Dầu tuabin hơi nước phải chịu nhiều điều kiện khác nhau như nhiệt độ cực cao, không khí cuốn theo, độ ẩm, ô nhiễm bởi bụi bẩn và mảnh vụn, trộn lẫn với các loại dầu khác,… làm giảm tính năng của dầu gốc và làm cạn kiệt các thành phần hóa học phụ gia. Có hai cơ chế phân hủy chính trong các ứng dụng tuabin hơi nước là oxy hóa và phân hủy nhiệt ảnh hưởng đến chất lượng dầu tuabin hơi nước.
Nội dung bài viết
Dầu tuabin hơi nước là gì?
Dầu tuabin hơi nước có khả năng làm mát, ngăn ngừa bùn, rỉ sét và ăn mòn trong quá trình sử dụng. Dầu tuabin hơi nước có tác dụng bôi trơn ổ trục, cả ổ trục và ổ trục đẩy, hệ thống điều khiển thủy lực, phớt trục dầu, bánh răng và khớp nối linh hoạt.
Dầu tuabin hơi nước phải chịu nhiều điều kiện khác nhau như nhiệt độ cực cao, không khí cuốn theo, độ ẩm, ô nhiễm bởi bụi bẩn và mảnh vụn, trộn lẫn với các loại dầu khác,… làm giảm tính năng của dầu gốc và làm cạn kiệt các thành phần hóa học phụ gia.
Có hai cơ chế phân hủy chính trong các ứng dụng tuabin hơi nước là oxy hóa và phân hủy nhiệt:
Quá trình oxy hóa:
Là một quá trình hóa học trong đó oxy phản ứng với các phân tử dầu để tạo thành một số sản phẩm hóa học khác nhau, chẳng hạn như axit cacboxylic. Tốc độ xảy ra quá trình này phụ thuộc vào một số yếu tố. Nhiệt độ có lẽ là yếu tố quan trọng nhất, vì tốc độ oxy hóa tăng gấp đôi cho mỗi lần tăng 10 độ C. Nhiệt độ mà quá trình này xảy ra phụ thuộc vào độ ổn định oxy hóa của dầu và sự hiện diện của chất xúc tác và các điều kiện oxy hóa như nước, không khí, một số kim loại, khuấy chất lỏng và áp suất.
Sự phân hủy nhiệt:
Là sự phân hủy các phân tử dầu bằng nhiệt (nhiệt độ cao), tạo thành các hợp chất không hòa tan thường được gọi là chất gây ô nhiễm mềm. Thông thường, sự phân hủy nhiệt xảy ra do quá trình vi diesel hóa, phóng điện tia lửa tĩnh điện và điểm nóng. Vi diesel hóa là quá trình đốt cháy các bong bóng khí nổ tung tạo ra nhiệt nén đoạn nhiệt (thường vượt quá nhiệt độ trên 1.000 độ C).
Một chương trình phân tích chất bôi trơn được áp dụng hàng quý, lấy hai mẫu từ bể chứa dầu và gửi đến các phòng thí nghiệm độc lập. Các phương pháp tiêu chuẩn được sử dụng tại một trong các phòng thí nghiệm để đánh giá tình trạng của dầu tuabin hơi nước là:
Độ nhớt động học ở 40 độ C (ASTM D445).
Hàm lượng nước của Karl Fisher (ASTM D6304).
Các hạt không hòa tan (ASTM D4898).
Chỉ số axit (ASTM D664).
Chỉ số trung hòa (ASTM D974).
Phổ nguyên tố (ASTM D5185).
Rỉ sét (ASTM D665-A).
Khả năng tách nhũ tương (IP 19).
Bọt (ASTM D892).
Điểm chớp cháy (ASTM D92).
Thoát khí (DIN 51636).
Tiêu chuẩn vệ sinh (ISO 4406).
Đo voltam quét tuyến tính (LSV), (ASTM D6971).
Đồng thời, tại một phòng thí nghiệm khác, ferrography và phân tích hồng ngoại biến đổi Fourier (FTIR) đã được thực hiện cùng với các kỹ thuật khác. Các phân tích này cho phép chẩn đoán bổ sung không chỉ tình trạng của dầu mà còn cả tình trạng tốc độ mài mòn của tuabin.
Trong nghiên cứu trường hợp này, trong số tất cả các kết quả thử nghiệm tiêu chuẩn thu được, những kết quả cho thấy một số dấu hiệu của sự suy thoái chất lỏng là khả năng tách nhũ tương, giải phóng khí, số lượng hạt và LSV. Như có thể thấy trong bảng trên, độ nhớt của dầu và số axit nằm trong phạm vi trong khoảng thời gian. Nhiễm bẩn nước và xu hướng tạo bọt được duy trì ở mức thấp. Tuy nhiên, nhiễm bẩn hạt cao trong toàn bộ giai đoạn được đánh giá, hàm lượng phenolic giảm xuống dưới mức tới hạn trong một số mẫu và khả năng tách nhũ tương cũng bị ảnh hưởng đáng kể.
