Trang chủ
Giới thiệu
Diễn đàn
Sản phẩm
Ứng dụng
Liên hệHiệu suất chất lỏng thủy lực, bao gồm cả nước glycol (W / G), phụ thuộc vào thành phần hóa học của chất lỏng và độ sạch. Bài viết này trình bày tổng quan về hiệu quả của hóa chất lỏng W / G đối với việc bơm. Tổng quan về các quy trình phân tích được khuyến nghị để đảm bảo hiệu suất thủy lực và bôi trơn dài hạn đầy đủ được cung cấp. Những quy trình này có thể dẫn đến những cải thiện đáng kể trong tuổi thọ và hiệu suất của bơm thủy lực.
Nhiều ứng dụng công nghiệp như chế tạo thép, đúc khuôn, vv đòi hỏi việc sử dụng chất lỏng thủy lực cung cấp an toàn cháy nổ lớn hơn khả năng đạt được với dầu khoáng. Một trong những lựa chọn thay thế phổ biến nhất cho dầu khoáng để sử dụng trong các ứng dụng này là chất lỏng thủy lực nước glycol.
Hiệu suất của tất cả các chất lỏng thủy lực, bao gồm cả chất lỏng thủy lực W / G, phụ thuộc vào thành phần của chất lỏng và độ sạch của chất lỏng. Mặc dù có rất nhiều tài liệu tham khảo mô tả các quy trình phân tích cho dầu thủy lực có nguồn gốc từ dầu mỏ, các tài liệu tham khảo tương tự mô tả phân tích chất lỏng thủy lực nước glycol là tương đối hiếm.
Thành phần chất lỏng
Công thức chất lỏng thủy lực nước glycol thường chứa nước (để bảo vệ chống cháy), glycol (để bảo vệ điểm đông), chất làm đặc polyalkylen glycol (PAG), một gói phụ gia để chống ăn mòn và bảo vệ chống mài mòn, phụ gia chống phát tán / không khí và thuốc nhuộm để phát hiện rò rỉ .
Hóa học và Mang chất lỏng
Hiệu suất của chất lỏng thủy lực phụ thuộc vào phụ gia và nồng độ cụ thể được sử dụng trong công thức. Các chất có tác dụng rõ rệt trên máy bơm thủy lực, theo thử nghiệm ASTM D2882, là các chất phụ gia nước, amin và chống mài mòn. Thử nghiệm ASTM D2882 được tiến hành ở mức 2.000 psi (13,8 MPa) trong 100 giờ và tám gallon mỗi phút (30,6 L / phút) trong một máy bơm cánh quạt Sperry Vickers V-104C.
Hình 1. Ảnh hưởng của hàm lượng nước trên tỷ lệ hao mòn
Hàm lượng nước tạo ra một trong những ảnh hưởng đáng kể nhất đến tốc độ hao mòn của bơm thủy lực. Hình 1 cho thấy tỷ lệ hao mòn tăng với hàm lượng nước ngày càng tăng. Do đó, điều quan trọng là phải kiểm soát hàm lượng nước của chất lỏng thủy lực W / G nếu cả khả năng chống cháy và hiệu suất chống mài mòn được duy trì.
Ảnh hưởng của amin, có mặt chủ yếu là chất ức chế ăn mòn, trên tỷ lệ hao mòn được minh họa trong Hình 2.
Hình 2. Ảnh hưởng của nồng độ amin (độ kiềm) lên Wear.
Mang tương đối là tương đối so với tỷ lệ mòn thấp nhất ở độ
kiềm tối ưu.
Mặc dù tỷ lệ hao mòn tăng với nồng độ amin giảm, nhưng cũng có vẻ là một nồng độ amin tối ưu mà tốc độ mài mòn bắt đầu tăng lên. Độ lớn và nồng độ tới hạn thay đổi theo amin được sử dụng.
Hóa học và ăn mòn chất lỏng
Chức năng chính của amin là cung cấp bảo vệ chống ăn mòn. Các đặc tính ức chế pha hơi và lỏng của amin có thể được xác định bằng cách sử dụng Kiểm tra ăn mòn 200 giờ. Thử nghiệm này được tiến hành bằng cách sục khí thủy lực nóng ở 70 ± 2 ° C khi tiếp xúc với phiếu thử nghiệm kim loại trong 200 giờ. Các phiếu kiểm tra được đắm mình trong chất lỏng là: thép (SAE-1010, carbon thấp), nhôm đúc (SAE-329), đồng (CA-110) và đồng thau (SAE-70C). Hiệu ứng ăn mòn pha hơi cũng được xác định bằng cách sử dụng phiếu giảm giá gang (G-3500) và thép (SAE-1010) bị treo trên dung dịch. Hình 3 minh họa một tế bào thử nghiệm ăn mòn điển hình.
 |
Hình 3. Thiết bị kiểm tra ăn mòn rất thuận tiện cho các nghiên cứu ức chế ăn mòn chất lỏng thủy lực nước Glycol trong điều kiện phòng thí nghiệm. Mẫu kim loại đắm mình được tách biệt bằng một “thanh Z” trong phần trình bày cụ thể. Mẫu thử nghiệm không gian hơi là Hung từ đầu của tế bào thử nghiệm thủy tinh. Nhiệt độ chất lỏng được theo dõi bằng một nhiệt kế ngâm, không khí được thổi vào hỗn hợp bằng cách sử dụng một ống sục khí, và một bình ngưng nước lạnh được sử dụng để giảm chất lỏng bằng cách bay hơi. |
Bảo vệ chống ăn mòn tối ưu phụ thuộc vào nồng độ amin và nồng độ amin được chọn. Nồng độ amin cao hơn 100% so với mức tối ưu sẽ thực sự làm trầm trọng thêm sự ăn mòn màu trong pha lỏng và ở nồng độ, 75% dưới mức tối ưu sẽ làm trầm trọng thêm sự ăn mòn sắt trong pha hơi. Vì vậy, nó là điều cần thiết để theo dõi nồng độ của chất ức chế ăn mòn và thực hiện chỉnh sửa định kỳ khi cần thiết.
