Kiểm tra khả năng lọc của dầu tuần hoàn nhà máy giấy

Nguyên nhân và hậu quả của khả năng lọc kém

• Mức độ bụi bẩn cao hoặc mức độ mà các biện pháp kiểm soát vệ sinh không hiệu quả, chẳng hạn như không bảo trì bộ lọc hiện có hoặc bộ lọc trong hệ thống mới lắp đặt.
• Sự hư hỏng của các bộ phận, chẳng hạn như phớt làm cho bụi bẩn (chủ yếu là vật liệu chế biến và hóa chất trong ứng dụng máy làm giấy) xâm nhập vào hệ thống.
• Các mảnh vụn do sự hao mòn các chi tiết máy tăng lên.
• Ứng suất nhiệt của dầu tuần hoàn trong quá trình hoạt động bình thường làm tăng tốc quá trình oxy hóa và thúc đẩy sự hình thành các sản phẩm phân hủy. Điều này tạo ra chất kết tủa, hạt carbon, chất gôm, sáp, bùn,… Sủi bọt và dầu Diesel là nguyên nhân chính, đặc biệt là trong các hệ thống có khí.
• Sự xâm nhập của các chất gây ô nhiễm dạng lỏng phản ứng hóa học với dầu và các chất phụ gia của nó để tạo ra chất kết tủa. Điều này có thể là do bảo trì hoặc do quy trình gây ra. Nước trong dầu gốc khoáng là chất lỏng phổ biến nhất được đưa vào hệ thống bôi trơn của máy giấy. Khả năng chịu đựng của dầu đối với nước đã tăng lên theo thời gian vận hành, nhưng các hóa chất có trong nước nguy hiểm hơn.
• Chất bảo quản và lớp phủ được rửa sạch khỏi bộ phận trong quá trình vận hành ban đầu của hệ thống.
• Việc pha trộn dầu bổ sung không đủ tạo ra các hạt rắn được loại bỏ bởi bộ lọc.
• Phụ gia không hòa tan. Mặc dù hầu hết các phụ gia dầu thường hòa tan và đi qua các bộ lọc tốt nhất, một số phụ gia đặc biệt thì không. Phổ biến nhất là các phụ gia Polyme được sử dụng để cải thiện đặc tính độ nhớt/nhiệt độ của dầu tuần hoàn thường được gọi là chất cải thiện chỉ số độ nhớt (VI). Ở nhiệt độ cao, chúng tạo thành các phân tử dài, phân nhánh để tăng độ nhớt của dầu. Ở nhiệt độ thấp hơn, thường dưới 30°C, chúng kết tụ lại với nhau để tạo thành các hạt tương đối lớn có thể lọc được. Chúng có thể gây ra các vấn đề về khả năng lọc ngay cả với các bộ lọc tương đối thô; ví dụ những bộ lọc được đánh giá ở mức ß12=1000, chỉ để thấy vấn đề biến mất khi dầu nóng lên. Tác động của nhiệt độ không phải là vấn đề lớn đối với dầu tuần hoàn. Chúng có xu hướng chạy ở nhiệt độ cao, lớn hơn 60°C và trong thời gian liên tục.
• Sự pha trộn giữa các loại dầu tuần hoàn khác nhau không tương thích ảnh hưởng đến chất lượng dầu và khả năng lọc.

Thử nghiệm khả năng lọc của dầu tuần hoàn nhà máy giấy

Phát triển thử nghiệm

Tóm tắt về thử nghiệm khả năng lọc

Kiểm tra khả năng lọc động

Thử nghiệm khả năng lọc động được phát triển để thử nghiệm dầu trong điều kiện làm việc của chúng:

1. Cùng cấp độ nhớt.
2. Nhiệt độ hoạt động hoặc phạm vi nhiệt độ giống nhau.
3. Mật độ dòng chảy tương tự.
4. Hoạt động theo chế độ tuần hoàn.

Trong một thử nghiệm tiêu chuẩn được mô tả trong hình 2, một lượng dầu thử nghiệm 4 L được thêm vào một giàn thử nghiệm sạch được lắp bộ lọc mới tương tự như bộ lọc được sử dụng trong thực tế. Dầu được tuần hoàn qua đường vòng và đưa lên nhiệt độ thử nghiệm 60°C. Khi ổn định, dòng chảy được chuyển hướng đến phần lọc thử nghiệm và tiếp tục tuần hoàn cho đến khi phần tử lọc bị chặn hoặc chênh lệch áp suất ổn định. Các giá trị chênh lệch áp suất, nhiệt độ và lưu lượng được ghi lại theo các khoảng thời gian đều đặn.