Các sự kiện tuần tự trong quá trình phân hủy dầu tạo ra sự suy giảm cuối cùng của các chất phụ gia chống oxy hóa. Các hỗn hợp chất chống oxy hóa aminic/phenolic hoạt động như một hệ thống phức tạp. Chất ức chế aminic hoạt động để trung hòa các gốc tự do gây ra quá trình oxy hóa dầu, nhưng sau đó được tái sinh bởi phenolic, đây là một bẫy gốc tự do tốt.
Khi nồng độ phenolic giảm xuống dưới mức tới hạn, dầu có nguy cơ bị phân hủy nhanh chóng, dẫn đến hình thành các chất gây ô nhiễm mềm và vecni. Các chất gây ô nhiễm mềm thường có kích thước nhỏ hơn 2 micron và không thể loại bỏ thông qua quá trình lọc cơ học tiêu chuẩn. Chúng không hòa tan và có bản chất phân cực, và không ổn định trong môi trường dầu không phân cực, chẳng hạn như dầu gốc hydrocrack (Nhóm II).
Mã ISO cao thu được, chủ yếu là về các hạt nhỏ (nhỏ hơn 4 micron), có thể liên quan đến quá trình phân hủy dầu tuabin này. Khả năng tách nhũ tương cũng bị ảnh hưởng bởi sự hiện diện của các chất gây ô nhiễm phân cực.
Đối với việc bôi trơn ổ trục máy phát điện tua bin, mức độ sạch đối với các hạt trong dầu là vô cùng quan trọng. Các nhà máy điện kiểm soát độ sạch của dầu tua bin thông qua quá trình lọc dầu trực tuyến định kỳ (lọc trong vòng 24 giờ) để đạt được độ sạch của hệ thống theo khuyến nghị của OEM (ISO 18/16/12). Tuy nhiên, việc tăng nhanh các Mã ISO được xác minh liên tục trong quá trình vận hành tua bin này.
Phân tích ferrography cung cấp thông tin có giá trị về ô nhiễm rắn của dầu. Trong tất cả các ferrogram, sự hiện diện của các chất gây ô nhiễm mềm do sự phân hủy nhiệt của dầu và sự cạn kiệt phụ gia đã được quan sát thấy.
Thông tin này rất cần thiết để xác định lý do tại sao Mã ISO cao liên tục thu được khi đếm hạt. Mặc dù các hạt mềm không gây hại về mặt mài mòn, nhưng chúng góp phần tạo ra các cặn lắng trên bề mặt, như được phát hiện thông qua phương pháp ferrography.
Hình dưới cho thấy hai ảnh chụp vi mô của các hạt này lắng đọng trên ferrogram khi quan sát dưới ánh sáng trắng/xanh lá cây và chiếu sáng phân cực. Ánh sáng phân cực cho phép xác định các hạt phi kim loại (ví dụ như vật liệu tinh thể và vô định hình) bằng độ sáng của ánh sáng phản chiếu. Lưu ý mẫu màu nâu được chứng minh bởi một số hạt này.
Các hạt trong ferrogram của Hình dưới đây có kích thước rất nhỏ và do có cực tính, chúng dễ dàng sắp xếp theo từ trường của ferrograph. Các hạt này có xu hướng tạo thành các khối kết tụ, khi bị ứng suất quá mức với dầu, tạo thành một cấu trúc mạch lạc lớn bằng quá trình trùng hợp phân tử.
Sự tích tụ vecni dường như là hậu quả của quá trình lý hóa này, như có thể nhận thấy bằng ảnh chụp vi mô ở Hình dưới đây, thu được từ các mẫu dầu khác nhau.
Tất cả các loại hạt này đều có ái lực phân cực và trọng lượng phân tử cao và có xu hướng được hấp phụ trên bề mặt kim loại lưỡng cực như một chất dính, sau đó bắt giữ các chất gây ô nhiễm cứng khi chúng chảy trong hệ thống. Chúng có khả năng tắt tuabin hoặc gây ra thiệt hại nghiêm trọng, thường liên quan đến các ứng dụng ổ trục và servo.
Một kỹ thuật khác được sử dụng để theo dõi tình trạng dầu là FTIR, được dùng để đo các thành phần phân tử hữu cơ, theo dõi sự suy giảm chất phụ gia (chất chống oxy hóa) và xác định các sản phẩm phụ của quá trình phân hủy hữu cơ (oxy hóa).
