Đồ án Tìm hiểu dây chuyền công nghệ pha chế dầu công nghiệp

Tiêu chuẩn ISO 6743/0-1981 cũng tiến hành phân loại theo công dụng và lĩnh vực sử dụng của dầu bôi trơn ( xem chi tiết ở bảng ( 2.2 ) ) và cũng phân thành 18 loại. Bảng ( 2.2 ) Phân loại dầu bôi trơn cho máy công nghiệp theo tiêu chuẩn ISO 6743/0 -1981 Kí hiệu Lĩnh vực sử dụng Phân loại chi tiết theo ISO A Hệ bôi trơn hở 1 B Bôi trơn dạng băng C Truyền động bánh răng D Máy nén ( máy lạnh và bơm ) 3 E Động cơ đốt trong F Trục chính, ổ trục móc nối 2 G Trượt có hướng H Hệ thuỷ lực 4 M Gia công cơ khí kim loại N Cách điện P Các dụng cụ hơi Q Hệ thống điều chỉnh nhiệt R Bảo vệ, chống mài mòn T Tuabin U Gia công nhiệt X Lĩnh vực sử dụng cho bôi trơn Y Lĩnh vực sử dụng khác Z Máy hơi nước Ngoài cách phân loại trên, tổ chức ISO đã tiếp tục phân loại sâu thêm dầu công nghiệp thành bốn nhóm dầu công nghiệp theo các tiêu chuẩn như sau: Tiêu chuẩn ISO 6743/1-1981: Phân loại theo nhóm A: Hệ bôi trơn hở. Tiêu chuẩn ISO 6743/2-1981: Phân loại theo nhóm F: Trục chính, ổ trục, mối nối. Tiêu chuẩn ISO 6743/3-1981: Phân loại theo nhóm dầu máy nén (máy lạnh và bơm chân không). Tiêu chuẩn ISO 6743/4-1981: Phân loại theo nhóm cho dầu thuỷ lực. 3. Các loại dầu chuyên dụng: Các loại dầu chuyên dụng bao gồm: Dầu truyền động, bánh răng; Dầu máy nén; Dầu thuỷ lực; Dầu cách điện; Dầu tua bin; ... 3.1. Dầu truyền động, bánh răng: 3.1.1. Chức năng: Chức năng chính của dầu bôi trơn bánh răng là làm giảm ma sát, mài mòn giữa các bánh răng bằng cách tạo ra một màng bôi trơn giữa các bề mặt ma sát và các bánh răng tiếp xúc với nhau. Đồng thời, nó còn có chức năng tải nhiệt giữa các bánh răng kín khi các bánh răng tiếp xúc với nhau. Ngoài ra, nó còn phải có tính năng chống được ăn mòn, điều này liên quan đến khả năng chống ôxi hoá của nó. 3.1.2. Phân loại: ở Tây âu và Mỹ, có hai hệ thống phân loại đối với loại dầu truyền động ô tô, máy kéo: Phân loại theo độ nhớt của SAE; Phân loại theo đặc tính sử dụng của API; *Phân loại theo SAE: Theo SAE, dầu truyền động được phân thành 6 chủng loại cho ô tô, máy kéo và được kí hiệu : SAE 75 W, SAE 80W, SAE 85 W, SAE 90 W, SAE 140 W và SAE 250 W và tương ứng với độ nhớt của dầu ở 99oC ( theo phương pháp Saybolt ). Chi tiết trình bày ở bảng ( 2.3 ). Bảng ( 2.3 ) Phân loại dầu truyền động theo SAE J306 Phân loại theo độ nhớt Nhiệt độ tối đa để đạt được độ nhớt 150.000 MPa.s. oC Độ nhớt ở 99oC ( cSt ) Min Max 75W - 40 4,2 - 80W -26 7,0 - 85W -12 11,0 - 90W - 13,5 < 24,0 140W - 24,0 < 41,0 250W - 41,0 - * Phân loại theo API: Theo API, dầu bôi trơn được chia tương ứng với từng kiểu và mức độ tải trọng của truyền động báng răng, gồm 6 nhóm: GL1, GL2, GL3, GL4, GL5, GL6. Bảng ( 2.4 ) chỉ dẫn cụ thể cách phân loại của API. Bảng ( 2.4 ) Phân loại dầu truyền động theo API Phân nhóm Phạm vi sử dụng Đặc tính GL1 - Dùng cho hệ truyền động bánh răng kiểu hình trụ, trục vít, côn làm việc ở tốc độ và tải trọng nhẹ. -Thường không có chất phụ gia. - Có thể có chất phụ gia chống oxy hoá, chống ăn mòn và tạo bọt. Nhưng không pha chất phụ gia chống kẹt xước. GL2 - Dùng cho hệ truyền động trục vít làm việc trong điều kiện như GL1, nhưng có yêu cầu cao hơn về tính chống ma sát. - Khác với nhóm GL1, trong nhóm này có chất phụ gia chống ma sát. GL3 - Dùng cho hệ truyền động bánh răng , côn xoắn, làm việc ở điều kiện khắc nghiệt về tốc độ và tải trọng. - Có tính chống mài mòn và kẹt xước tốt hơn GL2, nhưng kém hơn GL4. GL4 - Dùng cho ô tô có hệ truyền động hipoit, làm việc ở tốc độ cao, momen quay thấp và ở tốc độ thấp, momen quay cao. - Có chất phụ gia chống kẹt xước chất lượng cao. GL5 -Dùng cho ô tô có hệ truyền động hipoit, làm việc ở tốc độ cao, momen quay thấp. -Hệ truyền động có tải trọng va đập trên bánh răng truyền động, hoạt động ở tốc độ trượt cao. -Điều kiện làm việc khắc nghiệt hơn so với GL4. -Chất phụ gia chống kẹt xước có chứa phốt pho và lưu huỳnh. GL6 - Dùng cho truyền động hipoit ô tô có sự dịch chuyển dọc theo trục của hệ truyền động ( dịch chuyển mạnh ở hệ hipoit bình thường ), gây ra momen quay lớn khi tăng tốc độ và tải trọng va đập. - Có chất phụ gia chống kẹt xước, chứa phốtpho và lưu huỳnh nhiều hơn nhóm GL5. 3.1.3. Các chất phụ gia dùng trong dầu truyền động, bánh răng: Chất ức chế oxi hóa; Chất phụ gia cực; Chất phụ gia chống mài mòn; Chất phụ gia biến tính ma sát; Chất phụ gia ức chế ăn mòn/ gỉ; Chất ức chế tạo bọt; 3.1.4. Các loại dầu truyền động, bánh răng do các hãng khác nhau sản xuất: 3.1.4.1. Dầu truyền động của hãng Shell: *Dầu truyền động của hãng Shell mã hiệu Vitrea ( 100, 150, 220, 320, 460 ): Các loại dầu này được dùng để bôi trơn hệ truyền động bánh răng kín của máy công nghiệp và có thể dùng cho máy hơi nước kiểu xy lanh và máy nén không khí. Các thông số kỹ thuật của nhóm dầu được trình bày trong bảng ( 2.5 ). Bảng ( 2.5 ) Đặc trưng kỹ thuật nhóm dầu Vitrea (100, 150, 220, 320, 460) Các chỉ tiêu kỹ thuật về chất lượng sản phẩm Mức qui định đối với các loại 100 150 220 320 460 Phân loại độ nhớt ISO 3448 100 150 220 320 460 Phân nhóm theo ISO 3498 CB CB CB CB CB Độ nhớt động học ở 40/100oC ,cSt 100/11,5 150/15,2 220/19,7 320/24,7 460/30,6 Chỉ số độ nhớt min 102 102 102 99 96 Nhiệt độ chớp cháy cốc hở/kín, oC min 260/252 268/252 271/260 288/277 310/271 Trị số axít , mg KOH/g max 2,5 2,5 2,5 Nhiệt độ đông đặc, oC, max -9 -9 -9 -9 -9 Tỉ khối, kg/l 0,890 0,891 0,892 0,896 0,897 *Dầu nhờn truyền động Tellus C 220 và Tellus C 320: Các loại dầu này được dùng chủ yếu để bôi trơn các truyền động bánh răng, trục vít, đai ốc và hộp số, hộp giảm tốc và các bộ phận khác cần dùng dầu bôi trơn có chất phụ gia chất lượng cao. Các thông số kỹ thuật đặc trưng của hai loại dầu này được thể hiện trong bảng ( 2.6 ). Bảng ( 2.6 ) Đặc trưng kỹ thuật của nhóm dầu truyền động Tellus C 220, C 320. Các chỉ tiêu kỹ thuật Mức qui định đối với các loại Tellus C 220 Tellus C 320 Phân loại độ nhớt theo ISO 3448 220 320 Phân nhóm theo ISO 3498 CC CC Độ nhớt động học ở 40/100 oC, cSt 220/19,7 320/25,1 Chỉ số độ nhớt min 102 101 Nhiệt độ chớp cháy cốc hở, oC min 271 250 Trị