Báo cáo khoa học: "Phân tích hạt mài mòn trong dầu bôi trơn Dùng trong động cơ diesel"

Chia sẻ: Nguyễn Phương Hà Linh Linh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

70
lượt xem 9
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

i Tóm tắt: Bài báo trình bày nghiên cứu phân tích dầu bôi trơn và hạt mài mòn trong chẩn đoán kỹ thuật đồng thời đánh giá khả năng ứng dụng của phân tích dầu bôi trơn và hạt mài mòn trong thực tế. Bài báo cũng đề cập tới khả năng của ph-ơng pháp này trong chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của động cơ diesel dựa trên các kết quả phân tích dầu bôi trơn và hạt mài mòn.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Báo cáo khoa học: "Phân tích hạt mài mòn trong dầu bôi trơn Dùng trong động cơ diesel"

Ph©n tÝch h¹t mµi mßn trong dÇu b«i tr¬n Dïng trong ®éng c¬ diesel ths. lª l¨ng v©n Bé m«n Kü thuËt m¸y Tr−êng §¹i häc Giao th«ng VËn t¶i Tãm t¾t: Bμi b¸o tr×nh bμy nghiªn cøu ph©n tÝch dÇu b«i tr¬n vμ h¹t mμi mßn trong chÈn ®o¸n kü thuËt ®ång thêi ®¸nh gi¸ kh¶ n¨ng øng dông cña ph©n tÝch dÇu b«i tr¬n vμ h¹t mμi mßn trong thùc tÕ. Bμi b¸o còng ®Ò cËp tíi kh¶ n¨ng cña ph−¬ng ph¸p nμy trong chÈn ®o¸n t×nh tr¹ng kü thuËt cña ®éng c¬ diesel dùa trªn c¸c kÕt qu¶ ph©n tÝch dÇu b«i tr¬n vμ h¹t mμi mßn. Summary: This paper presents a research into oil and particle analysis in technical diagnosis, and evaluates the use of oil and particle analysis in practice. The paper also mentions capability of this method in technical diagnosis of diesel engines based on the result of oil and particle analysis. I. §Æt vÊn ®Ò Ph©n tÝch dÇu b«i tr¬n lµ mét ph−¬ng ph¸p ®· vµ ®ang ®−îc nghiªn cøu øng dông trong chÈn ®o¸n kü thuËt m¸y mãc nãi chung vµ ®éng c¬ ®èt trong nãi riªng. Nhê nh÷ng tiÕn bé cña CT 2 c¸c thiÕt bÞ ph©n tÝch, ph©n tÝch dÇu b«i tr¬n vµ h¹t mµi mßn ngµy cµng trë nªn hiÖu qu¶ vµ trë thµnh mét c«ng cô trong chÈn ®o¸n t×nh tr¹ng kü thuËt cña ®éng c¬ ®èt trong vµ thiÕt bÞ m¸y mãc. Nh÷ng tiÕn bé nµy ®· lµm cho kÕt