Việc theo dõi sự suy giảm chất chống oxy hóa cụ thể trong chất bôi trơn đã qua sử dụng vẫn được coi là một lĩnh vực nghiên cứu tương đối mới. Tuy nhiên, một số nghiên cứu cho thấy tốc độ suy giảm chất chống oxy hóa có liên quan đến sự phân hủy chất bôi trơn hoặc bị ảnh hưởng bởi hỗn hợp chất chống oxy hóa hoặc loại dầu gốc được sử dụng để sản xuất chất bôi trơn.
Mẫu dầu đã qua sử dụng là hỗn hợp phức tạp của nhiều loại hóa chất khác nhau, bao gồm các hợp chất có nguồn gốc từ công thức của dầu gốc và các chất phụ gia của nó, và từ các sản phẩm phân hủy dầu và chất gây ô nhiễm. Do đó, quang phổ của dầu đã qua sử dụng rất phức tạp và về cơ bản là tổng quang phổ của tất cả các hợp chất riêng lẻ tạo nên mẫu.
Trên thực tế, do tính phức tạp này, quang phổ của dầu đã qua sử dụng chỉ có giá trị hạn chế và phải được so sánh với quang phổ của dầu chưa qua sử dụng để có giá trị phân tích đáng kể.
Hình dưới cho thấy ảnh chụp nhanh phổ truyền của dầu tuabin mới và đã qua sử dụng. Phổ màu đen là của dầu mới (dầu gốc mới – Nhóm II), trong khi phổ màu đỏ là của dầu pha trộn đang sử dụng, vẫn chứa một tỷ lệ nhỏ dầu gốc Nhóm I. Tuy nhiên, phổ cho thấy các nhóm chức năng giống hệt nhau.
Khi phân tích các lớp phủ quang phổ, bạn có thể thấy rõ những thay đổi phân tử tương đối trong các đỉnh oxy hóa, cũng như sự phân hủy nhiệt của dầu thông qua các dấu hiệu nitrat hóa. Một sự thay đổi phân tử khác được quan sát thấy khi các chất chống oxy hóa phenolic được mô tả. Loại phân hủy được phát hiện trong quang phổ dầu đã qua sử dụng thường được quan sát thấy trong phân tích FTIR của chất lỏng nơi xảy ra sự phân hủy nhiệt.
Hỗ trợ Kỹ thuật của Công ty Cổ phần Mai An Đức:
Dầu tuabin hơi nước sử dụng trong Nhà máy Thủy điện đóng vai trò rất quan trọng đối việc vận hành an toàn các Tổ máy phát điện. Việc vận hành trong thời gian dài làm gia tăng hợp chất oxit và những hạt mòn trong dầu, điều này có thể dẫn đến điều kiện xấu như gia tăng nhiệt độ của kim loại ổ trục hay giảm khả năng bôi trơn, v.v… Để hạn chế kim loại ổ trục bị ăn mòn, việc phân tích độ nhớt của dầu, thành phần nước, mức độ oxy hóa, v.v… là vô cùng cần thiết. Chuẩn đoán trước dầu bôi trơn gồm việc phân tích những hạt mòn trong dầu, giúp phát hiện được dấu hiệu điều kiện xấu của thiết bị.
Công ty CP Mai An Đứckhuyến nghị sử dụng sản phẩm Dầu Turbin Thủy điện của Thương hiệu CALTEX:
Công ty CP Mai An Đức chuyên cung cấp các giải pháp bôi trơn toàn diện và tối ưu nhất cho thiết bị máy móc của Khách hàng. Chúng tôi có đầy đủ các thiết bị chẩn đoán sự cố dầu bị nhiễm bẩn tạp chất, nhiễm nước …để đưa ra những cảnh báo và các giải pháp xử lý bằng cách sử dụng phương pháp lọc để giải quyết triệt để sự cố nêu trên:
Tiến hành Test mẫu dầu mỡ nhờn để so sánh chất lượng với sản phẩm khách hàng đang sử dụng để đưa ra quyết định sử dụng sản phẩm phù hợp.
Đo độ sạch dầu Tuabin: Theo tiêu chuẩn: ( Nas 1638, ISO 4406, SAE 4059), In kết quả trược tiếp bằng máy LASPAX II-P-M-W, Hãng STAUFF( Đức)
Tiến hành lọc bằng thiết bị lọc dầu chân không với các bộ lọc thô, lọc tinh, lọc từ tính…để tách nước và loại bỏ tạp chất đạt tiêu chuẩn của NAS 3, ISO 14/12/9.
Hỗ trợ tư vấn và training về kiến thức dầu mỡ nhờn cho cán bộ kỹ thuật và vận hành tại Nhà máy khi khách hàng có yêu cầu.
