kỹ thuật giám sát tình trạng hạt và lưu chất

kỹ thuật giám sát tình trạng hạt và lưu chất

Chương 3

KỸ THUẬT GIÁM SÁT HẠT &

TÌNH TRẠNG LƯU CHẤT.

EXIT

Mục lục

3.1 Những vấn đề chung.

3.2 Các phương pháp giám sát.

3.3 Các dụng cụ giám sát hạt và

lưu chất

3.4 Các vấn đề liên quan.

back

Những vấn đề chung.

1- Giới thiệu.

2- Lợi ích của phân tích dầu tại chỗ.

3- Những lợi ích của phương pháp phân tích.

4- Tối ưu hoá hiệu suất sử dụng thiết bị

5- Chi phí tiềm ẩn của việc thay dầu bôi trơn 6- Tầm quan trọng của chiến lược bôi trơn được lập kế hoạch.

Giới thiệu.

 Sự có mặt của

phần tử rắn và các

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 Hình 4.1 Vòng giữ bi bị hỏng

Giới thiệu.

 Cần phải nắm rõ

tình trạng của lưu

chất để phát hiện

trước và hạn chế

những hư hỏng do

các phần tử nhiễm

bẩn gây ra.

Hình 4.2 Ổ bi bị tháo lỏng.

Khớp cầu bị tuột và hỏng do tình trạng mỡ bôi trơn không được giám sát tốt.

Tình trạng lưu chất được đánh giá

qua các thông số sau

Chất nhiễm bẩn

Theo thống kê ở Úc:

 75% thời gian ngừng máy là do hư hỏng các bộ phận thuỷ lực.

 70% hư hỏng những bộ phận thuỷ lực là do thoái hoá bề mặt.

 Những vấn đề này phát sinh do nhiễm bẩn dầu trong hệ thống thuỷ lực.

Kết luận

 Trong bất kỳ hệ thống thuỷ lực hay bôi trơn nào cũng cần được 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 hiệu suất thiết bị.

Kết luận

 Giám sát hạt và tình trạng lưu chất phải được thực hiện khắc khe trong giai đoạn đầu của quá trình vận hành để kịp thời đưa ra những điều chỉnh hợp lý

Ba nguyên nhân chính

dẫn đến nhiễm bẩn vi hạt

1 Sự thâm nhập các vi hạt, chất bẩn từ khí

quyển, môi trường làm việc không sạch hoặc dầu mới không đúng chất lượng

2 Sự tiếp xúc giữa các bề mặt chuyển

động sinh ra vi hạt

3 Các vi hạt được lưu lại trong hệ thống

khi tiến hành lắp đặt hay bảo trì

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

 Các vi hạt sinh ra do mòn trong hệ thống 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 vận hành của hệ thống.

Nhược điểm.

 Chỉ giám sát được

các chi tiết có sự

tiếp xúc với lưu chất và chất bôi trơn.

Một số tác hại từ dầu bị nhiễm bẩn

trong một hệ thống thuỷ lực

 Chất nhiễm bẩn có thể làm tắt nghẽn

đường ống và các van điều khiển không thể đóng kín

 Các vi hạt kim loại trong dầu gây ra hiệu

ứng “giấy nhám” và gia tăng quá trình

mài mòn, nhất là ở tốc độ cao

 Những chất ô nhiễm khác trong dầu đều

ảnh hưởng xấu đến hệ thống Ví dụ: chất xúc tác, nhiệt độ

Vòng đời của một chi tiết

Số lượng các

vi hạt do mài

Thời gian dẫn đến hư hỏng Thời gian hoạt động

Lợi ích của phân tích dầu tại chỗ

 Phân tích dầu giúp thu

thập những thông tin về

tình trạng máy và từ đó

có những biện pháp hỗ

trợ kịp thời 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, kiểm tra độ ẩm, …

Khớp cầu bị tuột và hỏng sau khi không được bôi trơn đúng mức.

