Quy trình sản xuất dầu máy nén cho máy nén khí piston

Máy nén khí là loại máy móc, thiết bị có chức năng làm tăng áp suất của chất khí. Máy nén khí được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nhằm tồn trữ hoặc vận chuyển các loại khí dưới dạng khí nén hoặc khí hóa lỏng. Tùy thuộc vào kiểu máy nén, loại khí nén và điều kiện áp suất nhiệt độ vận hành mà yêu cầu về mặt bôi trơn cho các máy nén cũng rất khác nhau. Dầu máy nén bao gồm dầu máy nén khí và dầu máy nén lạnh (dầu máy lạnh). Trong công nghiệp dầu khí, máy nén có những ứng dụng như nén khí đồng hành, nén khí thiên nhiên để hóa lỏng, để tồn chứa hoặc vận chuyển khí dưới dạng nén hóa lỏng, để phân tích các thành phần hóa học... Trong công nghiệp hóa chất, máy nén dùng để nén và hóa lỏng không khí, phân tích khi nitơ và ôxy trong các nhà máy sản xuất phân đạm... Máy nén còn có ứng dụng trong kỹ nghệ lạnh và các máy hút chân không. Yêu cầu bôi trơn cho các máy nén rất khác nhau và tùy thuộc vào kiểu máy nén, kiểu khí được nén... Ngoài ra việc bôi trơn chịu ảnh hưởng của áp suất và nhiệt độ vận hành. Dầu máy nén phải thích hợp với tính chất hóa học của khí được nén, bền ở nhiệt độ cao, chịu được nhiệt độ thấp, độ tạo cặn và bay hơi thấp, đồng thời tương hợp với các tác nhân khác trong máy nén. Hiện nay các loại dầu máy nén thương phẩm chủ yếu là nhập khẩu với giá thành khá cao, do vậy cần nghiên cứu pha chế loại dầu máy nén đáp ứng yêu cầu kỹ thuật nhằm giảm giá thành và nâng cao hiệu quả trong sản xuất.Quy trình sản xuất dầu máy nén cho máy nén khí piston 1. Thiết lập đơn pha chế dầu máy nén khí piston.2. Khảo sát các chỉ tiêu hóa lý và tính năng tác dụng của dầu máy nén.

LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành này được thực hiện tại phòng thí nghiệm, trung tâm nghiên cứu phát triển - Viện Hóa Học Công Nghiệp Việt Nam

Em xin cảm ơn sâu sắc tới thầy TS Đinh Văn Kha - người trực tiếp hướng dẫn

và hết mình chỉ bảo em trong quá trình thực tập, đồng cảm ơn thầy ThS Hồ Văn Sơn - người bổ xung, sửa chữa giúp em hoàn thiện đồ án

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn Lọc - Hóa dầu, trường Đại học Mỏ - Địa chất đã cung cấp cho em những ý kiến đóng góp và đồng cảm ơn các anh chị tại trung tâm nghiên cứu phát triển đã giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho

em trong thời gian thực tập tại phòng thí nghiệm và thực hiện nội dung đồ án

Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới những người thân trong gia đình và bạn bè

đã thường xuyên động viên giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và thực tập

Nguyễn Duy Khánh

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ASTM American Society for Testing and Materials

VI Chỉ số độ nhớt

TAN Chỉ số axit

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý và hoạt động của máy nén khí piston một chiều, một cấp

Hình 1.2 Máy nén khí nhiều cấp

Hình 1.3 Máy nén khí ly tâm

Hình 1.4 Cấu tạo máy nén trục vít

Hình 1.5 Sơ đồ hoạt động máy nén khí

Hình 1.6 Sự phụ thuộc nhiệt tự cháy vào áp suất

Hình 2.1 Nhớt kế mao quản

Hình 2.2 Bảng màu đo độ ăn mòn của đồng

Hình 2.3 Thiết bị đo độ tạo bọt

Hình 2.4 Thiết bị đo tỷ trọng

Hình 2.5 Thiết bị đo độ chớp cháy cốc hở

Hình 3.1 Sơ đồ pha chế dầu máy nén

Bảng 1.1 Tiêu chuẩn để lựa chọn dầu máy nén không khí

Bảng 1.2 Độ nhớt động học ở 40 o C ứng với các cấp độ nhớt

Bảng 1.3 Phân loại dầu máy nén theo nhóm

Bảng 1.4 Nhóm dầu máy nén khí piston

Bảng 1.5 Nhóm dầu máy nén trục roto

Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật của mẫu dầu gốc

Bảng 2.2 Đơn pha chế cho dầu máy khí nén

Bảng 2.3 Các phương pháp phân tích chỉ tiêu hóa lý

Bảng 2.4 Giá trị của L và H ứng với độ nhớt động học ở 40°c và 100°c

Bảng 3.1 Tính chất của một số loại dầu gốc đang có mặt trên thị trường

Bảng 3.2 Chỉ số axit của một số loại dầu gốc sau khi bị oxy hóa

Bảng 3.3 Chỉ tiêu hóa lý của dầu gốc SN 500 Hàn Quốc

Bảng 3.4 Chỉ tiêu hóa lý của dầu gốc SN150 Hàn Quốc

Bảng 3.5 Chỉ tiêu hóa lý của hỗn hợp dầu gốc SN150/SN500 Hàn Quốc

Bảng 3.6 Chỉ tiêu kỹ thuật của dầu máy nén được pha chế

Bảng 3.7 Kết quả thử nghiệm độ ổn định oxy hóa dầu máy nén

Bảng 3.8 Kết quả thử nghiệm khả năng chống mài mòn

Bảng 3.9 Thành phần đơn pha chế dầu máy nén

Bảng 3.10 Tổng kết các tính chát hóa lý của mẫu dầu pha chế

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN……… i

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT……… ii

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ……… iii

MỤC LỤC……… v

LỜI NÓI ĐẦU……… 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN……… 2

1.1 VAI TRÒ VÀ CHỨC NĂNG CỦA MÁY NÉN KHÍ ………… 2

1.1.1 Vai trò của hệ thống khí nén ……… 2

1.1.2 Giới thiệu máy nén khí và hệ thống khí nén ……… 2

1.1.3 Các thống số cơ bản của máy nén ……… 8

1.1.4 Ưu nhược điểm của hệ thống khí nén 8

1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DẦU MÁY NÉN……… 9

1.2.1 Định nghĩa dầu máy nén ……… 9

1.2.2 Mô hình hoạt động của máy nén khí……… 13

1.2.3 Vòng tuần hoàn của dầu máy nén ……… 13

1.2.4 Phân loại ……… 14

1.2.5 Tiêu chí lựa chọn dầu máy nén …….……… 18

1.2.6 Yếu tố ảnh hưởng dầu máy nén ……… 20

1.2.7 Tình hình sử dụng dầu máy nén ở Việt Nam 21

1.3 PHỤ GIA CHO DẦU MÁY NÉN ……… 23

1.3.1 Phụ gia ức chế oxy hóa ……… 24

1.3.2 Phụ gia chóng tạo bọt ……….…… 25

1.4.3 Phụ gia chống gỉ ……….…… 26

CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM……… 28

2.1 THỰC NGHIỆM ……… 28

2.1.1 Nội dung 28

2.1.2 Thử nghiệm 28

2.2 CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ 29

2.2.1 Các phương pháp phân tích chỉ tiêu hóa lý 29

2.2.2 Các phương pháp đánh giá tính năng tác dụng 40

CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN……… 42 3.1 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ DẦU GỐC LÀM NGUYÊN LIỆU PHA