số axít , mg KOH/g max 0,7 0,7 Ăn mòn tấm thép Chịu được Chịu được Ăn mòn tấm đồng/100oC/3h N1 N1 Tỷ khối, kg/l 0,892 0,897 3.1.4.2. Dầu truyền động của hãng BP: Các loại dầu truyền động do hãng BP sản xuất bao gồm: - Dầu nhờn HYPOGEAR EP; - Dầu nhờn BP LIMSLIP 90-1; - Dầu nhờn BP GEAR OIL; - Dầu nhờn BP GEAR OIL EP; - Dầu nhờn BP GEAR OIL AS; - Dầu nhờn BP GEAR OIL WA; - Dầu nhờn AUTRAN MBX; - Dầu nhờn AUTRAN DXII; - Dầu nhờn AUTRAN G; - Dầu nhờn AUTRAN GM-MP; - Dầu nhờn AUTRAN C3; - Dầu nhờn AUTRAN MB; - Dầu nhờn TRACTRAN 9; - Dầu nhờn TRACTRAN 8; - Dầu nhờn OUTBOAD GEAR OIL UNIVERSAL; Dưới đây là các đặc trưng kĩ thuật của dầu truyền động HYPOGEAR EP. Bảng ( 2.7 ) Đặc trưng kĩ thuật của dầu nhờn HYPOGEAR EP Các đặc trưng kỹ thuật Loại độ nhớt Màu sắc đặc trưng Tỉ khối/ 15oC, kg/l Độ nhớt động học ở 40/100o C, cSt Nhiệt độ đông đặc, oC Nhiệt độ chớp cháy cốc hở, oC Mức chất lượng 75W-EP Hổ phách trong 0,880 34/5,8 -45 180 80W-EP Hổ phách trong 0,890 94/10,3 -24 183 90W-EP Hổ phách trong 0,890 192/16,7 -21 192 140W-EP Hổ phách trong 0,930 525/31,0 -9 198 75W-90EP Hổ phách trong 0,860 99/14,4 -42 185 80W-90EP Hổ phách trong 0,900 134/13,7 -24 167 85W-140EP Hổ phách trong 0,920 484/29,2 -15 167 Công dụng Là loại dầu chịu được áp suất rất cao sử dụng cho hệ truyền động cuối của các động cơ hoạt động trong điều kiện tốc độ cao / momen quay thấp hoặc tốc độ thấp / momen cao, hay dùng cho các hệ truyền động, các cơ cấu bánh răng mà yêu cầu loại dầu EP cho lần đầu sử dụng. Đặc tính về thành phần Là một nhánh trong quá trình chưng cất dầu thô từ dầu mỏ cùng với các chất phụ gia hoạt động thích hợp 3.2. Dầu máy nén: 3.2.1. Chức năng: Chức năng của dầu máy nén là: Bôi trơn, làm giảm ma sát, chống mài mòn; Làm mát máy; Làm kín buồng nén; Chống ăn mòn; Dầu máy nén phải đảm bảo được các chức năng của mình trong điều kiện làm việc của máy nén như: nhiệt độ thay đổi, các chế độ nhiệt khác nhau, tiếp xúc với các khí khác nhau... 3.2.2. Phân loại: Dầu máy nén có ba loại chủ yếu : Dầu máy nén khí; Dầu máy nén lạnh; Dầu cho các bơm chân không; * Dầu máy nén khí: là loạt dầu máy nén có độ nhớt nằm trong khoảng từ 4 mm2/s đến 20 mm2/s ở 100oC. Nói chung, chúng bao trùm từ dải VG22, VG46, VG68, VG100, VG150 đến VG460 theo phân loại ISO. Chức năng của dầu trong buồng nén của máy nén là làm giảm ma sát, chống mài mòn, làm kín buồng máy nén và làm mát. Yêu cầu chung đối với dầu máy nén khí là: Có độ nhớt và chỉ số độ nhớt thích hợp. Có nhiệt độ nóng chảy thấp. Có nhiệt độ chớp cháy và nhiệt độ bốc cháy cao. Có tính ổn định thuỷ phân tốt. Chống oxy hóa , tính tẩy rửa và phân tán tốt. Tính tạo bọt, tính hoà tan thấp. Có tính trộn lẫn và chống ăn mòn tốt. * Dầu máy nén lạnh: Các dầu máy nén lạnh có độ nhớt nằm trong khoảng từ 15 đến 100 theo phân loại của ISO VG. Các đặc điểm của dầu máy nén lạnh là: Độ ổn định nhiệt và oxy hóa tốt. Nhiệt độ đông đặc rất thấp. Không có nước. Không có sáp hoặc các hợp chất có thể tách ra ở nhiệt độ thấp. Đặc tính chống tạo bọt tốt. Yêu cầu chung của dầu máy nén lạnh là: Có độ nhớt thích hợp. Có tính bền hoá học cao. Có tính linh động ở nhiệt độ thấp. Có độ ổn định oxy hóa tốt. Có khả năng pha trộn tốt. * Dầu bơm chân không: Bơm chân không là một kiểu máy nén có áp suất đầu vào thấp hơn áp suất khí quyển. Bơm chân không có ba loại: Bơm chân không kiểu cơ học. Bơm chân không kiểu khuyếch tán. Bơm chân không kiểu phun tia. Trong các loại bơm chân không này, chỉ có bơm chân không kiểu khuyếch tán là cần phải bôi trơn. Chất bôi trơn thường được sử dụng là các phần cất hẹp, dầu khoáng trắng, dầu Silicon và các este tổng hợp. Dầu bôi trơn dùng cho bơm chân không kiểu phun tia phải có các tính chất sau: Phải có độ nhớt đủ cao Có nhiệt độ chớp cháy cao. - Không chứa các cấu tử có nhiệt độ sôi thấp, nhằm tránh sự ảnh hưởng đến độ chân không cuối cùng, tạo sương dầu và do đó dẫn đến sự hình thành những lớp dầu ngưng tụ bám đọng ở những bộ phận khác nối với bơm. 3.2.3. Các chất phụ gia dùng trong dầu máy nén: Chất phụ gia biến tính ma sát. Chất phụ gia chống mài mòn. Chất phụ gia chống tẩy rửa, phân tán. Chất phụ gia chống oxi hóa. Chất phụ gia cải thiện chỉ số độ nhớt. 3.2.4. Các loại dầu máy nén do các hãng khác nhau sản xuất: 3.2.4.1. Dầu máy nén do Shell sản xuất: Các loại dầu máy nén do hãng Shell sản xuất bao gồm: Dầu máy nén mã hiệu Correna D (32, 46, 100, 150). Dầu máy nén mã hiệu Talpa G (68, 100, 150, 220). Dầu máy nén mã hiệu Turbo T (32, 46, 68, 100). Dưới đây là các đặc tính kĩ thuật của dầu máy nén mã hiệu Correna D (32, 46, 100,150): Bảng ( 2.8 ) Các đặc tính kĩ thuật của dầu máy nén mã hiệu Correna D (32, 46, 100, 150) Các chỉ tiêu kĩ thuật về chất lượng sản phẩm. Mức qui định đối với các loại Correna D 32 D 46 D 100 D 150 1. Phân loại theo độ nhớt theo ISO 3448 32 46 100 150 2. Phân nhóm theoISO 6743/0 DAB – DAC DAB - DAC DAB - DAC DAB – DAC 3. Độ nhớt động học ở 40oC/ 100oC , mm2/s 32/4,8 46/7,5 100/10,5 150/14,0 4.Chỉ số độ nhớt, min 45 41 70 5. Nhiệt độ chớp cháy cốc hở, oC min 199 221 232 249 6, Trị số axit, mg KOH/g max 0,19 0,19 0,19 0,19 7. Nhiệt độ đông đặc, oC max -34 -29 -26 -23 8. Khả năng khử nhũ (ASTM D1401), ph 20 20 25 35 9. Độ cốc hóa, % 0,03 0,03 0,03 0,22 10. Độ ổn định chống oxi hóa, % (DIN 51352): max Tăng độ cốc hoá. Tăng độ bay hơi. Tăng độ nhớt ( 50oC ). 