Mài mòn vật lý bởi các vi hạt

Vết nứt tế vi được tạo ra và lan rộng từ

những vết lõm do mài mòn

Mài mòn vật lý bởi các vi hạt.

Những vết trầy xước được nhìn phóng đại

Các biện pháp nâng cao chất

lượng dầu bôi trơn

1 Kiểm tra tình trạng và độ sạch của

chất bôi trơn khi chúng vừa được

mang đến.

2 Kiểm tra tình trạng và độ sạch của

chất bôi trơn được cất giữ.

3 Nhanh chóng xác định những bộ lọc

bị hư.

Các biện pháp nâng cao chất

lượng dầu bôi trơn (tt)

4 Bảo đảm độ kín khít và thông gió để

tránh chất nhiễm bẩn xâm nhập

5 Đảm bảo chất bôi trơn còn tốt

6 Bảo đảm sử dụng đúng chất bôi trơn đối

với từng loại máy

7. Hệ thống phải được đảm bảo sạch sẽ sau

khi sửa chữa và trước khi cung cấp dầu

mới

Các biện pháp nâng cao chất

lượng dầu bôi trơn (tt)

8 Phát hiện những bộ phận bị mài

mòn ở giai đoạn sớm nhất có thể.

9 Xác định ngay kết quả mà không

cần đến những phân tích của phòng thí nghiệm.

10 Xác định ngay chất bẩn là do ăn

mòn hay nhiễm bẩn từ bên ngoài.

Các biện pháp nâng cao chất

lượng dầu bôi trơn (tt)

11 Trong những hệ thống thuỷ lực và

bôi trơn phức tạp cần khoanh vùng nguồn chất bẩn.

12 Sử dụng những suy luận thông

thường để xác định nhanh chóng

nguồn gốc vấn đề.

13 Sử dụng dữ liệu thích hợp và dễ

hiểu để quyết định ngay.

Những lợi ích của phương pháp phân tích

Đối với bảo trì phòng ngừa:

 Giảm bớt sửa chữa và đủ thời gian để lập kế hoạch bảo trì.

 Tránh được việc thay đổi chất bôi trơn quá sớm

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

 Ước lượng chi phiù mua thiết bị sử dụng

 Cho phép xác định hiệu suất toàn phần của những phương tiện bảo trì và nhân sự.

Tối đa hoá hiệu suất sử dụng thiết bị

hành an toàn tối thiểu đã qui định.

thiểu.

tối thiểu đã được qui định.

Tối đa hoá hiệu suất sử dụng thiết bị (tt)

 Tuân theo những giới hạn an toàn lao động về tiếng ồn và rung động đã

đươc qui định

 Tuân theo những giới hạn cực đại về tác hại của sự bức xạ và chất thải.

 Chắc chắn rằng có một chương trình

bảo trì thích hợp với chi phí thấp nhất.

Tối đa hoá hiệu suất sử dụng thiết bị (tt)

và hư hỏng.

bị.

và sửa chữa.

Chi phí tiềm ẩn của việc thay chất bôi trơn.

 Có rất nhiều những chi phí tiềm ẩn không được nhắc đến trong việc thay đổi chất bôi trơn khi tiến hành lập kế hoạch như: thời gian hư hỏng, chi phí vận chuyển, lưu trữ, kiểm tra

Tiến hành một cách đúng đắn các việc sau sẽ tiết kiệm được chi phí tiềm ẩn.

xuất hiện của những chất bẩn đặc

biệt.

các tạp chất hoặc những hỗn hợp

khác.

Tiến hành một cách đúng đắn các việc sau sẽ tiết kiệm được chi phí tiềm ẩn (tt)

 Sử dụng chất bôi trơn có tuổi thọ lâu dài.

 Tăng độ kín khít để tránh rò rỉ và xâm nhập của chất nhiễm bẩn.

 Tăng cường những thiết bị thay

đổi chất bôi trơn thích hợp.

