2.2.2.1. Khả năng bôi trơn, giảm mài mòn, chịu cực áp
Việc đánh giá khả năng bôi trơn, khả năng giảm ma sát, mài mòn, chịu cực áp của dầu nghiên cứu được thực hiện trên máy bốn bi thiết bị bằng việc xác định các chỉ số độ mài mòn (Theo ASTM D 4172) và tải trọng hàn dính theo ASTM D 2783.
Nguyên lý hoạt động của máy bốn bi: Cho 1 viên bi chuyển động tại chỗ trên 3 viên bi bị giữ cố định. Dầu thử nghiệm được rót vào cốc chứa các viên bi cố định sao cho ngập phần tiếp xúc với bi chuyển động.
Theo ASTM D 4172 xác định tính chống mài mòn như sau: Viên bi trên ép với một lực cố định đè lên ba viên bi cố định, viên bi trên quay với vận tốc 1200 vòng/phút ở nhiệt độ thử là 60oC
Theo ASTM D 2783 tính chịu áp lực của dầu được đánh giá thông qua tải trọng mà ở đó viên bị trên không thể chuyển động được nươc trong vòng 10s sau khi tăng dần tải trọng ép lên nó với tốc độ 1460 ^ 70 vòng/phút ở nhiệt độ phòng.
Với những trường hợp không xác định tải trọng hàn dính, người ta quy ước tải trọng hàn dính ở đó đường kính trung bình của vết mài mòn trên 3 viên > 4 mm.
2.2.2.2 Khả năng chống gỉ, ăn mòn
Tính ăn mòn và gỉ của dầu gia công kim loại được đánh giá thông qua các chỉ tiêu về chỉ số axit, thử ăn mòn tấm đồng gang.
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ DẦU GỐC LÀM NGUYÊN LIỆU PHA CHẾ
3.1.1. Kết quả lựa chọn dầu gốc
Dầu máy nén được sử dụng trong các piston có yêu cầu về tính chất sử dụng và tính chất hóa lý cao. Do đó dầu gốc được lựa chọn để pha chế phần nền của dầu máy nén cũng phải đáp ứng được các tính chất quan trọng chung cho tất cả các dầu máy nén là:
- Độ bền cao chống tác dụng oxy hóa của oxy không khí ở nhiệt độ cao, tính axit của dầu hầu như không được tăng lên và dầu không được sinh ra các sản phẩm oxy hóa rắn làm bẩn hệ thống bôi tron.
- Khả năng khử nhũ cao tức là khả năng tự tách nước nhanh và hoàn toàn ra khỏi hệ thống bôi trơn và trộn lẫn với dầu tại các ổ trục, trong các bơm và trong các bộ phận khác của hệ thống bôi trơn.
- Độ axit và độ tro ban đầu thấp và hoàn toàn không chứa bất kỳ chất bẩn cơ học nào.
Bảng 3.1: Tính chất của một số loại dầu gốc đang có mặt trên thị trường
TT Chỉ tiêu Hàn Quốc Đài Loan Trung Đông
SN150 SN500 SN150 SN500 SN150 SN500 1 Độ nhớt ở 400C, cSt 32,3 94,4 31,8 93,0 33,5 97,2 2 Độ nhớt ở 1000C, cSt 5,5 11,3 5,2 10,5 5,4 10,7 3 Chỉ số nhớt (VI) 106 106 90 94 92 92 4 Nhiệt độ chớp cháy ,0C 224 238 220 234 224 236 5 Hàm lượng tro, %kl 0,005 0,005 0,015 0,016 0,018 0,018 6 Hàm lượng căn cacbon, %kl 0,01 0,02 0,03 0,04 0,03 0,05 7 Hàm lượng lưu huỳnh, %kl 0,21 0,24 0,41 0,45 0,42 0,47 8 Hàm lượng hydrocacbon
thơm, %kl
Tùy thuộc vào bản chất dầu thô, vào quá trình chưng cất và quá trình chế biến mà các loại dầu gốc có tính chất khác nhau. Lựa chọn dầu gốc SN150 và SN500 của Trung Đông, Đài Loan và Hàn Quốc đang có mặt rộng rãi trên thị trường nước ta để phân tích. Thu được một số đặc tính theo bảng 3.1.
