Ô Nhiễm Nước Trong Dầu Nhớt người ta đã nói nhiều về sự nhiễm bẩn của hạt và ảnh hưởng của nó đến tuổi thọ của thành phần. Ai cũng biết rằng việc cải thiện độ nhiễm bẩn hạt theo một Bộ luật về độ sạch ISO có thể làm tăng tuổi thọ của các bộ phận nhạy cảm với ô nhiễm như van thủy lực, máy bơm, ổ trục và ổ trục lăn từ 10 đến 30%.
Ngành công nghiệp chi hàng triệu đô la mỗi năm cho công nghệ lọc được cải tiến nhằm giảm ô nhiễm nước , với một số công ty tiên tiến hơn đã giảm tỷ lệ hỏng hóc lên đến 90% chỉ bằng cách kiểm soát độ sạch của chất lỏng. Tuy nhiên, trong một số ngành công nghiệp và môi trường, nước là một chất gây ô nhiễm ngấm ngầm hơn nhiều so với các hạt rắn, và thường bị bỏ qua là nguyên nhân chính gây ra hỏng hóc thành phần.
Nước trong dầu Các quốc gia cùng tồn tại
Nước có thể tồn tại trong dầu ở ba trạng thái hoặc pha. Trạng thái đầu tiên, được gọi là nước hòa tan, được đặc trưng bởi các phân tử nước riêng lẻ phân tán khắp dầu. Nước hòa tan trong dầu bôi trơn có thể so sánh với độ ẩm trong không khí vào một ngày ẩm ướt – chúng ta biết nước ở đó, nhưng vì nó là phân tử phân tán, nên nó quá nhỏ để nhìn thấy.
Vì lý do này, dầu có thể chứa một nồng độ đáng kể nước hòa tan mà không có dấu hiệu rõ ràng về sự hiện diện của nó. Hầu hết các loại dầu công nghiệp như chất lỏng thủy lực , dầu tuabin , v.v., có thể chứa tới 200 đến 600 ppm nước (0,02 đến 0,06 phần trăm) ở trạng thái hòa tan tùy thuộc vào nhiệt độ và tuổi của dầu, với các loại dầu lâu năm có khả năng giữ lượng nước ở trạng thái hòa tan nhiều hơn 3-4 lần so với dầu mới.
Khi lượng nước đã vượt quá mức tối đa để nó vẫn hòa tan, dầu đã bão hòa. Tại thời điểm này, nước lơ lửng trong dầu dưới dạng các giọt cực nhỏ được gọi là nhũ tương. Điều này tương tự như sự hình thành sương mù vào một ngày mùa xuân, mát mẻ. Trong trường hợp này, lượng ẩm trong không khí vượt quá điểm bão hòa, dẫn đến sự lơ lửng của các giọt ẩm nhỏ hoặc sương mù. Trong dầu bôi trơn, “sương mù” này thường được gọi là sương mù với dầu được cho là có mây hoặc mù mờ.
Việc thêm nhiều nước vào hỗn hợp dầu / nước được nhũ tương hóa sẽ dẫn đến sự phân tách của hai pha tạo ra một lớp nước tự do cũng như dầu tự do và / hoặc được nhũ tương hóa. Điều này giống như mưa rơi khi lượng ẩm trong không khí trở nên quá mức. Đối với dầu khoáng và chất tổng hợp PAO có trọng lượng riêng nhỏ hơn 1,0, lớp nước tự do này được tìm thấy ở đáy bể và bể chứa.
 |
Ảnh hưởng của ô nhiễm nước
Trong hệ thống bôi trơn, hai pha có hại nhất là nước tự do và nước bị nhũ tương hóa. Trong vòng tạp chí ví dụ, incompressibility nước so với dầu có thể dẫn đến một sự mất mát của bộ phim dầu thủy động lực học mà trong tiềm chuyển sang mặc quá mức. Chỉ cần một phần trăm nước trong dầu có thể làm giảm tuổi thọ của vòng bi tạp chí đến 90 phần trăm.
Đối với vòng bi phần tử lăn , tình hình thậm chí còn tồi tệ hơn. Không chỉ nước sẽ phá hủy độ bền của màng dầu , mà cả nước tự do và nước nhũ tương dưới nhiệt độ và áp suất khắc nghiệt được tạo ra trong vùng tải của ổ trục phần tử lăn có thể dẫn đến hiện tượng bốc hơi tức thời gây ra hiện tượng ăn mòn.
