VNCCK
NGHIEP
Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài:
Nghiên cứu quy trình cơng nghệ kiểm sốt, đánh giá trạng thái kỹ thuật của máy
mĩc, thiết bị bằng phương pháp phân tích dao động, nhiệt độ và dầu bơi trơn
Mã số KC.05.13
KS Nguyễn Hải Hà
Hà Nội, 06/2004 Bản thảo viết xong 11/2003 thuộc VNCCK
Đơn xin sao chép tồn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Viện trưởng Viện
nghiên cứu Cơ Khí, trừ trường hợp sử dụng với mục đích nghiên cứu
56To
Trang 2Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài
BỘ CƠNG NGHIỆP VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ
Số 4 - Đường Phạm Văn Đồng - Câu Giấy - Mai Dịch - Hà Nội
Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Đề tài:
Nghiên cứu triển khai quy trình cơng nghệ kiểm sốt, đánh giá trạng thái kỹ
thuật của máy mĩc, thiết bị bằng phương pháp phân tích đao động, nhiệt độ và dầu bơi trơn
Mã số KC.05.13
KS Nguyễn Hải Hà
Hà Nội, 06/2004
Bản thảo viết xong 11/2003 thuộc VNCCK
Tài liệu này được chuẩn bị trên cơ sở kết quả thực hiện Đề tài cấp Nhà nước, mã số
KC.05.13
Trang 3
DANH SÁCH CÁ NHÂN THAM GIA THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Tham gia vào TT Họ và tên Cơ quan cơng tác mục A Chủ nhiệm đề tài Viện Nghiên cứu Cơ khí Chương I
Ks Nguyễn Hải Hà Chương II
Chương II
Chương IV
B | Cán bộ tham gia nghiên cứu
1 | Ks Trần Ngọc Hải Viện Nghiên cứu Cơ khí Chương III 2 | Ts Nguyén Van Mién Viện Nghiên cứu Cơ khí Chương II 3 | Ks Nguyễn Mạnh Hùng Viện Nghiên cứu Cơ khí Chương II Chương II 4 | Ks Lê Quốc Hưng Viện Nghiên cứu Cơ khí Chương II Chương HI 5 †Ks Trần Thành Lý Viện Nghiên cứu Cơ khí Chương III Chương IV 6 | Ks Luu Trùng Dương Viện Nghiên cứu Cơ khí Chương III Chương IV
7 | Ks Nguyễn Hồng Long Viện Nghiên cứu Cơ khí Chương II 8 | Ks Pham Van Cường Cơng ty Giấy Bãi Bằng Chương III
Trang 4
Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài
TOM TAT
Trong các dây chuyển sản xuất tiên tiến, các yếu tố an tồn, liên tục và chi phí
thấp luơn là các yếu tố quan trọng nhất Để đạt được các yếu tố này, trong nhiều năm qua, các nhà quản lý đã áp dụng rất nhiều các phương pháp tổ chức, quản lý, áp dụng
các cơng nghệ tiên tiến cho các dây chuyền sản xuất của mình nhằm giảm tối da chi
phí sản xuất tăng hiệu quả của dây chuyển Một trong những chỉ phí lớn và thường xuyên đối với một dây chuyển sản xuất là các chi phí cho cơng tác sửa chữa, bảo
dưỡng máy mĩc thiết bị Việc tăng cường áp dụng các cơng nghệ mới tiên tiến vào
cơng tác sửa chữa bảo dưỡng sẽ giảm được tối đa các chi phí khơng cần thiết trong day chuyền do:
- Dam bao sự hoạt động liên tục, an tồn của đây chuyền thiết bị
- Chủ động trong các cơng tác sửa chữa bảo dưỡng, tiết kiệm chỉ phí nguyên liệu, vật tư thay thế
- Giảm chi phí mua phụ tùng thay thế, giảm chi phí đầu tư cho các dây chuyển sản xuất
Tuy nhiên, do các đặc thù riêng của các dây chuyển sản xuất, để phát huy hết hiệu quả của cơng tác bảo dưỡng, sửa chữa việc lựa chọn các cơng nghệ phù hợp là rất quan trọng
Để tài này tập trung nghiên cứu, triển khai một cơng nghệ tiên tiến được ứng dụng trong cơng tác bảo dưỡng sửa chữa thường được áp dụng trong các dây chuyển
sản xuất tiên tiến trên thế giới Cơng nghệ này là cơng nghệ giám sát và chẩn đốn tình
trạng hoạt động của hệ thống máy mĩc thiết bị dựa trên các kết quả của việc giám sát
và phân tích các thống số cơng nghệ tác động lên hệ thống thiết bị trong quá trình làm việc là đao động, nhiệt độ và dầu bơi trơn
Phương pháp tiếp cận chính của đề tài là căn cứ trên các phân tích lý thuyết và
các điều kiện hoạt động cụ thể của các hệ thống thiết bị trong dây chuyển sản xuất lựa chọn các thơng số gây ảnh hưởng mạnh đến điều kiện làm việc của các thiết bị Lựa chọn, đánh giá các ảnh hưởng của thơng số được chọn lên hệ thống thiết bị Xác định các dạng hư hỏng của hệ thống thiết bị thể hiện qua thơng số được chọn Xây dựng cấu
hình hệ thống giám sát và chẩn đốn hư hỏng dựa trên việc giám sát và phân tích thơng
số được chọn Thực hiện các phân tích, chẩn đốn hư hỏng của hệ thống thiết bị, đặc biệt các một số thiết bị đặc trung trong các dây chuyển sản xuất như Giấy, Điện, Hố
Trang 5Các nghiên cứu trên nhằm đặt được các kết quả sau: Các kết quả nghiên cứu lý thuyết:
- Báo cáo tổng quan về quá trình phát triển của kỹ kiểm sốt và đánh giá tình
trạng thiết bị trên Thế giới và Trong nước
- Báo cáo nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố dao động, nhiệt độ và chất lượng
đầu bơi trơn đến tình trạng làm việc của máy mĩc, thiết bị
- Bộ tài liệu kỹ thuật về cơ sở lý thuyết giám sát và phân tích dao động máy để xác định các dạng hư hỏng trong hệ thống thiết bị
- Bộ tài liệu kỹ thuật về cơ sở lý thuyết giám sát và phân tích dầu bơi trơn và nhiệt độ để xác định tình trạng làm việc của hệ thống thiết bị
- Xây dựng các quy trình cơng nghệ giám sát tình trạng (09 quy trình) trên cơ sở sử dụng kỹ thuật phân tích dao động máy cho các thiết bị sau:
bơm, quạt, tuabin, các thiết bị dạng lơ quay
- Tài liệu kỹ thuật xây dựng hệ thống chuẩn đánh giá tình trạng thiết bị khi sử
dụng kỹ thuật phân tích dao động, nhiệt độ và dầu bơi trơn để giám sát tình trạng thiết bị
- Xây dựng phần mềm lưu trữ, quản lý dữ liệu, cảnh báo và phân tích lỗi để giám
sát tình trạng thiết bị
- Triển khai, xây dựng phần mềm quản lý hệ thống thiết bị, máy mĩc, hệ thống giám sát thiết bị cho Cơng ty Giấy Bãi Bằng, nhà máy Giấy Tissiu Cầu Đuống dựa trên cơ sở hệ thống thiết bị giám sát và chẩn đốn gián đoạn của Cơng ty Giấy Bãi Bằng
- Bộ tài liệu tiêu chuẩn tra cứu và đánh giá tình trạng thiết bị bằng phương pháp
phân tích dao động
Triển khai các kết quả nghiên cứu trong thực tế
Các nội dung nghiên cứu của để tài đã được ứng dụng triển khai trong nhiều
ngành cơng nghiệp khác nhau như cơng nghiệp Giấy, Hố chất, Điện lực, Ximăng Sau thời gian thực hiện, các nội dung nghiên cứu của đề tài đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu để ra trong bản thuyết minh để tài
Các kết quả nghiên cứu của đẻ tài đều đạt chất lượng tốt và bước đầu được triển
khai vào thực tế sản xuất
Các kết quả nghiên cứu của để tài cĩ khả năng ứng dụng thức tiễn rất cao
Trang 6
Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài MỤC LỤC Danh sách cá nhân tham gia thực hiện đề tài án HH rưe i TOM Tat ii "01T 1 LOE mG GAU 808 5 00151 8H81.).6 1 PP 7
I Tổng quan Tình hình nghiên cứu ngồi nước - cccsctxctetererrrrrxe 7 II Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước -:+ccScs2x22121211111121e xe 10 TH Muc ti€u nghién 0 12
IV Các nội dung nghién cifu va giGi Nam ceseeseeesssseseeeeceseseeesseaeesesseneeeseseeees 12 Chương II: Cơ sở lý Thuyết HH HH HH HH He 14 I Cơ sở lý thuyết về dao động máy - tt 14 1 Ý nghĩa và các dang cla dao động máy Hee 14 2 Dao động điều hồ và đặc tính cơ bản -s-cscstn 2221 2xxerrre 18 3 Dao động tuần hồn va cdc dac tinh CO bam oo ee ceeceesesesescseeeeecsecensecseneeetenees 20 4 Các dao động hầu tuần hồn: .-. HH Hệ 27 II Cơ sở lý thuyết phân tích đầu bơi trơn « sen nrrrrrreeeerrrree 30 1 Các tính chất của dầu liên quan tới việc lựa chọn dầu và tình trạng kỹ thuật của máy mĩc, thiết bị Cơ sở các phương pháp đo kiểm trong chẩn đốn 31
2 Các thơng số cơ bản của dầu liên quan tới tình trạng kỹ thuật của các dạng máy In 0®