Những chi phí tiềm ẩn của việc

thay chất bôi trơn.

không cao, nhưng chi phí chất bôi

trơn và lao động lại cao.

trình xin phép, theo dõi, kiểm tra và duyệt đều phải chi phí tiền.

Những chi phí tiềm ẩn của việc

thay chất bôi trơn (tt)

bôi trơn: bộ lọc, ống, chai nhựa,v.v

những chất bôi trơn đã bị biến chất

quá mức, những chất ở dưới dạng hoà tan.

Những chi phí tiềm ẩn của việc

thay chất bôi trơn (tt)

Tầm quan trọng của chiến lược bôi

trơn được lập kế hoạch tốt

trơn một cách thích hợp có thể cực đại hoá hiệu suất và khả năng sẵn sàng của máy.

những hiểu biết về sử dụng chất bôi trơn và những thiết bị hay máy móc cần được bôi trơn

bao gồm cả phân tích chất bôi trơn.

Tầm quan trọng của chiến lược bôi

trơn được lập kế hoạch tốt (tt)

 Bảo vệ việc vận hành thiết bị

chống lại sự mài mòn quá mức

hạn định.

 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 vận hành.

Tầm quan trọng của chiến lược bôi

trơn được lập kế hoạch tốt (tt)

chất bôi trơn, do đó làm giảm lượng chất bôi trơn bỏ đi.

suất của chất bôi trơn và khả năng sẵn sàng của thiết bị.

Kết quả của chương trình phân tính liên quan đến:

 Lựa chọn loại kiểm tra sẽ được thực hiện.

 Lựa chọn mẫu tối ưu đối với mỗi bộ phận

của thiết bị.

 Những phương pháp lựa chọn mẫu tối ưu.

 Những phương pháp cực tiểu hoá lượng

chất bẩn trong mẫu.

 Quản lý các dữ liệu từ phòng thí nghiệm.

Các phương pháp giám sát

Các phương pháp giám sát

1- Lọc thô.

2- Lọc tinh.

3- Giám sát bằng các bộ lọc có báo hiệu.

4- Bình lọc dầu kiểu toàn phần.

5- Giám sát dựa vào màu của lưu chất.

6- Phân tích quang phổ.

7- Phân tích ảnh bằng máy tính(IAC).

8- Đếm số hạt trực tiếp sử dụng cảm biến tự cảm.

9- Đếm số hạt trực tiếp hay gián tiếp sử dụng cảm biến quang học.

10- Giám sát chất mài mòn.

11- Phương pháp từ tính.

12- So sánh giữa các phương pháp phân tích lưu chất.

back

Lọc thô(giám sát sơ bộ).

 Bộ lọc được đặt trên đường ống nạp,

ở đầu vào máy bơm Bộ phận chính là phần tử lọc, thường được cấu tạo bởi các màng kim loại Các vi hạt kim loại tập hợp từ màng này là cơ sở để phân tích sự thoái hoá bề mặt và tình trạng hư hỏng ban đầu khi dầu đi qua bộ lọc

Back to menu

Lọc tinh

 Bộ lọc được đặt trên đầu trở về của đường ống Có nhiệm vụ cản toàn bộ chất bẩn hoặc các sản phẩm của quá trình mài mòn, hấp thụ một số chất hoá học, chất khí lẫn vào môi trường làm việc trước khi dầu trở lại bình chứa.

next

lọc

Back to menu

Giám sát bằng các bộ lọc có báo hiệu.

 Một số bộ lọc có màu báo hiệu Màu xanh cho biết van nối tắt đóng và phần tử lọc đang sạch Màu vàng báo hiệu sự suy giảm áp suất đang gia tăng Màu đỏ báo hiệu van nối tắt mở và phần tử lọc cần thay thế.

 Nên có một van nối tắc để tránh trường hợp áp cao ở phần tử lọc.

Back to menu

Bộ lọc dầu toàn phần.