CHẾ 42

3.1.1 Kết quả lựa chọn dầu gốc 42

3.1.2 Kết quả đánh giá chỉ tiêu hóa lý của hỗn hợp 44

3.2 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ PHỤ GIA PHA CHẾ 46

3.2.1 Chỉ tiêu kỹ thuật của dầu máy nén 46

3.2.2 Đánh gí độ ổn định oxy hóa 46

3.2.3 Đánh giá khả năng chống mài mòn 47

3.3 KẾT QUẢ 47 3.4 QUY TRÌNH PHA CHẾ 48 3.5 DỀ XUẤT CÔNG NGHỆ 49 KẾT LUẬN……… 51

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 52

LỜI NÓI ĐẦU

Máy nén khí là loại máy móc, thiết bị có chức năng làm tăng áp suất của chất khí Máy nén khí được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nhằm tồn trữ hoặc vận chuyển các loại khí dưới dạng khí nén hoặc khí hóa lỏng Tùy thuộc vào kiểu máy nén, loại khí nén và điều kiện áp suất nhiệt độ vận hành mà yêu cầu về mặt bôi trơn cho các máy nén cũng rất khác nhau Dầu máy nén bao gồm dầu máy nén khí và dầu máy nén lạnh (dầu máy lạnh) Trong công nghiệp dầu khí, máy nén có những ứng dụng như nén khí đồng hành, nén khí thiên nhiên để hóa lỏng, để tồn chứa hoặc vận chuyển khí dưới dạng nén hóa lỏng, để phân tích các thành phần hóa học… Trong công nghiệp hóa chất, máy nén dùng để nén và hóa lỏng không khí, phân tích khi nitơ và ôxy trong các nhà máy sản xuất phân đạm… Máy nén còn có ứng dụng trong kỹ nghệ lạnh và các máy hút chân không Yêu cầu bôi trơn cho các máy nén rất khác nhau và tùy thuộc vào kiểu máy nén, kiểu khí được nén… Ngoài ra việc bôi trơn chịu ảnh hưởng của áp suất và nhiệt độ vận hành Dầu máy nén phải thích hợp với tính chất hóa học của khí được nén, bền ở nhiệt độ cao, chịu được nhiệt độ thấp,

độ tạo cặn và bay hơi thấp, đồng thời tương hợp với các tác nhân khác trong máy nén Hiện nay các loại dầu máy nén thương phẩm chủ yếu là nhập khẩu với giá thành khá cao, do vậy cần nghiên cứu pha chế loại dầu máy nén đáp ứng yêu cầu kỹ thuật nhằm giảm giá thành và nâng cao hiệu quả trong sản xuất

Chính vì vậy chúng tôi lựa chọn để tài nghiên cứu:

“Quy trình sản xuất dầu máy nén cho máy nén khí piston.”

Trên cơ sở đó, chúng tôi đề ra mục tiêu và nhiệm vụ của đồ án này:

1 Thiết lập đơn pha chế dầu máy nén khí piston

2 Khảo sát các chỉ tiêu hóa lý và tính năng tác dụng của dầu máy nén

Chúng tôi hy vọng những kết quả nghiên cứu sẽ góp phần xây dựng và phát triển các cơ sở khoa học cho việc thiết lập quy trình sản xuất dầu máy nén, đáp ứng những yêu cầu cấp thiết trong khoa học cơ bản cũng như ứng dụng các vật liệu trong lĩnh vực công nghiệp, bôi trơn, bảo vệ môi trường…

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 VAI TRÒ VÀ CHỨC NĂNG CỦA MÁY NÉN KHÍ

Truyền động và điều khiển bằng khí nén đang ngày càng trở lên phổ biến và được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp Chúng thường được sử dụng trong các hệ thống tự động hóa, hệ thống kẹp, giữ nâng hạ và di chuyển

Không khí nén là một dạng năng lượng quan trọng được sử dụng rộng rãi trong tất cả các ngành của nền kinh tế quốc dân: luyện kim, hoá chất, cơ khí xây dựng, giao thông vận tải, nông nghiệp

1.1.1 Vai trò của hệ thống khí nén

Trong công nghiệp khí nén có ý nghĩa đặc biệt quan trọng yêu cầu có hệ thống khí nén gần như là bắt buộc với mọi ngành từ ngành may, dệt, hóa chất, cơ khí, nhựa Do quá trình công nghệ phức tạp đòi hỏi phải tự động điểu khiển quá trình yêu cầu vận hành cao Chính vì vậy phần lớn quá trình đều được điều khiển tự động Trong điều khiển hoạt động nhà máy, việc điều khiển các van chiếm một vị trí quan trọng van được điều khiển bằng khí nén có một số ưu điểm, thậm chí một

số van ngừng khẩn cấp bắt buộc phải dùng khí nén vì lý do an toàn Chất lượng của khí nén và độ tin cậy của hệ thống này đóng một vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động bình thường và an toàn vận hành nhà máy Ngoài chức năng cung cấp khí nén cho quá trình điều khiển tự động khí nén còn được phục vụ cho một số quá trình công nghệ, dụng cụ sửa chữa và máy móc

1.1.2 Giới thiệu máy nén khí và hệ thống khí nén

Máy nén khí là các máy móc (hệ thống cơ học) có chức năng làm tăng áp suất của chất khí Các máy nén khí dùng để cung cấp khí có áp suất cao cho các hệ thống máy công nghiệp để vận hành chúng, để khởi động động cơ có công xuất lớn, để chạy động cơ khí nén hoặc các máy móc, thiết bị của nhiều chuyên ngành khác

Hệ thống khí nén sử dụng khí áp suất để tạo ra sự chuyển động Do hiệu suất làm việc của hệ thống không cao và nhiều nguy hiểm khi chứa khí nén áp suất cao nên giới hạn áp suất làm việc của hệ thống khi nén trong công nghiệp chỉ tới 7 bar, một số hệ thống đặc biệt có thể làm việc với áp suất cao hơn khoảng 10 bar

1.1.2.1 Phân loại máy nén khí

Máy nén khí áp suất thấp: p < 15 bar

Máy nén khí áp suất cao: p > 15 bar

Máy nén khí áp suất rất cao: p > 300 bar

Máy nén khí chuyển động tròn

Máy nén khí chuyển động tịnh tiến

Máy nén khí piston thấp áp 8 - 15 bar

Máy nén khí piston cao áp không dầu 15 – 35 bar

Máy nén khí piston cao áp có dầu 15 – 35 bar

- Máy nén khí piston một chiều một cấp

Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý và hoạt động của máy nén khí piston một chiều, một cấp

a) không có con trượt, b) có con trượt

1: xilanh, 2: piston, 3: con đẩy, 4: con trượt, 5: thanh truyền, 6: tay quay, 7: van nạp,

8: van xả

Nguyên lý hoạt động: Máy nén khí piston một cấp: Ở kì nạp, chân không được tạo lập phía trên piston, do đó không khí được đẩy vào buồng nén thông qua van nạp Van này mở tự động do sự chênh lệch áp suất gây ra bởi chân không ở trên bề mặt piston Khi piston đi xuống tới “điểm chết dưới” và bắt đầu đi lên, không khí đi vào buồng nén do sự mất cân bằng áp suất phía trên và dưới nên van nạp đóng lại và quá trình nén khí bắt đầu xảy ra Khi áp suất trong buồng nén tăng tới một mức nào

đó sẽ làm cho van thoát mở ra, khí nén sẽ thoát qua van thoát để đi vào hệ thống khí nén

Cả hai van nạp và thoát thường có lò xo và các van đóng mở tự động do sự chênh lệch áp suất ở phía của mỗi van

Sau khi piston lên đến “điểm chết trên” và bắt đầu đi xuống trở lại, van thoát đóng và một chu trình nén khí mơi bắt đầu

Máy nén khí kiểu piston một cấp có thể hút được lượng đến 10 m3/phút và áp suất nén được 6 bar, có thể trong một số trường hợp áp suất nén đến 10 bar

Hình 1.2: Máy nén khí nhiều cấp

Nguyên lý hoạt động: Máy nén khí piston hai chiều một cấp, trong đó cả hai đầu xilanh đều được làm kín và có lắp van nạp, van xả Chuyển động của piston đồng thời thực hiện hai quá trình nạp khí ở phần xilanh này và xả khí ở phần xi lanh kia Khi piston đi xuống, thể tích phần không gian phía trên piston lớn dần, áp suất giảm xuống van nạp mở ra không khí được nạp vào phía trên piston Đồng thời khi piston đi xuống, thể tích dưới piston giảm, áp suất tăng van xả mở ra, khí theo đường ống qua bình chứa Khi piston đi lên không gian phía dưới piston lớn dần, áp suất giảm van nạp mở ra, không khí được nạp vào xi lanh, đồng thời V phía trên piston nhỏ dần.áp suất tăng, van xả mở ra, khí nén phía trên piston được nén đẩy vào bình chứa