Kết quả thể hiện trên bảng 3.1 cho thấy rằng các loại dầu gốc được lựa chọn để khảo sát có chỉ số nhớt, hàm lượng tro, cặn cacbon, nhiệt độ chớp cháy tương đối phù hợp để pha chế dầu tuốcbin. Tuy nhiên, nhằm lựa chọn dầu gốc đảm bảo chất lượng, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của dầu tuốcbin như đã nêu ở trên, tiếp tục tiến hành thực nghiệm khảo sát phân tích các dầu gốc. Kết quả thu được ở bảng 3.2.
Bảng 3.2: Chỉ số axit của một số loại dầu gốc sau khi bị oxy hóa
Dầu gốc Chỉ số axit (mgKOH/g)
Trước Sau Hàn Quốc SN150 0,003 0,362 SN500 0,003 0,421 Đài Loan SN150 0,012 0,483 SN500 0,011 0,548 Trung Đông SN150 0,005 0,502 SN500 0,005 0,582
Từ kết quả bảng 3.2 có thể thấy dầu gốc của Hàn Quốc có tính ổn định oxy hóa tốt hơn dầu gốc của Trung Đông và Đài Loan. Dầu gốc có tính ổn định oxy hóa càng tốt thì càng thích hợp cho pha chế dầu máy nén. Độ ổn định oxy hóa bị ảnh hưởng bởi bản chất của thành phần Hydrocacbon và hợp chất dị nguyên tố có trong dầu gốc, dầu mà chứa càng nhiều nguyên tố dị nguyên tố thì nhanh bị oxy hóa. Điều này cho được nhận định ban đầu là dầu gốc của Hàn Quốc được sản xuất theo công nghệ hiện đại theo tiêu chuẩn dầu gốc khoáng nhóm 2. Loại dầu gốc này là dầu gốc parafinic tinh chế hóa học có chất lượng cao, được sản xuất từ phần sáp mềm (vi tinh thể) của quá trình tách parafin khỏi phân đoạn dầu gốc thô. Do đó đề tài lựa chọn dầu gốc SN150 và SN500 của Hàn Quốc làm nguyên liệu để pha chế dầu
tuốcbin.
3.1.2. Kết quả đánh giá các chỉ tiêu lý hóa của dầu gốc và hỗn hợp dầu gốc
Kết quả đánh giá các chỉ tiêu lý hóa của dầu gốc SN 500 Hàn Quốc dùng để kết hợp với SN 150 Hàn Quốc để pha chế hỗn hợp hỗn hợp dầu gốc như sau:
Bảng 3.3: Chỉ tiêu hóa lý của dầu gốc SN 500 Hàn Quốc
TT Chỉ tiêu thử nghiệm Phương pháp Hàn Quốc SN500
1 Độ nhớt ở 400C, cSt ASTM D 445 88,1
2 Độ nhớt ở 1000C, cSt ASTM D 445 10,8
3 Chỉ số nhớt VI ASTM D 2270 107
4 Nhiệt độ chớp cháy cốc hở, 0C ASTM D 92 250
5 Trị số axit, mgKOH/g ASTM D 974 0,003
6 Ăn mòn đồng 3h, 1000C ASTM D 130 1
7 Độ tạo bọt, ml/ml Trình tự: 93,50C
ASTM D 892
20/0
Khảo sát thêm các tính chất khác của nhóm dầu SN150 (Hàn Quốc) thu được kết quả như sau:
Bảng 3.4: Chỉ tiêu hóa lý của dầu gốc SN150 Hàn Quốc
TT Chỉ tiêu thử nghiệm Phương pháp Hàn Quốc SN150
1 Độ nhớt ở 400C, cSt ASTM D 445 32,3
2 Độ nhớt ở 1000C, cSt ASTM D 445 5,5
3 Chỉ số nhớt VI ASTM D 2270 106
5 Trị số axit, mgKOH/g ASTM D 974 0,003
6 Ăn mòn đồng 3h, 1000C ASTM D 130 1
7 Độ tạo bọt, ml/ml
Trình tự: 93,50C ASTM D 892 20/0
Vậy có thể thấy rằng loại dầu gốc SN150 này có một số đặc trưng cơ bản tương đương với dầu Corena P100 của Shell, có thể dùng làm nguyên liệu sản xuất dầu máy nén. Tuy nhiên còn một số chỉ tiêu chưa phù hợp nên cần khảo sát bổ sung lượng phụ gia hợp lý.
