CÁC PHƯƠNG PHÁP GIÁM SÁT HẠT VÀ TÌNH TRẠNG LƯU CHẤT – Phần 2

8.      Phương pháp giám sát hạt bằng cảm biến tự cảm

      Nguyên lý cấu tạo

Gồm cuộn dây điện hình ống bao bọc xung quanh một ống phi kim loại mà chất lỏng chảy xuyên qua đó. Các hạt kim loại trong dòng lưu chất chạy qua ống sẽ gây ra hiện tượng tự cảm. Những hạt có chất sắt làm tăng dòng tự cảm.

      Ưu điểm

Không phá vỡ dòng chảy của chất lỏng. Phân biệt loại hạt có tính sắt và hạt không có tính sắt ở dạng trực tuyến. Khi hệ thống rung động ở mức cao, bộ phận giám sát có thể chịu được những vấn đề về sự thay đổi sóng âm.

      Nhược điểm

Không thu lấy các hạt để phân tích một cách chi tiết cho việc chẩn đoán, mà chỉ phát hiện ra những hạt lớn. Điều này cho thấy loại cảm biến này không đưa ra những báo hiệu sớm về tình trạng mài mòn, không thích hợp cho việc giám sát độ sạch của chất bôi trơn.

 Nếu tồn tại những tác động của không khí lỏng, bộ cảm biến tự cảm khó tránh sự nhiễu của dòng điện.

 

Hình 3: Sử dụng cảm biến tự cảm đếm số hạt trong dòng lưu chất

9.      Phương pháp giám sát hạt bằng cảm biến quang học

Loại cảm biến này hoạt động trên nguyên tắc gián đoạn ánh sáng. Một tia sáng được chiếu qua dòng lưu chất đến máy dò ánh sáng từ một nguồn. Thiết bị được đặt ở những vị trí khác nhau trên dòng lưu chất. Khi các hạt trong dòng chuyển động qua thiết bị, cường độ ánh sáng mà máy dò nhận được sẽ giảm.

 

Hình 4: Sử dụng sự gián đoạn ánh sáng để 
phát hiện hạt trong trong dòng lưu chất

 

 Hình 5: Cảm biến quang học

10.      Phương pháp giám sát hạt bằng cảm biến điện trở

Bộ cảm biến điện trở gồm một ống hình trụ và chất nền bằng gốm sứ được đặt hai tấm điện trở kim loại mỏng. Hai tấm điện trở được kết nối với mạng điện. Cảm biến được đặt điện trở ở nơi mà áp suất của dòng lưu chất sẽ đi qua. Dòng lưu chất được tăng tốc bởi một lỗ nhỏ và một tia nhỏ lưu chất sẽ phóng vào bề mặt tấm mỏng kim loại. Tấm mỏng này bị mài mòn bởi các hạt trong lưu chất và điện trở sẽ tăng lên.

Ưu điểm: Phát hiện được cả những vật liệu có chứa sắt hay không chứa sắt (như: gốm, sứ, đá…). Phương pháp đo này rất nhạy và dễ nhận kết quả khi các mức thích hợp ban đầu đã được thiết lập.

Nhược điểm: Bộ cảm biến không cung cấp đầy đủ một cách chi tiết những thông tin mà chỉ phát hiện sự có mặt của các hạt trong lưu chất. Mức độ ăn mòn tấm mỏng sẽ phụ thuộc vào độ cứng các mảnh vỡ và độ nhớt lưu chất.

 

Hình 6: Máy giám sát tình trạng hạt HIACTM

11.      Phương pháp phân tích từ tính

Mẫu lưu chất được cho tiếp xúc với môi trường từ trường. Các hạt sắt từ và thuận từ trong lưu chất bị tách ra. Kích thước hạt vào khoảng từ 1 – 100 micromét. Tuy nhiên, trở ngại lớn nhất của phương pháp này là không hiệu quả trong việc phát hiện những hạt không có từ tính.

            Đọc từ tính trực tiếp

Đọc mật độ quang học của các hạt lắng tụ có từ tính. Dưới ảnh hưởng của từ trường có cường độ cao, đặt bên trong ống thủy tinh nguyên chất, các hạt sẽ lắng tụ tại hai điểm đã chọn trước ở phía dưới ống. Điểm thứ nhất ở gần đầu vào và giám sát những hạt nhỏ. Những hạt lớn hơn 5 micromét, sẽ được phát hiện ở điểm thứ hai. Số liệu về mật độ quang học thu được tại hai điểm này từ bộ cảm biến ánh sáng, được vẽ phác họa và sử dụng để so sánh với các mẫu phân tích.