Máy nén khí kiểu piston 2 cấp có thể nén đến áp suất 15 bar Loại máy nén khí kiểu piston 3, 4 cấp có thể nén áp suất đến 250 bar

Nén trong công nghiệp Máy nén khí piston được phân loại theo số cấp nén, loại truyền động và phương thức làm nguội khí nén

- Máy nén khí piston hai chiều một cấp

 Máy nén khí ly tâm

Hình 1.3: Máy nén khí ly tâm

Máy nén khí ly tâm sử dụng đĩa xoay hình cánh quạt hoặc bánh đẩy để ép khí vào phầm rìa của bánh đẩy làm tăng tốc độ của khí Bộ phận khuếch tán của máy sẽ chuyển đổi năng lượng của tốc độ thành áp suất Máy nén khí ly tâm thường sử dụng trong ngành công nghiệp nặng và trong môi trường làm việc liên tục Chúng thường được lắp cố định Công suất của chúng có thể từ hàng trăm đến hàng ngàn

mã lực Với hệ thống làm việc gồm nhiều máy nén khí ly tâm, chúng có thể tăng áp lực đầu ra hơn 10000 lbf/in2 (69 MPa) Nhiều hệ thống làm tuyết nhân tạo sử dụng loại máy nén này Chúng có thể sử dụng động cơ đốt trong, bộ nạp hoặc động cơ tua-bin Máy nén khí ly tâm được sử dụng trong một động cơ tua-bin bằng gas nhỏ hoặc giống như là tầng nén khí cuối cùng của động cơ tua-bin gas cỡ trung bình

 Máy nén khi trục vít

Máy nén khí trục vít có khoảng năm 1950 và đã chiếm lĩnh một thị trường lớn trong lãnh vực khí nén Loại máy nén khí này có một vỏ đặt biệt bao boc quanh hai trục vít quay, 1 lồi một lõm Các răng của hai trục vít ăn khớp với nhau và số răng trục vít lồi ít hơn trục vít lõm 1 đến 2 răng Hai trục vít phải quay đồng bộ với nhau, giữa các trục vít và vỏ bọc có khe hở rất nhỏ

Khi các trục vít quay nhanh, không khí được hút vào bên trong máy thong qua của nạp và đi vào buồng khí ở giữa các trục vít và ở đó không khí được nén giữa các răng khi buồng khí nhỏ lại sau đó khí nén tới cửa thoát Cả cửa nạp và cửa thoát sẽ được đóng mở tự động khi các trục vít quay hoặc khống chế các cửa, ở cửa

KHÍ NÒNG ĐƯỜNG KHÍ VÀO GIÃI NHIẼT DÂU QUẠT GIẢI NHIỆT GIẢI NHIẼT SAU

GIÁ1 NHIÊT TRƯỚC VAN CỬA HÚT CẮP NÉN THỨ 2 LOC DAU

BÀNG THAO TÁC VẢN HÃNH

VAN AN TOÀN

ĐAU RA KHI NEN

TU ĐIÊN KHÔI ĐÔNG ĐIỂU KHIỂN HỒP BÁNH RĂNG CỮA ĐỎ DẰU

DÃY ĐAI TRUYỀN ĐỎNG CHÂN ĐÉ MÁY

thoát của máy nén khí có lắp một van một chiều để ngăn không cho khí ngược trở lại khi các trục vít ngừng hoạt động

Máy nén khí trục vít có nhiều tính chất giống máy nén khí cánh quạt, chẳng hạn như sự ổn định và không dao động trong khí thoát, ít dung động và tiếng ồn nhỏ, đạt hiếu suất cao nhất khi hoạt động gần đầy tải Lưu lượng từ 1.4 m3/phút và

có thể lên tới 60 m3/phút

Hình 1.4: Cấu tạo máy nén trục vít

Nguyên lý hoạt động: Máy nén khí trục vít hoạt động dựa trên nguyên lýthay đổi thể tích Không khí được dẫn vào buồng chứa, ở đó thể tích của buồng chứa sẽ nhỏ lại Như vậy theo định luật Boyle-Matiotte Áp suất trong buồng chứa sẽ tăng lên Máy nén khí hoạt động theo nguyên lý này còn có kiểu máy nén khí piston, bánh răng, cánh gạt

Ứng dụng: Chúng được sử dụng trong các ngành sản xuất công nghiệp, có thể

là loại cố định hoặc di động Công suất của máy nén khí loại này dao động từ 5 HP đến 500 HP, từ áp suất thấp cho đến áp suất cao (8.5 Mpa)

Máy nén khí trục vít được sử dụng để cấp khí nén cho nhiều loại máy công cụ Chúng cũng có thể sử dụng cho những động cơ có bơm tăng áp suất khí nạp như: ô

tô hoặc máy bay

 Máy nén khí trục vít được chia thành hai loại:

Máy nén khí trục vít loại có dầu (Oil flood): máy nén khí làm việc và nén đến

áp suất nhất định được cài đặt sẵn, qua các thiết bị xử lý khí nén như tách dầu sau

đó cung cấp cho các thiết bị và các vị trí sử dụng khí nén không yêu cầu khí sạch

(trong khí nén vẫn còn hàm lượng dầu dù là rất nhỏ) Vì vậy máy nén khí trục vít loại có dầu thường được sử dụng cung cấp khí nén cho máy công cụ hoặc một số ngành sản xuất không yêu cầu khí sạch

Máy nén khí trục vít loại không dầu (Oil free): ngược lại với loại máy nén khí trục vít có dầu, khí nén của máy nén khí trục vít không dầu được cung cấp bởi máy nén khí là loại khí sạch (khí nén cung cấp hoàn toàn không có dầu) Loại máy nén khí này thường được sử dụng trong một số ngành như: y tế, chế biến thực phẩm, dược phẩm, chế tạo linh kiện điện tử và một số ngành khác

Ngoài ra máy nén khí trục vít còn được phân loại theo cấu trúc thiết kế: máy nén khí trục vít đơn và máy nén khí trục vít đôi (phần này sẽ được cúng tôi trình bày trong nội dung bài viết khác về máy nén khí)

1.1.3 Các thông số cơ bản của máy nén

Một máy nén khí thường có 3 thông số cơ bản sau:

+ Tỉ số nén (s) là tỉ số giữa áp suất khí ra và áp suất khí vào của máy nén

𝜀 = 𝑃𝑟𝑎

𝑃𝑣à𝑜+ Năng suất của máy nén (Q): là khối lượng (kg/s) hay thể tích (m3/h) khí mà máy nén cung cấp trong một đơn vị thời gian

+ Công suất của máy nén (N): là công suất tiêu hao để máy nén truyền khí

Ngoài ra máy nén còn có các thông số về hiệu suất của máy nén, về khí nén (nhiệt độ, áp suất khí vào ra, lí tính, hóa tính, các thông số đặc trưng )

1.1.4 Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén

 Ưu điểm

- Không khí nén có tính đàn hồi, trong suốt, không độc hại, khó bén lửa, không bị lắng đọng, và không khí có vô tận trong thiên nhiên

- Khả năng quá tải lớn của động cơ khí

- Độ tin cậy khá cao, ít trục trặc kỹ thuật

- Tuổi thọ lớn

- Tính đồng nhất năng lượng giữa các cơ cấu chấp hành và các phần tử chức

năng báo hiệu, kiểm tra, điều khiển nên làm việc trong môi trường dễ nổ, và đảm bảo môi trường sạch vệ sinh

- Do trọng lượng của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén nhỏ, hơn nữa khả năng giãn nở của áp suất khí lớn, nên truyền động có thể đạt được vận tốc rất cao

- Do khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của không khí cho nên có thể trích chứa khí nén một cách thuận lợi Như vậy có khả năng ứng dụng để thành lập một trạm trích chứa khí nén

- Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa, bởi vì độ nhớt động học của khí nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường ống ít

- Chi phí thấp để thiêt lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, bởi vì phần lớn trong các xí nghiệp các hệ thống đường dẫn khí nén đã có sẵn

- Hệ thống phòng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo

 Nhược điểm

- Thời gian đáp ứng chậm so với điện tử

- Khả năng lập trình kém vì cồng kềnh so với điện tử, chỉ điều khiển theo chương trình có sẵn Khả năng điều khiển phức tạp kém

- Hệ thống truyền động bằng khí nén có lực truyền tải trọng thấp

- Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền cũng thay đổi bởi vì khả năng đàn hồi của khí nén lớn cho nên không thực hiện nhưng chuyển động thẳng hoặc quay đều

- Dòng khí nén thoát ra ở đường dẫn ra gây nên tiếng ồn, làm ảnh hưởng dến sức khỏe con người

- Hiện nay trong lĩnh vực điều khiển người ta thường kết hợp hệ thống điều khiển bằng khí nén với cơ hoặc điện, điện tử

1.2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DẦU MÁY NÉN

Máy nén khí được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nhằm tồn trữ hoặc vận chuyển các loại khí dưới dạng khí nén hoặc khí hóa lỏng Tùy thuộc vào kiểu máy nén, loại khí nén và điều kiện áp suất nhiệt độ vận hành mà yêu cầu về mặt bôi trơn cho các máy nén cũng rất khác nhau Dầu máy nén phải thích hợp với tính chất hóa

học của khí được nén, bền ở nhiệt độ cao, chịu được nhiệt độ thấp, độ tạo cặn và bay hơi thấp, đồng thời tương hợp với các tác nhân khác trong máy nén Hiện nay các loại dầu máy nén thương phẩm chủ yếu là nhập khẩu với giá thành khá cao, do vậy cần nghiên cứu pha chế loại dầu máy nén đáp ứng yêu cầu kỹ thuật nhằm giảm giá thành và nâng cao hiệu quả trong sản xuất Dầu máy nén khí đóng một vai trò quan trọng trong nền công nghiệp khí nén Nghiên cứu quy trình pha chế dầu máy nén khí nhằm tạo ra các loại dầu bôi trơn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của từng loại máy nén với các tính năng chịu được sự thay đổi nhiệt độ, áp suất lớn, chống ma sát, chống gỉ và ăn mòn cao

1.2.1 Định nghĩa về dầu máy nén

Hình 1.5: Sơ đồ hoạt động máy nén khí

Dầu máy nén khí là một loại dầu chuyên dụng cho máy nén khí Để hiểu được chức năng cơ bản của nó chúng ta cùng tìm hiểu qua về nguyên lý hoạt động của máy nén khí Nhìn vào mô hình chúng ta nhận thấy răng dầu máy nén khí có chức năng bôi trơn giảm ma sát cho vòng bi như những dầu bôi trơn khác

Trong các máy nén, sự bôi trơn cho các phần làm việc không có vấn đề gì đặc biệt, tuy nhiên sự bôi trơn ở không gian bị nén thì rất khó khăn vì nó liên quan đến

độ an toàn, đặc biệt khi có mặt của các khí dễ oxy hóa, có tính hoạt động hóa học Các yêu cầu bôi trơn và tiêu chuẩn để lựa chọn dầu phụ thuộc vào thiết kế của máy nén, khí được nén, tỉ lệ nén (hệ số nén) và nhiệt độ nén cuối cùng Các máy nén

khứ hồi có hệ số nén lớn nhất là các thiết bị tiêu chuẩn nhất xét về quan điểm tôi trơn; đối với tuabin nén khí thì việc bôi trơn ít khó khăn, nhưng lại cho hệ số nén vừa phải Các máy nén kiểu rôto dạng xoắn và được nút kín với áp suất cuối cùng nhỏ hơn 10 bar và nhiệt độ cuối cùng tương đối thấp chiếm ở vị trí trung gian so với hai loại máy nén trên Mục đích của dầu bôi trơn trong vùng bị nén không chỉ giảm

ma sát và mài mòn mà còn làm kín không gian nén và để làm mát Trong các máy nén kiểu khứ hồi (máy nén pittông) thì dầu còn phải làm mát pittông trong vùng áp suất thấp

Các polyankylen glycol hoặc các chất lỏng mà có thể trộn lẫn với liydrocacbon (ví dụ, các nhũ tương nước) được dùng để bôi trơn cho các máy nén khí hydrocacbon (như khí lọc dầu, khí tự nhiên); việc dùng các chất trên để tránh sự giảm độ nhớt trong không gian nén và tránh sự rửa sạch chất bôi trơn dễ dẫn đến hệ ằoạt động khô Trong các máy nén khí halogen thì không gian nén được bôi trơn bằng các hydrocacbon được halogen hóa

Các máy nén hoạt động khô đặc biệt được dùng cho việc nén O2, các pittông của loại này được làm kín bằng chất dẻo Trong một vài trường hợp chúng được bôi trơn bằng dầu cloflohydrocacbon, nước hay nhũ tương Việc dùng dầu khoáng hay các dầu tổng hợp có thể dẫn đến nổ và cháy đặc biệt ở áp suất cao Không gian nén của các máy nén CO2 trong công nghiệp sản xuất đồ uống phải được bôi trơn một cách vệ sinh, đảm bảo sức khỏe bằng các dầu trắng dùng trong y dược có độ nhớt phù hợp

Phần lớn các máy nén dùng để nén không khí nên trong một số trường hợp, hiểm họa cháy nổ có thể được điều khiển nhờ sự lựa chọn các dầu bôi trơn khoáng phù hợp Nhiệt độ không khí ở đầu ra của không gian nén càng cao thì các yêu cầu đặt ra với dầu càng cao về độ bền oxy hóa, chống tạo cặn Các yêu cầu này được nêu trong DIN 51506 (bảng 1.1)

Khi mức độ nguy hiểm của dầu tăng thì các yêu cầu chất lượng cũng tăng vì

độ bền oxy hóa và xu hướng tạo cốc của dầu có ảnh hưởng lớn đến sự cháy nổ của

hệ khí nén, đặc biệt trong các đường ống phân phối khí Các sắt oxit phân tán trong dầu làm thúc đẩy quá trình lão hóa và làm giảm nhiệt độ bắt cháy của dầu ở áp suất cao (hình 1.6) vì thế có thể làm tiến gần đến nhiệt độ tự cháy của hệ, đặc biệt khí nén không khí được làm mát vì lý do giá thành hay để tiết kiệm năng lượng

Bảng 1.1: Tiêu chuẩn để lựa chọn dầu máy nén không khí

Loại

dầu bôi

trơn

Dùng cho các máy nén khí lưu động và các

máy nén khí dùng để điêu khiển phanh, các

thiết bị vận chuyển, tín hiệu trong các

Hình 1.6: Sự phụ thuộc nhiệt tự cháy vào áp suất

1: este của axit phosphoric, 2: este của axit phosphoric và gỉ kim loại, 3: dầu

khoáng, 4, 5: dầu khoáng và gỉ kim loại Dầu VD-L dùng cho các yêu cầu cao nhất, được sản xuất từ dầu khoáng tinh chế sâu, có xu hướng tạo cốc thấp nhờ các chất ức chế ăn mòn và ức chế oxy hóa Các loại dầu khác thì được điều chế từ dầu khoáng tinh chế có pha chế thêm các phụ gia Các dầu HD có độ nhớt tương ứng cũng được dùng để bôi trơn cho máy

nén trên các phương tiện hay trong các xưởng

Các dầu tổng hợp cũng được dùng thử với các yêu cầu chất lượng cao; chúng

có nhiều ưu điểm và cho kết quả tốt Các yêu cầu đối với dầu máy nén tổng hợp chưa được chấp nhận hay chưa được tiêu chuẩn hóa; các phép kiểm tra thực tế cần phải được tiến hành cẩn thận Kinh nghiệm cho thấy các quy trình, điều kiện kiểm tra dầu máy nén gốc khoáng cũng có thể áp dụng cho dầu tổng hợp Đôi khi cần liết phải điều chỉnh một số yêu cầu và quy trình kiểm tra cho thích hợp

