Độ kiềm trong dầu bụi trơn được biểu thị bằng trị số kiềm tổng (TBN), cho biết lượng axớt clohydric hay percloric được quy chuyển sang lượng KOH tương đương cần thiết để trung hoà hết cỏc hợp chất mang tớnh kiềm cú mặt trong 1g mẫu. Rất nhiều loại phụ gia hiện đang sử dụng cho dầu động cơ, cú chứa cỏc hợp chất kiềm nhằm trung hoà cỏc sản phẩm axớt của quỏ trỡnh chỏy, lượng tiờu tốn cỏc thành phần kiềm này là một chỉ số về tuổi thọ sử dụng của dầu.
Chẳng hạn cỏc phụ gia chứa kim loại là tỏc nhõn quan trọng cú tớnh tẩy rửa bao gồm:
- Salixylat;
- Photphonat.
Phần lớn Sunphonat, Phenolat và Salixylat của Canxi hoặc Magie sử dụng
nh- chất tẩy rửa chứa kim loại. Thụng thường những phụ gia này là loại kiềm cao cú chứa Cacbonat kim loại phõn tỏn trong dầu do đú chỳng cú khả năng trung hoà axit tạo thành trong quỏ trỡnh lưu huỳnh chỏy và tiếp xỳc với nước. Dạng bảo vệ này đặc biệt quan trọng trong động cơ điezen sử dụng nhiờn liệu cú hàm lượng lưu huỳnh cao. Thực tế cỏc sản phẩm axit cú thể ngưng tụ trờn xi lanh và xộc măng, pittụng và cũng xỳc tiến quỏ trỡnh polyme hoỏ cỏc sản phẩm trung gian của phản ứng chỏy tạo thành keo và cặn bựn.
Trong thực tế dầu sử dụng cho động cơ tốc độ trung bỡnh và tốc độ cao giới hạn cho phộp sử dụng của giỏ trị TBN là [44]:
Giỏ trị TBN ban đầu Giới hạn sử dụng 12 4 mg KOH/ g 12 50% Phương phỏp xỏc định:
Cú hai phương phỏp chủ yếu xỏc định trị số TBN của sản phẩm dầu đó qua sử dụng, tuy nhiờn phương phỏp ASTM D2896 được sử dụng phổ biến và đạt độ chớnh xỏc cao.
Qua những nội dung của chương 2 cú thể đi đến kết luận sau:
- Trong mụ hỡnh tớnh toỏn liờn hệ giữa nồng độ hạt mài trong dầu và tốc độ hỡnh thành hạt mài mũn: nồng độ hạt mài khi động cơ hoạt động bỡnh thường luụn đạt giỏ trị cõn bằng giới hạn. Vượt quỏ giới hạn trờn chứng tỏ cú hiện tượng mài mũn bất thường.
- Cơ chế và đặc tớnh mũn phụ thuộc vật liệu tiếp xỳc của cặp ma sỏt và tải ma sỏt. Phõn tớch theo dừi hạt mài hỡnh thành trong quỏ trỡnh hoạt động của thiết bị nhằm tỡm ra những biểu hiện khỏc thường của cỏc dạng mài mũn khụng cho phộp, phõn tớch nguyờn nhõn tỡm biện phỏp khắc phục đảm bảo thiết bị hoạt động an toàn và cú tuổi thọ cao.
- Cỏc chỉ tiờu hoỏ lý dựng để phõn tớch, đỏnh giỏ chỉ là 5 trong 20 chỉ tiờu liờn quan đến mài mũn, ma sỏt cũng như chế độ bụi trơn của động cơ điezen tuy nhiờn chỳng sẽ là những yếu tố biến đổi đầu tiờn trong quỏ trỡnh sử dụng và liờn quan giỏn tiếp đến những thụng số cũn lại.
- Căn cứ vào sự biến đổi cỏc chỉ tiờu hoỏ lý thụng thường của dầu bụi trơn trong quỏ trỡnh sử dụng cú thể đoỏn nhận được quỏ trỡnh bụi trơn khụng bỡnh thường trong động cơ và làm cơ sở đưa ra hành động khắc phục.
- Dựa vào cỏc chỉ tiờu núi trờn khụng chỉ đỏnh giỏ được chất lượng dầu bụi trơn trong hệ thống mà cũn giỏm sỏt được quỏ trỡnh hoạt động của động cơ trong chẩn đoỏn kỹ thuật.
