KỸ THUẬT GIÁM SÁT HẠT VÀ TÌNH TRẠNG LƯU CHẤT

Sự có mặt của các hạt rắn và những chất nhiễm bẩn khác trong dầu của bất kỳ hệ thống thủy lực, bôi trơn nào cũng có thể dẫn đến hư hỏng hoặc giảm tuổi thọ của hệ thống. Do đó, cần biết rõ tình trạng của lưu chất để phát hiện sớm và hạn chế những hư hỏng do các phần tử nhiễm bẩn gây ra. Nói cách khác, có thể dựa trên kết quả giám sát tình trạng hạt và lưu chất để dự đoán hư hỏng.

   

 Hình 1: Vòng giữ bi bị hỏng

 


 

Hình 2: Vòng bi bị tháo lỏng

 Tình trạng lưu chất được đánh giá qua các thông số cơ bản sau:

                * Mật độ hạt                                * Chỉ số axit

                * Độ nhớt                                     * Chỉ số bazơ

                * Lượng nước

Độ nhớt thấp làm gia tăng nhiệt độ, tốc độ ôxy hóa và mài mòn. Ngược lại, nếu độ nhớt quá cao, lưu chất rất khó len vào các khe hở để bôi trơn hoặc làm mát nên gây dễ gây ra hiện tượng tróc rỗ bề mặt làm hư hỏng chi tiết.

Chỉ số axit cao gây ra hiện tượng ăn mòn hóa học. Chỉ số bazơ cao làm tăng khả năng trung hòa của lưu chất với các chất có tính axit. Điều này rất quan trọng vì trong các động cơ nổ, quá trình đốt cháy nhiên liệu tạo ra các chất có tính axit và nhiễm vào lưu chất thông qua hệ thống bôi trơn xy lanh và pittông.

Theo thống kê ở Úc, 75% thời gian ngừng máy là do hư hỏng các bộ phận thủy lực và 70% hư hỏng những bộ phận thủy lực là do bề mặt bị ăn mòn hóa học và mài mòn cơ học. Những vấn đề này phát sinh do dầu trong hệ thống thủy lực bị nhiễm bẩn. Vì vậy, trong bất kỳ hệ thống thủy lực hay hệ thống bôi trơn nào cũng cần phải quan tâm đặc biệt đến công tác bảo trì, cụ thể là giám sát hạt và tình trạng lưu chất, nhằm kéo dài tuổi thọ và nâng cao chỉ số khả năng sẵn sàng của thiết bị.

Hình 3: Vòng đời của một chi tiết máy

Ba nguyên nhân chính dẫn đến nhiễm bẩn hạt:

– Các vi hạt, chất bẩn xâm nhập vào lưu chất từ khí quyển, môi trường làm việc không sạch sẽ hoặc nguồn cung cấp lưu chất mới không đúng chất lượng.

– Các vi hạt sinh ra từ quá trình tiếp xúc giữa các bề mặt chuyển động trong hệ thống.

– Các vi hạt lưu lại trong hệ thống khi thực hiện lắp đặt hay bảo trì.

Giám sát hạt và tình trạng lưu chất phải được thực hiện nghiêm túc ngay trong giai đoạn đầu của quá trình vận hành nhằm kịp thời đưa ra những điều chỉnh hợp lý.

Ưu điểm:

– So với giám sát rung động, giám sát hạt và tình trạng lưu chất cung cấp những thông tin rõ ràng hơn về nguồn gốc các hư hỏng. Những chi tiết hư hỏng gây ra rung động thường khó phát hiện, bởi một loạt các chi tiết khác nhau gây ra rung động giống nhau.

– Các vi hạt sinh ra do mòn được giữ lại ở bộ lọc giúp xác định chính xác và nhanh chóng nguồn gốc của hư hỏng.

– Kết quả giám sát không phụ thuộc vào tốc độ hoạt động của hệ thống.

Nhược điểm:

– Chỉ giám sát được các chi tiết có tiếp xúc với lưu chất.