qu¶ chÈn ®o¸n cã ®é tin cËy cao h¬n, ng¨n ngõa ®−îc mét sè c¸c h− háng bÊt th−êng vµ gi¶m thiÓu thêi gian dõng m¸y ®Ó söa ch÷a hay b¶o d−ìng. Bµi b¸o ®Ò cËp ®Õn mét khÝa c¹nh cña ph©n tÝch tÝch dÇu b«i tr¬n ®ã lµ ph©n tÝch h×nh d¸ng h¹t mµi mßn, kÝch th−íc vµ sè l−îng h¹t mµi mßn cã trong dÇu b«i tr¬n dùa trªn kÕt qu¶ ph©n tÝch c¸c mÉu dÇu b«i tr¬n ®éng c¬ diesel trªn ®Çu m¸y D12E sö dông t¹i XÝ nghiÖp §Çu m¸y Hµ néi. II. Néi dung 2.1. øng dông cña ph©n tÝch dÇu b«i tr¬n H¹t mµi mßn trong dÇu b«i tr¬n ®éng c¬ diesel cho c¸c th«ng tin quan träng vÒ t×nh tr¹ng kü thuËt cña ®éng c¬ v× vËy ph©n tÝch dÇu b«i tr¬n trë thµnh mét c«ng cô ®Ó chÈn ®o¸n kü thuËt ®éng c¬ diesel. C¸c c«ng ty ®−êng s¾t cña Mü vµo cuèi nh÷ng n¨m 40 vµ ®Çu nh÷ng n¨m 50 ®· nhËn ra r»ng kim lo¹i trong dÇu b«i tr¬n ®· cho biÕt t×nh tr¹ng mßn cña c¸c chi tiÕt m¸y trªn ®éng c¬ ®iªzen cña ®Çu m¸y. Ngµy nay ph©n tÝch dÇu b«i tr¬n vµ h¹t mµi mßn ®· ®−îc sö dông ®Ó chuÈn ®o¸n t×nh tr¹ng kü thuËt cña rÊt nhiÒu lo¹i m¸y kh¸c nhau nh− ®éng c¬, hép sè cña m¸y bay trùc th¨ng, c¸c lo¹i m¸y mãc x©y dùng, giao th«ng hay c¸c nhµ m¸y c«ng nghiÖp kh¸c. Ph©n tÝch dÇu b«i tr¬n vµ h¹t mµi mßn tiÕn hµnh cïng víi ph©n tÝch dao ®éng ®· trë thµnh mét c«ng cô hiÖu qu¶ ®Ó chuÈn ®o¸n t×nh tr¹ng kü thuËt cña m¸y mãc trong c¸c ngµnh c«ng nghiÖp nãi chung vµ ngµnh giao th«ng vËn t¶i nãi riªng.
C¸c chi tiÕt m¸y cña ®éng c¬ diesel nh− pÝtt«ng, xÐcm¨ng, xilanh, b¹c trôc, b¸nh r¨ng... sÏ sinh c¸c h¹t kim lo¹i nhá, mÞn trong qu¸ tr×nh lµm viÖc b×nh th−êng. Vµo thêi ®iÓm mßn khèc liÖt kÝch th−íc cña h¹t sÏ t¨ng lªn vµ h×nh d¹ng cu¶ h¹t còng thay ®æi. Ng−êi ta ®· x¸c ®Þnh ®−îc d¹ng h¹t thay ®æi liªn quan nh− thÕ nµo ®Õn d¹ng mµi mßn. Do ®ã viÖc ph©n tÝch d¹ng h¹t mµi mßn cho phÐp x¸c ®Þnh ®−îc tr¹ng th¸i mßn trong m¸y vµ tõ ®ã cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc t×nh tr¹ng kü thuËt cña m¸y. ¦u ®iÓm cña ph©n tÝch dÇu b«i tr¬n vµ h¹t mµi mßn lµ: - NhiÒu th«ng tin t×nh tr¹ng kü thuËt cña m¸y chØ cã thÓ thu ®−îc tõ qu¸ tr×nh ph©n tÝch dÇu b«i tr¬n. - Møc ®é ®Çu t− vÒ trang thiÕt bÞ kh«ng ®ßi hái qu¸ cao. - DÇu b«i tr¬n chøa ®ùng c¸c th«ng tin vÒ d¹ng háng cña nhiÒu chi tiÕt kh¸c nhau. 2.2. Ph©n tÝch h×nh d¸ng h¹t mµi mßn HÖ thèng ph©n tÝch h×nh ¶nh OMINIMET 86-3000, (h×nh 1) cã thÓ cho h×nh ¶nh phãng ®¹i tíi 2000 lÇn vµ cho phÐp ph¸t hiÖn c¸c mµi mßn nhá d−íi 1 μm. HÖ thèng nµy còng cho phÐp ®o vµ ph©n tÝch h×nh ¶nh víi c¸c mÇu s¾c vµ ®é t−¬ng ph¶n c¸c nhau. PhÇn mÒm xö lý cã thÓ cho phÐp t¹o ra c¸c mÉu b¸o c¸o kh¸c nhau. CT 2 H×nh 1. HÖ thèng ph©n tÝch h×nh ¶nh OMINIMET 86-3000 MÉu dÇu sö dông trong nghiªn cøu nµy ®−îc lÊy tõ c¸c ®Çu m¸y diesel D12E sö dông t¹i XÝ nghiÖp §Çu m¸y Hµ Néi trong kho¶ng thêi gian tõ th¸ng 2/2006 ®Õn th¸ng 1/2007. DÇu ®−îc lÊy khi ®Çu m¸y vµo XÝ nghiÖp vµ ®−îc chøa trong c¸c hép cã dung tÝch lµ 100 ml (h×nh 2). H×nh 2. C¸c mÉu dÇu lÊy tõ XÝ nghiÖp §Çu m¸y Hμ Néi
MÉu dÇu kh«ng cã h¹t mµi mßn thÓ hiÖn nh− h×nh 3. H×nh 3. MÉu dÇu kh«ng cã h¹t mμi mßn (lÊy tõ §Çu m¸y 647 ngμy 8/2/2006) CT 2 H×nh 4. MÉu dÇu cã h¹t mμi mßn (lÊy tõ §Çu m¸y 642 ngμy 17/5/2006) Qu¸ tr×nh mµi mßn b×nh th−êng tõ c¸c mÉu dÇu trªn ®Çu m¸y 660, 657, 658, sè l−îng h¹t Ýt vµ kÝch th−íc h¹t nhá (tõ 0,2 ®Õn 5 μm). H×nh 5. MÉu dÇu cã h¹t mμi mßn (lÊy tõ §Çu m¸y 660 ngμy 17/5/2006)
H×nh 6. MÉu dÇu cã h¹t mμi mßn nhiÒu vμ kÝch th−íc h¹t b¾t ®Çu t¨ng (lÊy tõ §Çu m¸y 658 ngμy 18/5/2006) Qu¸ tr×nh mµi mßn kh¸c nhau sÏ s¶n sinh c¸c h¹t mµi mßn kh¸c nhau. H×nh d¸ng h¹t mµi mßn cã thÓ lµ h×nh cÇu, h×nh sîi dµi, h×nh sîi xo¾n, h×nh d¹ng tÊm, m¶nh nhá… 2.2.1. D¹ng h¹t h×nh cÇu D¹ng h¹t h×nh cÇu cã kÝch th−íc t−¬ng tù nhau theo c¶ 3 ph−¬ng trong hÖ trôc to¹ ®é 3 chiÒu. D¹ng h¹t nµy th−êng xuÊt hiÖn trong c¸c mÉu dÇu lÊy tõ c¸c ®Çu m¸y võa qua cÊp trung CT 2 tu hay ®¹i tu. H×nh 7. H¹t mμi mßn d¹ng h×nh cÇu (mÉu dÇu lÊy tõ §Çu m¸y 660 ngμy 17/5/2006) 2.2.2. D¹ng h¹t h×nh elÝp Trong mét sè tr−êng hîp c¸c h¹t cã thµnh phÇn bao gåm c¸c nguyªn tè lµ kim lo¹i bÞ mµi mßn tõ c¸c chi tiÕt trong ®éng c¬ nh− xÐc m¨ng, xi lanh [1]. H×nh 8. H¹t mμi mßn d¹ng h¹t h×nh elÝp (mÉu dÇu tõ §Çu m¸y 658 ngμy 18/5/2006)