Trong những điều kiện nhất định, các phân tử nước có thể bị tách thành các nguyên tử oxy và hydro thành phần của chúng do áp suất cao được tạo ra trong vùng tải của ổ trục phần tử lăn. Do kích thước tương đối nhỏ của chúng, các ion hydro được tạo ra bởi quá trình này có thể hấp thụ lên bề mặt của rãnh mang dẫn đến hiện tượng được gọi là hiện tượng lún hydro.
Sự lắng đọng hydro là do sự thay đổi trong quá trình luyện kim mang dưới bề mặt. Sự thay đổi này làm cho vật liệu chịu lực trở nên yếu hoặc giòn và dễ bị nứt bên dưới bề mặt mương. Khi những vết nứt dưới bề mặt này lan rộng ra bề mặt, kết quả có thể dẫn đến rỗ và bong tróc.
Bởi vì tác động của nước tự do và nước nhũ tương có hại hơn so với nước hòa tan, một nguyên tắc chung là đảm bảo rằng độ ẩm duy trì tốt dưới điểm bão hòa. Đối với hầu hết các loại dầu đang sử dụng, điều này có nghĩa là 100 đến 300 ppm hoặc ít hơn tùy thuộc vào loại dầu và nhiệt độ.
Tuy nhiên, ngay cả ở những cấp độ này, một lượng thiệt hại đáng kể vẫn có thể xảy ra. Nói chung, không có cái gọi là quá ít nước và cần thực hiện mọi nỗ lực hợp lý để giữ ô nhiễm nước ở mức thấp nhất có thể.
 |
|
Thiệt hại vòng bi liên quan đến nước
|
Ảnh hưởng của nước đến chất bôi trơn
Nước không chỉ có tác hại trực tiếp đến các chi tiết máy mà còn có vai trò trực tiếp dẫn đến tốc độ lão hóa của dầu bôi trơn. Sự có mặt của nước trong dầu bôi trơn có thể làm cho quá trình oxy hóa tăng lên gấp 10 lần, dẫn đến dầu bị lão hóa sớm, đặc biệt là khi có mặt các kim loại xúc tác như đồng, chì và thiếc.
Ngoài ra, một số loại dầu tổng hợp như este photphat và este đi bazơ được biết là phản ứng với nước, dẫn đến phá hủy gốc gốc và hình thành axit.
Không chỉ dầu nền có thể bị ảnh hưởng bởi độ ẩm. Một số chất phụ gia như phụ gia lưu huỳnh AW và EP và chất chống oxy hóa phenolic dễ dàng bị thủy phân bởi nước, dẫn đến cả tỷ lệ chết của phụ gia và sự hình thành các sản phẩm phụ có tính axit.
Sau đó, những sản phẩm phụ có tính axit này có thể gây ra sự ăn mòn, đặc biệt là trong các thành phần có chứa kim loại mềm như Babbitt được sử dụng với ổ trục tạp chí và các thành phần bằng đồng và đồng thau. Các chất phụ gia khác như chất khử nhũ tương, chất phân tán, chất tẩy rửa và chất ức chế gỉ có thể bị rửa trôi do độ ẩm quá cao. Điều này dẫn đến việc tích tụ bùn và cặn, tắc bộ lọc và khả năng khử nhũ tương của dầu / nước kém.
Đo nước
Để kiểm soát mức độ ẩm, người ta phải có khả năng phát hiện sự hiện diện của nó. Có năm phương pháp thử cơ bản được sử dụng để xác định độ ẩm của dầu bôi trơn. Các phương pháp này bao gồm từ một thiết bị đơn giản đến một thử nghiệm hóa học phức tạp hơn hoặc thử nghiệm thăm dò độ bão hòa phần trăm đắt hơn một chút, lý tưởng cho mục đích sàng lọc tại chỗ. Nó cũng có thể bao gồm công nghệ tiên tiến hơn thường được sử dụng trong các phòng thí nghiệm để xác định chính xác mực nước tính bằng ppm.
Cơ bản nhất là Crackle Test . Trong thử nghiệm này, một đĩa nóng được giữ ở 320 ° F (130 ° C) và một giọt dầu nhỏ được đặt ở giữa. Bất kỳ độ ẩm nào có trong dầu đều được phản ánh qua số lượng bong bóng quan sát được khi nước bốc hơi. Tùy thuộc vào chất bôi trơn, tương đối ít bong bóng nhỏ cho thấy khoảng 500 đến 1.000 ppm (0,05 đến 0,1 phần trăm) nước.
Nhiều bong bóng có kích thước lớn hơn đáng kể có thể chỉ ra khoảng 1.000 đến 2.000 ppm nước, trong khi âm thanh lách tách có thể nghe được cho thấy mức độ ẩm vượt quá 2.000 ppm. Thử nghiệm Crackle chỉ nhạy cảm với nước tự do và nhũ tương.