0,08 2,9 11 0,44 14,9 41 0,50 5,1 27 0,58 3,6 24 11. Tỷ khối, kg/l 0,884 0,898 0,906 0,994 3.2.4.2. Dầu máy nén do hãng BP sản xuất: Các loại dầu dùng cho máy nén do hãng BP sản xuất bao gồm: * Các loại dầu dùng cho máy nén không khí: ENERGOL RC 68/100/150/220. ENERGOL RC 32/46/68/100. ENERSYN RC-S 32/46/68/100. ENRSYN RX 100. * Các loại dầu nén khí dùng cho GAS gồm có: ENERSYN GCS 180. ENERGOL GE-C. * Các loại dầu dùng cho máy nén lạnh gồm có: REFRI. ENERGOL LPT 10/15/32/46/68/100/150. ENERGOL LPT-F 32/46. ENERSYN LPS 32/46/68/100. ENERSYN LPS-PO. Dưới đây là các đặc tính kĩ thuật của dầu máy nén mã hiệu ENERGOL RC: Bảng ( 2.9 ) Các đặc tính kĩ thuật của dầu máy nén khí mã hiệu ENERGOL RC Các chỉ tiêu kĩ thuật về chất lượng sản phẩm Mức qui định đối với các loại ENERGOL R68 ENERGOL R100 ENERGOL R150 ENERGOL R220 Tỉ khối ở 15oC, kg/l 0,880 0,884 0,887 0,907 Điểm bắt cháy cốc hở, oC 209 224 245 250 Độ nhớt ở 40oC, cSt 68 98 145 210 Độ nhớt ở 100oC, cSt 8,8 11 12,7 18 Chỉ số độ nhớt 104 98 80 94 Nhiệt độ đông đặc, oC -30 -30 -12 -21 Cặn cacbon, % khối lượng 0,01 0,01 0,03 0,05 Trị số axit, mg KOH/g < 0,1 < 0,1 < 0,1 < 0,1 3.3. Dầu thuỷ lực: 3.3.1. Giới thiệu chung: Dầu thuỷ lực hay còn được gọi là chất lỏng thuỷ lực được sử dụng trong các hệ thống thuỷ lực. Tác dụng của hệ thống này là truyền và làm điều hòa năng lượng hoặc lực thông qua việc sử dụng dầu nằm trong hệ thống kín. Dầu này hoạt động trong điều kiện động và có áp. Thiết bị thuỷ lực điển hình là một hệ thống tuần hoàn bao gồm: 1/- Bể chứa dầu thuỷ lực. 2/- Bơm để chuyển cơ năng thành dòng chảy của chất lỏng. Thường được sử dụng là các bơm cánh quạt, bánh răng và pittông. 3/- Hệ thống đường ống để dẫn dầu từ bộ phận này sang bộ phận khác. 4/- Cơ cấu kiểm soát dòng chảy của chất lỏng như: van điều áp suất, van điều hướng và van tiết lưu. 5/- Bộ dẫn động để chuyển đổi dòng chảy của chất lỏng thành cơ năng để sử dụng vào mục đích mong muốn. Sơ đồ đơn giản của hệ thống thuỷ lực được thể hiện trong hình ( 2-1 ). Đầu ra MÔ TƠ Chất lỏng thuỷ lực hồi lưu Thùng đựng chất lỏng thuỷ lực Đầu vào (cơ năng) Bơm Chuyển hóa thuỷ năng thành cơ năn Cơ năng chuyển hóa thành thuỷ năng của chất lỏng Hình (2-1) Sơ đồ đơn giản của hệ thống thuỷ lực Dầu thuỷ lực là dầu khoáng được sản xuất từ dầu gốc qua khâu tinh chế sâu, không có chất phụ gia tăng độ nhớt, chống mài mòn, chống oxi hóa, chống phân tán và chống tạo bọt. Dầu thuỷ lực hoạt động ở khoảng nhiệt độ rộng, trong các điều kiện khí hậu khác nhau nên phải có tính nhớt nhiệt tốt. Chỉ số độ nhớt của dầu thuỷ lực phải cao hơn hẳn các loại dầu bôi trơn có nguồn gốc từ dầu mỏ thông thường. Các đặc tính cơ bản của dầu thuỷ lực: - Tỉ khối. - Độ nhớt và tính nhớt nhiệt. - Chỉ số độ nhớt. - Độ ổn định cơ. - Độ nén. - Khả năng tạo bọt. - Khí xâm thực. - Tính phá nhũ. - Tính bôi trơn và chống ăn mòn. - Độ ổn định oxi hóa. - Trị số axit. - Điểm anilin. 3.3.2. Yêu cầu chất lượng đối với dầu thuỷ lực. Bảng ( 2.10 ) Yêu cầu đối với dầu thuỷ lực theo ISO 6075/1 Các chỉ tiêu kĩ thuật Nhóm HH 10 15 22 32 46 68 100 150 Độ nhớt động học/40oC, mm2/s 10 15 22 32 46 68 100 150 Độ nhớt động lực, mPa.s Không xác định Chỉ số độ nhớt, min 95 95 95 95 95 95 90 90 Tỷ khối, kg/cm3 Do nơi sản xuất qui định Nhiệt độ đông đặc, oC -15 -15 -12 -12 -9 -9 -6 -6 Nhiệt độ chớp cháy, oC Do nơi sản xuất qui định Hàm lượng nước Không có Khả năng tạo bọt, cm3 max 300 300 300 300 300 300 300 300 Trị số axít, mg KOH/g Không xác định Ăn mòn tấm đồng/ 100oC/3h 1b 1b 1b 1b 1b 1b 1b 1b Tính chống gỉ Không cho phép có vết gỉ Tính oxy hóa/100h, mg KOH/g 2 2 2 2 2 2 2 2 Tiếp xúc với vật làm kín cao su Phù hợp với từng loại vật bịt kín Tính chống mài mòn Yêu cầu phải đảm bảo Biến dạng cơ học, giảm độ nhớt/100oC Không xác định Các chỉ tiêu kĩ thuật Nhóm HL &HV 10 15 22 32 46 68 100 150 Độ nhớt động học/40oC, mm2/s 10 15 22 32 46 68 100 150 Độ nhớt động lực, mPa.s Không xác định Chỉ số độ nhớt, min 95 95 95 95 95 95 90 90 Tỷ khối, kg/cm3 Do nơi sản xuất qui định Nhiệt độ đông đặc, oC -18 -18 -15 -15 -12 -12 -9 -9 Nhiệt độ chớp cháy, oC Do nơi sản xuất qui định Hàm lượng nước Không có Khả năng tạo bọt, cm3 max Không có, yêu cầu cần bảo đảm Trị số axít, mg KOH/g 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 Ăn mòn tấm đồng/ 100oC/3h 1b 1b 1b 1b 1b 1b 1b 1b Tính chống gỉ Không cho phép có vết gỉ Tính oxy hóa/100h, mg KOH/g 2 2 2 2 2 2 2 2 Tiếp xúc với vật làm kín cao su Phù hợp với từng loại vật bịt kín Tính chống mài mòn Yêu cầu phải đảm bảo Biến dạng cơ học, giảm độ nhớt/100oC Không xác định Các chỉ tiêu kĩ thuật Nhóm HM 10 15 22 32 46 68 100 150 Độ nhớt động học/40oC, mm2/s 10 15 22 32 46 68 100 150 Độ nhớt động lực, mPa.s Không xác định Chỉ số độ nhớt, min 95 95 95 95 95 95 90 90 Tỷ khối, kg/cm3 Do nơi sản xuất qui định Nhiệt độ đông đặc, oC -18 -18 -15 -15 -12 -12 -9 -9 Nhiệt độ chớp cháy, oC Do nơi sản xuất qui định Hàm lượng nước Không có Khả năng tạo bọt, cm3 max Không có, yêu cầu phải đảm bảo Trị số axít, mg KOH/g 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 Ăn mòn tấm đồng/ 100oC/3h 1b 1b 1b 1b 1b 1b 1b 1b Tính chống gỉ Không cho phép có vết gỉ Tính oxy hóa/100h, mg KOH/g 2 2 2 2 2 2 2 2 Tiếp xúc với vật làm kín cao su Phù hợp với từng loại vật bịt kín Tính chống mài mòn Yêu cầu phải đảm bảo Biến dạng cơ học, giảm độ nhớt/100oC Không xác định Các chỉ tiêu kĩ thuật Nhóm HH 10 15 22 32 46 68 100 150 Độ nhớt động học/40oC, mm2/s 10 15 22 32 46 68 100 150 Độ nhớt động lực, mPa.s ở- 20oC hoặc - 10oC hoặc - 5oC Chỉ số độ nhớt, min 300 300 300 300 300 300 300 300 Tỷ khối, kg/cm3 Do nơi sản xuất qui định Nhiệt độ đông đặc, oC -42 - 39 - 36 - 33 - 30 - 27 - 24 - 24 Nhiệt độ chớp cháy, oC Do nơi sản xuất qui định Hàm lượng nước Không có Khả năng tạo bọt, cm3 max Không có, yêu cầu cần phải đảm bảo Trị số axít, mg KOH/g 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7 Ăn mòn tấm đồng/ 100oC/3h 1b 1b 1b 1b 1b 1b 1b 1b Tính chống gỉ Không cho phép có vết gỉ Tính oxi hóa /100h, mg KOH/g 2 2 2 2 2 2 2 2 Tiếp xúc với vật làm kín cao su Phù hợp với từng loại vật bịt kín Tính chống mài mòn Yêu cầu phải đảm bảo Biến dạng cơ học, giảm độ nhớt/100oC Không xác định 3.3.3. Phân loại: Có ba cách phân loại: Phân loại theo độ nhớt. Phân loại theo đặc tính và mục đích sử dụng. Phân loại theo hệ thuỷ lực. * Phân loại theo độ nhớt: Cở của sự phân loại này là độ nhớt ở 0oC. Dầu bôi trơn và dầu thuỷ lực được phân ra thành 18 loại và có độ nhớt từ 2 đến 1500 mm2/s ở 40oC. Chi tiết của sự phân loại này xem trong bảng ( 2.1 ). * Phân loại theo đặc tính và mục đích sử dụng: Dầu thuỷ lực dùng cho máy móc công nghiệp có thể được chia ra làm 5 nhóm như trong bảng ( 2.6 ) dưới đây. Bảng ( 2.6 ) Phân nhóm theo đặc tính và mục đích sử dụng Phân nhóm Mục đích sử dụng Đặc tính kĩ thuật 1. Nhóm dầu khoáng không có chất phụ gia - Dùng trong kích thuỷ lực, máy ép thuỷ lực, hệ thuỷ lực của thiết bị máy cái. - Không có yêu cầu đặc biệt. - Giống như dầu công nghiệp thông dụng. 2. Nhóm dầu có chất phụ gia chống ăn mòn, chống oxi hóa. - Sử dụng rộng rãi trong hệ thuỷ lực máy công nghiệp-hạn chế sử dụng trong hệ truyền động thuỷ lực và trong kết cấu máy bơm chân không có nhu cầu chống mài mòn cao. - Có thể có thêm chất phụ gia chống tạo bọt. 3. Nhóm dầu có chất phụ gia chống ăn mòn, mài mòn và chống oxi hóa. - Sử dụng rộng rãi trong hệ thuỷ lực của các thiết bị công nghiệp. - Có thêm chất phụ gia tăng độ nhớt 4. Nhóm dầu thuỷ lực có tính nhớt nhiệt cao. - Dùng trong hệ thuỷ lực của các máy móc tinh xảo, có lập trình để hệ thuỷ lực hoạt động tự động và chính xác. - Có chứa các chất phụ gia của cả ba nhóm trên. 5. Dầu thuỷ lực đa năng - Dùng cho hệ thuỷ lực máy cái cắt gọt kim loại và bôi trơn máy cái định hướng . - Cho hệ tự động hóa và các thiết bị làm việc dưới áp suất cao để bôi trơn máy dẫn hướng có hệ thống thuỷ lực dùng dầu. - Thành phần chất phụ gia như nhóm 3, có bổ sung thêm chất phụ gia ổn định ma sát. * Phân loại theo hệ thuỷ lực ( ISO 6743/4-1981). Tiêu chuẩn này áp dụng cho các loại dầu thuỷ lực pha chất phụ gia và không pha chất phụ gia, cho chất lỏng tổng hợp, dung dịch hóa chất dùng trong chuyển động thuỷ lực khối, truyền động cơ, thuỷ lực và truyền động thuỷ lực động. Bảng ( 2.7 ) mô tả phân loại nhóm cho dầu theo hệ thuỷ lực. Bảng ( 2.7 ) Tiêu chuẩn ISO 6473/4- phân loại dầu thủy lực Lĩnh vực sử dụng Máy móc, kết cấu Bộ phận bôi trơn Thành phần, đặc tính dầu Cấp ISO Điều kiện sử dụng Ghi chú Hệ thống thuỷ lực Truyền động thuỷ lực khối - Bơm, van, van định hướng. Hệ thuỷ lực êm và trượt định hướng - Dầu khoáng không pha chất phụ gia. - Dầu khoáng pha chất phụ gia chống ăn mòn, oxi hóa. Loại dầu HL có chất phụ gia chống mài mòn. - Loại dầu HM có chất phụ gia tăng chỉ số độ nhớt. - Chất lỏng tổng hợp không có tính bền nhiệt đặc biệt. Loại dầu HG có chất phụ gia đảm bảo trượt êm (không có ma sát trượt dính) HH HL HM HS HG - Hệ thuỷ lực, tải trọng thử nghiệm cao, máy móc xây dựng và tàu biển. - Dẫn động thuỷ lực có một hệ bôi trơn cho dầu động thuỷ lực vầ trượt hướng trong cơ cấu này ở tốc độ thấp cần tránh hiện tưởng rung của các chi tiết di động do chuyển động ngắt quãng. - Đặc tính đặc biệt. Hệ thống thuỷ lực Hệ thống thuỷ lực sử dụng chất lỏng khô cháy Hệ thuỷ lực Truyền động tự động. Cầu dao và bộ đổi dòng. Nhũ “dầu trong nước” Dung dịch hóa chất. Nhũ “nước trong dầu” Chất lỏng tổng hợp không nước, gốc axít photphoric este phức Chất lỏng tổng hợp không nước, gốc cacbuahyđro chứa clo. Chất lỏng tổng hợp không nước, gốc hỗn hợp HFDR và HFDS. Chất lỏng tổng hợp không nước, gốc thành phần khác. Dầu khoáng có đặc tính nhớt nhiệt tốt, có tính chống oxi hóa , chống ăn mòn, tính rửa, tính phân tán. HFA HFA S HFS HFDR HFDS HFDT HFDMI HA HN - Nước thường chiếm hơn 60%. - Nước thường chiếm hơn 80% - Nước thường chiếm hơn 80% Truyền động thuỷ lực cơ của ô tô tải và máy móc làm đường. Chất lỏng loại này cần chọn cẩn thận, cần xem khả năng ô nhiễm môi trường và sức khoẻ con người. 3.3.4. Các chất phụ gia dùng trong dầu thuỷ lực: Các chất phụ gia dùng trong dầu thuỷ lực bao gồm: Chất phụ gia cải thiện chỉ số độ nhớt. Chất ức chế oxy hóa. Chất chống ăn mòn/gỉ. Chất chống mài mòn. Chất hạ điểm đông. Chất ức chế tạo bọt. 3. 3.5. Các loại dầu thuỷ lực do các hãng khác nhau sản xuất: 3.3.5.1. Dầu thuỷ lực do PLC sản xuất: Các loại dầu thuỷ lực do công hoá dầu Petrolimex sản xuất bao gồm: Dầu thuỷ lực mã hiệu PLC-AW Hydroil. Dầu phanh PLC BRAKE FLUID DOT 3. Dưới đây là các đặc tính kĩ thuật của dầu thuỷ lực PLC-AW Hydroil. Bảng ( 2.11 ) Đặc tính kĩ thuật của dầu thuỷ lực PLC-AW Hydroil Các chỉ tiêu kĩ thuật Mức qui định PLC 32 PLC 46 PLC 68 PLC 100 PLC 15O PLC 220 1. Phân loại độ nhớt theo ISO 3448 32 46 68 100 150 220 2. Tỷ khối, kg/l 0,866 0,870 0,874 0,881 0,888 0,894 3. Nhiệt độ bắt cháy cốc hở, oC, max 210 215 220 230 240 250 4. Độ nhớt động học ở 40/100oC, cSt 32/5,35 46/6,72 68/6,72 100/11,20 150/14,55 220/18,80 5. Chỉ số độ nhớt 98 98 98 95 95 94 6. Khả năng tạo bọt. 50/0 50/0 50/0 50/0 50/0 50/0 7. Hàm lượng kẽm, % 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 0,03 3.3.5.2. Dầu thuỷ lực do hãng Shell sản xuất: Các loại dầu thuỷ lực do hãng Shell sản xuất bao gồm: - Dầu thuỷ lực loại Vitrea (32, 46, 68, 100). - Dầu thuỷ lực loại Tellus (22, 32, 46). Bảng ( 2.12 ) dưới đây cho biết các đặc trưng kĩ thuật của dầu thuỷ lực Vitrea. Bảng ( 2.12 ) Đặc trưng kĩ thuật của dầu thuỷ lực Vitrea Các chỉ tiêu kĩ thuật Mức qui định VITREA 32 VITREA 46 VITREA 68 VITREA 100 1. Phân loại theo ISO 3448 32 46 68 100 2. Phân nhóm theo ISO 6074 HH HH HH HH 3. Độ nhớt động học ở 40/100oC, mm2/s 32/5,4 46/6,8 68/8,8 11/11,5 4. Chỉ số độ nhớt, min 103 103 102 102 5. Nhiệt độ bắt cháy cốc hở, oC, max 230 230 240 255 6. Nhiệt độ đông đặc, oC -27 -24 -21 -18 7. Tỷ khối, kg/l 0,865 0,872 0,873 0,875 3.3.5.3. Các loại dầu thuỷ lực do hãng BP sản xuất: Các loại dầu thuỷ lực do BP sản xuất bao gồm: - BP Hydrolic HF. - BP ENERGOL-HLP. - BP ENERGOL-HLF.... Dưới đây là các đặc trưng kĩ thuật của các loại dầu ENERGOL-HLP. Bảng ( 2.13 ) Các đặc trưng kĩ thuật của các loại dầu ENERGOL-HLP Các chỉ tiêu kĩ thuật Mức qui định HLP 15 HLP 32 HLP 46 HLP 68 HLP 100 HLP 150 HLP 220 1. Phân loại độ nhớt theo ISO 3448 15 32 46 68 100 150 220 2. Tỷ khối, g/l 0,869 0,876 0,879 0,882 0,886 0,888 0,893 3. Nhiệt độ bắt cháy, oC 174 216 225 240 240 267 270 4. Độ nhớt động ở 40/100oC, mm2/s 15/3,3 32/5,4 46/6,9 68/9,0 105/12 160/16 220/20 5. Chỉ số độ nhớt, min 84 108 105 105 101 101 101 6. Nhiệt độ đông đặc, oC, max -33 -30 -27 -27 -21 -21 -21 7. Trị số trung hoà, mg KOH/g 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 8. Khả năng chịu tải 180/200 180/200 200/220 200/220 200/220 - - 3.4. Dầu cách điện: 3.4.1. Giới thiệu chung: Dầu cách điện là một chất lỏng điện môi, cần đảm bảo tính cách điện cho bộ phận dẫn điện của thiết bị điện (biến thế điện, tụ điện, cáp điện... ). Vì vậy, dầu cách điện còn được gọi là dầu biến thế. Dầu cách điện gồm: Dầu biến thế. Dầu tụ điện. Dầu cáp điện. Chức năng chính của dầu cách điện là làm môi trường dẫn nhiệt, đồng thời phải có khả năng tắt mạch nhanh trong bộ ngắt mạch. Dầu biến thế phải làm việc với thời gian dài rất khó thay thế, vì vậy, tính chất quan trọng nhất của dầu biến thế là độ bền oxy hóa. Dầu biến thế được sản xuất từ phân đoạn tinh của dầu mỏ không có parafin và ít lưu huỳnh. 