 Gồm van giảm áp, phần tử lọc bằng giấy đã qua xử lý

 Bình lọc có nhiệm vụ lọc giữ, hấp thụ các chất bẩn khi dầu đi qua và được lấp bên ngoài động cơ để tiện cho việc thay đổi phần tử lọc Van giảm áp có nhiệm vụ giảm bớt áp suất ở bình lọc.

Back to menu

Giám sát dựa vào màu của lưu chất.

 Màu của lưu chất được hình thành trên cơ sở sự

tập trung ánh sáng và loại ánh sáng mà lưu chất

hấp thụ.

 Dầu mới có độ nhớt càng cao thì sắc màu tự

nhiên tồn tại càng nhiều.

 Dầu tổng hợp và dầu có nồng độ sulfur, hợp chất thơm cao là những loại có màu tối tiêu biểu

 Những chất bôi trơn đã qua sử dụng bị thoái hoá

và nhiễm bẩn có màu sắc rõ nét.

 Hỗn hợp dầu không tương hợp gây ra tối màu.

next

Giám sát dựa vào màu của lưu chất**.

 Quá trình ôxy hoá là một nguyên nhân

khác của sự hình thành sắc thể bất thường

 Màu sắc thay đổi nhạy hơn ở những loại dầu có nồng độ sulfur và hợp chất thơm

cao

 Sự kết hợp giữa kinh nghiệm sử dụng chất bôi trơn với phân tích thường xuyên là cần thiết để đưa ra những đánh giá chính xác

Back to menu

Phân tích quang phổ.

Ưu điểm:

bẩn

như: canxi, bari, kẽm, phốt pho…và các chất bẩn như:

silicon, Natri và Kali…

cả những chất này, do đó những mức tập trung có thể

Phân tích ảnh bằng máy tính (IAC).

 IAC là một phiên bản của kính hiển vi quang học được máy tính hoá Hình ảnh của camera ghi hình được liên kết đến máy tính phân tích

 Đo kích thước, đếm số hạt, tái tạo hình ảnh trên màn hình quan sát và thực hiện việc phân tích hình ảnh các hạt một cách chi tiết hơn Thao tác nhanh với sự thay đổi kích thước hạt

 Dữ liệu đưa vào máy tính phải được chọn lọc để tránh trường hợp chồng chéo các hạt, khi đấy máy tính xử lý thông tin kém chính xác.

Back to menu

Đếm số hạt trực tiếp sử dụng cảm biến tự cảm

 Đếm số hạt dựa trên nguyên lý tự cảm Gồm cuộn dây điện hình ống bọc xung quanh ống phi kim loại mà chất lỏng chảy xuyên qua đó Các hạt kim loại trong dòng lưu chất khi qua cuộn dây sẽ gây ra hiện tượng tự cảm Các hạt có chất sắt sẽ làm tăng dòng tự cảm.

Sử dụng cảm biến tự cảm đếm số hạt trong dòng lưu chất.

next

Đếm số hạt trực tiếp sử dụng cảm biến tự cảm.(tt)

 Ưu điểm: Không phá vỡ dòng chảy của chất lỏng Phân biệt loại hạt có chất sắt và không chứa chất sắt ở dạng trực tuyến bộ phận giám sát có thể chịu được những vẫn đề về sự thay đổi sóng âm

 Nhược điểm: Không thu lấy các hạt để phân tích chi tiết cho việc chẩn đoán Chỉ phát hiện ra những hạt lớn và không đưa ra các báo hiệu sớm về tình trạng mài mòn, không thích hợp cho việc giám sát độ sạch chất bôi trơn Khó tránh sự nhiễu của dòng điện nếu tồn tại những tác động của không khí lỏng.

Back to menu

Đếm số hạt trực tiếp hay gián tiếp

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 Khi các hạt trong lưu chất chuyển động qua, sẽ gây ra hiện tượng gián đoạn ánh sáng.