4 Phân tích chất lượng dầu dang sử dụng Thay thế đầu 5 Ảnh hưởng nhiễm bẩn hạt rắn trong dầu tới quá trình bơi trơn và tình trạng làm việc của hệ thống thiết bị Cơ sở lý thuyết xác định mức độ nhiễm bẩn dầu và mài 09):890)0:(10:) 0n 44
II Cơ sở lý thuyết phân tích nhiệt độ - 221121121 53
1 Nhiệt độ là một thơng số thể hiện tình trạng kỹ thuật máy mĩc thiết bị 53
2 Nghiên cứu tình trạng kỹ thuật máy mĩc thiết bị thể hiện qua sự thay đổi của nhiệt độ 3 Các đối tượng chính liên quan tới nhiệt độ trong chẩn đốn 56
IV Hệ thống giám sát và phân tích tình trạng thiết Đị +c«csceeverrrrree 39 1 Các thành phần cơ bản của Kỹ thuật chẩn đốn tình trạng thiết bị 61
Trang 72 Các hiện tượng bất thường xuất hiện trong quá trình hoạt động của hệ thống
0128520010157 62 3 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống giám sát và chẩn đốn tình trạng thiết bị 66 Chương II: Phương pháp nghiên cỨU - Sàn HH HH n2 021 0 ke 70
I Ứng dụng kỹ thuật phân tích dao động trong giám sát và phân tích tình trạng thiết 0 71
1 Các hiện tượng bất thường của các máy quay : c2 71 2 Lựa chọn các mầy được giám sắt : - sàn ni 73
3 Lựa chọn các tham SỐ O: «án HH HH HH0 110111111 xrk 74 4 Lựa chọn các điểm đQ: so H2 n11111121011121141111121111 111 75
bi Choo nu 0c 76
6 Xác định tiêu chuẩn đánh gíá cành TT 2 71
7 Thiết lập bảng định hướng hỏng hĩc cá St nH 22 1 re ree 80
IL Ung dung kỹ thuật phân tích đao động trong phân tích tình trạng thiết bị 82
1 Đặc điểm chính của phép đo và phân tích tình trạng của máy quay 82 2 Các trường hợp đặc trưng của dao động với tần số thấp c-ee 86 3 Trường hợp đặc trưng của dao động với tần số cao ereieeiee 90
II Phân tích và chẩn đốn hư hỏng la cm 2 Lắp lệch .-.« - 3 Lệch ổ đỡ và trục cong tại ổ đỡ A LOM h 5 Lan truyền nền mĩng: Nền mềm, ứng suất đường ống 98 6 Cộng hưởng +11 2111214 14 11 H011 14 1 Cà TH n11011.0211, 98 7 Cac hu hong 0 na 103
8 Hư hỏng 6 6 truot occ cccccscsesssecsecsssesseesessesseseesncescaseecsseeneancanasscuesesseenseesseeseeeeas 106 L0 11 109 10 Các hư hỏng của các thiết bị thuỷ khí -c-ctreererreeeirres 114 11 Bánh răng - «+ kh nh nh HH HH0 TH Hà H00 101 tr 117 IV Hệ thống giám sát và chẩn đốn tình trạng thiết bị dựa trên phân tích dầu bơi lo 125
1 Tổng quan về qui trình chẩn đốn -. - 5< sen 1xx rrkerereverriee 125
2 Phương pháp xác định nhiễm bẩn hạt 6c cccScccScecrrrrrrrrrrrree 132
Trang 8Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài
3 Phương pháp ly tâm sử dụng chất hồ tan chọn lọc
4 Kỹ thuật xác định kích thước hạt 134
5, Giới thiệu dụng cụ đo xách tay (contamikit) của Nhật: .-~ 141
6 Tiêu chuẩn ISO đánh giá độ nhiễm bẩn -c.ceieerrire 144 7 Quy trình đo và các bước tiến hành các HH2 tr re 145 8 Chuẩn bị mẫu cho mịcrOSCOD 5-72 2n HH 2 .11111.111,E 146 S1 146
V Quy trình chẩn đốn tình trạng kỹ thuật máy mĩc thiết bị qua nhiệt độ 148
1 Thiết bị đo nhiệt độ và xác định các đối tượng chẩn đốn 148
2 Chọn giá trị nhiệt độ cao nhất cho phép -cctvtsnnrrererrrei 148 Chương IV: Kết QuẢ - HH HH Thiệp 153 1 Các kết quả đạt ƯỢC - - 4122k” H111 1121111141 1.1 Ty 153 TL Dam 1 156
C0 0n 158
I0 0:00 - dA 160
(E8 ốc nh 161
Các phụ lục kèm theo báo cáo này:
Phụ lục 1 - Quy trình cơng nghệ giám sát và chẩn đốn hệ thống Quạt Phụ lục 2 - Quy trình cơng nghệ giám sát và chẩn đốn hệ thống Bơm Phụ lục 3 - Quy trình cơng nghệ giám sát và chẩn đốn Bánh răng hộp số Phụ lục 4 - Quy trình cơng nghệ giám sát và chẩn đốn Lơ quay
Phụ lục 5 - Quy trình cơng nghệ giám sát và chẩn đốn hệ thống Bể trộn cánh khuấy Phụ lục 6 - Quy trình cơng nghệ giám sát và chẩn đốn ổ đỡ con lăn
Phụ lục 7 - Quy trình cơng nghệ giám sát và chẩn đốn máy nghiền
Phụ lục 8 - Quy trình cơng nghệ giám sát và chẩn đốn động cơ điện
Phụ lục 9 - Quy trình cơng nghệ giám sát và chẩn đốn tuabin hơi
Phụ lục 10 - Biểu mẫu giám sát và chẩn đốn tình trạng thiết bị Phụ lục 11 - Tiêu chuẩn đánh giá tình trạng thiết bị
Phụ lục 12 - Lựa chọn hệ thống giám sát
Phụ lục 13 - Quản lý cơ sở dữ liệu
Trang 9Bảng chú giải
- BKHCNMT: Bộ khoa học cơng nghệ và mơi trường - VNCCK: Viện nghiên cứu cơ khí
- PM (Predictive Maintenance): Bao duGng phịng ngừa
- TPM (Total Productive Maintenance: Bao dudng téng thé
- TQM (Total Quality Management): Bao duGng chat luong tổng thể - DCS (Distribute control system): Hé théng diéu khién phan tán
- Breakdown Maintenance: Bảo đưỡng khi hỏng hĩc
- Preventive Maintenance - Time Based Maintenance: Bảo dưỡng phịng ngừa theo thời gian - Preventive Maintenance - Condition Based Maintenance: Bảo đưỡng phịng ngừa theo tình trạng thiết bị - Machine Conditon Monitoring and Diagnosis System: Hệ thống bảo dưỡng và chẩn đốn tình trạng thiết bị - Total Intergrated System: Hệ thống tích hợp tồn diện - Hardware: Phần cứng - Software: Phần mềm - Solutions: Giải pháp
- Technical service: Dịch vụ kỹ thuật
- Condition Monitoring Technique — CMT: Kỹ thuật giám sát tình trạng - Condition Analysis Technique — CAT: Kỹ thuật phân tích tình trạng
- Accelerometer: Gia tốc kế
- Tacho Photoelectric Probe: Đầu đo tốc độ và chuyển vị
Trang 10
Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài LỜI MỞ ĐẦU
Hiện nay, dưới áp lực cạnh tranh gay gắt trên thị trường, việc cần thiết phải giảm tối đa giá thành sản phẩm cũng như các chỉ phí quản lý nhà máy đang là một vấn đề rất
bức xúc và cần phải được giải quyết một cách triệt để
Hàng năm, các cơng ty đã phải chi phí một khoản khá lớn để phục vụ các cơng tác sửa chữa, bảo dưỡng máy mĩc thiết bị Mặt khác việc dừng dây chuyển khơng định trước sẽ gây rất nhiều bất lợi cho cơng tác quản lý sản xuất cũng như cơng tác quản lý
và thực hiện bảo dưỡng, lập kế hoạch sửa chữa, kế hoạch dừng máy và mua sắm thiết bị
phụ tùng thay thế Việc chủ động này sẽ làm làm giảm tối đa chỉ phí trong cơng tác bảo dưỡng và tăng hiệu quả của việc mua sắm thiết bị
Do đĩ, việc nghiên cứu phát triển các phương pháp bảo dưỡng tiên tiến nhằm đáp ứng đây đủ các yêu cầu của một dây chuyển sản xuất cơng nghiệp đã và đang được phát triển rất mạnh ở các nước cơng nghiệp phát triển và là nhu cầu bức súc của các nhà máy sản xuất theo dây chuyền ở nước ta
Theo thời gian các phương pháp bảo dưỡng tiên tiến đần được áp dụng và cĩ những tác động tích cực đến quá trình vận hành và phát triển của các dây chuyền sản
xuất Ta cĩ thể khái quát quá trình phát triển của các phương pháp bảo dưỡng trong các
dây chuyển sản xuất cơng nghiệp trên thế giới như sau:
a Phương pháp Bảo dưỡng khi hư hỏng (Breakdown Maintenance)
b Phương pháp Bảo dưỡng phịng ngừa theo thời gian (Preventive Maintenance -
Time Based Maintenance)
c Phương pháp Bảo dưỡng phịng ngừa theo tình trạng thiết bị (Preventive Maintenance - Condition Based Maintenance)
Hiện nay, trong các nhà máy, dây chuyền sản xuất cả ba hệ thống bảo dưỡng trên
cùng tồn tại song song Tuy nhiên, với các dây chuyền sản xuất liên tục hoặc với các hệ
thống thiết bị quan trọng, cĩ giá trị lớn người ta đang triển khai áp dụng phương pháp bảo dưỡng thứ ba - Phương pháp Bảo dưỡng phịng ngừa theo tình trạng thiết bị
(Preventive Maintenance - Condition Based Maintenance)
Trang 11thép, nhà máy ximăng và nhanh chĩng thể hiện những ưu điểm nổi bật của nĩ trong
cơng tác bảo dưỡng phịng ngừa ở các nhà máy
Nội dung chính của phương pháp này là: Trạng thái làm việc của các máy mĩc thiết bị hoạt động trong dây chuyển sẽ được giám sát bởi một hệ thống giám sát và chẩn đốn tình trạng thiết bị