Khi bắt đầu chảy qua bộ lọc, áp suất ban đầu tăng là do mất độ nhớt qua vật liệu lọc và tỷ lệ thuận với cấp vật liệu lọc được sử dụng. Sau đó, chênh lệch áp suất sẽ duy trì ổn định như trong Đường cong A ở hình 3 cho thấy khả năng lọc  rất tốt.

Mặt khác, Đường cong B biểu thị một trường hợp rất tệ về khả năng lọc kém, trong đó sự tắc nghẽn của phần tử xảy ra trong thời gian tương đối ngắn. Trong hầu hết các trường hợp, chênh lệch áp suất sẽ tiếp tục tăng sau giá trị ban đầu khi phần tử loại bỏ các chất gây ô nhiễm dạng hạt. Điều này thường mất khoảng sáu đến mười lần và sau đó sẽ ổn định (Đường cong C1). Tuy nhiên, có thể mất nhiều thời gian hơn (Đường cong C2) do sự hiện diện của các hạt rất nhỏ, được gọi là bùn.

Nếu có vấn đề về khả năng lọc, một mẫu dầu được phân tích và các chất rắn được tách ra bằng cách lọc. Sau đó, màng lọc được kiểm tra bằng kính hiển vi điện tử quét hoặc quang học để xác định thành phần của vật liệu.

Những đặc điểm này có gây ra vấn đề về khả năng lọc hay không tùy thuộc vào hệ thống và thể tích dầu tuần hoàn. Một sự tăng nhỏ về chênh lệch áp suất sẽ không ảnh hưởng đến tuổi thọ của bộ phận trong một hệ thống thể tích nhỏ vì nguồn gây tắc nghẽn sẽ nhanh chóng được lọc ra và có thể không ảnh hưởng đáng kể đến tuổi thọ của bộ phận. Tuy nhiên, cùng một đặc điểm có thể là vấn đề trong hệ thống bôi trơn máy giấy, nơi thể tích bể chứa dầu rất lớn từ 3.000 đến 30.000 L là phổ biến.

Ví dụ C1 cho thấy chênh lệch áp suất tăng khoảng 1,5 lần. Khoảng 33 %  tuổi thọ hữu ích đã được sử dụng hết khi cho một lượng mẫu 4 Lđi qua bộ lọc có diện tích nhất định. Do đó, có thể ước tính được thời gian sử dụng dự kiến ​​hoặc diện tích vật liệu lọc cần thiết để làm sạch hệ thống.

Khả năng lọc của dầu tuần toàn nhà máy giấy trong phạm vi nhiệt độ

Các vấn đề về khả năng lọc có thể xảy ra với điều kiện vận hành ở nhiệt độ thấp. Các vấn đề liên quan đến dầu có chỉ số độ nhớt VI cao có thể dự đoán được Tuy nhiên, sự hiện diện của Gel, sáp và Vecni có thể ít rõ ràng hơn trong dầu có độ hòa tan có thể bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ. Thử nghiệm khả năng lọc động có thể dễ dàng đánh giá các đặc điểm như vậy.

Sau đây là ví dụ về quy trình được sử dụng để kiểm tra khả năng lọc của dầu tuần hoàn trong phạm vi nhiệt độ:

1. Thêm lượng dầu vào bình chứa được lắp bộ lọc cùng loại được sử dụng trong hệ thống. Lưu thông qua đường vòng và tăng nhiệt độ lên 70°C.
2. Chuyển hướng dòng chảy qua bộ lọc và tuần hoàn trong 20 phút để loại bỏ bụi bẩn. Hoạt động ở nhiệt độ cao này sẽ cho phép các thành phần phụ thuộc vào nhiệt độ của dầu đi qua.
3. Thay thế phần tử mới và chạy cho đến khi điều kiện ổn định.
4.  Giảm nhiệt độ xuống mức thấp nhất có thể; 10°C là mức mong muốn. Theo dõi lưu lượng, nhiệt độ dầu và chênh lệch áp suất của bộ phận khi dầu nguội.
5. Chạy ở nhiệt độ tối thiểu trong 15 phút.
6. Tăng nhiệt độ lên giá trị ban đầu, ghi lại các thông số đo được.
7.  Hiệu chỉnh các thay đổi về lưu lượng và vẽ biểu đồ chênh lệch áp suất so với độ nhớt. Lý tưởng nhất là cả hai đường cong phải tỷ lệ thuận với độ nhớt và chồng lên nhau.

Kiểm tra chỉ số khả năng lọc của dầu tuần toàn nhà máy giấy

Thử nghiệm Chỉ số khả năng lọc cho Dầu máy giấy (FIT-PMO) được phát triển vào năm 1993. Thử nghiệm này cung cấp một phương pháp sàng lọc đơn giản để xác định các loại dầu có thể có tuổi thọ đáp ứng được khi sử dụng với các bộ lọc hiện đại có mức lọc mịn hơn (dưới 6 micron). 4 Thử nghiệm này được thiết kế để thử nghiệm trên bàn, sử dụng ít dầu và thử nghiệm ở nhiệt độ cao. Kích thước của bình chứa trong máy giấy có nghĩa là phải mất nhiều thời gian để một thể tích hoàn chỉnh đi qua (thường là 25 đến 50 phút), do đó trong bối cảnh khả năng lọc, thử nghiệm một lần lọc sẽ phù hợp hơn. Thử nghiệm được thực hiện trên thiết lập một lần lọc như thể hiện trong Hình 4

.

Bố trí này sử dụng màng lọc nylon 3 micron, đường kính 47mm, được lựa chọn để đảm bảo khả năng lặp lại và tái tạo của thử nghiệm. Sau khi xử lý dầu thử nghiệm bằng cách khuấy trong một giờ ở 63+1°C, dầu được bơm qua màng lọc. Áp suất chênh lệch ban đầu được ghi lại và thu thập trong bình chia độ. Thử nghiệm tiếp tục cho đến khi áp suất chênh lệch đạt 25 psi (1,7 bar) và tổng thể tích đi qua được ghi lại trên Chỉ số khả năng lọc (FI). Thực hành phổ biến là giới hạn thử nghiệm ở mức 4.000 mL. Xếp hạng Chỉ số khả năng lọc được thể hiện như sau:

Thể tích đã qua (mL)	Thời gian phục vụ của bộ lọc
4.000 (4 L hoặc 1 gallon)	Xuất sắc
2.000 (2 L hoặc 2 quart)	Có thể chấp nhận được
1.000 (1 L hoặc 1 quart)	Ngắn, Có vấn đề
Hướng dẫn về Chỉ số khả năng lọc cho PMO

Cũng như với thử nghiệm động, nguyên nhân gây ra khả năng lọc kém nên được điều tra bằng cách kiểm tra màng để tìm sự hiện diện của số lượng hạt bất thường hoặc sự hiện diện của Gel hoặc sáp. Sau khi xác định được, có thể xác định được nguồn và thực hiện các biện pháp khắc phục. Thử nghiệm có thể được thực hiện trên dầu mới, đang sử dụng hoặc đã nhiễm bẩn nước, tạp chất.

Kết luận

Những cải tiến trong công thức dầu, thiết kế hệ thống dầu tuần hoàn nhà máy giấy và các kỹ thuật kiểm soát ô nhiễm hiệu quả hơn đã khiến các vấn đề về khả năng lọc do dầu gây ra ít phổ biến hơn so với trước đây.

Tuy nhiên, điều này không giải quyết được tất cả các vấn đề về khả năng lọc. Tuổi thọ ngắn của phần tử lọc hiện nên được coi là một chỉ báo về các vấn đề khác. Đây là cơ hội để nhân viên nhà máy, nhà cung cấp bộ lọc và nhà cung cấp chất bôi trơn cùng nhau giải quyết vấn đề và tạo ra một quy trình hiệu quả.

Việc giải quyết vấn đề về khả năng lọc đòi hỏi sự hợp tác của nhân viên nhà máy, nhà sản xuất bộ lọc, nhà sản xuất dầu và nhà xây dựng hệ thống cùng nhau khắc phục nguyên nhân gốc rễ.