Biên dịch Thanh Sơn, bản quyền thuộc về baoduongcokhi.com.
Sự hình thành varnish trong hệ thống dầu bôi trơn của thiết bị quay là một thách thức trong công tác bảo dưỡng các thiết bị quan trọng của nhà máy. Bài viết hôm nay, bảo dưỡng cơ khí xin giới thiệu với các bạn một công nghệ trong việc loại bỏ varnish trong hệ thống dầu bôi trơn mà đã được ứng dụng ở nhà máy cung cấp khí đốt.
Xem video:
Varnish (theo nghĩa tiếng Việt là lớp sơn bóng hay còn gọi là vecni), ở đây, varnish thực chất là cặn hữu cơ, được tạo ra bởi quá trình phân hủy hóa học không thể phục hồi của chất bôi trơn dầu khoáng. Varnish có thể dẫn đến tắc bộ lọc, hạn chế lưu lượng dầu, truyền nhiệt kém, kẹt van, thất bại khi khởi động hoặc gây ngừng thiết bị.
Varnish trên bề mặt ti van điều khiển
Varnish trên mặt bánh răng hộp số
Nguy hiểm nhất là varnish hình thành trên mặt bạc đỡ, gây nhiệt độ cao.
Trong quá trình vận hành thiết bị quay, nhiệt sinh ra do ma sát làm biến chất dầu và tạo ra các hạt phụ phẩm rất nhỏ lắng trong toàn bộ hệ thống dưới dạng varnish. Sự phóng tia lửa điện, từ sự tích tụ tĩnh điện trong bộ lọc dầu bôi trơn đóng một vai trò quan trọng trong sự hình thành của nó.
Theo thời gian, các hạt phụ phẩm này tự bám vào các bề mặt bên trong hệ thống dầu tuabin máy nén, tạo ra một lớp màng dính.
Khi varnish được hình thành, hiệu suất thiết bị quay sẽ bị ảnh hưởng. Hiện nay, một số các hệ thống loại bỏ varnish được bán trên trên thị trường.
Bộ loại bỏ varnish (VRU tiếng anh là Varnish Removal Units), được trang bị bộ làm mát để giảm nhiệt độ dầu và chuyển hóa varnish hòa tan thành varnish không hòa tan. Bộ lọc đặc biệt bên trong VRU thu giữ các chất bẩn mềm hòa tan và lơ lửng từ dầu.
Trong quá trình vận hành thiết bị quay, nhiệt sinh ra do ma sát làm biến chất dầu và tạo ra các hạt phụ phẩm rất nhỏ lắng trong toàn bộ hệ thống dưới dạng varnish. Sự phóng tia lửa điện từ sự tích tụ tĩnh điện trong bộ lọc dầu bôi trơn đóng một vai trò quan trọng trong sự hình thành của nó.
Theo thời gian, các hạt phụ phẩm này tự bám vào các bề mặt bên trong hệ thống dầu tuabin máy nén, tạo ra một lớp màng dính.
Khi varnish được hình thành, hiệu suất thiết bị quay sẽ bị ảnh hưởng. Hiện nay, một số các hệ thống loại bỏ varnish được bán trên trên thị trường.
Bộ loại bỏ varnish (VRU tiếng anh là Varnish Removal Units), được trang bị bộ làm mát để giảm nhiệt độ dầu và chuyển hóa varnish hòa tan thành varnish không hòa tan. Bộ lọc đặc biệt bên trong VRU thu giữ các chất bẩn mềm hòa tan và lơ lửng từ dầu.
Varnish là một chất bẩn mềm, có kích thước dưới micromet, có bản chất phân cực. Quá trình oxy hóa và phân hủy nhiệt là một trong những nguyên nhân hình thành varnish. Nhưng có hai lý do chính, lý do thứ nhất là sự phân hủy nhiệt do áp suất, là sự nổ của các bong bóng khí cuốn theo dầu, khi chúng di chuyển từ vùng áp suất thấp sang vùng áp suất cao, tạo ra sự tăng nhiệt độ dầu cục bộ vượt quá 1000 độ C (tiếng anh gọi là micro-dieseling), lý do thứ 2 là hiện tượng phóng tĩnh điện.
2 lý do trên, đủ để gây ra quá trình oxy hóa nghiêm trọng các phân tử dầu và tạo ra các sản phẩm phụ từ cacbon. Khi áp suất của hệ thống tăng lên, khả năng xảy ra quá trình micro dieseling tăng lên.