Các kết quả thực tế trong máy nén khứ hồi có nhiệt độ nén cuối cùng tới 220°C và áp suất từ 8 - 10 bar đã cho thấy: các ankylbenzen tinh chế được dùng bôi trơn thì không tạo cặn cacbon Một kết quả tương tự cũng đạt được với dầu olyolefin chống lão hóa, có nhiệt độ giới hạn tói 270°C Các polyalkylen glycol rất thích hợp với nhiệt độ giói hạn tới 200°C, nó không tạo sơn, cặn, cốc, lượng tiêu thụ sản phẩm chỉ bằng một nửa lượng dầu khoáng thương phẩm, tuổi thọ lại dài hơn Dầu dieste vói độ bền oxy hóa tốt cũng phù hợp cho dầu máy nén vì chúng ít bay hơi; tuy nhiên không có chỉ dẫn nào để nghị lựa chọn dieste vì một số loại dieste rất nhạy oxy hóa vói oxit sắt Các este triarylphosphat có các tác nhân chống

ăn mòn phù hợp cũng được dùng làm dầu máy nén không cháy trong ngành mỏ vì chúng có thể đáp ứng được các yêu cầu đặc biệt Việc kéo dài thời gian thay dầu náy nén thường gặp khó khăn, sự lọc dầu lưu thông phải được cải thiện để tránh sự nài mòn các thành phần trượt tăng do sự tích tụ của các hạt do mài mòn cơ học; vấn

đề này đặc biệt nghiêm trọng trong các thiết bị lưu động nhỏ

1.2.2 Mô hình hoạt động của máy nén khí

Phần trục vít chuyển động được ăn khớp lại với nhau hình quả dứa như vậy nó cần đến dầu bôi trơn giảm mài mòn tạo nên sự chuyển động êm ái Vòng bi trục nén

hoàn toàn nằm trong đầu nén nên cũng được bôi trơn bằng dầu máy nén khí Một

chức năng riêng biệt nữa đó là lấp các khoảng chống khe hở trục vít hỗ trợ cho việc nén khí của trục vít Không những thế dầu còn là dung môi làm mát cho trục vít, nhiệt này phát sinh do hoạt động nén của cặp trục vít Bản thân không khí thay đổi

áp suất từ áp suất không khí nên áp suất làm việc của máy (thường từ 7 kg/cm trở lên) cũng tạo ra nhiệt độ

1.2.3 Vòng tuần hoàn của dầu máy nén

Đầu tiên dầu được chứa trong bình dầu được đẩy đi nhờ áp suất chênh lệch giữa thùng dầu và đầu nén (áp suất sau nén cao hơn áp suất đầu vào), qua két tản

nhiệt một đường không qua két tản nhiệt Cả hai đường dầu đều qua một van nhiệt, lọc dầu, đầu nén làm mát cho đầu nén, bôi trơn chuyển động, dầu mang theo khí và hơi nước ở áp suất cao quay về thùng dầu khí được tách ra khí cùng hơi nước qua lọc tách ra ngoài, phần dầu nặng hơn nằm ở phần đáy thùng được dẫn ra két tản nhiệt hoặc đi thẳng vào lọc dầu tùy thuộc vào nhiệt độ của nó Van nhiệt có chức năng điều phối dòng dầu từ thùng chứa dầu qua két tản nhiệt, lọc đầu hoặc đi thẳng

từ thùng dầu đến lọc dầu Van nhiệt này nhằm mục đích cho dầu nóng từ máy nén khí dc làm mát nhưng khi nhiệt độ của dầu quá thấp dưới 4oC hoặc khác tùy máy thì dầu sẽ không làm mát nữa vì nếu dầu máy nén khí có nhiệt độ thấp sẽ không đảm bảo việc bay hơi nước trong dầu do quá trình ngưng tụ khi nén không khí Dầu đi qua lọc sẽ lọc những cặn bẩn Áp suất chênh lệch thường là 0.3 đến 0.5 kg nếu áp suất chênh lệch cao chứng tỏ lọc dầu đang bị bẩn hoặc nghẹt

Bên cạnh đường dầu chính trên còn một dường dầu phụ chạy theo một vòng tuần hoàn riêng và chiếm tỷ trọng rất ít so với vòng tuần hoàn trên Phần dầu này đi

từ đáy tách dầu nước hình thành do một phần dầu còn lại đi qua tách Phần dầu này được dẫn thẳng đến đầu nén hòa cùng dòng dầu chính và trở về thùng dầu (đường ống nhỏ màu xanh trên hình)

1.2.4 Phân loại

1.2.4.1 Phân loại theo nguồn gốc

Mặc dù có rất nhiều thương hiệu về dầu công nghiệp (dầu nhớt) cũng như dầu máy nén khí Mỗi hãng có một công loại dầu và đặc tính khác nhau hoặc gần giống nhau Có nhiều cách để phân loại theo chỉ số nhớt hay các tiêu chuẩn, phụ gia Về căn bản dầu công nghiệp được phân làm hai loại tùy vào gốc chiết suất ra nó

Dầu gốc là dầu thu được sau quá trình chế biến, xử lý tổng hợp bằng các quá trình xử lý vật lý và hóa học Dầu gốc thông thường gồm có ba loại là: dầu thực vật, dầu khoáng và dầu tổng hợp

Dầu thực vật chỉ dùng trong một số trường hợp đặc biệt Nó chủ yếu là phối trộn với dầu khoáng hoặc dầu tổng hợp để đạt được một số chức năng nhất định Ngày nay người ta thường sử dụng dầu khoáng hay dầu tổng hợp là chủ yếu Với tính chất ưu việt như giá thành rẻ, sản phẩm đa dạng và phong phú, dầu khoáng đã chiếm một vị trí quan trọng trong lĩnh vực sản xuất dầu nhờn, nhưng dầu tổng hợp cũng được quan tâm nhiều bởi tính chất ưu việt của nó

 Dầu gốc khoáng

Dầu gốc khoáng trước đây, thông thường người ta dùng phân đoạn cặn mazut

là nguyên liệu chính để sản xuất dầu nhờn gốc Nhưng về sau này khi ngành công nghiệp nặng và chế tạo máy móc phát triển, đòi hỏi lượng dầu nhờn ngày càng cao

và chủng loại ngày càng phong phú cũng như tiêu chuẩn về chất lượng ngày càng cao, nên người ta đã nghiên cứu tận dụng phần cặn của quá trình chưng cất chân không có tên gọi là cặn gudron làm nguyên liệu để sản xuất dầu nhờn gốc có độ nhớt cao Tóm lại nguyên liệu chính để sản xuất dầu nhờn gốc là cặn mazut và gudron

Dầu nhờn tổng hợp sản xuất từ dầu mỏ vẫn chiếm ưu thế do nó có những ưu điểm như: công nghệ sản xuất dầu đơn giản, giá thành rẻ Nhưng ngày nay, để đáp ứng yêu cầu cao của dầu nhờn bôi trơn, người ta bắt đầu quan tâm đến dầu tổng hợp nhiều hơn Dầu tổng hợp là dầu được tạo ra bằng các phản ứng hóa học từ những hợp chất ban đầu, do đó nó có những tính chất được định ra trước Nó có thể có những tính chất tốt nhất của dầu khoáng, bên cạnh nó còn có các tính chất khác đặc trưng như là: không cháy, không hòa tan lẫn trong nước Ưu điểm của dầu tổng hợp

là có khoảng nhiệt độ hoạt động rộng, có độ bền nhiệt lớn, có nhiệt độ đông đặc thấp, chỉ số độ nhớt cao… Chính những ưu điểm này mà dầu tổng hợp ngày càng được sử dụng nhiều, nhất là trong các động cơ phản lực Trong lĩnh vực máy nén khí dầu tổng hợp mang lại nhiều giá trị như cặn dầu được tách riêng thông qua lọc Làm mát tốt hơn dầu bị già hóa được loại bỏ và chỉ việc bù dầu mới chứ không thay toàn bộ như dầu gốc khoáng Và rất nhiều những tính năng vượt trội khác như chỉ số nhũ tương, bay hơi, oxy hóa