Hệ thống giám sát sẽ chịu trách nhiệm giám sát các hiện tượng xuất hiện trong quá trình làm việc của thiết bị như tiếng ồn, độ rung, nhiệt độ kiểm tra tình trạng thực tế của thiết bị, phát hiện các trạng thái bất thường của thiết bị, qua đĩ xác định chính xác xu hướng hư hỏng của thiết bị
Hệ thống phân tích và chẩn đốn tình trạng thiết bị sẽ chịu trách nhiệm phân tích các kết quả thu được từ hệ thống giám sát thơng báo chính xác vị trí, mức độ hư hỏng giúp người sử dụng kịp thời điều chỉnh hoặc thay thế các phần hư hỏng tránh các hư hỏng theo đây chuyển,
Nhờ những kết quả này, các cán bộ quản lý bảo dưỡng cĩ thể xác định được các
hư hỏng của thiết bị từ rất sớm và hồn tồn cĩ thể chủ động trong việc hoạch định kế hoạch sửa chữa và chuẩn bị phụ tùng thay thế
Trong phương pháp này thay vì sửa chữa, bảo dưỡng theo chu kỳ thời gian người
sử dụng sẽ giám sát tình trạng của các thiết bị thơng qua các phép đo theo các chu kỳ thời gian Tuỳ theo tình trạng hoạt động của thiết bị, mức độ phức tạp và quan trọng của nĩ người ta xác định các khoảng thời gian đo phù hợp và như vậy người bảo dưỡng
cĩ thể giám sát chặt chẽ tất cả các thiết bị cần thiết
Vì chi phí cho cơng việc thực hiện các phép đo và phân tích nhỏ hơn rất nhiều so với với cơng việc sửa chữa; độ an tồn và độ tin cậy của dây chuyền rất cao do được giám sát chặt chẽ do đĩ phương pháp bảo dưỡng này được coi là giải pháp tối ưu cho việc quản lý bảo dưỡng cho các đây chuyền cơng nghiệp
Trang 12
Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
I TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU NGỒI NƯỚC
Các kỹ thuật giám sát và phân tích tình trạng thiết bị được phát triển đồng thời với
sự phát triển của nên sản xuất cơng nghiệp của các nước cơng nghiệp tiên tiến trên thế
giới
Nhằm thoả mãn nhu cầu tăng năng suất thiết bị, giảm giá thành sản phẩm tăng khả năng cạnh tranh của các sản phẩm trên thị trường, ngồi việc liên tục đổi mới cơng nghệ sản xuất, ứng dụng các kỹ thuật tiên tiến trong các dây chuyển sản xuất, một trong những phương pháp chủ yếu được tất cả các nhà quản lý trong các dây chuyển
sản xuất của các nền cơng nghiệp phát triển áp dụng là nâng cao cơng tác tổ chức, quản
lý bảo dưỡng thiết bị, tận dụng tối đa năng lực sản xuất của hệ thống thiết bị và giảm tối thiểu các hư hỏng xảy ra trên hệ thống, qua đĩ giảm tối đa chi phí bảo đưỡng tăng khả năng cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường
Ngay từ đầu những năm 50 của thế kỷ 20, các kỹ thuật bảo dưỡng tiên tiến đã liên tục được phát triển và ứng dụng tại các dây chuyển sản xuất của các nước cơng nghiệp phát triển Hàng loạt các phương pháp bảo dưỡng tiên tiến ra đời (như PM - Predictive
Maintenance, TPM - Total Productive Maintenance, TQM - Total Quality Management ) thay thế cho các phương pháp cũ lạc hậu trong các dây chuyền sản xuất
như Bảo dưỡng khi hư hỏng (Break - Down Maintenance) và Bảo dưỡng theo các chu
kì thời gian (Time Base Maintenance)
Một trong nhứng điểm khác biệt chủ yếu của các hệ thống bảo dưỡng tiên tiến
(PM, TPM, TQM) so với các phương pháp bảo dưỡng cổ điển, là việc ứng dụng Hệ
thống giám sát và chẩn đốn tình trạng thiết bị phục vụ cơng tác bảo dưỡng
Hệ thống giám sát và chẩn đốn tình trạng thiết bị (Machine Condition
Monitoring and Diagnosis System) là một hệ thống tích hợp (phần cứng - máy đo, đầu đo, phần mềm và giải pháp) thực hiện giám sát tình trạng hoạt động của hệ thống máy
mĩc thiết bị, phân tích các yếu tố tác động lên hệ thống thiết bị qua đĩ cĩ thể dự báo
chính xác được tuổi thọ của thiết bị, chẩn đốn được các hư hỏng sẽ xuất hiện trên hệ thống, xác định được vị trí, nguyên nhân và mức độ hư hỏng; Cung cấp đầy đủ các thơng tin cần thiết giúp các nhà quản lý và các kỹ sư bảo dưỡng hồn tồn chủ động trong việc tổ chức sản xuất, chuẩn bị vật tư thay thế và lên lịch sửa chữa bảo dưỡng
Trang 13Với mục tiêu đảm bảo sự hoạt động an tồn, chính xác, tin cậy của hệ thống máy
mĩc-thiết bị; giảm tối đa chi phí sửa chữa, bảo trì hệ thống, kỹ thuật giám sát và chan đốn quá trình hoạt động của máy mĩc thiết bị được áp dụng trong rất nhiều ngành
cơng nghiệp
Đánh giá được mức độ quan trọng của kỹ thuật giám sát và chẩn đốn tình trạng
thiết bị đối với một dây chuyền sản xuất, trong nhiều năm qua việc nghiên cứu và phát triển kỹ thuật này ở các nước cơng nghiệp tiên tiến phát triển rất mạnh
Cùng với sự phát triển của cơng nghệ điện tử, cơng nghệ thơng tin và cơng nghệ
vật liệu, kỹ thuật giám sát và chẩn đốn tình trạng thiết bị đã cĩ những bước tiến nhảy
vọt Các thiết bị đo trở nên nhỏ gọn, cĩ khả năng phân tích và sử lý tín hiệu cao, đầu đo
cĩ kích thước nhỏ, khả năng thu nhận tín hiệu rất chính xác, các phần mềm quản lý, phân tích và xử lý tín hiệu đo cho phép giám sát và chẩn đốn chính xác tình trạng của
hệ thống thiết bị
Các hệ thống giám sát và chẩn đốn tình trạng thiết bị hiện đại cịn cho phép tích
hợp với các hệ thống điều khiển phân tán (DCS) tạo thành hệ thống tích hợp tồn diện (Total Intergrated System) cho phép phát huy tối đa năng lực sản xuất của một dây chuyền thiết bị Vì vậy trong những năm gần đây, Hệ thống giám sát và chẩn đốn tình trạng thiết bị trở thành một bộ phận khơng thể thiếu trong bất kỳ một đây chuyển sản
xuất nào của các nước cơng nghiệp tiên tiến
Nếu như ở các giai đoạn khởi đầu tại các nước cơng nghiệp tiên tiến, hệ thống
giám sát và chẩn đốn tình trạng thiết bị chỉ được áp dụng chủ yếu ở các nhà máy điện
nguyên tử, nhà máy hố chất thì hiện nay nĩ đã được áp dụng trong hầu hết các dây chuyển sản xuất cơng nghiệp như nhà máy nhiệt điện, nhà máy giấy, nhà máy cán
thép, ximăng, nhà máy đường
Nguyên nhân chính của điều này, ngồi việc các nhà quản lý đã nhận thức được tầm quan trọng của kỹ thuật giám sát và chẩn đốn tình trạng thiết bị cịn đo giá thành của hệ thống thiết bị giảm nhanh cùng với việc phát triển các giải pháp hệ thống phù
hợp với các đây chuyền sản xuất cĩ mức độ phức tạp từ thấp đến cao
Xu hướng phát triển chính của việc nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật giám sất và
Trang 14Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài
và thực hiện chuyển giao cơng nghệ đưới các dạng dịch vụ kỹ thuật (technical service)
Mơ.hình này rất phù hợp với quy trình sản xuất hiện đại cĩ mức độ chuyên mơn hố
cao, nĩ cung cấp nguồn tài chính cho các viện nghiên cứu, cơng ty cung cấp dịch vụ
tập trung phát triển cơng nghệ, nĩ giúp cho các nhà máy sản xuất tiết kiệm được các
chi phí duy trì đội ngữ chuyên gia phân tích cĩ trình độ cao mà vẫn phát huy hết khả
năng của hệ thống phân tích và chẩn đốn tình trạng thiết bị
Hiện nay trên thế giới cĩ rất nhiều các cơng ty, hãng lớn tham gia vào việc nghiên cứu và phát triển kỹ thuật và giám sát tình trạng thiết bị, theo các hướng khác nhau:
~ Một số hãng chuyên sản xuất phần cứng (các máy do va dau do ): Schenk (CHLB Đức), Shinkawa (Nhật Bản), Sony (Nhật Bản)
- Các Viện và trung tâm nghiên cứu nghiên cứu phát triển phần mềm và các giải
pháp:
Japan Institute of Plan Maintenance (Nhat Ban)
Machinery Condition Monitoring institute (Canada)
- Các hãng lớn xây dựng và phát triển các hệ thống cơng nghệ tích hợp (phân
cứng, phần mềm và giải pháp):
Bruel & Kjaer Vibro (Đan Mạch - CHLB Đức)
SKFE Condition Monitoring System (Thuy Điển - Mỹ)
Esso-Mobil (Mỹ)