Sự chuyển dịch của ngành công nghiệp sang dùng lọc vật liệu tổng hợp và thủy tinh đã tạo ra những khía cạnh không mong muốn, do sự kết hợp của các kích thước lỗ lọc mịn hơn để loại bỏ cặn mịn với tỷ lệ thông lượng lọc rất cao để giảm chi phí đầu tư. Kết quả là sự tích tụ tĩnh điện đáng kể trong hệ thống dầu.
Sự phóng điện tự phát này có thể tạo ra tia lửa tĩnh điện với nhiệt độ lớn hơn 10.000 độ C. Sự "đốt " dầu này, tạo ra các mảnh phân tử làm cạn kiệt các chất phụ gia chống oxy hóa. Hệ thống dầu bôi trơn, nơi có sự tiếp xúc giữa kim loại với kim loại cũng có thể tạo ra tĩnh điện.
Các chất bẩn mềm phân hủy trong dầu, được hòa tan trong dầu ở nhiệt độ vận hành có bản chất phân cực và được hấp thụ vào các bề mặt kim loại lưỡng cực (lạnh hơn). Lớp varnish được hình thành do các chất bẩn mềm kết tụ và cứng lại thành một lớp phủ giống như sơn bóng vecni bên trong thành các ống, van, ống lót, bề mặt ổ trục, bánh răng và các bề mặt bên trong khác của hệ thống bôi trơn.
Tính chất dính của varnish, giữ lại các chất bẩn cứng khi chúng tồn tại trong hệ thống, tạo thành một lớp hạt mài làm tăng tốc độ mài mòn của các bộ phận. Hơn nữa, varnish là một chất cách nhiệt hiệu quả, khiến các bề mặt ổ trục chạy nóng hơn và các bộ trao đổi nhiệt có hiệu suất thấp hơn.
Tại nhà máy cung cấp khí đốt của công ty Saudi Aramco (Ả rập xê út), tất cả các máy quay quan trọng, đều được giám sát bởi hệ thống giám sát tình trạng dầu nhờn, (LCM, tiếng anh là Lubricant Condition Monitoring). Các mẫu test theo lịch trình được kiểm tra tại nhà máy. Các mẫu thử nghiệm được quyết định dựa trên loại dầu và thiết bị.
Tuy nhiên, màu sắc và chỉ số axit được kiểm tra cho tất cả các loại dầu bôi trơn công nghiệp. Khi màu sắc và chỉ số axit cao, sẽ được đánh giá tuổi thọ hữu ích còn lại bằng Thử nghiệm oxy hóa bình áp suất quay và Máy ly tâm siêu tốc hoặc dùng phương pháp Thử nghiệm đo màu sắc bằng tấm màng MPC (tiếng anh là Membrane Patch Colori metric Test). Phương pháp MPC được kiểm tra để hiểu tình trạng của dầu, để có hành động khắc phục, ngăn chặn ngừng máy đột xuất của thiết bị.
Thử nghiệm MPC, đã được sử dụng trong nhiều năm trong phân tích dầu, nó như là một thử nghiệm định tính, để đánh giá tình trạng của dầu. Gần đây, một số phòng thí nghiệm trên thế giới đã phát triển các thang đo có thể định lượng để xác định khả năng varnish của dầu. Ví dụ: thang điểm từ 0 đến 100, dùng xếp hạng khả năng dầu bị varnish:
=>điểm từ 0 đến 15, được coi là bình thường,
=>điểm từ 15 đến 30, có nghĩa là cần phải giám sát.
=>Nếu số đo lớn hơn 30, là cần có thể hành động ngăn ngừa và sẽ kích hoạt biện pháp khắc phục nhanh chóng.
Một máy nén khí tự nhiên ly tâm 5 cấp, áp suất thấp (LP), chạy bằng động cơ điện 3.500 mã lực. Đây là một thiết bị quan trọng, hoạt động 24/24 suốt năm, mà không có thiết bị dự phòng. Máy nén lấy khí từ bồn cửa hút và xả đến máy nén khí áp suất cao. Máy nén chạy ở tốc độ 10.295 vòng trên phút và cung cấp 22700 đến 25377 m3/h, với lưu lượng thay đổi từ mùa hè sang mùa đông.
Giá trị nhiệt độ của ổ trục máy nén cài đặt alarm ở 112 độ C và Trip ở 121 độ C. Hệ thống máy nén được bôi trơn thông qua hệ thống cấp dầu cưỡng bức để bôi trơn động cơ, hộp số và ổ trục máy nén. Dung tích bể chứa dầu bôi trơn là hơn 11.000 lít dầu tuabin ISO VG 46.