Từ kết quả lựa chọn hai loại dầu gốc SN150 và SN500 của Hàn Quốc ở trên, tiến hành pha chế thay đổi phối liệu để tạo ra loại dầu gốc có cấp độ nhớt phù hợp với yêu cầu của dầu cần pha chế. Kết quả lựa chọn của đề tài là sử dụng hỗn hợp dầu gốc SN150/SN500 của Hàn Quốc với tỷ lệ SN150/SN500 = 80/20 (%kl) để pha chế dầu máy nén.
Tương tự như trên khảo sát các tính chất của hỗn hợp dầu gốc SN150/SN500 (Hàn Quốc) kết quả như sau (bảng 3.5).
Bảng 3.5: Chỉ tiêu hóa lý của hỗn hợp dầu gốc SN150/SN500 Hàn Quốc
TT Chỉ tiêu thử nghiệm Phương pháp Hỗn hợp dầu
SN150/SN500
1 Độ nhớt ở 400C, cSt ASTM D 445 52.6
2 Độ nhớt ở 1000C, cSt ASTM D 445 7,7
3 Chỉ số nhớt VI ASTM D 2270 111
4 Nhiệt độ chớp cháy cốc hở, 0C ASTM D 92 238
5 Trị số axit, mgKOH/g ASTM D 974 0,003
6 Ăn mòn đồng 3h, 1000C ASTM D 130 1
Trình tự: 93,50C 20/0
Nhận xét: Từ các bảng trên có thể thấy hai loại dầu gốc này có nhiệt độ chớp cháy cao, độ bay hơi thấp và nhiệt độ đông đặc có thể chấp nhận được đối với điều kiện sử dụng ở các nước Đông Nam Á nói chung và Việt nam nói riêng. Đây là hai loại dầu gốc có chất lượng cao, có thể dùng làm nguyên liệu sản xuất dầu máy nén ở Việt Nam. Tuy nhiên còn phải khảo sát tỷ lệ pha chế và lựa chọn hệ phụ gia thích hợp cho loại dầu gốc này để cải thiện độ bền chống oxy hóa, khả năng chống gỉ và không thể thiếu thành phần phụ gia chống tạo bọt.
3.2. KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ PHỤ GIA PHA CHẾ
3.2.1. Chỉ tiêu kỹ thuật của dầu máy nén pha chế
Sau khi cho thêm phụ gia IONOL và SPS, tiến hành phân tích các chỉ tiêu hóa lý cơ bản của dầu máy nén cho máy nén khí piston. Kết quả được đưa ra ở bảng 3.6
Bảng 3.6: Chỉ tiêu kỹ thuật của dầu máy nén được pha chế
TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Phương pháp Kết quả
1 Độ nhớt ở 40 °C mm2 ASTM D 445 56.8 2 Độ nhớt ở 100 °C mm2 ASTM D 445 8.6 3 Chỉ số độ nhớt VI - ASTM D 2270 111 4 Nhiệt độ chớp cháy cốc hở oC ASTM D 92 206
5 Chỉ số axit tổng mg KOH/g ASTM D 664 0.05
6 Độ tạo bọt ở 93.5°C Ml/ml ASTM D 892 0/30
7 Tỷ trọng g/ml IP306, ASTM D
525
0.8895
3.2.2. Đánh giá độ ổn định oxy hóa của dầu máy nén
Thực nghiệm tiến hành oxy hóa dầu theo phương pháp GOST 981 đã được nêu ở phần trên, thu được kết quả như bảng 3.7 sau.