Hiện nay, kỹ thuật giám sát và chẩn đốn tình trạng thiết bị trên thế giới đã phát triển ở mức độ rất cao Tuy nhiên, các kết quả nghiên cứu cũng như các giải pháp kỹ
thuật ứng dụng cho các dây chuyển sản xuất cụ thể được các hãng thương mại hố thành các sản phẩm cơng nghệ Việc chuyển giao các sản phẩm cơng nghệ này yêu cầu
một chi phí khá lớn, đặc biệt là với các nước cĩ nên cơng nghiệp đang phát triển như
Việt Nam
Chính vì vậy, muốn áp dụng được các kỹ thuật tiên tiến này vào Việt Nam, cách
duy nhất là các đơn vị nghiên cứu triển khai của Việt Nam phải phát huy nội lực, nghiên cứu vận dụng các kết quả đạt được của nước ngồi để áp dụng các phương pháp phù hợp nhất với thực trạng nền sản xuất cơng nghiệp của Việt Nam
Điểm thuận lợi là việc phát triển cơng nghệ giám sát và chẩn đốn trên thế giới rộng rãi theo các quy mơ từ đơn giản đến phức tạp tạo ra một phạm vị rộng cho các cán
Trang 15II TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC
Cùng với sự phát triển kinh tế chung của đất nước, trong những năm gần đây, hàng loạt các Nhà máy, dây chuyển sản xuất đường, giấy, xi măng, điện, cán thép
cũng như các dây chuyển chế biến lắp ráp khác được xây dựng và đi vào hoạt động Hiện nay, với sự xuất hiện của nhiều thành phần kinh tế, để cĩ thể tồn tại trên thị
trường, các sản phẩm phải cĩ khả năng cạnh tranh cao Hơn nữa, trong những năm gần
đây với xu thế hội nhập, loại bỏ dần hàng rào thuế quan, hàng hố do Việt Nam sản
xuất đang phải cạnh tranh trực tiếp với hàng hố nhập ngoại cĩ giá thành rẻ và chất
lượng cao Chính vì vậy, để cĩ thể tồn tại và phát triển các nhà sản xuất trong nước sẽ
buộc phải dùng mọi biện pháp giảm chỉ phí giá thành của sản phẩm
Đặc điểm làm việc theo dây chuyển nên việc đảm bảo cho nhà máy hoạt động liên tục, an tồn là một yêu cầu tất yếu đối với từng nhà máy Chính vì vậy, cơng tác sửa chữa, bảo trì máy mĩc thiết bị ở các nhà máy này chiếm một vị trí rất quan trọng Kỹ thuật bảo dưỡng thiết bị ở hầu hết các dây chuyển sản xuất ở Việt Nam hiện nay
(đặc biệt là ở khu vực quốc doanh) đều là kỹ thuật cổ điển, lạc hậu dựa vào kinh
nghiệm của người sử dụng là chính
Các phương pháp bảo dưỡng chủ yếu được áp dụng ở các đây chuyền sản xuất ở Việt Nam hiện nay là sửa chữa thiết bị khi đã xảy ra hư hỏng (Break Down Maintenance), hoặc bảo dưỡng thiết bị theo định kỳ thời gian (Time Base
Maintenance) Các phương pháp này đã bộc lộ hàng loạt các nhược điểm như;
- Gây các hư hỏng bất thường làm dừng tồn bộ dây chuyền sản xuất
- Gây bị động trong việc quản lý sản xuất, tiêu thụ cũng như cơng tác quản lý bảo
dưỡng
- Khối lượng chỉ tiết thay thế cần chuẩn bị nhiều (do khơng định trước được hư hỏng) gây lãng phí lớn
Chính vì vậy, chỉ phí bảo đưỡng hàng năm rất lớn mà hiệu quả bảo dưỡng khơng
cao Do đĩ, để giảm được chỉ phí tăng năng suất hoạt động của hệ thống thiết bị, việc áp dụng các kỹ thuật bảo dưỡng tiên tiến là một tất yếu khách quan đối với tất cả các dây chuyển sản xuất ở Việt Nam Như vậy, việc xây dựng các Hệ thống giám sát và chẩn đốn tình trạng thiết bị hiện đại là một nhu cầu thực tế ở các dây chuyển sản xuất ở Việt Nam hiện nay
Trang 16
Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài
Tuy nhiên, cho đến nay việc ứng dụng các kỹ thuật tiên tiến trong cơng tác chẩn
đốn và kiểm sốt trạng thái hoạt động của máy mĩc, thiết bị hầu như chưa được áp dụng tại các nhà máy sản xuất của Việt Nam
Các nguyên nhân chính của vấn đề này, là chưa cĩ sự kết hợp chặt chẽ giữa các
đơn vị nghiên cứu, chế tạo với các cơ sở sản Xuất trong nước trong cơng tác trong việc nghiên cứu phát triển các kỹ thuật bảo dưỡng tiên tiến Một số đơn vị chỉ dừng lại ở mức nghiên cứu lý thuyết, khơng đưa ra các giải pháp cụ thể cho việc triển khai hệ thống giám sát chẩn đốn cũng như các phương án sửa chữa thiết bị khi phát hiện hư hỏng Chi phí xây dựng hệ thống, nếu phải thuê chuyên gia nước ngồi, vượt quá khả năng của các nhà máy trong nước
Các cơng ty, viện nghiên cứu trong ngành cơ khí ở Việt Nam cũng đã tham gia rất
nhiều trong việc bảo dưỡng thiết bị của các dây chuyền sản xuất, tuy nhiên mới chỉ dừng lại ở việc cung cấp phụ tùng thay thế, sửa chữa thiết bị
Việc nghiên cứu lí thuyết giám sát và chẩn đốn tình trạng thiết bị đã được bất đầu từ khá lâu và tương đối phát triển ở Việt Nam Từ những năm 70 của thế kỷ trươc, một số nhà khoa học của Trường Đại Học Bách khoa Hà Nội đã cĩ những nghiên cứu cứu ứng dụng dao động kỹ thuật trong việc phân tích hư hỏng và cân bằng động cho các hệ thống tuabin của các nhà máy nhiệt điện Hiện nay, kỹ thuật giám sát và chẩn
đốn tình trạng thiết bị cũng đang được nghiên cứu tại các trung tâm khoa học lớn của Việt Nam như Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Cơ học Việt Nam, Đại học Bách khoa
TP Hồ Chí Minh Nhiều cơng trình nghiên cứu, luận văn tiến sĩ đã được thực hiện
liên quan đến lĩnh vực giám sát và chẩn đốn tình trạng thiết bị Cácc nội dung nghiên
cứu đã tập trung vào các vấn đề quan trọng và cần thiết cho việc giám sát và chẩn đốn các thiết bị quan trọng trong dây chuyền sản xuất như các hệ thống tua bin, hộp số Các kết quả nghiên cứu lí thuyết đầu cĩ hàm lượng khoa học cao và là các cơ sở lý
thuyết quý báu cho việc phát triển nghiên cứu kỹ thuật giám sát và chẩn đốn tình trạng thiết bị tại Việt Nam Tuy nhiện việc triển khai ứng dụng thực tế đặc biệt là chuyển giao các kết quả nghiên cứu một cách cĩ hệ thống cho các nhà máy, dây
chuyển sản xuất của nước ta chưa được quan tâm đúng mức Nên hiện nay, chưa cĩ
một nhà máy nào của Việt Nam cĩ được một hệ thống giám sát và chẩn đốn hiện đại
làm việc cĩ hiệu quả
Với nhu cầu thực tế ở Việt Nam cũng như thực trạng của việc nghiên cứu áp dụng
Trang 17dụng triển khai các kỹ thuật này trong các dây chuyển sản xuất ở Việt Nam là cực kỳ
cân thiết Việc áp dụng thành cơng kỹ thuật này ở Việt Nam sẽ đem lại hiệu quả kinh tế rất cao, nĩ sẽ phát huy được nội lực của ngành cơ khí Việt Nam trong việc tham gia thực hiện các dịch vụ bảo dưỡng thiết bị cho các ngành sản xuất khác
HI MỤC TIỂU NGHIÊN CỨU
Căn cứ theo các nhu cầu đã phân tích ở trên, mục tiêu chủ yếu của để tài là nghiên cứu cấc yếu tố tác động lên hệ thống thiết bị trong quá trình làm việc, nghiên
cứu các phương pháp phân tích, đánh giá các yếu tố này, qua đĩ xây dựng các hệ thống giám sát và chẩn đốn tình trạng thiết bị phù hợp và áp dụng các hệ thống này vào
trong các dây chuyển sản xuất thực tế ở Việt Nam Các mục tiêu chủ yếu cần đạt được bao gồm:
- Xây dựng hệ thống cơ sở lý thuyết đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố dao động, nhiệt độ và chất lượng dầu bơi trơn tới tình trạng làm việc của máy mĩc, thiết bị
- Xây dựng cơ sở lý thuyết cho việc ứng dụng các kỹ thuật giám sát và phân tích
các yếu tố dao động, nhiệt độ và chất lượng dầu bơi trơn trong giám sắt và phân tích
tình trạng máy; ứng dụng các kết quả phân tích các hiện tượng trên trong việc dự báo chính xác các dạng hư hỏng, vị trí hư hỏng và mức độ của các hư hỏng cĩ thể xuất hiện trên hệ thống máy mĩc thiết bị
- Tổng hợp, lựa chọn hệ thống tiêu chuẩn đánh giá tình trạng của thiết bị dựa trên phân tích và giám sát các yếu tố đao động, nhiệt độ và chất lượng đầu bơi trơn
- Ứng dụng các kết quả nghiên cứu trong việc xây dựng hệ thống Giám sát và
chẩn đốn tình trạng thiết bị tại các cơ sở sản xuất tại Việt Nam
IV CÁC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN
Để đảm bảo được các mục tiêu đã dé ra, các nội dung nghiên cứu của để tài bao gồm: - Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố dao động, nhiệt độ và chất lượng đầu bơi trơn tới tình trạng làm việc của hệ thống máy mĩc thiết bị
- Nghiên cứu xây dựng các cơ sở lý thuyết giám sát và phân tích dao động máy, chất lượng đầu bơi trơn và nhiệt độ để xác định các dạng hư hỏng xuất hiện trong hệ thống máy mĩc, thiết bị
- Nghiên cứu xây dựng các mơ hình thực nghiệm phục vụ giám sát và phân tích dao
động máy, chất lượng đầu bơi trơn và nhiệt độ để xác định các dạng, vị trí và cơ chế
gây hư hỏng hệ thống máy mĩc, thiết bị
Trang 18
Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài
- Nghiên cứu, khoả sát, tổng hợp để xây dựng các hệ thống chuẩn đánh giá tình trạng
của hệ thống máy mĩc thiết bị khi áp dụng kỹ thuật giám sát và phân tích dao động
máy, chất lượng dầu bơi trơn và nhiệt độ trong dây chuyền sản xuất Từ đĩ đưa ra được dự đốn trạng thái của thiết bị và đưa ra được kế hoạch bảo dưỡng thiết bị
- Thực hiện triển khai hệ thống giám sát và chẩn đốn (tiến hành đo, phân tích giá trị
đo, xác lập hệ thống chuẩn đánh giá tình trạng, lên phương án sửa chữa ) cho các thiết bị, máy mĩc cụ thể
- Xây dựng phần mềm lưu trữ, quản lý, sử lý các dữ liệu phân tích tình trạng thiết bị phục vụ cơng tác bảo dưỡng phịng ngừa ở các dây chuyền sản xuất
Giới hạn nghiên cứu:
Căn cứ trên các phân tích lý thuyết và các điều kiện thực tế, các nghiên cứu của đề tài
này sẽ được thực hiện trong các phạm vi sau:
- Các yếu tố tác động lên hệ thống máy mĩc thiết bị được nghiên cứu bao gồm: dao động, nhiệt độ và đầu bơi trơn
- Các hệ thống máy mĩc thiết bị được nghiên cứu là các hệ thống máy mĩc thiết bị cĩ các bộ phận chính khi hoạt động làm việc ở trạng thái quay như tuabin, bơm, quạt, máy
nghiền, máy xeo giấy
- Mục tiêu ứng dụng chính của đè tài là các dây chuyền sản xuất hiện cĩ, do đĩ các phần mềm giám sát và quản lý thiết bị sẽ được xây dựng trên cơ sở phần mềm cơ bản
Trang 19CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Chương này sẽ trình bày các cơ sở lý thuyết về các yếu tố đao động, nhiệt độ và dầu bơi trơn cũng như các nghiên cứu cơ bản về các hệ thống giám sát, chẩn đốn tình
trạng thiết bị Các khái niệm này sẽ được dùng làm cơ sở cho việc nghiên cứu, ứng
dụng của đề tài
L CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ DAO ĐỘNG MÁY
Đao động máy, một cách tổng quát là một vấn để kỹ thuật rất phức tạp, dao động
xuất hiện trên các hệ thống máy mĩc cũng như các phương pháp xử lý chúng đã được
nghiên cứu từ rất lâu và đã đạt được các kết quả rất khả quan Chương này sẽ chỉ tập
trung trình bày các khái niệm cơ bản về dao động máy phục vụ cho việc phân tích chẩn đốn
1 Ý nghĩa và các dạng của dao động máy
Khi máy mĩc xuất hiện các hiện tượng bất thường, trong phần lớn các trường
hợp, chúng sẽ làm thay đổi biên độ và tần số dao động của máy Do đĩ nếu dao động
được đo và phân tích, ta cĩ thể xác định được các hư hỏng của máy mà khơng cần dừng hoặc tháo máy Đây chính là lý do tại sao mà dao động được là một đại lượng chỉ thị
tình trạng của máy
Dao động của máy được định nghĩa là “sự thay đổi theo các khoảng thời gian,
trong đĩ độ lớn của đại lượng chỉ thị sự chuyển động hoặc chuyển vị của một hệ thống
máy mĩc trở nên lớn hơn giá trị trung bình hoặc giá trị quy ước tại một thời điểm nào
đĩ mà trở nên nhỏ hơn tại thời điểm tiếp theo, sau đĩ liên tục lặp lại hai trạng thái
này” (Theo tiêu chuẩn JIS B 0153-1975)
Theo quan điểm chẩn đốn tình trạng máy đặc biệt là các máy quay, các dạng
dao động của máy cĩ thể đặt theo thứ tự như Hình 1
Dao động của máy (gọi tắt là dao động) cĩ thể phân chia thành 2 loại chính:
- _ Dao động cĩ quy tắc: Là loại dao động mà dạng sĩng được xác định trực tiếp theo thời gian
-_ Dao động bất quy tắc: Là loại dao động mà dạng sĩng chỉ cĩ thể xác định bởi các chỉ số thống kê như giá trị trung bình tị và hệ số phân bố ơ, tại một thời
điểm t nào đĩ
Biên độ dao động cĩ quy tắc d là một hàm của thời gian t:
d=D(t) ()
Trang 20Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài
Cơng thức này áp dụng cho dao động cĩ chu kỳ và khơng cĩ chu kỳ
Mặt khác, với các dao động bất quy tắc, sĩng dao động thay đổi khơng theo quy luật thời gian và khơng thể mơ tả chúng như là một hàm của thời gian, ngược lại với biểu thức (1) Quá trình xử lý các sĩng dao động bất quy tắc này gọi là quá trình thống
kê và trong trường hợp này, sự phân tích sẽ dựa trên lý thuyết xác suất Để mơ tả bản
chất của đao động, người ta dùng các chỉ số thống kê như hàm xác xuất P (d), giá trị trung bình d và hệ số phân bố ơ
Nội dung phần này khơng mơ tả chỉ tiết bản chất của dao động Một cách khác,
để phục vụ cho việc chẩn đốn, cần phải nhận biết các dạng dao động nào ở Hình 1 tương ứng với dao động của các máy cần chẩn đốn và qua đĩ xác định phương pháp
đo và phân tích Dạng dao động thường gặp trong chẩn đốn các máy quay là đao động cĩ chu kỳ, dao động hầu tuần hồn, dao động bất quy tắc cĩ dải hẹp, dao động bất quy
Trang 21£T'S0'25 20nu gIN đự9 1£) 3g oT H2 1/111 20G -[ HN 220 Pp opp sup ox 2011 Apu ono Bud,
định theo hàm tốn học Đao động cĩ thể xác của thời gian d = D(t)
Đao động được lập lại theo khoảng thời giunT
di) = d(I+T)
cĩ sơng hình sin Cịn được gọi
1d dap déno diéy bod dom ) Dao déng cé chu ky: Séng duo động là tổng hợp của các sĩng hình sin r Đao động của máy Dao động khơng cĩ chủ kỳ Đao động được lắp lại theo khoảng thời gianT đít) = đ(t+T) Đao động hẳu tuần hồn: Dao động khơng cĩ chủ kỳ những cĩ thể chuyển về dao động cĩ chủ kỳ thơng qua Poo —] Đao động tắt dân: xuất hiện một lần, kết thúc sau một số hữu Đao động bất quy tắc Dao động bất quy tắc liên tục Đao động bất quy tắc, được cơi nhự biến ngẫu —] nhiên
Đao động là hằng số theo các khoảng thời gian trong cúc đặc tinh thong ké
Dao động bất quy tắc chuyển tiếp
Đao động bất quy tắc dải tắn hẹp: dao động bất quy tắc bị giới ft OC Đao động bất quy tắc dải tdn rộng: ao động với tấn số bất ay
Đao động thay đối theo các khoảng thời
gian trong các đặc tính thống kê
Trang 232 Dao động điều hồ và đặc tính cơ bản
Hình 2 mơ tả hệ thống bao gồm lị xo với độ cứng K nối với vật nặng cĩ khối lượng M Nếu vật nặng được kéo đi với l khoảng cách D so với chiều dài ban đầu sau
đĩ thả ra, vật nặng sẽ di chuyển theo chu kỳ theo phương thẳng đứng Trong trường hợp này, vị trí của vật nặng tại các thời điểm nào đĩ (vị trí này được gọi là chuyển vị)
tạo nên dạng sĩng hình sin (chỉ ra bởi đường đậm trên mơ hình)
Dao động mà chuyển vị của nĩ là hình sin theo thời gian được gọi là dao động điều hồ hay dao động điều hồ đơn
Chuyển vị d theo thời gian t được mơ tả bởi cơng thức:
đ= Dsin(27/T + $) (2)
Với D: nửa biên độ đao động —> 2D là biên độ dao động Biên độ dao động được đo bằng mm hodc pm
Chu kỳ T (giây) là khoảng thời gian ngắn nhất mà các trạng thái tương tự lặp lại và là đẫn xuất của tần số f: f = 1/T [Hz] (3) œ = 27T [rad/s] (4) Với œ là tần số gĩc Mối liên hệ giữa œ và f là : œ = 2nf [rad/s] f = /2n [Hz] (5) Do đĩ cơng thức (2) cĩ thể viết lại như sau: d = Dsin(@t + $) (2) Néu dat @ = at+ 6 (6) Thì o: pha dao động
6: pha ban dau
Vận tốc v (cm/§) và gia tốc a (cm/s”) của dao động điều hồ là đạo ham bậc | va bậc 2 của chuyển vị theo cơng thức (2):
v = dd/dt = Dacos(at +) = Veos(at + >) (7)