Một thử nghiệm đơn giản khác tại chỗ là sử dụng một cuvet áp suất trong đó mẫu được chuẩn bị bằng thuốc thử hóa học (canxi hyđrua) và được đặt trong bình chứa và lắc mạnh. Sự thay đổi của áp suất bên trong ô được theo dõi để xác định xem có nước tự do hay không.
Giá thành của loại sản phẩm này tương đối thấp, mặc dù chi phí vận hành phải được xem xét liên quan đến thuốc thử, cũng như các vấn đề về sức khỏe và an toàn của các thuốc thử này. Các nhà cung cấp bao gồm Kittiwake, Koehler và Dexsil.
Loại thử nghiệm sàng lọc nước thứ ba tại chỗ là sử dụng cảm biến độ ẩm tương đối. Cảm biến sử dụng lưới điện dung màng mỏng có thể xác định lượng ẩm thấm qua màng. Cho dù được sử dụng trong không khí hay dầu, công nghệ đều giống nhau và đầu ra của dữ liệu thường ở giá trị phần trăm RH.
Như đã thảo luận trước đó, phần trăm RH là dấu hiệu cho biết dầu đã đạt đến điểm bão hòa hay chưa, mặc dù trong khí quyển, nhiệt độ càng thấp, điểm bão hòa về nồng độ nước càng thấp. Mặc dù về mặt toán học có thể tính toán giá trị ppm từ phần trăm RH dựa trên đường cong bão hòa của dầu ở nhiệt độ đã biết, nhưng suy nghĩ đằng sau loại cảm biến này là cung cấp cảnh báo sớm chủ động về các vấn đề sắp xảy ra cũng như cung cấp khả năng sàng lọc trước khi gửi mẫu đến phòng thí nghiệm thương mại.
Các bài viết bão hòa nước đưa ra một mô tả rõ ràng về hiệu suất và khả năng ứng dụng của công cụ này. Ưu điểm của phương pháp này là chi phí vận hành tương đối thấp và nó có thể được gắn cố định trên các thiết bị quan trọng của nhà máy để cung cấp khả năng giám sát thời gian thực. Các nhà cung cấp bao gồm Pall Corporation và Rockwell Automation – Entek.
Ngoài các phương pháp sàng lọc tại chỗ, một phương pháp khác thường được sử dụng để sàng lọc nước là Quang phổ hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR). Phép thử này nhạy với nước tự do, nhũ tương và nước hòa tan, tuy nhiên, độ chính xác bị giới hạn ở giới hạn phát hiện thấp hơn khoảng 1.000 ppm.
Điều này là đủ cho một số ứng dụng, nhưng không đủ cho các ứng dụng công nghiệp điển hình. Các phòng thí nghiệm thương mại sử dụng phương pháp này thường báo cáo rằng có ít hơn 0,1% thể tích nước trong mẫu. Các nhà cung cấp bao gồm Bio-Rad, MIDAC, Nicolet và Thermolube.
Phương pháp chính xác nhất để xác định lượng nước tự do, nhũ tương và hòa tan trong dầu bôi trơn là thử nghiệm độ ẩm Karl Fischer . Khi được sử dụng đúng cách, thử nghiệm Karl Fischer có khả năng định lượng mức nước thấp đến 10 ppm hoặc 0,001 phần trăm và nên là phương pháp được lựa chọn khi cần biết nồng độ nước chính xác hơn. Cần thận trọng khi sử dụng thử độ ẩm Karl Fischer để tránh ảnh hưởng nhiễu do các chất phụ gia EP và AW lưu huỳnh gây ra. Các nhà cung cấp bao gồm Mettler và Metrohm.
Cho dù sử dụng phương pháp nào để xác định mực nước thì chắc chắn một điều rằng: Nước là nguyên nhân chính gây hỏng dầu nhớt, hỏng linh kiện và kém độ tin cậy của máy. Giống như tất cả các chất gây ô nhiễm, điều quan trọng không chỉ là nhận biết sự hiện diện của nó mà còn phải thực hiện các bước để kiểm soát hoặc loại bỏ nguồn nước xâm nhập. Nếu có thể, mực nước trong tất cả các thiết bị phải được giữ dưới giới hạn bão hòa, với mọi nỗ lực để giữ mức độ ẩm càng thấp càng tốt.
Cho dù bạn chọn lắp đặt ống thở kiểu hút ẩm , cải tiến vòng đệm, hay sử dụng bộ lọc ly tâm hoặc bộ khử nước chân không lớn, việc giảm mức nước trong tất cả các loại thiết bị có thể kéo dài đáng kể tuổi thọ của chất bôi trơn và máy móc.