Bảng 3.7: Kết quả thử nghiệm độ ổn định oxy hóa dầu máy nén
Mẫu dầu % Thay đổi độ nhớt
Trị số axit sau oxy hóa mgKOH/g
Hàm lượng căn sau oxy hóa %
M1 3,5 0,19 0,18
Kết quả thử nghiệm cho thấy các mẫu dầu có độ ổn định oxy hóa tốt. Trị số axit thấp hơn 0.2 mgKOH/g, hàm lượng cặn thấp, độ nhớt ổn định với % thay đổi nhỏ hơn 5%.
3.2.3. Đánh giá khả năng chống mài mòn
Xác định đường kính vết mài mòn trên thiết bị Tribology T-05 theo phương pháp ASTM D 2714. Cơ sở so sánh là mẫu dầu máy nén thương phẩm Shell Corena P cấp độ nhớt 100.
Bảng 3.8: Kết quả thử nghiệm khả năng chống mài mòn
STT Tên mẫu dầu Đường kính vết mài mòn
Trọng lượng kim loại bị mài mòn
1 M1 0,3 0,016 mg
2 Shell Corena P 100
0,36 0,018 mg
Qua các kết quả thử nghiệm cho thấy các mẫu dầu máy nén pha chế đáp ứng yêu cầu về khả năng chống mài mòn cao và còn tốt hơn mẫu dầu thương phẩm tương đương Shell Corena P 100 đang sử dụng trên thị thường.
3.3. Kết quả nghiên cứu lập đơn pha chế dầu máy nén
Từ các kết quả nghiên cứu, lựa chọn dầu gốc và phụ gia, chúng tôi đã đưa ra đơn pha chế dầu máy nén theo bảng 3.9.
Bảng 3.9: Thành phần đơn pha chế dầu máy nén Thành phần % Khối Lượng Dầu gốc Hàn Quốc SN 150 SN 500 19.2 76.8
Phụ gia ức chế oxy hóa IONOL 3
Phụ gia chống tẩy rửa SPS 1
Các dầu pha chế của đề tài được đánh giá các chỉ tiêu lý hóa đặc trưng và có so sánh với các chỉ tiêu lý hóa của dầu Corena P 100 của Shell cho kết quả phù hợp, kết qủa được chỉ ra trong bảng 3.10.
Bảng 3.10: Tổng kết các tính chát hóa lý của mẫu dầu pha chế
TT Tên chỉ tiêu Đơn vị Phương pháp Kết quả
1 Độ nhớt ở 40 °C mm2 ASTM D 445 56.8 2 Độ nhớt ở 100 °C mm2 ASTM D 445 8.6 3 Chỉ số độ nhớt VI - ASTM D 2270 111 4 Nhiệt độ chớp cháy cốc hở oC ASTM D 92 206 5 Chỉ số axit tổng Mg KOH/g ASTM D 664 0.05 6 Độ tạo bọt ở 93.5°C Ml/ml ASTM D 892 0/30 7 Tỷ trọng g/ml IP306, ASTM D 0.8895
525
8 Ăn mòn đồng - ASTM D 130 1b
3.4. Quy trình pha chế dầu máy nén cho máy nén khí piston
Hình 3.1: Sơ đồ pha chế dầu máy nén
Phụ gia chống tạo bọt theo tỷ lệ được pha trong dầu hỏa với lượng gấp khoảng 10 lần rồi đưa vào bình chứa dầu gốc (SN150 hoặc hỗn hợp dầu gốc SN150/500) khoảng 10% kl theo lượng dầu dự định pha chế. Các phụ gia ức chế oxy hóa, phụ gia chống gỉ lần lượt được bổ sung vào bình chứa hỗn hợp trên. Hỗn hợp dầu gốc và phụ gia được khuấy trộn với tốc độ 100 vòng/phút và duy trì ở nhiệt độ 65 ± 50C trong thời gian là 1 giờ để được phụ gia đa chức cho dầu tuốcbin.