3.4.2. Yêu cầu chất lượng đối với nhóm dầu cách điện: Cách điện tốt. Hoàn toàn không có nước và tạp chất. Nhiệt độ đông đặc thấp ( dưới - 45oC, nhằm giữ tính linh động ở nhiệt độ thấp). Có độ nhớt thích hợp. Nhiệt độ bắt cháy cao ( không nhỏ hơn 135 đến 150oC ). Ngoài các yêu cầu kể trên, mỗi loại dầu cách điện lại có một yêu cầu cụ thể. * Đối với dầu biến thế: Phải có thời hạn sử dụng trung bình từ 5 đến 10 năm. Có tính cách điện cao, có khả năng tản nhiệt, làm mát. Có độ bền oxy hóa cao. Không có tác dụng hóa học với lớp sơn cách điện, lõi từ... Khả năng chịu áp cao. Độ dẫn điện riêng nhỏ. Không tạo nhũ ( cần pha một lượng chất phụ gia 0,01-0,03%). Dầu biến thế có thể phân loại: Loại thấp: có điện áp đánh thủng < 35KV. Loại trung bình: có điện áp đánh thủng từ 35 đến 50 KV. Loại cao: có điện áp đánh thủng > 50KV. * Đối với dầu tụ điện: Độ bền oxy hóa cao. Tính bền điện môi nhằm đảm bảo cho điện trở riêng khối cao và tang của góc hao điện ở tần số 50 và 100 Hz. Phải bền khí. * Đối với dầu cáp điện: Có tính điện môi tốt. Có tính bền oxy hóa. 3.4.3. Dầu biến thế do PLC sản xuất: Dầu biến thế do PLC sản xuất bao gồm hai loại: Supertran & Supertran 1 với các đặc trưng kĩ thuật cho trong bảng ( 2.14 ). Bảng ( 2.14 ) Dầu biến thế Supertran & Supertran 1 Các chỉ tiêu chất lượng sản phẩm Phương pháp thử ASTM Mức chất lượng các loại sản phẩm PLC SUPERTRAN PLC SUPERTRAN 1 1. Độ nhớt ở 40/100oC, cSt, max D.445 12,0/3,0 12,0/3,0 2. Nhiệt độ bắt cháy, oC D.92 149 149 3. Hàm lượng nước, ppm, max D.1744 Không có Không có 4. Điện áp đánh thủng, KV D.1816 35 35 5. Tổn thất điện môi ở 25/100oC, max D.924 0,03/0,25 0,03/0,25 3.5. Dầu tua bin: 3.5.1. Mô tả chung: Có ba loại tua bin chính: Tua bin khí. Tua bin hơi nước. Tua bin nước. Một tua bin khí đơn giản gồm máy nén, buồng đốt và tua bin ( xem hình 2-2 ). Máy nén hút không khí vào, nén và làm tăng nhiệt độ của nó, rồi đẩy nó vào buồng đốt. ở đây, nhiên liệu được phun vào và cháy cùng với khí nén, làm tăng nhiệt độ và năng lượng nhiệt của hỗn hợp khí. Hỗn hợp khí này tiếp tục di chuyển đến tua bin, tại đây nó giãn nở và sinh công. Một phần công này được sử dụng để quay máy nén. Nhiên liệu Không khí Buồng đốt đã nén Xả Máy nén Tua bin Cơ năng rara tạo công Không khí Dẫn động máy nén có ích Hình ( 2—2) Sơ đồ nguyên tắc của tua bin khí chu trình đơn giản 3.5.2. Dầu tua bin công nghiệp: Trong các máy tua bin công nghiệp, chỉ có các ổ trục của tua bin và máy nén, hộp giảm tốc và các cơ cấu phụ trợ khác là cần bôi trơn. Dầu bôi trơn luôn tiếp xúc với không khí trong quá trình tuần hoàn. Một phần dầu sẽ bị phá vỡ thành hạt nhỏ hay thành sương. Kết quả là chúng sẽ bị hòa trộn với không khí và do đó, thúc đẩy quá trình oxi hóa. Vì vậy, dầu tua bin phải có các yêu cầu sau: - Có độ ổn định hóa học cao để chống lại quá trình oxi hóa và quá trình tạo cặn nhựa. - Phải có khả năng tách nước nhanh ( chống tạo nhũ và chống gỉ ). - Bôi trơn, làm mát tốt, ngăn ngừa không cho không khí lọt vào. 3.5.3. Phân loại và ứng dụng: Những yêu cầu kể trên được thoả mãn nhờ việc phát triển những dầu tua bin đặc biệt mà thường được pha chế từ dầu gốc parafin tinh chế có chỉ số độ nhớt cao và các chất ức chế chống oxi hóa và chống ăn mòn thích hợp. Những dầu này có độ ổn định oxi hóa tuyệt vời, khả năng khử nhũ cao và tính chống tạo bọt tốt do có khả năng giải phóng nhanh không khí ra khỏi dầu. Các dầu VG 32 và VG 46 ( theo ISO ) thường sử dụng cho dầu tua bin không có bộ phận truyền động. Dầu VG 68 dùng để bôi trơn cụm bánh răng. Dầu VG 100 cũng sử dụng cho một số loại máy, đặc biệt trong các máy tua bin đẩy. 3.5.4. Dầu tua bin do hãng Shell sản xuất: Dầu tua bin do hãng Shell sản xuất là dầu Turbo Oil T. Đây là loại dầu có chất phụ gia, được dùng cho các máy tua bin có tốc độ cao. Dầu còn được dùng cho các máy nén khí, bơm chân không và các bộ truyền bánh răng tốc độ cao. Bảng ( 2.16 ) cho biết các đặc trưng kĩ thuật của loại dầu này. Bảng ( 2.16 ) Dầu tua bin Turbo Oil T Các chỉ tiêu kĩ thuật Mức qui định đối với các loại T-32 T-46 T-68 T-78 T-100 Độ nhớt động học ( cSt ) ở 40oC ở 100oC 32,5 5,2 46 6,75 68 8,65 78 9,5 97 11 2. Chỉ số độ nhớt 99 99 98 96 98 3. Nhiệt độ chớp cháy, oC 207 213 219 222 225 4. Độ bền chống oxi hóa Tuổi thọ của dầu ( h ) Chất oxi hóa sau 1000 giờ ( mg) 3.000 200 3.000 200 3.000 200 3.000 200 3.000 200 5. Ăn mòn thép trong nước muối Không Không Không Không Không 6. Màu sắc 1 - 0 1 - 0 1 - 0 1 - 0 1 - 0 7. Khả năng tách nước (ppm) < 2 < 2 < 2 < 2 < 2 CHƯƠNG 3 DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ PHA CHẾ DẦU CÔNG NGHIỆP 1.Qui trình hình thành một đơn pha chế: Trước khi pha chế bất kì một loại dầu công nghiệp nào, người ta đều tiến hành các bước sau: - Khảo sát tính chất của dầu gốc. - Khảo sát các chất phụ gia. - Pha chế thử. - Kiểm tra, đánh giá chất lượng sản phẩm. - Xác định đơn pha chế. 1.1. Khảo sát tính chất của dầu gốc: Dầu gốc được dùng phổ biến là SN 150, SN 500 và BS 150. Ngoài ra, người ta còn sử dụng cả BS 200 và dầu gốc nặng ( heavy base oil). Các dầu gốc này trước khi đưa vào pha chế thường được kiểm tra các chỉ tiêu: - Độ nhớt. - Chỉ số độ nhớt. - Nhiệt độ chớp cháy. - Trị số axít. - Hàm lượng nước. - Điểm anilin. - Khối lượng riêng. - Hàm lượng kim loại. - Cặn cacbon. - Cặn không tan. - Màu ASTM. 1.2. Khảo sát các chất phụ gia: Các chất phụ gia dùng để pha chế dầu bôi trơn nói chung, dầu công nghiệp nói riêng, phải có các tính chất chung nhất định để có thể được đưa một cách hiệu quả vào dầu gốc. Những tính chất chung đó là: - Tan trong dầu gốc. - ổn định hoá học. - Không độc hại. - Có tính tương hợp. - Độ bay hơi thấp. - Hoạt