– Những chi tiết điển hình được giám sát bởi phương pháp này bao gồm: ổ bi, bánh răng, cam, xy lanh và pittông, …

Một số tác hại điển hình do dầu bị nhiễm bẩn trong một hệ thống thủy lực:

– Chất nhiễm bẩn có thể làm nghẹt đường ống và làm các van điều khiển không thể đóng kín. Kết quả là hệ thống mất khả năng bôi trơn, rò rỉ gia tăng và điều khiển sai lệch.

– Các vi hạt kim loại trong lưu chất gây ra hiệu ứng chà nhám và gia tăng quá trình mài mòn, đặc biệt là ở tốc độ cao.

– Những ô nhiễm khác trong dầu đều ảnh hưởng xấu đến hệ thống như chất xúc tác, nhiệt độ, độ nhớt, …                                

 Lợi ích của phân tích dầu tại chỗ

Giữa những bề mặt chuyển động tương đối với nhau như: khớp nối, bộ truyền xy lanh và pittông, … luôn tồn tại một màng dầu rất mỏng khi hoạt động. Lớp dầu này bị mất đi sẽ làm giảm khả năng làm việc và gây ra hư hỏng cho chi tiết máy.

 

Hình 4: Khớp cầu hỏng do tình trạng mỡ bôi trơn 
không được giám sát tốt

Hình 5 thể hiện sự mài mòn vật lý của các phần tử rắn trong chất bôi trơn giống như khi đánh bóng bề mặt bằng hạt mài.

 

Hình 5: Vết nứt tế vi được tạo ra và lan rộng từ những vết lõm do mài mòn
 

Hình 6: Những vết trầy xước được nhìn phóng đại

Phân tích dầu tại chỗ giúp thu thập kịp thời thông tin tình trạng máy, từ đó có thể giảm được thời gian ngừng máy, giảm hư hỏng gây ngừng máy nhờ vậy đảm bảo được tiến độ sản xuất. Đặc biệt là có được những biện pháp xử lý kịp thời mà không phải mất thời gian chờ đợi kết quả phân tích từ phòng thí nghiệm. Tuy nhiên, không phải tất cả các tính chất của dầu đều được giám sát và phân tích mà chỉ có một số thông số nhất định được giám sát tại chỗ. Ví dụ, đếm số hạt để xác định độ sạch của dầu, kiểm tra độ ẩm để xác định lượng nước chứa trong dầu, …

Có thể nâng cao chất lượng dầu bôi trơn bằng các biện pháp sau đây:

– Kiểm tra tình trạng và độ sạch của chất bôi trơn khi vừa được mang đến.

– Kiểm tra tình trạng và độ sạch của chất bôi trơn đang được lưu kho.

– Phát hiện và thay thế kịp thời những bộ lọc bị hư hỏng.

– Bảo đảm độ kín khít để tránh chất nhiễm bẩn xâm nhập.

– Bảo đảm sử dụng đúng chất bôi trơn đối với từng loại máy.

– Làm sạch hệ thống sau khi bảo trì và trước khi cung cấp dầu mới.

– Phát hiện những bộ phận bị mài mòn ở giai đoạn sớm nhất có thể được.

– Cần xác định vi hạt là do mài mòn sinh ra hay do nhiễm bẩn từ bên ngoài.

– Cần khoanh vùng nguồn chất bẩn từ bộ phận nào đó trong các hệ thống thủy lực và bôi trơn phức tạp.

– Sử dụng những phương pháp phân tích, suy luận để nhanh chóng xác định nguồn gốc của vấn đề.

– Sử dụng dữ liệu thích hợp và dễ hiểu để quyết định kịp thời.

 Những lợi ích của phương pháp phân tích

Lợi ích của phương pháp phân tích hạt và tình trạng lưu chất đối với bảo trì phòng ngừa:

Giảm bớt những sửa chữa không đáng có và đủ thời gian để lập kế hoạch bảo trì nhờ phát hiện sớm vấn đề bằng cách phân tích tình trạng lưu chất.

Tránh được việc thay đổi chất bôi trơn quá sớm bằng cách định mức thời gian thay chất bôi trơn tối ưu.