CHƯƠNG 3
PHƯƠNG PHÁP VÀ THIẾT BỊ PHỤC Vễ CHẨN ĐOÁN ĐỘNG CƠ QUA PHÂN TÍCH CÁC HẠT MÀI MềN TRONG DẦU BễI TRƠN
3.1 PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ HẤP THễ NGUYấN TỬ ĐỂ XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG CÁC HẠT MÀI MềN TRONG DẦU BễI TRƠN
3.1.1 Sự xuất hiện của phổ hấp thụ nguyờn tử
Khi nguyờn tử tồn tại tự do ở thể khớ và ở trạng thỏi cơ bản, thỡ nguyờn tử khụng thu hay phỏt năng lượng. Nếu nguyờn tử đang tồn tại ở trạng thỏi này, mà được kớch thớch bằng một chựm tia sỏng cú năng lượng phự hợp, cú độ dài súng trựng với cỏc vạch phổ đặc trưng của nguyờn tố đú, thỡ chỳng sẽ hấp thụ cỏc tia sỏng đú, sinh ra một loại phổ của nguyờn tử. Phổ này được gọi là phổ hấp thụ nguyờn tử. Quỏ trỡnh đú được gọi là quỏ trỡnh hấp thụ của nguyờn tử.
Nếu gọi năng lượng của tia sỏng đó bị nguyờn tử hấp thụ là E thỡ ta cú:
E Em E0 h hay: E h.c Trong đú:
E0, Em – năng lượng của nguyờn tử ở trạng thỏi cơ bản và trạng thỏi kớch thớch m;
h – Hằng số Plank;
c – tốc độ của ỏnh sỏng trong chõn khụng;
- độ dài súng của vạch phổ hấp thụ.
Nh- vậy ứng với mỗi giỏ trị năng lượng Eimà nguyờn tử đó hấp thụ ta sẽ cú một vạch phổ hấp thụ với độ dài súng i đặc trưng cho quỏ trỡnh đú.
Tuy nhiờn quỏ trỡnh hấp thụ chỉ xảy ra đối với cỏc vạch phổ nhậy, cỏc vạch phổ đặc trưng và cỏc vạch phổ cuối cựng của cỏc nguyờn tố.
Nếu chựm sỏng đơn sắc cú cường độ là I0, được chiếu vào mụi trường hấp thụ cú độ dài L cm và chứa N0 nguyờn tử tự do của một nguyờn tố, theo định luật Lamber-Beer thỡ cường độ của một vạch phổ hấp thụ sẽ là:
I /I 2,303.K .L.N log
D 0 (3 (3.1) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong đú :
D- cường độ hấp thụ của một vạch phổ;
I- Cường độ chựm sỏng sau khi đi qua mụi trường hấp thụ;
K - Hệ số hấp thụ của mỗi vạch phổ;
N- Số nguyờn tử tự do của nguyờn tố phõn tớch ở trạng thỏi hơi trong mụi trường hấp thụ.
b C . ki N (3.2) Trong đú: ki- hằng số thực nghiệm;
L- bề dày của mụi trường hấp thụ chứa cỏc nguyờn tố phõn tớch; b- hằng số bản chất ( 0<b<1). Kết hợp hai biểu thức trờn ta cú: b C . k D .L (3.3) 2,303.ki.K k
Tuy nhiờn trong một phộp đo, thỡ L=const, với một điều kiện thực nghiệm nhất định thỡ k=const nờn biểu thức (3.3) sẽ là: b C . a D (3.4)
Đõy là phương trỡnh cơ sở của phộp đo định lượng xỏc định cỏc nguyờn tố theo phổ hấp thụ nguyờn tử của nú.
3.1.2 Nguyờn tắc của phộp đo phổ hấp thụ nguyờn tử (AAS)
Trờn cơ sở của sự xuất hiện phổ hấp thụ nguyờn tử, ta thấy phổ hấp thụ nguyờn tử chỉ sinh ra được khi nguyờn tử tồn tại ở trạng thỏi khớ tự do và trong mức năng lượng cơ bản. Do đú, muốn thực hiện được phộp đo AAS cần phải thực hiện cỏc cụng việc sau :
- Hoỏ hơi mẫu phõn tớch, đưa mẫu về trạng thỏi khớ;
- Nguyờn tử hoỏ đỏm hơi đú, tức là phõn ly cỏc phõn tử để tạo ra đỏm hơi của cỏc nguyờn tử tự do của cỏc nguyờn tố cần phõn tớch ở trong mẫu cú khả năng hấp thụ bức xạ đơn sắc. Hai cụng việc này được gọi là quỏ trỡnh nguyờn tử hoỏ mẫu. Đõy là giai đoạn quan trọng nhất và ảnh hưởng quyết định đến kết quả của phộp đo AAS, vỡ nú tạo ra mụi trường hấp thụ nguyờn tử của phộp đo;
- Chọn nguồn tia sỏng cú bước súng phự hợp với nguyờn tố phõn tớch, hướng vào khe đo, để đo cường độ của nú;
- Thu và ghi lại kết quả đo của cường độ vạch phổ hấp thụ.