3.5. Đề xuất sơ đồ công nghệ sản xuất dầu Tuốcbin ISOVG-32; 46.
Thông số kỹ thuật
Công suất : 1000 tấn/năm
Thời gian hoạt động : 1 ca/ngày
8 giờ/ca 300 ngày/năm
Năng suất một mẻ : V = 5 - 10 m3
Quy mô : Sản xuất từng mẻ (bán tự động hóa trong sản xuất)
Nguyên liệu : Dầu gốc Hàn Quốc (SN150/SN500)
Phụ gia chức năng tổ hợp
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT DẦU MÁY NÉN CHO MÁY NÉN KHÍ PISTON
Theo đơn pha chế, dầu gốc SN150, SN500 được định lượng và bơm vào bể pha chế qua thiết bị lưu lượng kế. Tổ hợp phụ gia được nạp vào với các tỷ lệ thích hợp. Tiến hành khuấy trộn và gia nhiệt khối chất và duy trì nhiệt độ pha chế ở 60 ± 50C trong khoảng thời gian 1 giờ dành cho thể tích pha chế là 10 m3. Đồng thời kết hợp bơm tuần hoàn trong khoảng 30 phút với thể tích khối pha chế và dung tích thiết bị trên. Tiến hành kiểm tra chất lượng dầu thành phẩm theo các chỉ tiêu hóa lý của dầu.
Dầu máy nén là sản phẩm đòi hỏi kỹ thuật khắt khe. Cần phải có hệ thống lọc để tách khí, hơi nước và các hạt rắn cho sản phẩm trong quá trình sản xuất cũng như trước khi đưa vào thiết bị sử dụng.
ƯỚC TÍNH GIÁ THÀNH CHO 1000 LÍT DẦU TUỐCBIN PHA CHẾ
STT Tên vật tư Dầu máy nén pha chế
1 SN 150, SN500 96% x 37 000 đ/l x 1000 lít
2 Ionol 3% x 150 000 đ/kg x 1000 lít
3 SPS 1% x 1 000 000 đ/kg x 1000 lít
4 Công lao động 2 công x 150 000 đ/c
5 Điện + Nước 100 000 đ
Tổng 50 420 000 đ
6 Quản lý + Khấu hao 10% 5 042 000 đ 7 Thuế + Chi phí khác 15% 7 563 000 đ
Giá thành 63 025 000 đ
Đơn giá thành phẩm 63 000 đ
KẾT LUẬN
Từ những nghiên cứu trên nhóm đề tài có thể đưa ra những kết quả sau:
Đã khảo sát lựa chọn được 2 loại dầu gốc cơ bản SN150 và SN500 là dầu gốc Hàn Quốc để pha chế dầu máy nén. Hỗn hợp dầu gốc SN150/500 theo tỷ lệ 80/20 (phần trăm khối lượng) được dùng làm phần nền cho dầu máy nén cho máy nén khí piston.
Đã khảo sát ảnh hưởng của các phụ gia như phụ gia chống oxy hóa, phụ gia chống tạo bọt, phụ gia chống gỉ đến tính chất hóa lý của dầu pha chế và đưa ra được quy trình chế tạo phụ gia đa chức cho dầu pha chế với các thành phần :
Phụ gia ức chế oxy hóa IONOL: 3% kl Phụ gia chống tạo bọt SPS: 1% kl
Lập được đơn pha chế hai loại dầu máy nén cho máy nén khí piston. Đã đưa ra qui trình pha chế dầu với qui mô nhỏ 10 m3/mẻ.
Đã đánh giá được tính chất lý hóa của hai loại dầu pha chế được và so sánh với sản phẩm Shell Corena P100 đang có mặt trên thị trường.
Đã đề xuất sơ đồ công nghệ sản xuất dầu máy nén cho máy nén khí piston.
Kiến nghị
Đánh giá thêm một số chỉ tiêu lý hóa của dầu.
Đánh giá độ tương hợp với các dầu máy nén khác hiện đang sử dụng ở Việt