đáng kể đến độ tin cậy và tuổi thọ của thiết bị.

Theo dõi nước thường xuyên, cho dù đó là kiểm tra nứt đơn giản tại chỗ hay kiểm tra độ ẩm Karl Fischer trong phòng thí nghiệm phải trở thành một công cụ giám sát tình trạng tiêu chuẩn. Nhưng hãy nhớ rằng, giống như tất cả các thử nghiệm, các phương pháp được sử dụng để phát hiện nước trong dầu đều có điểm mạnh và điểm yếu, vì vậy hãy đảm bảo chọn phương pháp đáp ứng nhu cầu và giới hạn phát hiện mong muốn của bạn.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.