 

Hình 7: Máy đọc từ tính trực tiếp

            Phân tích từ tính

Trong phân tích từ tính, dòng lưu chất được cho qua một môi trường từ trường để tách các hạt sắt từ và các hạt thuận từ trong lưu chất. Những hạt lớn sẽ lắng đọng trước, tiếp theo là những hạt nhỏ hơn. Hình dạng các hạt tách ra từ lưu chất được xác định bằng các thiết bị như: kính hiển vi quang học, máy quét hiển vi điện tử hoặc máy phân tích ảnh. Việc tách các mẫu còn cung cấp những thông tin có ích khi chúng liên quan đến kích thước hạt và sự phân bố.

 

Hình 8: Một mẫu phân tích từ tính được phóng đại 200X  để quan sát các hạt

            Máy ly tâm xác định số lượng hạt

Hệ thống ngoại tuyến về phân tích các hạt mài mòn được phát triển nhằm làm tăng khả năng hoạt động của phương pháp từ tính. Mẫu lưu chất sẽ được đặt ở chính giữa của tấm trượt. Tấm trượt được đặt trên tấm nam châm vĩnh cửu và được truyền chuyển động quay. Khi quay, lưu chất bị văng ra bên ngoài bởi lực ly tâm. Các hạt được giữ lại trên tấm trượt bởi lực từ và hình thành một tập hợp những vòng tròn đồng tâm. Quá trình này làm lắng những hạt mài mòn một cách nhanh chóng. Sau đó mẫu hạt mài được phân tích bằng các phương tiện như: kính hiển vi quang học, kính hiển vi điện tử, máy phân tích ảnh. Nếu số lượng mẫu lớn và số lượng hạt nhiều thì máy ly tâm (RPD) được sử dụng kết hợp với máy đếm hạt. Đây là phương pháp giám sát từ tính hạt, đánh giá số lượng hạt có trong mẫu dưới dạng mật độ từ tính của chúng. Từ đó đưa ra một giá trị gọi là chỉ số PQ. Chỉ số PQ tỷ lệ với mật độ từ tính của hạt.

 

Hình 9: Máy phân tích hạt ly tâm

12.      So sánh giữa các phương pháp giám sát lưu chất

 Đặc điểm đầu tiên cần phải chú ý ở những phương pháp này là sự khác nhau về kích thước của các hạt mà chúng có thể phát hiện. Máy quang phổ có thể phát hiện ra những thành phần hạt ở dạng hòatan, nhưng chỉ nhận biết các hạt có kích thước từ 5 – 8 micromét và phụ thuộc vào những kỹ thuật đặc biệt được sử dụng. Phương pháp từ tính và nút từ có thể phát hiện ra những hạt có kích thước lớn hơn.

Tuy nhiên, quang phổ vẫn là một kỹ thuật phổ biến, nhờ có ưu điểm hơn phương pháp từ tính và nút từ ở khả năng phát hiện một lượng lớn những hạt có từ tính, không có từ tính và những thành phần hạt ở dạng hòa tan. Những đặc tính này làm cho quang phổ có ưu thế hơn trong giám sát các chất phụ gia của dầu, chất bẩn. Quang phổ cung cấp thông tin đầy đủ và cho phép xác định chính xác vị trí hư hỏng xảy ra trong thiết bị. Quang phổ còn là một kỹ thuật có độ nhạy cao, thích hợp trong việc giám sát độ sạch của chất bôi trơn, báo hiệu sớm về tình trạng mài mòn của thiết bị ở dạng trực tuyến.

Phương pháp từ tính có thể phát hiện những hạt có kích thước trong khoảng từ 1 – 100 micromét. Phương pháp nút từ xác định được những hạt có kích thước khoảng 20 – 30 micromét, có thể tới 1000micromét. Nghĩa là nút từ thuận lợi hơn khi giám sát những chi tiết bằng thép có khả năng sinh ra loại hạt lớn như trong ổ lăn và bánh răng.

Máy quay làm lắng hạt được phát triển để khắc phục nhược điểm của phương pháp từ tính nhờ có thể tích mẫu lớn. Kỹ thuật từ tính truyền thống chỉ thực hiện với mẫu có thể tích khoảng 1mm3. Thể tích mẫu lớn hơn sẽ tạo điều kiện để phân tích chính xác hơn với độ tin cậy cao hơn.

Nhìn chung, những kỹ thuật trực tuyến hiện nay không cung cấp đầy đủ những thông tin chẩn đoán hư hỏng mà thường ứng dụng để phát hiện sự tập trung bất thường của các hạt mài mòn, chất bẩn hoặc những hạt có kích thước lớn. Những bộ cảm biến trực tuyến được sử dụng để giám sát ảnh hưởng của hệ thống lọc và độ sạch của lưu chất.

Phạm Ngọc Tuấn – Nguyễn Văn Hiền

*

*

Top