Giảm chi phí, thời gian hư hỏng ngoài kế hoạch.

Ước lượng giá mua thiết bị cho hệ thống sản xuất và thiết bị bảo trì.

Chi phí tiềm ẩn của việc thay chất bôi trơn

Không giống như việc thay nhớt xe là dựa vào thời gian và quãng đường đi được, việc bôi trơn thích hợp và thay chất bôi trơn trong công nghiệp phải dựa vào kết quả kiểm tra và giám sát.

Trong thực tế rất nhiều những chi phí tiềm ẩn trong việc thay chất bôi trơn mà không được nhắc đến khi lập kế hoạch như: thời gian hư hỏng, chi phí vận chuyển, lưu trữ, kiểm tra, … Nếu những việc làm sau đây được tiến hành một cách đúng đắn thì sẽ tiết kiệm được một số tiền rất lớn:

–            Kiểm tra thường xuyên tình trạng chất bôi trơn, nhờ vậy chỉ thay chất bôi trơn khi cần thiết.

–            Sử dụng đúng chất bôi trơn.

–            Kiểm tra thường xuyên bộ lọc dầu để xác định sự xuất hiện của các chất bẩn đặc biệt.

–            Sử những lưu chất bôi trơn tốt.

–            Đảm bảo độ kín khít của hệ thống thiết bị để tránh rò rỉ và sự xâm nhập của chất nhiễm bẩn.

–            Sử dụng những dụng cụ thay chất bôi trơn thích hợp.

Những chi phí tiềm ẩn khi thay chất bôi trơn thường là:

–            Chi phí do giảm khả năng sẵn sàng: trong quá trình thay chất bôi trơn thì phải ngừng máy, do đó khả năng sẵn sàng của máy giảm xuống. Tốt nhất là tìm giải pháp thay chất bôi trơn mà không cần ngừng máy.

–            Chi phí cho quá trình theo dõi, kiểm tra và duyệt mua chất bôi trơn mới.

–            Chi phí cho xử lý chất thải.

–            Chi phí vận chuyển.

–            Chi phí cho phòng thí nghiệm.

–                  Chi phí cho những thiết bị hỗ trợ bôi trơn: bộ lọc, ống, chai nhựa, …

–            Chi phí mua chất bôi trơn mới.

–            Chi phí do hư hỏng thiết bị.

–            Chi phí cho an toàn.

–            Chi phí cho kiểm tra dầu mới.

Tầm quan trọng của chiến lược bôi trơn được lập kế hoạch tốt

Sử dụng và giám sát tình trạng chất bôi trơn một cách thích hợp có thể cực đại hóa hiệu suất và khả năng sẵn sàng của máy. Trong thực tế, một chương trình bôi trơn đòi hỏi cần có hiểu biết về sử dụng chất bôi trơn và những thiết bị, máy móc cần được bôi trơn. Một chiến lược bôi trơn được coi là tốt khi có thể đảm bảo các mục tiêu sau:

–            Bảo vệ máy móc không bị mài mòn quá mức.

–            Loại trừ hoặc làm giảm thời gian ngừng máy có kế hoạch.

–            Làm giảm chi phí bảo trì, do đó làm giảm tổng chi phí sản xuất.

–            Kéo dài tuổi thọ của chất bôi trơn, vì vậy làm giảm lượng chất bôi trơn cần thay thế.

–            Đặc biệt là cực đại hóa khả năng sẵn sàng của thiết bị, hệ thống.

Phân tích chất bôi trơn

Phân tích chất bôi trơn là một phương pháp bảo trì được sử dụng để giám sát tình trạng của lưu chất bôi trơn trong máy móc và thiết bị. Kết quả của chương trình phân tích liên quan đến:

–            Lựa chọn phương pháp phân tích.

–            Phương pháp lựa chọn mẫu tối ưu.

–            Lựa chọn mẫu tối ưu đối với mỗi bộ phận của thiết bị.

–      Quản lý các dữ liệu từ phòng thí nghiệm.

                                                                                                                    Phạm Ngọc Tuấn – Nguyễn Văn Hiền

*

*

Top