Như vậy vận tốc v cĩ dạng sĩng hình sin cĩ độ lệch pha là 7/2 so véi chuyển vi a = dy/dt = -w"Dsin(at + $) = Asin((at + >) (8)
Gia tốc a cũng cĩ dạng sĩng hình sin và cĩ độ lệch pha là x so với chuyển vị
Trang 24
Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài
Từ các cơng thức (2` ), (7), (8) mối liên hệ vận tốc v, gia tốc a so với chuyển vị D và tân số f là : V=øD= 2mfD A = ø?D = (2nÐ?D + Chu ky T=1/f[s] _— N d I Thời gian wt ¬r-1
Hình 3: Các đại lượng cơ bản của dao động điều hồ
Trong số các thơng số của dao động điều hồ, giá trị trung bình d,„„ và giá trị bình
phương trung bình d,„ là 2 thơng số quan trọng Giá trị d, là giá trị trung bình của 1 nửa chu kỳ Dsin @ tả @t-^D =0.637 D (9) T đụ, = Sow Nia 2 T Giá trị bình phương trung bình là giá trị trung bình của năng lượng dao động: 17 2 p2 dns == f(Dsinwt) dot=—=0.5D* (10) T ộ x dims = D/2 = 0.707D q1)
đạm; tương ứng với độ lệch tiêu chuẩn trong các dao động bất quy tắc
Hệ số hình dạng F; dùng để thể hiện dạng sĩng của dao động:
Fr= đự„y/dđ„ = 1.11 (12)
Hệ s6 Crest F, chỉ ra thuộc tính ảnh hưởng của dạng sĩng:
F,= D/d„„ =2 (13)
Các giá trị d,,, din, F; va F, thường được sử dụng trong chẩn đốn tính trạng máy như là các chỉ số thể hiện đặc tính khơng chỉ của dao động điều hồ mà cịn cho các
dạng dao động nĩi chung
Trang 25
3 Dao động tuần hồn và các đặc tính cơ bản
Khi sĩng dao động được lặp lại sau mỗi chu kỳ T và biểu thức
Dt) = Dat + nT) với (n = 0, 1, 2 ) được xác lập thì dao động được gọi là dao động tuần hồn Khi máy thực hiện chuyển động quay quanh nĩ tạo nên các chuyển động theo chu kỳ, do đĩ nĩ thường sinh ra các dao động tuần hồn và hầu tuần hồn Dao
động hầu tuần hồn khơng thực sự là một dao động tuần hồn, tuy nhiên ta cĩ thể biến đổi thành dạng dao động tuần hồn thơng qua phép biến đổi envelop
Dao động tuần hồn cũng được gọi là dao động cĩ dạng sĩng méo trong kỹ thuật
điện và cũng được coi là tổng của các dao động điều hồ
a Phân tích dao động tuần hồn thành các dạng dao động điều hồ đơn
Hình 2.4a biểu thị dao động tuần hồn là tổng của 2 dao động điều hồ d, =
Dsin2rft và d; = Dsin2x(20/2 với pha ban đầu là như nhau Dạng dao động tuần hồn
là tổng của 2 đao động điều hồ d, và đ; như trên ta thường thấy trong việc chẩn đốn
động cơ máy phát
Hình 4b thể hiện dao động tổng hợp của 2 dao động điều hồ Dsin2mft và
Dsin[2m(2Ðt - x/2] với độ lệch pha ban đầu là 7/2
Dạng sĩng ở Hình 4a và 4b trơng cĩ vẻ khác nhau, tuy nhiên chúng đều cĩ thể phân tích thành 2 dao động điều hồ (đây cịn gọi là phương pháp phân tích phổ tần số, hoặc đơn giản là phân tích tần số) Cả hai là phổ tần số cĩ dạng đường thẳng tại f và 2f
như trên Hình ác
Điều này cịn cĩ nghĩa là mặc dù các thành phần tần số của các dao động tuần
hồn như nhau nhưng dạng sĩng tạo ra lại phụ thuộc vào giá trị pha ban đầu của các
dao động điều hồ thành phần
Trang 27
Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài d=Dsin2xft+D/2sin2r d= Dsin2rft a Dạng sĩng dao động cùng pha với thành phần điều hồ thứ ba d=Dsin2n ft d=Dsin(2n(3f)t+7) d= Dsin2z ft + D/2sin(2n(3f)t+n) b Dạng sĩng cĩ thành phần điều hồ thứ ba lệch 180° so với pha ban đầu D D/2 f 2f 3f > Tan sé Mật độ phổ c.Phổ tấn số của (a) và (b)
Hình 5: Dao động tuần hồn bao gồm sĩng cơ bản và thành phần điều hồ thứ 3 Hình 5 chỉ ra tổng của hai dao động Dsin2mft và dao động điều hồ cĩ tần số gấp ba lần của nĩ
Hình 5a: Hai đao động cùng pha ban đầu Hình 5b: Hai đao động khác pha ban đầu r
Trang 28Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài
Phổ tần số của chúng là các đường thẳng như Hình 5c Qua sơ đồ này ta cĩ
thể nhấn mạnh rằng mặc dù các thành phần tần số là giống nhau nhưng dạng sĩng sẽ rất khác nhau và các đạng sĩng này hồn tồn phụ thuộc vào mối liên hệ giữa các pha ban đầu
Dao động tuần hồn cĩ thành phần điều hồ cĩ tần số gấp 3 lần (30 thường gặp trong việc chẩn đốn máy điện
Như đã thấy qua 2 ví dụ trên, nếu các sĩng dao động điều hồ cĩ các tần số
khác nhau kết hợp với nhau sẽ tạo ra các dao động tuần hồn, tính chất dao động điều hồ khơng cịn nữa Nĩi một cách khác với một dao động tuần hồn T cho
trước cĩ thể chia ra thành các dao động điều hồ tuần hồn T, 2T, 3T Với tần số œ, 2, 3œ Do đĩ hàm đao động d(t) cĩ thể khai triển theo chuỗi Furiê như sau: d(t) = dot d,cos(wt +,) + d.cos(2mt +2) + d,cos(3mt +03) + +d,cos(nat + @,) + (14) dụ: Giá trị trung bình ( hay cịn gọi là thành phần DC) d,: Dao động cơ bản
d; : Các thành phần dao động với tần số cao Thành phần d, sẽ được gọi
là dao động thứ n (điều hồ thứ n)
Việc xác định dạ, d¡, d¿ @;, @¿, được gọi là phân tích dao động điều hồ
(hay cịn gọi là phân tích tần số - phân tích phổ)
Cơng thức (2.14) được viết lại như sau:
Trang 292n 2n ƒ dŒ).cosko td(@ t) = a, Jcos*ka td(w t)=a,n 0 0 2n a, = v ị d(t).coskw td(a t) (18)
Phần tử thứ nhất của chuỗi Furié 14 gid tri trung binh cia ham d(t) trong giới hạn 0 — 2x chi c6 phan tir thir k khdc khong, ta cé:
Nếu nhân 2 vế với sink@t sau một vài phép biến đổi ta cĩ:
2x
b, = v [d(t).sinko t d(x t) (19)
0
Các biểu thức 17, 18, 19 tương ứng với các hệ số khi phân tích các đao động tuần
hồn thành các đao động điều hồ Điều này cĩ nghĩa là việc phân tích dao động điều hồ và phân tích tần số cĩ thể thực hiện thơng qua các phép tốn
Trang 30Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài d(t) D 0 T SN 2/0 ‘NX t a Dao động sĩng tam giác d(t) 8Di/n } - ` N J -12 dB/oct 0 | Trarra-
b Phổ tần số của dao động sĩng tam giác Hình 6: Dao động sĩng tam giác và phổ tân số Theo 17, 18, 19 ta cĩ: T 2x dạ= Mn Jado t+ j d(t)d(@ of =0 TL 2m a= Yer} [d(t)coske td(@ t) + Ja()sinke td(o sj=0 0 tr 2m bụ= Yous jit td(@ t)+ Ị d(t)sinko td(o ) = ¥ [acsinko td(w t) 5⁄2 2 1L
= 2⁄44 x 3 | 2.D@ t/„ sinko td(o + ƒ2D(1- x x 9⁄)sinko td(o t)} =8 D sink™ yf nk? Ys
Trang 31d(t)= e sinwt- Yip sindot+ + 1 PE
nk? 3 (2k +1)
Dạng phổ tần số của dao động sĩng tam giác được thể hiện trên Hình 6b và ta thấy rằng dạng sĩng tam giác trên Hình 6b khơng cĩ thành phần cosin thành phần a, và chỉ gồm các dao động điều hồ hình sin theo tỷ lệ 3£, 5f, 7£
Hình 7 thể hiện phép phân tích đao động hình chữ nhật thành các thành phần dao động điều hồ Với các sĩng hình chữ nhật cũng chỉ xuất hiện các thành phần dao động
điều hồ hình sin nhưng mức độ giảm các tần số cao thấp hơn so với dao động sĩng tam giác d(t) T no 2n/o 3T7/œ 4n/o 5n/œ a Dao động sĩng chữ nhật d(f) 4D/n [7 TY ots 2 -6dBfoct LÍ: | TT f 3f 5f Tf of b Phổ tần số của dao động sĩng chữ nhật Hình 7: Dao động sĩng chữ nhật và phổ tần số
Hình 8 là ví dụ về một dao động xung tuần hồn thường gặp trong quá trình chẩn đốn tình trạng của máy
Hình 8a thể hiện xung chữ nhật cĩ độ rộng Tạ xuất hiện theo chu kỳ Tụ Dạng phổ
tần số là dạng phổ đường liên tục như Hình 8b
Hình 8c là dao động tuần hồn cĩ giảm chấn với chu kỳ Tụ Dạng dao động này thường xuất hiện trong các ổ lăn khi phân tích theo phương pháp envelop Với những
Trang 32
Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài dạng dao động tuân hồn theo kiểu này phổ tần số của chúng cĩ dạng là phổ các đường liên tục Hình 8c d@ÐEL d(t) T hk ` SỐ ot f 2f 3f ~ f t Lp a Dao déng xung vudng cé chu ky b Phổ tân số của dao động a a(fy De“ ( \ \ t f 2f 3f t Tụ 2 ` Z + Pe “ >
c Dao động cĩ chu kỳ cĩ cẩn a Phố tân số của dao động c
Hình 8: Dao động xung tuần hồn và phổ tân số
4 Các dao động hầu tuần hồn:
Dạng dao động bất quy tắc với tần số cao f, theo chu ky T, (1/f,) tai tam dao dong
xét một các chính xác thì khơng phải là dao động tuần hồn Do đĩ, việc phân tích tần
số được thực hiện, các giá trị cực đại cũng khơng thể chỉ ra chính xác trên đồ thị Đặc biệt khi chẩn đốn tình trạng máy, thường ta phải xác định chu kỳ T, (=1/f,) nhưng nĩ
khơng xuất hiện trên phổ tần số
Trong trường hợp này, nếu ta lật phần âm của sĩng dao động lên phân dương của
nĩ và thực hiện xử lý các giá trị đương (Hình 9b)
Trang 33
T D@ | fe —f a Tín hiệu kích động bất quy tắc và phổ của nĩ Dif) 1 hk_ ee = t ; fs f —*Ÿ b Giá trị tín hiệu tuyệt đối của (a) và phổ của nĩ Di) T pe Mo, fs 2fs —-f
c Dạng sĩng sau xử lý Envelop qua bộ lọc tần số thấp và phổ tần số Hình 9: Dạng dao động xử lý bởi phương pháp envelop và dạng phổ tân số
Sĩng dao động sẽ cĩ dạng chu kỳ Để xác định tần số tương ứng với chu kỳ dao động T, ta cĩ thể tham khảo Hình 9b bên phải Tuy nhiên, đây khơng thực sự là một tín hiệu tuần hồn, ta sẽ khơng thấy được các phổ đường rõ ràng như trong trường hợp sĩng tam giác hoặc sĩng chữ nhật
Nếu như việc xử lý tín hiệu qua các giá trị tuyệt đối là nội dung của phương pháp loc dai tần thấp thì với phương pháp xử lý envelop các tín hiệu xử lý thường cĩ
dạng dt) = d(t +nT,) Hình 1Oc như vậy với các dao động tuần hồn các phổ đường sẽ đạt cực đại tại Í,, 2f, 3f Dao động trên Hình 2.10a khơng phải là dao động tuần
Trang 34Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài Hàm thời gian Phổ tần số Sĩng hinh sin AL NP ; A 2 =— Tmo gin | (ee | Tinea nS = bdBloct Sĩng chữ nhật +A Ƒ¬ 1 T "| lTr 6 6 a l I Thời gian IỊP 13PHSP H7P HỢP Tân số ue ‘we 3—T=—Tr-~; A Thời gian |0 MU Moaifl a A " Ble Sĩng tam giác "1 pe = ‘ m F¬ hi ¬ A Thời gan (0° — ip JP «SIP Tânsế +A [*=————— 64H: Sĩng răng cưa 0 a P m -Al Thời gian WP GIP oP Tân sẽ Nhiễu Gaox dải rộng YAMA ——— “A Thờigian |0 TT ~—————— 1 Si Nhiễu dải giới hạn + AO Arm fA —$— ‘ ! \
- “A Thoi gian ˆ Tân số
Sĩng sin + Nhiễu Gaox |, 4 v |
2 c 7 Thời gian gu
uP Tan sé
Nhiễu nhị phan giả |+A “HT — LỰN
ngẫu nhiên , 0 ƒ T1 II]
WL ooo L m
“A Thời gian 0 Wt 7
LAP NT Mt Tan sé Nhiễu mức nhị phân A —— LING
Trang 35Il CƠ SỞ LÝ THUYẾT PHÂN TÍCH DẦU BƠI TRƠN
Nội dung phần này khơng mơ tả chỉ tiết bản chất của dầu bơi trơn mà chỉ đưa ra các tính chất, đặc tính của dầu bơi trơn để phục vụ cho cơng tác giám sát và chẩn đốn
tình trạng thiết bị Một cách tổng quát, ta cĩ thể theo dõi tình trạng thiết bị thơng qua
đánh giá “độ bẩn” của dầu hay một cách khác thơng qua các thơng số định tính và định lượng về chất lượng của dầu bơi trơn ta cĩ thể phân tích và đánh giá tình trạng của thiết bị
Dầu bị nhiễm bẩn và chất lượng xấu đi là nguyên nhân gây ra:
- Giảm độ chính xác và hư hỏng máy
- Máy bị thối hố dần hoặc bị kẹt
- Phải tiến hành sửa chữa hay thay thế thường xuyên các chỉ tiết
- Lầm tắc các bộ lọc dầu trong máy, rị rỉ dầu hay liên tục phải thay thế dầu mới
Sau đây là ảnh chụp các chất nhiễm bẩn xuất hiện trong dầu bị giữ lại trên màng
lọc 0.8 um Để quan sát qua kính hiển vi các hạt nhiễm bẩn kim loại sát từ, người ta
dùng một đầu cực của nam châm điện lăn trên mặt kính đã được đổ một lớp dầu nhiễm bần mỏng dàn đều: (xem hình 11)
Dịng 1 Dầu mới: dầu sạch bị nhiễm bẩn do chuyên chở trong containers, do tiếp xúc với khơng khí, do sự biến chất của các thành phần trong dầu Độ sạch của dầu mới được tính theo cấp 9 tiêu chuẩn NAS (xem hình 12)
Dịng 2 Dầu rửa: Số lượng lớn các nhiễm bẩn cĩ trong máy và trong quá trình lắp ráp sẽ thâm nhập và xáo trộn vào trong dầu đồ lần đầu tiên
Dịng 3 Dầu đã qua sử dụng: Nhiễm bần sinh ra trong một thời gian ngắn tại nơi
cĩ chuyển động ma sát
Dịng 4 Dầu bị thay đổi tính chất: nhiễm bẩn trong dầu bao gồm các thành phần
do mài mịn bề mặt các chỉ tiết động và các thể loại chất khơng hồ tan với mật độ cao
khuấy trộn trong dầu
Mục đích của việc khử nhiễm bẩn dầu làm việc là nhằm loại trừ các chất và hạt bất lợi cho máy và sản phẩm, duy trì sản xuất và chức năng của máy ở mức độ cao nhất cĩ thể đạt được
Để cĩ cơ sở giám sát và chẩn đốn tình trạng kĩ thuật của máy mĩc và thiết bị
một cách tồn diện, rất cần thiết nghiên cứu sự biến đối tính chất của dầu bơi trơn trong quá trình vận hành máy cũng như những ảnh hưởng của nhiễm bẩn dầu tới các thơng Số quan trọng của máy
Trang 36Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài
1 Các tính chất của đầu liên quan tới việc lựa chọn dầu và tình trạng kỹ thuật
của máy mĩc, thiết bị Cơ sở các phương pháp đo kiểm trong chẩn đốn
Dầu bơi trơn gốc khống (tổng hợp từ dầu mỏ) cĩ thành phần hữu cơ phức tạp
Các tính chất lý hố của dầu là chỉ tiêu cho nhà chế tạo, nhưng đồng thời cũng là
những yếu tố cơ bản dùng để lựa chọn dầu cho các mục đích sử dụng Các tính chất
của dầu trong quá trình sử dụng sẽ dần dần bị biến đổi xấu đi do nhiều nguyên nhân Sự biến đổi đĩ rất cĩ hại cho máy mĩc Vì thế việc kiểm tra, đánh giá chất lượng dầu trong quá trình làm việc cĩ tầm quan trọng để xác định được loại dầu dùng thích hợp cho máy, xác định được thời điểm thay thế dầu cũng như bảo dưỡng máy
a Trị số axít và kiêm
Trị số axít và chỉ số kiểm liên quan tới trị số trung hịa, dùng để xác định độ axít và độ kiểm của dầu bơi trơn Độ axít cho biết lượng KOH (tính bằng mg) cần thiết để trung hịa tất cả các hợp chất mang tính axít cĩ mặt trong 1g dầu Độ kiểm trong dầu
bơi trơn được biểu thị bằng trị số kiểm tổng (TBN), cho biết lượng axít clohydric hay percloric, được qui chuyển sang lượng KOH tương đương (tính bằng mg) cần thiết để
trung hồ hết các hợp chất mang tính kiểm cĩ mặt trong lg mẫu
b Điểm anilin
Điểm anilin được định nghĩa là nhiệt độ mà tại đĩ hai thể tích tương đương của
dầu và anilin tan lẫn vào nhau Khi hai thể tích tương đương của dầu và n-heptan được
trộn lẫn với nhau rồi trộn với một lượng tương đương anilin thì nhiệt độ mà tại đĩ xây
ra sự tan lẫn vào nhau của ba chất trên được gọi là điểm anilin hỗn hợp c Hàm lượng tro
Hàm lượng tro cĩ thể được định nghĩa là lượng cặn khơng cháy hay các khống
chất cịn lại sau khi đốt cháy dầu Các chất tạo nên tro cĩ thể là các chất rắn lạ như các
chất bẩn, cặn gỉ, các sản phẩm của sự mài mịn hay các hợp chất kim loại tan được trong nước và dầu
Một lượng nhỏ các chất tạo thành tro cĩ mặt trong dầu cĩ thể là thơng tin cho
phép ta xem xét liệu sản phẩm đĩ cĩ thích hợp để sử dụng cho mục đích đã định
khơng
d Cdn cdc bon
Can cdc bon ding để chỉ cặn các bon được tạo thành sau khi cho bay hơi và nhiệt phân một sản phẩm dầu mỏ Cặn này khơng phải là cacbon hồn tồn mà nĩ là một
Trang 37Cặn các bon của dầu bơi trơn là lượng cặn được tính bằng phần trăm trọng lượng sau khi đầu trải qua quá trình bay hơi, cracking và cốc hĩa trong những điều kiện nhất định Các loại dầu khống thu được từ bất kỳ dầu thơ nào đều cĩ lượng cặn tăng theo độ nhớt của chúng
e Hàm lượng clo
Cĩ hai phương pháp ASTM xác định trực tiếp hàm lượng clo:
- Phương pháp dùng bom (ASTM D 808 - clo trong các sản phẩm dầu mỏ mới và dầu đã sử dụng) xác định clo bằng phương pháp trọng lượng
- Phương pháp thể tích (ASTM D 1317 - clo trong các chất bơi trơn mới và đã sử
dụng), phương pháp này dùng kim loại để chuyển clo sang dạng natri clorua rồi dùng bạc nitrat để chuẩn độ
Thơng thường người ta xác định clo cho các chất bơi trơn cĩ chứa các loại phụ gia