tính có thể khống chế được. - Tính linh hoạt. Chất phụ gia dầu bôi trơn là một hợp phần của công nghệ chất bôi trơn hiện đại, đặc biệt là đối với dầu động cơ, chất lỏng truyền động, dầu bánh răng, dầu thuỷ lực,... Người ta thường khảo sát phụ gia ở các khía cạnh sau: - Cần những loại chất phụ gia nào. - Các tính chất hoá lí của các chất phụ gia. - Hàm lượng của chất phụ gia cần cho vào. - Sự tương tác giữa các chất phụ gia và giữa các chất phụ gia với dầu gốc. Bảng ( 3.1 ) dưới đây cho biết các loại chất phụ gia dùng để pha chế một số loại dầu công nghiệp: Bảng ( 3.1 ) Các chất phụ gia dùng để pha chế một số loại dầu công nghiệp Dầu công nghiệp Chất phụ gia Dầu thuỷ lực Chất cải thiện chỉ số độ nhớt. Chất ức chế oxy hoá. Chất ức chế ăn mòn/ gỉ. Chất hạ điểm đông. Chất ức chế tạo bọt. Dầu bánh răng Chất ức chế oxy hoá. Chất phụ gia cực áp. Chất chống mài mòn. Chất phụ gia biến tính ma sát. Chất ức chế ăn mòn /gỉ. Chất ức chế tạo bọt. Dầu công cụ Chất phụ gia biến tính ma sát. Chất ức chế oxy hoá. Chất ức chế ăn mòn /gỉ. Dầu tua bin hơi nước Chất ức chế oxy hoá. Chất ức chế ăn mòn / gỉ. Chất chống tạo nhũ. Các chất phụ gia dùng để pha chế dầu công nghiệp có thể là các chất phụ gia đơn chức hay đa chức. Chúng cũng có thể là các chất phụ gia đóng gói. 2. Dây chuyền công nghệ pha chế dầu công nghiệp: Quá trình pha chế một loại dầu công nghiệp bất kì bao gồm các giai đoạn sau: - Giai đoạn 1: nhập dầu gốc và các chất phụ gia. - Giai đoạn 2: pha chế dầu gốc với các chất phụ gia. - Giai đoạn 3: đánh giá chất lượng dầu công nghiệp thành phẩm sau khi pha chế. 2.1. Nhập dầu gốc và các chất phụ gia: Các loại dầu gốc dùng để pha chế dầu công nghiệp gồm ba loại chủ yếu: SN 150, SN 500 và BS 150. Ngoài ra, người ta có thể dùng BS 200 và dầu gốc nặng. Các tính chất hoá lí điển hình của các loại dầu gốc này được trình bày trong bảng ( 3.2 ). Bảng ( 3.2 ) Các tính chất hoá lí điển hình của các loại dầu gốc Chỉ tiêu Chỉ tiêu SN 150 SN500 BS 150 BS 200 Dầu gốc nặng Độ nhớt ở 40oC cSt 25 - 35 80 - 110 - - 1200 - 1800 Độ nhớt ở 100oC cSt - - 30 - 40 40 - 70 - VI 95 min 95 min 95 min 95 min 95 min Nhiệt độ chớp cháy oC 200 200 270 300 250 Màu ASTM 1 max 2 max 5 max 7 max No limit Hàm lượng nước ppm 150 max 150 max 150 max 150 max 150 max Trị số axit (TAN) mg KOH/g 0,1 max 0,1 max 0,1 max 0,1 max 0,1 max Hàm lượng kim loại ppm 0 0 0 0 0 Trong sơ đồ công nghệ, các loại dầu gốc SN 150, SN 500 và BS 150 được lần lượt chứa trong các bể 1A, 1B và 1C. Các bể chứa dầu gốc này có dung tích 3000 m3. Dầu gốc được nhập vào các bể nhờ cầu cảng, hệ thống các van và Pig ( panh ). Các chất phụ gia dung trong pha chế dầu công nghiệp bao gồm hai loại: - Các chất phụ gia xá. - Các chất phụ gia phuy. Các chất phụ gia xá là các chất phụ gia được dùng với số lượng lớn trong pha chế dầu công nghiệp, thích ứng với nhiều loại dầu công nghiệp cũng như dầu động cơ. Các chất phụ gia xá này được đưa từ ngoài vào khu bể chứa chất phụ gia nhờ họng nhập từ bể ISO và hệ thống các van. Các bể chứa chất phụ gia xá là 2. Các bể này luôn được giữ ở nhiệt độ khoảng 40-60oC nhằm đảm bảo các chất phụ gia không bị đông đặc. Các chất phụ gia phuy là các chất phụ gia được chứa trong các phuy. Chúng chính là các chất phụ gia đóng gói, dùng để pha chế các loại dầu công nghiệp riêng biệt. Các chất phụ gia này thường được đưa vào các bể cân phụ gia 4A, 4B để tiến hành pha chế. 2.2. Quá trình pha chế dầu gốc với các chất phụ gia. Sơ đồ công nghệ quá trình pha chế dầu công nghiệp được thể hiện trong các hình ( 3-1 ), ( 3-2 ), ( 3-3 ) và ( 3-4 ). Tuỳ theo loại dầu công nghiệp cần pha chế, các loại dầu gốc sẽ được đưa từ các bể chứa dầu gốc 1A, 1B và 1C trong khu bể chứa dầu gốc vào các bể pha chế 3A, 3B, 3C và các bể cân chất phụ gia 4A, 4B trong khu pha chế. Lượng mỗi loại dầu gốc khác nhau tuỳ thuộc vào mỗi loại đơn pha chế cụ thể. Các chất phụ gia xá được bơm vào bể pha chế 2C. Các chất phụ gia phuy được đưa thẳng vào các bể cân chất phụ gia 4A, 4B. Tuỳ theo lượng dầu công nghiệp cần pha chế mà người ta có thể tiến hành pha chế dầu công nghiệp ở các bể pha chế 3A, 3B, 3C hay các bể cân chất phụ gia 4A, 4B; hoặc cũng có thể pha chế nhiều loại dầu công nghiệp cùng một lúc. Các chất phụ gia phuy sau khi được đưa vào các bể cân chất phụ gia 4A, 4B sẽ được khuấy trộn với dầu gốc trong thời gian khoảng 1h ở nhiệt độ khoảng 40-60oC. Sau đó, hỗn hợp dầu gốc với chất phụ gia này sẽ được bơm đến các bể pha chế 3A, 3B và 3C thông qua một họng nối. Tại các bể pha chế, hỗn hợp dầu gốc với các chất phụ gia kể trên sẽ được khuấy trộn đều với dầu gốc đã được bơm vào các bề này trong thời gian từ 1-2h ở nhiệt độ 40-50oC. Trong suốt quá trình khuấy trộn, một phần dòng lỏng sẽ đi ra ở đáy các bể pha chế và được bơm tuần hoàn bơm ngược trở lại bể pha chế nhằm làm tăng sự đồng đều của sản phẩm. Sau khi khuấy trộn xong, dầu công nghiệp thành phẩm được bơm tới các bể thành phẩm ở khu bể thành phẩm. Sau đó, được bơm tới khu đóng rót. ở đây, nó sẽ được đóng thành các lon có dung tích 1l và 4l, hay các can có dung tích 18l hoặc các phuy có dung tích 20l, 200l. Cuối cùng, các sản phẩm này sẽ được đưa ra thị trường tiêu thụ. * Các thông số kỹ thuật: Thể tích của bể 1A, 1B, 1C: 3000 m3. Thể tích của bể 2: 1000 m3. Thể tích của bể 3A: 1000 m3. Thể tích của bể 3B: 1500 m3. Thể tích của bể 3C: 2000 m3. Thể tích của bể 4A, 4B: 500 m3. Tốc độ của máy bơm: 1000 v/p. Tốc độ của mái khuấy: 4 m/s. Nhiệt độ của các bể pha chế: 40-50oC. Nhiệt độ của các bể cân phụ gia 50-60oC 2.3. Đánh giá chất lượng dầu công nghiệp sau khi pha chế: Quá trình kiểm tra chất lượng dầu công nghiệp sau khi pha chế thường được tiến hành ngay sau khi sự khuấy trộn kết thúc tại các bể pha chế 3A, 3B, 3C trong khu pha chế. Quá trình này được tiến hành trong các phòng hoá nghiệm. Mẫu dầu được lấy từ bể vừa pha chế, sau đó được kiểm tra các tính chất xem chúng có đạt yêu cầu hay không. Thông thường, người ta thường kiểm tra các tính chất sau: Độ nhớt. Chỉ số độ nhớt. Trị số axit (TAN). Nhiệt độ chớp cháy. Độ ăn mòn tấm đồng. Tải trọng hàn dính. Hàm lượng