2.2.3. D¹ng h¹t h×nh viªn sái D¹ng h¹t nµy cã nguån gèc do mái bÒ mÆt hay do dÝnh, hoÆc g©y ra khi bÒ mÆt bÞ cµo x−íc bëi kim lo¹i cã bÒ mÆt nh¸m [2]. D¹ng h¹t nµy xuÊt hiÖn khi c¸c bÒ mÆt tr−ît trªn nhau trong ®iÒu kiÖn ¸p suÊt vµ nhiÖt ®é cao, ®iÒu kiÖn b«i tr¬n kh«ng phï hîp. C¸c d¹ng h¹t nµy cã thÓ lµ ®ång hay hîp kim cña ®ång, thÐp t«i. Møc ®é xuÊt hiÖn cña d¹ng h¹t nµy cßn phô thuéc vµo m«i tr−êng mµ ®Çu m¸y ®ang vËn hµnh. Dùa vµ mÇu s¾c cã thÓ ph©n biÖt ®−îc c¸c h¹t tinh thÓ than vµ kim lo¹i. Khi xópp¸p cña ®éng c¬ bÞ mµi mßn d¹ng h¹t nµy xuÊt hiÖn nhiÒu [4]. H×nh 9. H¹t mμi mßn d¹ng h×nh viªn sái (mÉu dÇu tõ §Çu m¸y 658 ngμy 18/5/2006) 2.2.4. D¹ng h¹t h×nh tÊm máng H×nh d¹ng nµy ®«i khi cßn bÞ xo¾n nh−ng th«ng th−êng lµ t−¬ng ®èi ph¼ng. D¹ng h¹t nµy xuÊt hiÖn nhiÒu khi ®Çu m¸y hoÆc vËn hµnh b×nh th−êng. D¹ng h¹t chë nªn máng h¬n trong ®iÒu kiÖn b«i tr¬n tèt. KÝch th−íc cña h¹t sÏ lín h¬n khi qu¸ tr×nh ®ãng më m¸y xÈy ra liªn tôc. KÝch th−íc th«ng th−êng cña nh÷ng lo¹i h¹t nµy tõ 8 ®Õn 20 μm [4]. CT 2 H×nh 10. H¹t mμi mßn d¹ng tÊm máng (mÉu dÇu tõ §Çu m¸y 645 ngμy 16/3/2006) 2.2.5. D¹ng h¹t h×nh sîi D¹ng h¹t nµy còng kh¸ phæ biÕn x¶y ra khi nhiÖt ®é thay ®æi nhiÒu. D¹ng h¹t nµy xuÊt hiÖn trong dÇu b«i tr¬n nhiÒu sÏ c¶nh b¸o kh¶ n¨ng xuÊt hiÖn ¸p suÊt bÒ mÆt lín trªn c¸c bÒ mÆt lµm viÖc. Th«ng th−êng ®©y lµ nh÷ng h¹t cã ®é cøng cao. Nguån gèc cña c¸c h¹t nµy th−êng lµ do ¸p lùc lín trªn bÒ mÆt xópp¸p, æ l¨n mµ t¹i ®ã bÒ mÆt cã ®é cøng lín tiÕp xóc víi c¸c bÒ mÆt cã ®é cøng nhá h¬n. H×nh 10: H×nh d¹ng h¹t mμi mßn d¹ng sîi (lÊy tõ §Çu m¸y 647 ngμy 18/3/2006)
2.2.6. D¹ng h¹t h×nh èng D¹ng h¹t h×nh èng cã thÓ do d¹ng h¹t d¹ng tÊm h×nh thµnh nªn. Nguån gèc cña nh÷ng d¹ng h¹t nµy còng gièng nh− nguån gèc d¹ng h¹t h×nh tÊm [1]. 