Back to menu

Cảm biến quang học

Nguyên lý đếm số hạt trực tiếp hay gián

tiếp bằng cảm biến quang học

Giám sát chất mài mòn

 Bộ cảm biến gồm một ống hình trụ, hai tấm điện trở kim loại mỏng đặt trên chất nền bằng gốm sứ được kết nối với mạng điện

 Đặt cảm biến trên vỏ nơi mà áp suất của dòng lưu chất sẽ đi qua Dòng lưu chất được tăng áp thông qua một lỗ nhỏ, phóng ra một tia nhỏ lưu chất vào tấm mỏng mài mòn với vận tốc cao Tấm mỏng sẽ mài mòn bởi các hạt trong lưu chất Khi ấy điện trở tấm mỏng sẽ tăng lên.

next

Giám sát chất mài mòn(tt)

 Ưu điểm: phát hiện được

cả những vật liệu có chứa

sắt hay không(như: gốm,

sứ, đá ) Rất nhạy và dễ

nhận kết quả khi các mức

thích hợp ban đầu đã được

thiết lập.

Back to menu

 Nhược điểm: Không cung cấp đầy đủ một cách chi tiết

những thông tin mà chỉ phát hiện sự có mặt của chúng

trong lưu chất Mức độ ăn mòn tấm mỏng sẽ phụ thuộc

vào độ cứng các mảnh vỡ và độ nhớt của lưu chất.

Máy giám sát tình trạng hạt HIAC TM

Phương pháp từ tính.

 Một mẫu phân tích

từ tính ở dộ phóng

đại 200X để lộ ra

những hạt mài mòn

của quá trình ăn mòn ma sát lăn và

trượt làm tróc rỗ bề

mặt

Back to menu

Phương pháp từ tính (tt)

 Mẫu lưu chất được cho tiếp xúc với môi trường từ trường, các hạt sắt từ và các hạt thuận từ trong lưu chất bị tách

ra Kích thước của chúng vào khoảng từ 1 đến 100 micromét Tuy nhiên, phương pháp này là không hiệu quả đối với việc phát hiện ra những hạt không có từ tính.

So sánh giữa các phương pháp phân tích lưu chất.

 Máy quang phổ phát hiện ra những thành phần ở dưới dạng hoà tan, nhưng chỉ có thể phát hiện những hạt có kích thước từ 5 đến 8 micromét.

 Quang phổ có ưu điểm hơn phương pháp từ tính và nút từ Có khả năng phát hiện một lượng lớn những hạt có từ tính hoặc không có từ tính và những thành phần ở dạng hoà tan Hữu ích trong giám sát các chất phụ gia, chất bẩn Phương pháp quang phổ cung cấp những thông tin giúp xác định chính xác vị trí các hư hỏng sắp xảy ra Là một kỹ thuật cực kỳ nhạy và thích hợp trong việc giám sát độ sạch của chất bôi trơn.

next

So sánh giữa các phương pháp

phân tích lưu chất (tt)

 Báo hiệu sớm tình trạng mài mòn thiết bịå ở dạng trực

 Nhìn chung, những kỹ thuật trực tuyến hiện nay không

cung cấp những thông tin chẩn đoán hư hỏng đầy đủ và chính xác Thường ứng dụng để phát hiện sự tập trung bất thường của hạt mài mòn hay chất bẩn Những bộ

cảm biến trực tuyến được sử dụng để giám sát ảnh

hưởng của hệ thống lọc và độ sạch của lưu chất.

Back to menu

Các dụng cụ giám sát hạt và lưu chất.

1- Những thông số cần đo.

2- Nút từ.

3- Bộ lọc.

4- Bộ lọc nhiều tầng.

5- Thiết bị giám sát tình trạng dầu.

6- Máy quét điện tử hiển vi.

back

Những thông số cần đo

 Thành phần hạt rắn có trong lưu chất :

Nguyên nhân gây ra sự mài mòn và hư hỏng hệ thống.

Thành phần hạt rắn có trong lưu chất

next

Máy phân tích di động CM20 đếm

số lượng hạt trong mẫu dầu.