1.2.4.2 Phân loại theo chức năng làm việc

Dầu máy nén được chia làm 03 nhóm chủ yếu nêu sau:

- Dầu máy nén khí (có độ nhớt nằm trong dãy từ VG22 đến VG460; VG: Viscosity Grade)

- Dầu máy nén lạnh (có độ nhớt nằm trong dãy từ VG15 đến VG100)

- Dầu bơm chân không: thường sử dụng các dầu chuyên dụng có áp suất hơi thấp ở nhiệt độ làm việc cho các bơm chân không để tạo chân không cao và siêu cao Dầu nhờn loại này được sản xuất từ các dầu khoáng gốc naphten hoặc parafin bằng chưng cất phân tử với độ ổn định ôxy hóa cao và độ ổn định nhiệt tốt Một

nhóm dầu khác dùng cho bơm chân không là các Este tổng hợp Được sử dụng rộng rãi nhất thuộc loại này là di-nbutyl- và di-n-octylphtalat

Bảng 1.3: Phân loại dầu máy nén theo nhóm

Thành phần &

đặc tính

Cấp ISO Điều kiện sử dụng Ghi chú

bộ phận tra dầu nhỏ giọt ( kiểu cánh )

Dầu khoáng

DAA DAB DAC

Chế độ làm việc nhẹ Chế độ làm việc trung bình Chế độ làm việc nặng

Bơm roto có

bộ phận tra dầu nhanh ( kiểu cánh , trục vít )

DAG DAH DAI

Chế độ làm việc nhẹ Chế độ làm việc trung bình Chế độ làm việc nặng

Máy nén chất lỏng vành và máy nén dạng trục khuỷu dùng nước

Phù hợp dầu truyền động bánh răng ổ trục và các

cơ cấu vận hành Bơm

Dầu khoáng

và dầu tổng hợp

DVA DVB DVC

DVD

DVE

Độ chân không thấp, cho khí hoạt tính

Độ chân không thấp cho khí axit

Độ chân không trung bình cho khí không hoạt tính

Độ chân không trung bình cho khí axit

Độ chân không cao cho khí không hoạt tính

Độ chân không cao

Vật liệu bôi trơn ổ trực

Độ chân không thấp (từ 0 ÷ 102 Pa)

Độ chân không trung bình (từ 102 ÷

10-1 Pa)

Độ chân không cao (từ

10-1 ÷ 10-5

Bảng 1.4: Nhóm dầu máy nén khí piston

Chế độ làm

việc

CẤP

Nhẹ DAA Hoạt động theo chu kỳ: đủ thời gian để làm lạnh giữa các

chu kỳ, áp suất đầu ra > 106 Pa Hoạt động liên tục : nhiệt độ đầu ra 1000C, hạ áp suất cấp <

3 : 1 hoặc áp suất đầu ra : 104 Pa Nhiệt độ đầu ra 1400C hạ áp suất cấp lớn hơn 3:1

Trung bình DAB Hoạt động chu kỳ: không đủ thời gian làm lạnh giữa các

chu kỳ, áp suất đầu ra tới 106 Pa Nhiệt độ đầu ra lớn hơn 1600C và áp suất hơn 106 Pa Nhiệt độ đầu ra từ 1400C đến 1600C hoặc hạ áp cấp lớn hơn 3:1

Nặng DAC Hoạt động chu kỳ và liên tục : các thông số giống như chế

độ trung bình nhưng quan tâm tới độ tạo cốc trên đường hút khi sử dụng dầu nhờn ở chế độ làm việc trung bình

Bảng 1.5: Nhóm dầu máy nén trục roto

Chế độ làm việc CẤP ISO Điều kiện hoạt động

Nhé DAG Nhiệt độ không khí đầu ra nhỏ hơn 1100C Trung bình DAH Nhiệt độ không khí đầu ra từ 100 đến 1100C Nặng DAI Nhiệt độ không khí đầu ra lớn hơn 1100C

1.2.5 Tiêu chí lựa chọn dầu máy khí nén

Yêu cầu dầu máy nén khí phụ thuộc loại máy nén khí bạn đang sử dụng, môi trường mà nó đang hoạt động, và loại khí đang được nén Chất bôi trơn đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ máy, chống ăn mòn, chống mài mòn và bảo vệ bộ phận kim loại bên trong Có nhiều loại dầu máy nén khí phù hợp với từng loại máy nén khí: máy nén ly tâm, máy nén khí piston, máy nén khí trục vít, máy nén cánh gạt, máy nén cuộn, máy nén trục vít không dầu (oil free)

1.2.5.1 Tiêu chí kĩ thuật

Khi tìm kiếm một loại dầu máy nén khí, thông số đầu tiên cần quan tâm không phải là hãng sản xuất máy nén khí mà là độ nhớt Sau khi các yêu cầu độ nhớt được xác định Bước tiếp theo tìm kiếm một loại dầu máy nén khí đáp ứng những lợi ích bên dưới Không nên cứng nhắc trong việc tuân thủ thông số dầu theo catalogue nhà sản xuất đưa ra Thay vào đó, hãy tìm loại dầu nhớt có thông số kỹ thuật vượt trội Bằng cách đó, bạn sẽ giúp thiết bị, máy nén khí của bạn hoạt động hiệu quả và tiết kiệm hơn:

- Mục đích sử dụng dùng cho nhà máy thực phẩm, y tế, máy nén khí là quan trọng hay chỉ cần đáp ứng yêu cầu cơ bản

- Tính bảo vệ máy trước sự ăn mòn và gỉ sét

- Tính ổn định oxy hóa cao để duy trì độ nhớt của dầu máy nén khí

- Tính chống tạo bọt, đóng cặn, bay hơi

- Thoát hơi nước tốt hạn chế nhũ tương

- Mức độ hao hụt chất phụ gia khi qua lọc dầu ( phụ gia chiếm tỷ trọng ít nhưng lại có ảnh hưởng lớn đến đặc tính của dầu máy nén khí)

- Gốc dầu là tổng hợp hay bán tổng hợp/tuổi thọ dầu là bao lâu?

- Tính tải nhiệt/giải nhiệt của dầu

- Công nghệ máy nén khí (trục vít, cánh gạt, nén cuộn, piston, không dầu hay turbo )

- Môi trường sử dụng máy nén khí đặc biệt với vùng khí hậu phân theo mùa đông và hè

1.2.5.2 Tiêu chí kinh tế

Bên cạnh những tiêu chí kĩ thuật các tiêu chí kinh tế là yếu tố quan trọng nhất

để lựa chọn loại dầu phù hợp với nhu cầu sử dụng của bạn

- Chi phí trên thời gian sử dụng của dầu (giá thành/tuổi thọ dầu)

- Tiết kiệm chi phí thay thế chi tiết, linh kiện hao mòn như vòng bi, bạc, phớt, lọc dầu

- Tiết kiệm chi phí bảo trì bảo dưỡng máy nén khí

- Giảm bớt, tiết kiệm chi phí lắp đặt thay thế thiết bị xử lý khí nén như máy sấy, lọc đường ống, tách ngoài

- Giảm hư hại đến thiết bị đầu cuối như dây truyền, chi tiết máy, máy thứ cấp tách Oxy, Nitro

- Giảm tác động đến phẩm cấp sản phẩm đầu ra của dây truyền sản xuất

- Chi phí sử lý dầu thải trong và sau sử dụng trong hệ thống khí nén

1.2.6 Những yếu tố ảnh hướng tới dầu máy khí nén

Trong vòng tuần hoàn của dầu trong máy nén khí có giai đoạn đi qua đầu nén dầu chịu nhiều nhân tố tác động nhất cả về mặt công nghệ cũng như môi trường