2.2.7. D¹ng h¹t h×nh sîi th¼ng D¹ng h¹t nµy h×nh sîi th¼ng nh− mét chiÕc kim kh©u. Chóng th−êng lµ c¸c h¹t kim lo¹i nh−ng còng cã thÓ lµ h¹t p«lyme, sîi nh©n t¹o, sîi b«ng, gç tõ m«i tr−êng bªn ngoµi. KÝch th−íc cña c¸c h¹t mµi mßn còng cho biÕt nguån gèc xuÊt hiÖn cña nh÷ng h¹t nµy. C¸c h¹t cã kÝch th−íc nhá (< 5μm) xuÊt hiÖn nhiÒu khi m¸y lµm viÖc b×nh th−êng c¸c bÒ mÆt ®−îc b«i tr¬n tèt. Khi c¸c bÒ mÆt ®−îc b«i tr¬n kh«ng tèt h¹t sÏ xuÊt hiÖn nhiÒu h¬n vÒ sè l−îng vµ lín h¬n vÒ kÝch th−íc. Khi t¶i träng v−ît qu¸ t¶i träng thiÕt kÕ, c¸c h¹t sÏ xuÊt hiÖn víi thµnh phÇn lµ c¸c «xÝt s¾t. §Ó ph©n lo¹i h¹t ng−êi ta cã thÓ ®o ®−êng kÝnh lín nhÊt vµ nhá nhÊt cña h¹t, chiÒu dµi cña h¹t hay bÒ réng cña h¹t. Qu¸ tr×nh nghiªn cøu cho thÊy cã thÓ cã mét sè nhËn xÐt nh− sau: - Qu¸ tr×nh mßn b×nh th−êng cña c¸c chi tiÕt trong ®éng c¬: Qu¸ tr×nh nµy cho kÝch th−íc h¹t h×nh d¹ng tÊm cã chiÒu dµy lín nhÊt ®¹t 5μm. - Cµo x−íc bÒ mÆt xilanh: x¶y ra khi c¸c chi tiÕt kim lo¹i g©y ra c¸c vÕt x−íc trªn bÒ mÆt tr−ît. D¹ng h¹t chñ yÕu lµ d¹ng tÊm hay sîi kÝch th−íc tèi ®a ®Õn 25μm. CT 2 - Trãc rç bÒ mÆt xóp p¸p: D¹ng háng nµy g©y ra c¸c h¹t cã h×nh d¸ng h×nh cÇu. H×nh d¸ng h¹t h×nh cÇu ph¸t sinh do bÒ mÆt bÞ mái. Th«ng th−êng c¸c h¹t nµy cã ®−êng kÝnh lín nhÊt kho¶ng 50μm. - DÝnh, x−íc bÒ mÆt b¹c biªn: x¶y ra khi c¸c bÒ mÆt tr−ît chÞu t¶i träng vµ nhiÖt ®é cao. T¶i träng vµ nhiÖt ®é cµng lín tØ lÖ c¸c h¹t cã kÝch th−íc lín so víi c¸c h¹t cã kÝch th−íc nhá cµng cao [4]. 2.3. KÝch th−íc h¹t mµi mßn §é lín cña c¸c h¹t mµi mßn thay ®æi tõ vµi micro mÐt ®Õn kho¶ng 100 ®Õn 300 micro mÐt. H×nh d¹ng cña c¸c h¹t mµi mßn thay ®æi theo t×nh tr¹ng mµi mßn. KÝch th−íc h¹t lín sÏ ph¶n ¸nh t×nh tr¹ng mßn khèc liÖt cña m¸y. Nghiªn cøu cho thÊy: Mßn b×nh th−êng sÏ cã c¸c h¹t mµi mßn h×nh thµnh tõ c¸c bÒ mÆt tr−ît, d¹ng h¹t lµ máng, h×nh tÊm cã bÒ réng kho¶ng 5 micro mÐt vµ bÒ dÇy lµ 1 micro mÐt. KÝch th−íc nµy ®«i khi gi¶m xuèng tíi 0,15 vµ 0,5 micro mÐt. Cµo x−íc: Khi c¸c bÒ mÆt bÞ cµo x−íc c¸c h¹t mµi mßn cã h×nh d¹ng sîi. Trãc rç bÒ mÆt do mái: H×nh d¹ng h¹t mµi mßn lµ h×nh cÇu. KÝch th−íc h¹t lín nhÊt cã thÓ tíi 100 micro mÐt.