nước. Khả năng tạo bọt. Khả năng chống oxy hoá. Khả năng chống tạo bọt. Nếu sản phẩm vừa pha chế thoả mãn các tính chất kể trên thì người ta sẽ bơm trực tiếp tới các bể thành phẩm trong khu bể thành phẩm và sau đó là khu đóng rót. Nếu các sản phẩm vừa pha chế có một hay một vài tiêu chuẩn không thích hợp thì người ta tiến hành pha chế lại. 3. Khuấy trộn dầu gốc và các chất phụ gia: 3.1. Khuấy trộn chất lỏng: 3.1.1. Đại cương: Mục đính thường gặp của quá trình khuấy trộn là phân tán đều vật chất, năng lượng trong không gian. Nhờ khuấy và trộn tạo nên dòng chuyển động chất lỏng, qua đó tăng cường các quá trình truyền nhiệt và khuếch tán vật chất. Đối với các hệ không đồng nhất, khuấy trộn cung cấp năng lượng cơ học, làm lơ lửng các hạt có kích thước và khối lượng riêng khác nhau, phân tán chúng đều trong không gian, làm vỡ các chùm hạt, các giọt và hạt lớn, nghĩa là làm tăng độ phân tán. Sự khuấy trộn trong nhiều trường hợp đã góp phần thay đổi tính chất hoá lí của vật liệu. Mục đích của quá trình khuấy trộn sẽ qui định yêu cầu về nó, và những yêu cầu này sẽ được định lượng hoá qua một tham số nào đó. Trong quá trình khuấy trộn , khi chưa đều, có thể căn cứ vào giá trị của các mẫu lấy đồng thời ở các vị trí khác nhau trong khối chất lỏng được khuấy để đánh giá độ đồng đều. Giá trị nồng độ ở các mẫu càng gần nhau thì hỗn hợp càng gần đồng đều. Độ chênh lệch nồng độ cực đại giữa hai mẫu nào đó ( ở cùng một thời điểm ) lớn cũng biểu thị sự không đều. Độ đồng đều tự nó chưa nói lên hiệu quả của quá trình khuấy, mà cần gắn độ đồng đều với thời gian khuấy và tiêu hao năng lượng. Để đánh giá chất lượng của các cơ cấu khuấy trong các thiết bị, có thể dùng hai đại lượng: cường độ tác dụng và hiệu quả trong các quá trình công nghệ cụ thể. Trong đó, cường độ tác dụng của máy khuấy được xác định bởi thời gian để đạt được yêu cầu công nghệ đã cho. Trong các quá trình có thời gian nhất định thì cường độ tác dụng xác định bằng tốc độ quay của máy khuấy. Còn hiệu quả của quá trình khuấy được tính bằng tiêu hao năng lượng để đạt được kết quả đã dự tính. * Phân loai: Theo tính chất các pha tham gia, quá trình khuấy trộn bao gồm: - Khuấy chất lỏng một pha; - Trộn chất lỏng không tan lẫn; - Trộn khí-lỏng; - Trộn rắn-lỏng; - Trộn khí-rắn-lỏng; - Trộn các pha rắn; * Cơ chế: Trong các thiết bị dùng khuấy trộn, người ta cố gắng tạo nên sự đồng đều tối đa về thuỷ động lực. Tuy nhiên, điều đó khó có thể đạt được. Thường thấy khi trộn các chất có độ nhớt tương đối nhỏ ở vùng sát mái khuấy dòng có các xoáy có kích thước lớn cỡ đường kính mái khuấy. Chúng giữ phần chính động năng của dòng, tác dụng với phần chất lỏng chuyển động chậm hơn ở phía ngoài, phân tán thành nhiều xoáy hơn với kích thước nhỏ hơn và tần số cao hơn. Sự lan truyền cứ tiếp tục theo hướng đó, phân tán động năng cho vô vàn các vi xoáy nhỏ tí, đến tận cùng thành năng lượng nhiệt của chuyển động phân tử. Quá trình này có tốc độ rất nhỏ. Đối với chất lỏng có độ nhớt lớn ( cả chất lỏng Newton và phi Newton ), nội lực bị triệt tiêu nhanh, nên mặc dù ở sát mái khuấy quay chất lỏng có tốc độ khá lớn nhưng ngoài sự phân tán do mái khuấy đẩy đi chủ yếu chỉ gây sự chảy trượt tương đối giữa những lớp chất lỏng gần đó theo kiểu của chế độ chảy dòng; do đó biến dạng các phần tử lỏng ( dài ra hơn, mỏng hơn ), tăng độ phân tán chúng vào các phân tử lân cận. Và cuối cùng, sự đồng đều đạt được cũng nhờ khuyếch tán phân tử. * Thời gian trộn: Thời gian trộn là khoảng thời gian cần thiết để tạo ra một hỗn hợp đồng đều hay một sản phẩm có chất lượng cho trước. Để thuận tiện cho việc chuyển qui mô khi thiết kế, người ta đưa ra đại lượng thời gian không thứ nguyên ( T ): T = n * t - n: số vòng quay ( 1/s ). - t: tham số quan trọng đánh giá sự hợp lí về cấu trúc và hiệu quả của quá trình trộn. Giá trị t phụ thuộc vào tính chất vật lí của chất lỏng, kích thước hình học của mái khuấy và thùng, số vòng quay của máy khuấy và cả loại mái khuấy. Quan hệ giữa T và các tham số khác: T = f ( Rek, Fr, a1, a2,... ) ở đây: Rek : chuẩn số Renold trong khuấy. Fr: chuẩn số Froud trong khuấy. a1, a2, ... : tỉ số các kích thước hình học của hệ. Đối với một hệ số xác định, T gần như không đổi trong miền có chế độ dòng và chế độ rối. T Rek Hình ( 3-5 ) Sự phụ thuộc của T vào Rek 3.1.2. Công suất trong thùng trộn ( P ): Công suất tiêu thụ trong quá trình trộn là một tham số rất quan trọng trong một hệ thống cụ thể. Thực nghiệm cho thấy nó phụ thuộc vào cấu trúc hình học hệ thống thiết bị, mô hình dòng chảy và cơ chế trộn. Đối với chất lỏng có độ nhớt thấp, thực nghiệm cho thấy P phụ thuộc vào số vòng quay n, các tính chất vật lí như độ nhớt, khối lượng riêng, cấu trúc và kích thước hình học của mái khuấy, vị trí và cách bố trí mái khuấy và cấu trúc hình học của thùng và chiều sâu của thùng chất lỏng. P = f ( độ nhớt, khối lượng riêng, n, b, D, Dt, a, H,... ) Bằng cách phân tích thứ nguyên, ta có: Np = C * Rekm Np : chuẩn số công suất. Rek : chuẩn số Renold. Fr: chuẩn số Froud;... m: hằng số. 3.1.3. Các loại mái khuấy và dòng trong thùng trộn. Các loại mái khuấy thường dùng trong công nghiệp bao gồm: - Chong chóng. - Tua bin. - Mái chèo. - Khung. - Băng cong. - Vít với ống đứng. - Tấm chữ. - Quả bàng. Dưới đây là cấu tạo và làm việc của mái khuấy loại chong chóng: Hình ( 3 - 6 ) Mái khuấy chong chóng và dòng tuần hoàn do nó tạo ra Mái khuấy chong chóng có loại 2, 4 cánh và 3 cánh, mỗi cánh thay đổi độ nghiêng từ trục ra biên; kích thước là D = ( 0,25- 0,3 ) Dr, quay khá nhanh ( 10-16 m/s ) tuỳ theo độ nhớt của chất lỏng. Khi quay nó tạo ra dòng tuần hoàn đứng, mở rộng phạm vi khuấy. Nó đạt cường độ tác dụng lớn, nhất là đối với chất lỏng có độ nhớt nhỏ, hiệu quả năng lượng cao, giá thành chế tạo thấp. Tuy nhiên, phạm vi khuấy trộn của loại này không lớn. Khi chất lỏng có độ nhớt tương đối lớn và trục khuấy đặt ở tâm thùng. Vì lúc đó, nếu quay nhanh chất lỏng có hướng tạo ra xoáy lớn dạng lớn làm giảm tác dụng trộn. Để khắc phục hiện tượng này và mở rộng phạm vi trộn, có thể dùng các cơ cấu hỗ trợ hoặc đặt trục khuấy xa tâm