Tren nhiệt độ ổ trục của máy nén thấp áp cho thấy sự gia tăng dần dần nhiệt độ ở ổ trục phía trong. Nhiệt độ đã đạt trên giới hạn 121 độ C và dẫn đến Tríp máy nén. Ổ trục đã được tháo ra và varnish được tìm thấy trên mặt bạc đỡ. Điều này làm giảm lượng dầu vào bôi trơn do giảm khe hở và giảm tốc độ tản nhiệt. (Xem hình 1 và 2).
Varnish bám trên mặt ổ trượt
Hình 1: Varnish được tìm thấy trong hộp số, ổ trục và trục máy nén.
Hình 2: Thử nghiệm mẫu dầu bôi trơn cho thấy mức độ hiện diện của varnish rất cao; kết quả thử nghiệm đối với dầu bôi trơn mới (bên trái) và đang sử dụng (bên phải).
Bộ loại bỏ Varnish (VRU) đã được kết nối với hệ thống dầu bôi trơn máy nén khí thấp áp khi máy đang chạy. Cửa hút của bộ VRU được lấy từ van đầu đẩy của bể chứa dầu bôi trơn. Cửa xả bộ VRU được tuần hoàn trở lại bồn chứa thông qua một ống sốc két một inch (socket), được hàn trên cửa người để phục vụ kiểm tra bồn chứa (Manway). Bộ VRU sử dụng các bộ lọc được tối ưu hóa để loại bỏ varnish.
Dầu nóng được hút từ bồn chứa hệ thống đến bộ VRU nhờ bơm. Đầu tiên, dầu đi qua bộ làm nguội nhanh (Blast cooler), sau đó là qua trao đổi nhiệt và cuối cùng là hệ thống làm lạnh (chiller) trước khi đến bộ lọc. Nhiệt độ dầu giảm xuống còn khoảng 10 độ C trước khi đến bộ lọc để thu giữ các chất bẩn mềm hòa tan và lơ lửng.
Hình 3: Trend kết quả MPC
Hình 4: Trend nhiệt độ ổ trục
Varnish thường được định nghĩa là một chất lắng đọng không hòa tan. Tuy nhiên, nó cũng tồn tại ở trạng thái hòa tan. Sự chuyển đổi giữa varnish hòa tan và không hòa tan là một quá trình cân bằng vật lý phụ thuộc vào nhiệt độ. Varnish hòa tan trở nên không hòa tan bằng cách giảm nhiệt độ dầu bôi trơn và sau đó có thể dễ dàng loại bỏ khỏi hệ thống dầu bôi trơn.
Sau khi tách varnish từ dầu bôi trơn, nó được đưa trở lại hệ thống dầu bôi trơn chính. Dầu không chứa varnish bây giờ bắt đầu làm sạch các bộ phận của hệ thống tiếp xúc với dầu, dẫn đến hệ thống không có varnish trong thời gian lên đến vài tháng tùy thuộc vào tình trạng hệ thống.
Sau khi sử dụng VRU trong một vài tuần trên máy nén khí thấp áp, nhiệt độ ổ trục và tình trạng của dầu bôi trơnvà bộ phận làm kín dầu đã được cải thiện. Các mẫu dầu được thử nghiệm đo màu MPC cho thấy mức giảm từ 39,1 xuống 1,4 trong vòng 19 ngày kể từ ngày hoạt động. Nhiệt độ ổ trục giảm từ 120 độ C xuống 85 độ C trong vòng 19 ngày do loại bỏ lớp varnish và khả năng tản nhiệt tốt hơn cũng như lượng dầu vào mặt bạc đỡ đã tăng lên.
Việc sử dụng bộ VRU kết hợp với phương pháp test MPC đối với hệ thống dầu bôi trơn đã làm giảm nhiệt độ ổ trục bằng cách phát hiện và làm sạch cặn varnish. Cải thiện khả năng tản nhiệt và ngăn chặn mọi sự cố thiết bị do nhiệt độ ổ trục cao. Nó cũng loại bỏ ngay lập tức nhu cầu thay dầu hay phải thổi rửa và làm sạch bên trong hệ thống dầu bằng hóa chất.
Bộ loại bỏ varnish được sử dụng bởi Saudi Aramco.
10/12/2021 Thanh Sơn biên dịch (baoduongcokhi.com)
Nhà máy tôi cũng bị xảy ra nhiệt độ cao do hình thành varnish trên mặt bạc đỡ. Kinh nghiệm là khi có dấu hiệu nhiệt độ tăng, nhà máy tiến hành thuê lọc dầu online. Kết quả sau khi lọc dầu nhiệt độ giảm dần và ổn định.
Trả lờiXóa