Mßn do thiÕu dÇu b«i tr¬n: D¹ng mßn nµy c¸c h¹t cã kÝch th−íc lín phô thuéc vµo t¶i träng vµ tèc ®é. øng suÊt tiÕp xóc trªn bÒ mÆt cµng lín kÝch th−íc cña h¹t cµng lín. Mßn do dÝnh: C¸c h¹t mµi mßn lín h¬n 10 micro mÐt, d¹ng h¹t lµ tÊm, th−êng gÆp ®èi víi mßn c¸c r¨ng cña b¸nh r¨ng, h¹t mßn tõ xup¸p. 2.4. Sè l−îng h¹t mµi mßn X¸c ®Þnh sè l−îng h¹t th−êng lµ mét yªu cÇu ®èi víi c¸c qu¸ tr×nh chuÈn ®o¸n t×nh tr¹ng kü thuËt cña m¸y. L−îng h¹t mµi mßn ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch ®Õm h¹t sÏ s¬ bé ph¶n ¸nh t×nh tr¹ng mßn cña c¸c chi tiÕt. ViÖc ®Õm c¸c h¹t mµi mßn trªn mét ml dÇn, sè h¹t trªn ml dÇu hay h×nh d¹ng, kÝch cì cña h¹t ph¶n ¸nh t×nh tr¹ng mßn. Ph©n tÝch thµnh phÇn kim lo¹i cã trong mÉu dÇu thu ®−îc lµ mét phÐp ph©n tÝch quan trong nhÊt ®Ó cã ®−îc c¸c th«ng tin vÒ t×nh tr¹ng mµi mßn, t×nh tr¹ng kü thuËt cña m¸y. Tuy nhiªn, do khu«n khæ cña bµi b¸o, néi dung ph−¬ng ph¸p nµy xin ®−îc tr×nh bµy ë mét bµi b¸o kh¸c. III. KÕt luËn Kü thuËt chẩn ®o¸n t×nh tr¹ng kü thuËt cña ®éng c¬ ®èt trong b»ng c¸ch ph©n tÝch dÇu ®· ®−îc nhiÒu nhµ b¶o d−ìng, söa ch÷a øng dông ®Ó ®¸nh gi¸ t×nh tr¹ng kü thuËt cña m¸y. KÕt hîp víi ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch dao ®éng, ph©n tÝch dÇu b«i tr¬n vµ h¹t mµi mßn ®· trë thµnh mét c«ng cô hiÖu qu¶ bëi nã cã kh¶ n¨ng cung cÊp c¸c th«ng tin kh¸ quan träng. Hai kü thuËt CT 2 ph©n tÝch dÇu vµ phÇn tÝch dao ®éng gióp cho ng−êi vËn hµnh, b¶o d−ìng ®éng c¬ cã ®−îc quyÕt ®Þnh ®óng ®¾n h¬n. Ph©n tÝch dÇu b«i tr¬n vµ h¹t mµi mßn kh¼ng ®Þnh c¸c kÕt qu¶ cña ph©n tÝch dao ®éng do ph©n tÝch dÇu b«i tr¬n vµ h¹t mµi mßn cã thÓ chÈn ®o¸n t×nh tr¹ng kü thuËt cña m¸y tõ mét khÝa c¹nh kh¸c h¬n so víi ph©n tÝch dao ®éng vµ do ®ã ng−êi ph©n tÝch cã thÓ tù tin h¬n khi ®−a ra c¸c kÕt luËn chuÈn ®o¸n. Ph©n tÝch dÇu b«i tr¬n cã thÓ cñng cè c¸c dù ®o¸n vÒ nh÷ng h− háng cã thÓ cã ®èi víi c¸c côm chi tiÕt trong ®éng c¬ nh− xÐcm¨ng-xilanh- pÝtt«ng, b¹c biªn, xup¸p. Tµi liÖu tham kh¶o [1] NguyÔn Anh TuÊn & Ph¹m V¨n Hïng, Ma s¸t häc, Nhµ XuÊt b¶n Khoa häc kü thuËt, 2005. [2] Bowen, E.R. & Westcott, V.C., Wear particle atlas, Naval Air Engineering Center, 1976. [3] Doebelin, E. O., Measurement systems, McGraw- Hill Companies, 1990. [4] Hunt, Trevor M., Handbook of wear debris analysis and particle detection, Elsevier Applied Science, 1993