tâm thùng. Đặt trục khuấy không ở tâm thùng sẽ chỉ tạo ra một dòng đối lưu. Các cơ cấu hỗ trợ như dùng tấm cản gắn vào thùng thẳng đứng, ống định hướng,... Hình ( 3 - 7 ) Dòng tạo ra do khuấy chong chóng đặt xa tâm 3.1.4. Các phương pháp trộn khác. Ngoài các phương pháp kể trên, có thể khuấy trộn bằng các cách sau: - Trộn tĩnh; - Khuấy trộn nhờ bơm; - Khuấy trộn bằng khí; ở đây, tập trung vào phương pháp khuấy trộn nhờ bơm. Dùng bơm tạo nên sự tuần hoàn, hoặc dòng chảy một chiều nhằm mục đích trộn. Chúng được gặp trong nhiều quá trình đối với các hỗn hợp có độ nhớt tương đối nhỏ ( lơ lửng hạt rắn, tăng cường trao đổi nhiệt... ). Hình ( 3 - 8 ) Trộn bằng bơm Cường độ trộn, tuỳ thuộc yêu cầu của từng quá trình, được biểu thị bằng tốc độ của chất lỏng, hay cũng là năng suất tức thời của bơm. Điều đó trong các thiết bị làm việc liên tục lại liên quan đến thời gian lưu của các phần tử trong thiết bị. 3.2. Phương pháp khuấy trộn dầu gốc với chất phụ gia. Để khuấy trộn dầu gốc với chất phụ gia, trong sơ đồ công nghệ, người ta thiết kế kết hợp sự khuấy trộn nhờ chong chóng và bơm tuần hoàn. Sự kết hợp này làm tăng nhanh độ đồng đều cho dầu công nghiệp trong thời gian ngắn hơn khi chỉ dùng hoặc chỉ có bơm hay chỉ có cánh khuấy loại chong chóng. Việc sử dụng mái khuấy chong chóng (trong sơ đồ công nghệ), như đã biết, chỉ có hiệu quả tốt với loại dầu có độ nhớt thấp. Đây cũng là lí do quan trọng giúp ta giải thích được tại sao trong sơ đồ công nghệ nêu trên, người ta lại sử dụng các bể phụ gia song hành với các bể pha chế. 4. Điều chỉnh lưu lượng dòng nguyên liệu vào và dòng sản phẩm đi ra ở các bể 3a, 3b, 3c. 4.1. Điều chỉnh dòng nguyên liệu đi vào các bể pha chế 3a, 3b, 3c: Để điều chỉnh dòng nguyên liệu gồm dầu gốc, chất phụ gia từ khu bể chứa dầu gốc và khu bể chứa phụ gia, người ta có thể làm như sau: Điều chỉnh tốc độ các máy bơm. Điều chỉnh các van tay. Điều chỉnh các van tự động bằng khí nén. ở đây, người ta đặc biệt chú ý đến hoạt động của các van tự động được điều khiển bằng khí nén. Về nguyên tắc, cấu trúc của van tự động điều khiển bằng khí nén giống như tất cả các van khác. Sự khác biệt giữa van tự động điều khiển bằng khí nén với các van khác là nó là van đa cấp chứ không phải là van một cấp. Nó không giống như các van ngừng hoặc mở dòng chảy (van ON-OFF). Điều này được thể hiện như sau: Giả sử cần pha chế một loại dầu công nghiệp với lượng dầu gốc là 10 m3. Ban đầu, nhân viên vận hành sẽ mở van cực đại bằng cách điều chỉnh độ mở van là 100% trong chương trình PLC. Khi lượng dầu gốc trong bể xấp xỉ 3/4 lượng dầu gốc cần bơm thì người nhân viên này sẽ điều chỉnh độ mở van (giảm từ 100% đến 5%) tuỳ theo tốc độ của máy bơm. Khi lượng dầu gốc đã xấp xỉ 10 m3, độ mở van sẽ là 0%. Thông thường, lượng dầu gốc được bơm vào bể pha chế lớn hơn 10 m3 nhưng trong một giới hạn sai lệch cho phép (hường nhỏ hơn 1%). Sự chênh lệch này ít ảnh hưởng đến các dầu công nghiệp thành phẩm vì rằng khi pha chế chúng, hàm lượng chất phụ gia đóng vai trò quyết định trong việc qui định các đặc tính kĩ thuật của dầu công nghiệp thành phẩm. 4.2. Điều chỉnh dòng sản phẩm đi ra khỏi bể pha chế 3A, 3B, 3C: Khi quá trình khuấy trộn kết thúc, người ta dùng bơm để chuyển sản phẩm từ khu pha chế sang khu bể thành phẩm. Để điều chỉnh lưu lượng dòng sản phẩm, người ta điều chỉnh tốc độ các máy bơm. 5. Qui trình đun nóng dầu tải nhiệt: Trong sơ đồ công nghệ, các thiết bị cần được giữ ở nhiệt độ khá cao bao gồm: các bể chứa chất phụ gia 2; các bể pha chế 2A, 2B, 2C và các bể cân chất phụ gia. Sơ đồ quá trình đun nóng các thiết bị này được trình bày trong hình ( 3 - 9 ): Hệ thống gia nhiệt bằng dầu tải nhiệt. Qui trình đun nóng dầu tải nhiệt diễn ra như sau: Dầu tải nhiệt được đun nóng đến nhiệt độ cao trung bình 190oC ( cao nhất là 250oC ) tại lò gia nhiệt. Lò gia nhiệt này là một thiết bị nồi hơi, trong đó có chứa các ống xoắn ruột gà, bên trong các ống ruột gà này có dòng dầu tải nhiệt chạy qua. Lò gia nhiệt này dùng nhiên liệu là dầu FO. Sự hoạt động của nó không phụ thuộc vào hoạt động của các bể pha chế và các bể cân chất phụ gia. Dòng dầu tải nhiệt sau khi được đun nóng ( do trao đổi nhiệt ), dưới tác dụng của một bơm tuần hoàn sẽ được vận chuyển đến các thiết bị cần gia nhiệt. KẾT LUẬN Để thực hiện đồ án, em đã tìm hiểu về dâu bôi trơn, dầu bôi trơn công nghiệp. Em đã hiểu được quan hệ giữa các tính chất của các chất để pha chế dầu bôi trơn. Đồ án tập trung vào việc tìm hiểu dây chuyền công nghệ pha chế dầu công nghiệp. Đặc biệt là hai vấn đề quan trọng nhất khi pha chế : Cách thức khuấy trộn dầu gốc với các chất phụ gia. Phương thức gia nhiệt cho các bể chứa chất phụ gia và các bể pha chế, cân chất phụ gia. Vì chúng liên quan trực tiếp đến chất lượng và giá thành của các sản phẩm dầu công nghiệp. Sau khi quan sát dây chuyền công nghệ pha chế dầu công nghiệp, em nhận thấy nó có những ưu, nhược điểm sau: * Ưu điểm: Chất lượng dầu công nghiệp cao do có sự đồng đều cao. Giảm được chi phí sản xuất so với khi pha chế dầu công nghiệp bằng phương pháp thủ công. Tiết kiệm được chi phí cần để gia nhiệt. Vì vậy, giá thành sản phẩm thấp. * Nhược điểm: Chi phí bỏ ra ban đầu để xây dựng lớn do có nhiều bể pha chế và bể cân chất phụ gia. Nhiều khâu, công đoạn phức tạp, rườm rà, cần nhiều nhân công do dây chuyền công nghệ là bán tự động. HÌNH ( 3-9 ): HỆ THỐNG GIA NHIỆT BẰNG DẦU TẢI NHIỆT Lò gia nhiệt dùng nhiên liệu là dầu FO 2B 2A 3C 3B 3A 4B 4A 2A, 2B: BỂ CHỨA CHẤT PHỤ GIA. 3A, 3B, 3C: BỂ PHA CHẾ. 4A, 4B: BỂ CÂN CHẤT PHỤ GIA. Tài liệu tham khảo [1]. Phan Tử Bằng, Hóa học dầu mỏ và khí tự nhiên [2]. Phan Tử Bằng, Giáo trình hóa lí [3]. Kajdas, Dầu mỡ bôi trơn [4]. Kiều đình Kiểm (chủ biên), Các sản phẩm dầu mỏ và hóa dầu [5].Vũ Tam Huề-Nguyễn Phương Tùng, Hướng dẫn sử dụng nhiên liệu- dầu-mỡ [6]. Giáo trình cơ sở các quá trình và thiết bị công nghệ hóa học, Trường đại học Bách khoa Hà nội. [7]. Đlamonte, Dầu mỏ là gì. [8] Petroleum and related Products. [9].Caltex Petroleum Corporation, Product Guide. [10]. Hồ Lê Viên (chủ biên), Máy và thiết bị sản xuất hóa chất.