Đõy chớnh là nguyờn tắc của phộp đo AAS để xỏc định cỏc nguyờn tố theo phổ hấp thụ của nó.
3.1.3 Kỹ thuật nguyờn tử hoỏ mẫu
Trong luận ỏn tỏc giả sử dụng kỹ thuật nguyờn tử hoỏ mẫu trong ngọn lửa của đốn khớ.
Kỹ thuật này được dựa trờn cơ sở dựng năng lượng nhiệt do ngọn lửa đốn khớ sinh ra để hoỏ hơi, nguyờn tử hoỏ mẫu phõn tớch tạo ra cỏc nguyờn tử tự do cho phộp đo. Trong phộp đo này mẫu được để ở trạng thỏi dung dịch là phự hợp nhất. Ở đõy dung dịch mẫu được dẫn vào buồng tạo thể sol khớ nhờ khớ mang mẫu, sau đú được trộn đều với khớ chỏy và dẫn đến đốn nguyờn tử hoỏ.
Hệ thống trang bị để nguyờn tử hoỏ mẫu theo kỹ thuật này gồm cú hai bộ phận :
- Bộ phận tạo sol khớ của mẫu;
- Đốn nguyờn tử hoỏ mẫu.
Trong phộp đo AAS, nhiệt độ của ngọn lửa là yếu tố quyết định quỏ trỡnh nguyờn tử hoỏ mẫu. Tỏc giả đó sử dụng hỗn hợp khớ đốt: khụng khớ nộn+ khớ acetylen, do hỗn hợp khớ này cho nhiệt độ cao nhất tới 24500C, thớch hợp cho việc xỏc định cỏc nguyờn tố kim loại dựng trong cỏc chi tiết mài mũn của động cơ đốt trong: Li, Na, K, Rb, Ce, Mg, Ca, Sr, Ag, Au, Cu, Fe, Cd, Co, Cr, Mn, Ni, Pb, Zn…
3.1.4 Trang bị của phộp đo AAS
Để thực hiện phộp đo phổ hấp thụ nguyờn tử, cần phải cú một hệ thống mỏy đo phổ AAS, về nguyờn tắc hệ thống này tối thiểu phải cú 4 phần chớnh :
- Nguồn phỏt chựm tia sỏng đơn sắc của nguyờn tố phõn tớch;
- Hệ thống nguyờn tử hoỏ mẫu;
- Bộ đơn sắc và đetector;
- Cỏc trang bị chỉ thị kết quả đo.
Nguồn phỏt chựm sỏng đơn sắc. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nguồn tạo ra chựm tia đơn sắc của nguyờn tố phõn tớch chủ yếu được dựng bằng hai loại:
- Đốn catốt rỗng (HCl);
- Đốn phúng điện khụng điện cực (EDL).
Trong đú phổ biến được dựng đốn HCl để phõn tớch cỏc kim loại, cũn với đốn EDL chủ yếu dựng để phõn tớch cỏc ỏ kim hay bỏn kim loại.
Đốn hoạt động nhờ nguồn nuụi thế một chiều từ 220-260V và dũng điện làm việc biến thiờn từ 1-50mA. Dũng điện làm việc của đốn HCl là yếu tố quyết định cường độ của chựm sỏng phỏt xạ của đốn. Mỗi đốn HCl, khi sản xuất đều cú dũng Imax ghi trờn đốn. Trong khi phõn tớch tốt nhất chỉ nờn sử dụng dũng từ 60-85% giỏ trị cực đại đú.
Hệ thống nguyờn tử hoỏ mẫu
Là bộ phận quan trọng nhất và quyết định độ nhậy của phộp đo. Bộ phận này bao gồm hai phần chớnh:
- Đốn nguyờn tử hoỏ mẫu;
- Bộ phận tạo thể sol khớ của mẫu.
Hệ quang học và Detector
Phần này cú nhiệm vụ thu, phõn ly toàn bộ của mẫu và chọn vạch phổ hấp thụ cần đo để hướng vào nhõn quang điện (detector) để đo cường độ của vạch
phổ, khuyếch đại và đưa ra bộ phận chỉ thị kết quả. Nh- vậy phần này cú hai bộ phận chớnh:
- Hệ quang học của cỏc mỏy đo AAS- cú thể là hệ một chựm tia hay hệ hai chựm tia;
- Hệ điện tử.