chịu áp lực cao hoặc trong các loại đầu thải để đánh giá độ nhiễm bẩn
Sf Mau sdc
Sự khác nhau về màu sắc của dầu bơi trơn cĩ nguồn gốc từ sự khác nhau về dầu thơ dùng để chế biến ra nĩ, về khoảng nhiệt độ sơi, về phương pháp và mức độ làm sạch trong quá trình tỉnh luyện, về hàm lượng và bản chất của phụ gia pha vào nĩ Màu đầu rất khác nhau: từ trong suốt đến màu sẵm hoặc den kịt Dầu bị tối màu dần trong quá trình sử dụng là dấu hiệu của sự nhiễm bẩn hay sự bắt đầu của quá trình ơxy hĩa g Khối lượng riêng và tỷ trọng
Khối lượng riêng của dầu bơi trơn đã sử dụng gần bằng khối lượng riêng của đầu mới chưa dùng Một giá trị của khối lượng riêng bất thường cĩ thể cho thấy dầu bị lẫn sản phẩm khác hay một dung mơi, một chất khí
b Điểm chớp cháy và bắt lửa
Điểm chớp cháy của dầu được đỉnh nghĩa là nhiệt độ thấp nhất mà tại áp suất khí quyển là 101,3 kPa, mẫu được nung nĩng đến bốc hơivà bất lửa trong những điều kiện đặc biệt của phương pháp thử Mẫu sẽ chớp cháy khi cĩ một ngọn lửa và lan truyền tức thì khắp bề mặt của mẫu Nhiệt độ thấp nhất mà ở đĩ mẫu tiếp tục cháy được trong 5 giây được gọi là điểm bắt lửa
‡ Sự pha tạp nhiên liệu vào đầu nhờn
Việc lẫn nhiên liệu vào dầu nhờn nhất là với động cơ hay xảy ra khi máy vận hành bình thường Tuy nhiên sự pha tạp quá mức của nhiên liệu vào dầu nhờn luơn
Trang 38
Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài
gắn với sự trục trặc nào đĩ của quá trình vận hành máy Cĩ hai phương pháp xác định
sự lẫn nhiên liệu vào đầu nhờn:
- Phương pháp chưng cất (phưong pháp ASTM D 332)
- Sử dụng sắc khí kế k Can khơng tan
Cặn khơng tan trong pentan: bao gồm các chất khơng tan, cĩ thể tách ra khỏi
dung dịch đầu trong penian bằng phương pháp ly tâm Bao gồm các chất bắn, mạt kim
loại do mài mồn, sạn cát, muội nhiên liệu và các sản phẩm Oxy hĩa của nhiên liệu và
dầu nhờn
Cặn khơng tan trong toluen: bao gồm cặn khơng tan trong pentan và toluen
Can khơng tan trong pentan cĩ dùng chất đơng tụ: bao gồm các chất khơng tan
như trong pentan cộng với các cặn ở dạng huyền phù do đặc tính rửa của dầu
Cặn khơng tan trong toluen cĩ dùng chất đơng tụ: bao gồm cặn khơng tan trong pentan cĩ dùng chất đơng tụ và cũng khơng tan trong toluen
! Sức căng bê mặt
Sức căng bề mặt được định nghĩa là lực bên trong tác dựng lên bề mặt chất lỏng do sức hút của các phân tử nằm dưới bê mặt Phương pháp tiêu chuẩn ASTM D 971 đưa ra cách đo sức căng bể mặt của dầu khống so với nước Theo phương pháp này, sức căng bề mặt được xác định bằng lực cần thiết dé nhấc một vịng dây bạch kim ra khỏi
bề mặt chất lỏng cĩ sức căng bề mãt lớn hơn, nghĩa là hướng lên từ mặt phân chia nước
dau
m Phản tử lượng
Phân tử lượng là một hằng số vật lý cơ bản, cĩ thể sử dụng cùng với các đại lượng vật lý khác như tỷ trọng, chỉ số khúc xạ để đặc trưng cho thành phần của các phân
đoạn dầu nhờn
n Điểm đơng đặc, điểm vấn đục
Điểm đơng đặc là nhiệt độ thấp nhất mà ở đĩ dầu bơi trơn giữ được tính linh động ở điều kiện đã cho Điểm vấn dục là nhiệt độ thấp nhất mà ở đĩ dầu bơi trơn bắt đầu xuất hiện sự vấn đục
ò Chỉ số kết tủa
Lượng chất kết tủa hay cặn , tính bằng cm”, được tách ra từ hỗn hợp theo thể tích là 10% dầu và 90% naphta bằng cách quay ly tâm ở những điều kiện nhất định, gọi là
Trang 39khơng tan cĩ trong dầu để nhận biết từng thành phần cần phải tách chúng ra rồi mới
phân tích
p Chỉ số khúc xạ, tán sắc khúc xạ
Chỉ số khúc xạ là tỷ số của tốc độ một sĩng ánh sáng trong khơng khí so với tốc độ của sĩng ánh sáng đĩ trong dầu ở điều kiện nhất định Thơng thường vạch D của natri (5893 A) được sử dụng làm nguồn sáng
Tán sắc khúc xạ là hiệu số của hai chỉ số khúc xạ của một loại dầu, khi dùng hai bước sĩng ánh sáng khác nhau Cả hai chỉ số khúc xạ đều đo ở cùng một nhiệt độ q Chỉ số xà phịng hố
Chỉ số xà phịng hố biểu thị lượng kiểm tác dụng với 1 g dầu khi đun nĩng theo
một cách nhất định và cho biết lượng các chất beĩ cĩ mặt trong dầu Chỉ số xà phịng hố cĩ khuynh hướng tăng lên trong dầu đã sử dụng
r Hàm lượng tro sunfat
Tro sunfat là phần cặn cịn lại khi than hố mẫu, sau đĩ phần cặn được xử lý bằng H;SO/ và nung nĩng đến khối lượng khơng đổi Ngày nay nhiều nhà sản xuất đã đưa
giới hạn cực đại của hàm lượng tro sunfat vào bản đặc tính kỹ thuật của một số loại dầu
bơi trơn động cơ đốt trong
s Ham lượng lưu huỳnh
Lưu huỳnh cĩ thể đã cĩ sẵn trong dầu khống, dầu gốc hay trong các loại phụ gia
Nĩ cĩ thể ở dạng hố học, mà cũng cĩ thể ở dạng tương đối trơ trong trạng thái kết hợp
với các chất khác
t Độ nhớt và chỉ số độ nhĩt
Độ nhớt
Độ nhớt là một tính chất quan trọng và cơ bản của đầu bơi trơn Độ nhớt là một yếu tố trong việc tạo thành màng bơi trơn ở hai điều kiện bơi trơn thuỷ động (màng
đầy) và bơi trơn thuỷ động đàn hồi (màng mỏng) Thêm vào đĩ, độ nhớt xác định điều kiện của động cơ cĩ thể khởi động dễ dàng ở điều kiện lạnh, chịu được sự sinh nhiệt trong 6 bi, bánh răng, xy lanh, nĩ cũng đánh giá khả năng làm kín của đầu cũng như mức độ tiêu hao và thất thốt của nĩ Như vậy đối với mỗi chỉ tiết máy điều cơ bản đầu
tiên là phải dùng đầu cĩ độ nhớt thích hợp với những điều kiện vận hành máy Độ nhớt cũng là một chỉ tiêu rất quan trọng khi theo dõi đầu trong quá trình sử dụng Nếu độ
nhớt tăng, thì đĩ là biểu hiện đầu bị ơ xy hố Cịn nếu độ nhớt giảm thì cĩ thể là nhiên liệu hay các tạp chất khác lẫn vào đầu v.v
Trang 40
Báo cáo tổng kết Khoa học và Kỹ thuật Đề tài Chỉ số độ nhớt Độ nhớt của bất kỳ chất lỏng nào cũng đều giảm đi khi nhiệt độ tăng Chỉ số độ nhớt là một đại lượng chuyên dùng để đánh giá sự thay đổi của độ nhớt dầu bơi trơn theo nhiệt độ u Hàm lượng nước
Hàm lượng nước của đầu là lượng nước tính bằng phần trăm theo trọng lượng thể
tích hay theo ppm (phần triệu) Cĩ ba phương pháp chính để xác định hàm lượng nước: cất, quay ly tâm, phương pháp điện hố (bằng phép thử Karl Fisher) Phuơng pháp cuối
cùng cho kết quả chính xác nhất Nĩ cho phép xác định hàm lượng nước từ 50 đến
1000 ppm
2 Các thơng số cơ bản của dầu liên quan tới tình trạng kỹ thuật của các dạng
máy khác nhau
Các chất lỏng dùng làm dầu bơi trơn cĩ thể được phân thành: đầu động- thực vật;
dầu khống; dầu tổng hợp
Phần lớn các đầu cơng nghiệp được phân loại theo cấp độ nhớt ISO 3448 (xem bảng dưới), vì đối với chúng độ nhớt là tiêu chuẩn rất quan trọng trong việc lựa chọn đầu cho sử dụng, ví dụ như đầu bơi trơn ổ trục Phân loại này gồm mười tám cấp độ nhớt nằm trong dải từ 1,98 mm 2/s đến 1650 mmˆ2/s, trong đĩ mỗi cấp độ được qui định
bằng một con số Con số này là giá trị làm trịn độ nhớt trung bình ở 40°C và được biểu diễn bằng mm/?/s Phân loại này khơng liên quan đến bất cứ một sự đánh giá chất lượng nào Dầu máy thơng dụng bao gồm các sản phẩm trong nhĩm dầu khống: từ các đầu
nhẹ dùng bơi trơn trục đến các dầu nặng cĩ màu đen dùng bơi trơn cáp Các sản phẩm
trong nhĩm này bao trùm tồn bộ dâu cho máy mĩc cơng nghiệp với đải tốc độ và tải
trọng rộng
Hiện nay đa số dầu bơi trơn được sản xuất bằng cách pha trộn các đầu gốc
khống với phụ gia
Ngược lại, các nguyên tố kim loại khi phụ gia bị phân huỷ trong quá trình làm
việc lại cĩ tác dụng xấu đến việc bơi trơn vì chúng tạo ra các hạt nhiễm bẩn cứng trong dầu làm việc Tác hại của nhiễm bẩn hạt rắn trong dầu sẽ được phân tích kỹ ở phần sau
Để đơn giản hố vấn để phân loại các chất bơi trơn cơng nghiệp, tên của chúng được đặt theo đối tượng sử dụng như:
- Chất bơi trơn ổ trục