1.2.6.1 Nhiệt độ môi trường

Tức là khí nạp vào đầu nén có nhiệt độ cao cộng thêm nhiệt độ phát sinh từ quá trình nén ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả làm việc của máy nén khí cũng như chất lượng dầu nhanh bị lão hóa Tác động của nhiệt độ thì gần như tất cả các loại máy đề bị ảnh hưởng chúng ta không cần bàn thêm cũng có thể hình dung được ảnh hưởng của nó

1.2.6.2 Độ ẩm môi trường làm việc

Việt Nam là một nước nhiệt đới nên có độ ẩm cao yếu tố này cần xem xét kĩ khi lắp đặt máy Vậy yếu tố độ ẩm ảnh hưởng như nào đến dầu Khi độ ẩm cao thường kèm theo nhiệt độ cao Trong quá trình nén khí, khí đầu vào có độ ẩm bị nén đến một áp suất cao hơn nó sẽ xảy ra hiện tượng ngưng tụ nước nếu độ ẩm càng cao lượng nước này càng nhiều Lượng nước này ở áp suất cao và nhiệt độ cao ảnh hưởng về mặt hóa học tới các thiết bị và chất lượng của dầu, nhất là các chất phụ gia của dầu máy nén khí Đồng thời với lượng nước nhiều hòa trộn trong dầu làm việc thoát hơi nước từ dầu không thoát hết trong khoảng thời gian ngưng tụ dầu ở bình dầu, lượng nước này tiếp tục quay lại đầu nén, gây ra một số ảnh hưởng đối với thiết bị:

- Han gỉ các bộ phận kim loại

- Tăng khả năng oxy hóa của dầu nhờn và giảm khả năng bôi trơn của dầu máy nén khí

- Đối với dầu turbin: tạo nên cặn bùn, làm tắc ống dẫn, đẩy nhanh quá trình hư hỏng ổ bạc lót và các chi tiết cần bôi trơn (hộp giảm tốc)

- Đối với dầu thủy lực và máy nén khí: do ngưng tụ sẽ gây hư hỏng các chi tiết chuyển động cần bôi trơn

- Đối với dầu hộp số hở và kín: do nước văng tóe vào các chi tiết trên sẽ giảm tuổi thọ chuyển động

1.2.6.3 Mật độ bụi và kích cỡ hạt bụi

Với những công ty nước ngoài điển hình là các công ty của Nhật thường thi công phòng đặt máy cách ly xưởng có nguồn cấp khí riêng thậm chí được lọc Những công ty Việt Nam nhỏ thường đặt trong cùng xưởng hay một phòng không

có nguồn cấp khí cho máy sạch Máy nén khí lấy không khí từ môi trường xung quanh qua một bộ lọc vào đầu nén hòa trộn khí và dầu trong đầu nén Trong quá trình tiếp xúc này bụi nhiều hay ít kích cỡ lớn lọc gió có thể lọc được thì không gây ảnh hưởng với những hạt bụi lọc khí không lọc hết sẽ hòa trộn với dầu máy nén khí, một phần phần theo phần khí ra ngoài bụi này làm dầu biến dần thành một dung dịch hỗn tạp Dung dịch này làm nghẹt lọc, lọc nhanh bẩn, chất lượng hiệu quả dầu kém đi

1.2.7 Tình hình sử dụng dầu máy nén ở Việt Nam

Trong những năm qua, nhu cầu sử dụng nhiên liệu, dầu nhờn khoảng 3 triệu tấn/năm Hàng năm sự tăng trưởng từ 4 - 8% Song, so với các nước Đông Nam Á, nhu cầu tiêu dùng ở nước ta là mức thấp, khoảng 0,04 tấn/năm/đầu người Ở Singapore là 6,0 tấn/năm/đầu người; Nam Triêu Tiên là 0,81 tấn/năm/đầu người; Thái Lan 0,3 tấn/năm/đầu người Dầu bôi trơn chỉ chiếm khoảng 3% nhiên liệu nhưng nó có vai trò rất quan trọng để duy trì sự hoạt động và tuối thọ của máy móc Trên thế giới, hàng năm sản xuất và sử dụng khoảng 40 triệu tấn dầu mỡ bôi trơn, ước khoảng 30 tỷ đô la Mỹ Ở nước ta nhu cầu dầu bôi trơn, khoảng 100.000 tấn/năm, dầu động cơ chiếm khoảng 60 - 70% còn lại là dầu công nghiệp và các loại dầu khác Nhu cầu sử dụng ở miền Bắc khoảng 42%, miền Trung 13%, miền Nam

là 45%, nhu cầu tăng trưởng hàng năm khoảng 3 - 7%

Trong hai năm 2011 – 2012, theo thống kê thực tế sử dụng dầu bôi trơn ở mức 90.000 tấn (thấp hơn so với tính toán nhu cầu 15 - 20%), mặc dù số lượng xe máy tăng nhanh hơn trước Đây là một biểu hiện đáng mừng để nói lên việc cung cấp và

sử dụng dầu bôi trơn gần đây có hiệu quả tốt

Những năm trước đây, nhu cầu xăng dầu của nước ta chủ yếu do Liên Xô cung cấp Những năm gần đây do chính sách mở cửa của Nhà nước, đã có nhiều Công ty cung cấp xăng dầu (BP, Shell, Castrol, Total, Agip, Elf, một số công ty của Singapo, Đài Loan, Nhật Bản ) Hiện nay, có công ty dầu của Mỹ (Mobil, Caltex ) và một số nước khác Trong nước, ngoài Petrolimex, công ty cung cấp xăng dầu lớn nhất của nước ta, còn hàng chục công ty khác mua sản phẩm về bán Được sự quan tâm của nhà nước, do vậy một số trung tâm chuyên ngành kỹ thuật về dầu bôi trơn đã được xây dựng Thông qua sự tài trợ của chương trình phát triển Liên Hợp Quốc (UNDP) đã xây dựng Trung tâm nghiên cứu và phát triển các sản phảm dầu mỡ và dầu mỡ tại Viện hoá học công nghiệp, Trung tâm đã có trạng thiết bị hiện đại, đạt trình độ quốc tế, có đội ngũ được đào tạo, có năng lực đe nghiên cứu pha chế thử nghiệm, kiểm tra thử nghiệm các loại dầu mỡ bôi trơn sử dụng ở nước ta Trung tâm phụ gia dầu mỏ cùng với Petrolimex và Vidamo là những đơn vị ở nước ta có xưởng pha chế dầu nhờn Đây chính là cơ sở để hình thành ngành công nghiệp pha chế dầu nhờn đầu tiên ở nước ta

Từng bưóc xây dựng ngành kĩ thuật Việt Nam

Bên cạnh chủ trương mở cửa để các công ty nước ngoài đầu tư và cung cấp sản phẩm ở nước ta, chúng ta từng bước xây dựng ngành công nghiệp lọc dầu nói chung và dầu mỡ bôi trơn nói riêng Hiện nay, chúng ta đã có đội ngũ cán bộ, cơ sở vật chất, trang thiết bị cần thiết đế nghiên cứu, pha chế, sản xuất, phân phối dầu mỡ bôi trơn đáp ứng nhu cầu xã hội

Những kết quả nghiên cứu, pha chế các loại dầu, mỡ bảo quản đạt chất lượng tương đương với các hãng dầu lớn của thế giới ở Trung tâm phụ gia dầu mỏ và ở một số cơ sở khác, chứng tỏ chứng ta có đủ điều kiện để tự sản xuất một số chủng loại dầu mỡ cung cấp cho các ngành Nhiều chủng loại dầu động cơ (cấp SD, SE,

SF và CC, CD, CE) và dầu công nghiệp do Trung tâm phát triển phụ gia và sản phẩm dầu mỏ pha chế đã được sử dụng ở một số ngành cơ khí, giao thông vận tải, năng lượng, hoá chất Chúng ta có khả năng thiết kế, xây dựng các xưởng pha chế dầu với công suất từ 5 - 20 tấn/năm Các cơ sở đã có sẵn ở trong nước (Petrolimex, Trung tâm phụ gia dầu mỏ, Vidamo) cũng có the pha chế được 10 - 20 tấn/năm, trên

cơ sở nhập dầu gốc và phụ gia nước ngoài khi chúng ta chưa sản xuất được nguyên liệu Công ty liên doanh Castrol Sài Gòn Petro đã có xưởng pha chế công suất 25 tấn/năm tại thành phố Hồ Chí Minh

Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn về dòng sản phẩm này, chúng tôi tiến hành nghiên cứu sản xuất dầu máy nén khí piston Dầu này được pha chế từ dầu khoáng tinh chế, dầu thực vật cùng hệ phụ gia thích hợp gồm phụ gia ức chế ăn mòn, phụ gia tạo nhũ, phụ gia chống khuẩn, phụ gia cực áp EP và được sử dụng ở dạng nhũ trong nước Dầu có khả năng bôi trơn và làm mát tuyệt vời trong điều kiện khắc nghiệt, ngăn ngừa sự mài mòn, ăn mòn thiết bị Sau khi gia công, dầu tạo thành một lớp rất mỏng trên bề mặt ống thép bảo vệ tránh ăn mòn thép trong điều kiện bảo quản và sử dụng sau đó Dầu nghiên cứu có thể sử dụng cả trong điều kiện nước cứng hay nước lợ, nhờ đó khắc phục được nhược điểm của một số loại dầu không bền, gây tách nhũ làm ảnh hưởng đến sản xuất, gây tiêu hao dầu Vì vậy có thể sử dụng ở mọi vùng miền, phù hợp với các điều kiện kinh tế - kỹ thuật của nước ta

1.3 PHỤ GIA CHỨC NĂNG CHO DẦU MÁY NÉN KHÍ

Phụ gia là những hợp chất hữu cơ, cơ kim và vô cơ, thậm chí là các nguyên tố thêm vào chất bôi trơn Thông thường phụ gia được dùng cho vào dầu bôi trơn có thành phần chiếm từ 0,01 đến 5% kl Tuy nhiên trong một số trường hợp phụ gia có thể được cho vào với nồng độ cao hơn nhưng đấy chỉ là một số trường hợp đặc biệt Hiện nay phần lớn các loại dầu nhờn bán trên thị trường đều có phụ gia để thỏa mãn các yêu cầu tính năng kỹ thuật của dầu bôi trơn Trong một số trường hợp phụ gia đơn lẻ được pha thẳng vào dầu gốc, trong một số trường hợp khác phụ gia lại được đóng gói (được gọi là phụ gia đóng gói- gồm nhiều phụ gia khác nhau) sau

đó sẽ được pha vào dầu gốc Một số phụ gia nâng cao phẩm chất có sẵn của dầu gốc một số khác lại tạo ra những tính chất mới cần thiết cho dầu Các loại phụ gia khác nhau có thể tương hỗ nhau hoặc đối kháng nhau Những tương tác này do hầu hết các phụ gia đều là các hóa chất hoạt động vì thế chúng có tác dụng qua lại ngay trong phụ gia đóng gói hoặc trong dầu và tạo ra những hợp chất mới

Như vậy việc tổ hợp phụ gia đòi hỏi sự khảo sát kỹ lưỡng các tác dụng tương

hỗ qua lại với nhau cũng như cơ chế hoạt động của chúng Khảo sát để khắc phục những hiệu ứng không mong muốn của phụ gia và việc tổ hợp các phụ gia phải được điều chỉnh để đạt được tính năng tối ưu của phụ gia trong dầu bôi trơn

Dầu gốc ảnh hưởng đến phụ gia qua hai tính năng chính là tính năng hòa tan

và tính năng tương hợp Chẳng hạn Hydrocacbon tổng hợp ít hòa tan phụ gia nhưng lại ngược lại với dầu khoáng Do vậy Hydrocacbon tổng hợp có thể pha lẫn với dầu khoáng để đạt được sự kết hợp tối ưu giữa tính hòa tan và tính tương hợp của phụ gia

Phụ gia chủ yếu được sử dụng để đảm nhiệm một chức năng nhất định, nhưng

có nhiều loại phụ gia đa chức Đối với dầu máy khí nén những chức năng quan trọng của phụ gia là:

 Làm tăng độ bền oxy hóa (phụ gia ức chế oxy hóa)

 Chống tạo bọt hay còn gọi phụ gia chống tạo bọt

 Phụ gia chống gỉ với hàm lượng nhỏ

 Ngoài ra còn sử dụng chất chống sự kẹt xước các bề mặt kim loại hay còn gọi là phụ gia cực áp

1.3.1 Phụ gia ức chế oxy hóa

Quá trình oxy hóa là một khía cạnh hóa học quan trọng của sự bôi trơn khi mà oxy không khí có thể tác dụng với các hợp phần của dầu bôi trơn ở những điều kiện vận hành khác nhau Hầu hết các hợp phần của dầu bôi trơn đều tác dụng với oxy nhưng nhanh chậm khác nhau Các phản ứng đó đều là phản ứng không mong muốn

vì chúng dẫn đến sự biến chất của dầu bôi trơn nó sinh ra những sản phẩm không tan trong dầu và tạo cặn Một số hợp chất oxy hóa là những hợp chất phân cực hoạt động ví dụ như axit làm tăng nhanh quá trình gỉ và ăn mòn Khả năng bền oxy hóa của các hợp chất này tăng dần theo thứ tự sau:

Hợp chất không no < hợp chất dị nguyên tố < hợp chất thơm < Napthen < Parafin

Cùng với các naphthol thì các dẫn xuất thế ở một, hai hay ba vị trí của phenol, các phenol có hai, ba hay nhiều nhân thơm cũng được dùng làm chất ức chế oxy hóa; trong số này thì các polyankylphenol có rất nhiều ưu điểm Một số chất điển hình là:

Hiệu quả tác dụng của các chất chứa nhóm thế này đã thể hiện vai trò của mật

độ điện tử và sự án ngữ không gian ở nguyên tử oxy của nhóm OH: tăng số nhóm thế ankyl và các nhóm cho điện tử ở vị trí octo và para làm tăng hiệu quả tác dụng;

sự xuất hiện nhóm nhận điện tử giảm hiệu quả ức chế Các ankyl ở vị trí octo có nhánh ở vị trí alpha hay việc tăng số C của ankyl đến C4 ở vị trí para có tác dụng tốt Thường dùng kết hợp các dẫn xuất của phenol với các chất ức chế oxy hóa khác (như amin, disunfua, polydisunfua) vì hỗn hợp của các chất phân hủy peroxyt và các chất nhận gốc có tác dụng tương hỗ cho nhau do đó chỉ cần dùng với nồng độ nhỏ

Ngoài ra còn có phụ gia 2,6-ditertbutylparacresol (đi từ paracresol với isobuten, xúc tác H2SO4) rất thích hợp cho dầu tuabin, máy biến thế và dầu thủy lực

và chất này chỉ dùng ở nhiệt độ thấp do nó bị bay hơi mạnh ở nhiệt độ trên 1000oC

ở nhiệt độ trên 1000oC, việc dùng bi- hay triphenol, este của axit 3-(3,5- ditertbutyl- 4- hydroxy- phenyl)- propionic và 2,6- ditertbutyl- 4- (dimetylaminometyl)-phenol cho hiệu quả tốt hơn Sản phẩm của phản ứng giữa ankylthiohydroquynon với butylamin cũng cho tác dụng tốt

Các amin tan trong dầu như diphenylamin, phenyl-a-naphtylamin, p,p’- tetrametyl diaminodiphenylmetan được dùng làm chất ức chế oxy hóa từ lâu cho dầu tuabin được tinh chế sâu Các chất ức chế chứa nitơ này đặc biệt thích hợp ở nhiệt độ dưới 120oC nhưng đôi khi có thể dùng ở nhiệt độ trên 150oC Hiệu quả của chúng phụ thuộc chủ yếu vào mức độ tinh chế dầu Một số công thức amin sử dụng cho dầu tuốcbin:

Ankylated diphenylamin

N-phenyl-1-naphtylamin (PANA)

Polymeric 2,2,4-tri metyldihydroquinoline