Trang bị chỉ thị kết quả đo
Để chỉ thị kết quả đo cường độ vạch phổ hấp thụ nguyờn tử cần cú một số thiết bị sau:
- Cỏc điện kế chỉ năng lượng hấp thụ của vạch phổ;
- Mỏy tự ghi, để ghi lại cường độ của vạch phổ dưới dạng cỏc pic trờn băng giấy. Đõy là loại trang bị đơn giản và lưu lại được kết quả;
- Cỏc mỏy hiện số digital chỉ giỏ trị năng lượng hấp thụ của vạch phổ. Với cỏch này chỳng ta phải đọc và ghi lại cường độ vạch phổ
- Mỏy Printer, in trực tiếp cường độ vạch phổ lờn băng giấy;
- Mỏy tớch phõn kế thu, xử lý và in cỏc kết quả phõn tớch ra băng giấy.
Hiện nay, cỏc mỏy đo AAS hiện đại cú mỏy tớnh chuyờn dụng để làm cả việc xử lý và ghi kết quả đo in trờn băng giấy và điều khiển mọi quỏ trỡnh làm việc của phộp đo, để tăng tốc độ phõn tớch và tự động hoỏ phộp đo. Ngoài ra cú thờm cỏc trang bị tự động bơm mẫu theo chương trỡnh đặt ra.
Nhận xột:
Với hàm lượng kim loại mài mũn chứa trong dầu bụi trơn động cơ được xỏc định nhờ phương phỏp phõn tớch quang phổ hấp thụ nguyờn tử (AAS) chỉ cú thể định lượng mài mũn cỏc kim loại với kớch thước hạt mài nhỏ hơn 5m mà khụng thể đoỏn nhận được chế độ mài mũn từ cỏc chi tiết chịu ma sỏt trong động cơ. Khi hạt mài mũn từ cỏc chi tiết động cơ lớn hơn giỏ trị 5m phải sử dụng phương phỏp Ferrograph để nhận biết chúng, qua đú đoỏn nhận được chế độ mài mũn của động cơ.
3.2 PHƯƠNG PHÁP TÁCH HẠT MÀI TRONG DẦU BễI TRƠN
Những hạt mài mang theo trong dầu bụi trơn chứa đựng những thụng tin quan trọng về điều kiện hoạt động của mỏy. Nhờ hỡnh dỏng hạt mài, thành phần cỏc hạt mài, sự phõn bố về kớch thước, mầu sắc và nồng độ của chỳng, ta cú thể dự đoỏn được tớnh chất mài mũn trong động cơ, tỡnh trạng động cơ để cú những biện phỏp xử lý kịp thời trỏnh xảy ra những hỏng húc nặng. Những đặc trưng của hạt mài cú những tớnh chất riờng giỳp xỏc định được cỏch thức mài mũn và chẩn đoỏn tỡnh trạng sắp xảy ra của thiết bị. Thụng thường biện phỏp cú thể được đưa ra một cỏch kịp thời khi nhận thấy sự mài mũn khụng bỡnh thường mà
khụng cần phải thỏo rời từng chi tiết của động cơ, chẳng hạn sự nhiễm bẩn do những hạt mài chỉ ra rằng cú thể phải thay dầu hoặc thay bầu lọc dầu.
3.2.1 Phương phỏp tỏch cỏc hạt mài mũn kim loại trong dầu bụi trơn
Hiện nay đó cú rất nhiều phương phỏp kiểm tra được sử dụng để phõn tớch chất bụi trơn lỏng. Tuỳ theo mục đớch sử dụng, một vài loại phõn tớch định tớnh trong khi loại khỏc phõn tớch định lượng. Một trong những phộp phõn tớch đú là phõn tớch Ferrograph. Căn cứ vào hỡnh dỏng, màu sắc, kớch thước, phõn bố hạt trong từ trường, thành phần hạt, dựa vào kỹ thuật xử lý nhiệt, xử lý bằng húa chất để chẩn đoỏn về tỡnh trạng hoạt động của thiết bị được bụi trơn núi chung và động cơ đốt trong núi riờng.
Ở cỏc nước phỏt triển kỹ thuật phõn tớch hạt mài mũn kim loại hiện nay rất phổ biến và là cơ sở của hệ thống bảo trỡ thiết bị. Phõn tớch Ferrograph cựng với phộp kiểm tra tớnh chất vật lý và hoỏ học cú thể giỳp xỏc định: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Nguồn gốc của những hạt mài khụng bỡnh thường;
- Nguyờn nhõn của hạt mài cựng với những hư hại của chỳng; - Thành phần của hạt mài;
- Khả năng xảy ra khi cú hiện tượng thiếu chất bụi trơn.
Phõn tớch Ferrograph cú thể ước đoỏn những hư hỏng tiềm tàng và là cụng cụ hữu hiệu trong việc xỏc định nguyờn nhõn cơ bản làm hư hại thiết bị.
Thiết bị để phõn tớch Ferrograph sử dụng trong luận ỏn bao gồm hai phần chớnh:
- Mỏy Ferrograph để chuẩn bị Ferrogram; - Kớnh hiển vi để đọc và đỏnh giỏ Ferrogram.