Tất nhiên, sự lựa chọn và nồng độ của chất phụ gia chống mài mòn sẽ ảnh hưởng đến việc sử dụng máy bơm thủy lực.
Hình 4. Ảnh hưởng của nồng độ phụ gia chống mài mòn.
Mặc bình thường là xây dựng-phụ thuộc.
May mắn thay, như thể hiện trong hình 4, có thể xây dựng một chất lỏng thủy lực W / G để sẽ có tác động tối thiểu đến hao mòn với sự mất mát không thể tránh khỏi của phụ gia theo thời gian. Tuy nhiên, một khi mức độ quan trọng đạt được có sự gia tăng đáng kể tỷ lệ hao mòn với sự giảm nồng độ phụ gia chống mài mòn.
Nhiễm bẩn và hiệu suất
Bơm dầu bôi trơn thủy lực không chỉ phụ thuộc vào hóa chất lỏng mà còn phụ thuộc vào cả tạp chất lỏng và chất rắn. Trong chất lỏng W / G, ô nhiễm lỏng phổ biến nhất thường là dầu mỏ, có thể xâm nhập vào hệ thống thủy lực từ nhiều nguồn. Bởi vì dầu mỏ không hòa tan trong W / G, chúng có thể được tách ra từ hồ chứa chất lỏng. Trong thực tế, loại bỏ thường bị bỏ quên trong thời gian đủ dài mà một số chất phụ gia hấp phụ vào dầu khoáng và được loại bỏ khỏi chất lỏng làm việc khi dầu đó được lướt từ bề mặt của hồ chứa. Mọi nỗ lực nên được thực hiện để ngăn chặn hình thức ô nhiễm này.
Quy trình phân tích chất lỏng W / G
Cuộc thảo luận sau đây tập trung vào các quy trình phân tích có thể được sử dụng để theo dõi sự biến đổi hóa học và biến đổi đặc tính vật lý.
Lưu ý: Tất cả các ví dụ trong cuộc thảo luận sau chỉ nhằm mục đích minh họa. Bởi vì các giá trị này là chất lỏng cụ thể, chúng sẽ khác nhau với nhà cung cấp. Do đó, người đọc nên tham khảo ý kiến nhà cung cấp chất lỏng của mình để có được các khuyến nghị thích hợp để sử dụng với các thủ tục này.
Quan sát chất lỏng ban đầu
Bước đầu tiên của bất kỳ phân tích nào là quan sát mẫu đơn giản. Nhìn vào mẫu trong một hộp chứa rõ ràng, chẳng hạn như một chai mẫu rõ ràng. Mẫu phải rõ ràng mà không có sự hiện diện của các lớp dầu hoặc mảnh vụn rắn. Nếu các mảnh vụn rắn được quan sát thấy, một nam châm nên được sử dụng để xác định nếu nó là từ tính. Chất rắn từ có thể là kết quả của sự hao mòn hoặc ăn mòn. Mảnh vụn không có từ tính có thể do xói mòn niêm phong hoặc nhiễm bẩn bên ngoài.
Hàm lượng nước
Nước chứa trong chất lỏng W / G có thể bị mất do bay hơi trong quá trình vận hành thủy lực bình thường. Mất nước làm tăng độ nhớt của chất lỏng. Do đó, nước phải được bổ sung trở lại vào hệ thống để duy trì khả năng chống cháy và đảm bảo độ nhớt và hoạt động của hệ thống.
Các phương pháp phổ biến nhất để xác định hàm lượng nước của chất lỏng thủy lực W / G là chỉ số khúc xạ, độ nhớt và phân tích Karl Fischer. Chỉ số khúc xạ là phổ biến nhất được sử dụng và dễ dàng xác định bằng cách sử dụng một khúc xạ bù nhiệt độ di động cung cấp các bài đọc ở độ Brix.
Hàm lượng nước từ phép đo khúc xạ được lấy từ một biểu đồ hiệu chuẩn như trong Hình 5.
Hình 5. Hàm lượng nước so với chỉ số khúc xạ
Giới hạn chính của việc xác định nước bằng chỉ số khúc xạ là chỉ số khúc xạ bị ảnh hưởng bởi bất kỳ vật liệu nào, kể cả chất gây ô nhiễm, có thể có trong chất lỏng thủy lực. Do đó, nên kiểm tra chéo các phân tích nước thu được bằng chiết suất đối với ít nhất một phương pháp phân tích khác. Sau khi xác định nồng độ nước, cần bổ sung thêm nước nếu cần. Một số nhà cung cấp cung cấp các bảng như Bảng 1, cung cấp mức độ bù đắp nước mà không sử dụng lô hiệu chuẩn được biểu diễn bằng Hình 5.
Chỉ sử dụng nước cất hoặc nước khử ion có độ dẫn nhỏ hơn 15 µmhos / cm (hoặc tổng độ cứng tối đa của nước là 5 ppm), nên thêm vào hệ thống chất lỏng thủy lực W / G. Điều này rất quan trọng bởi vì các ion kim loại đa trị như Ca + 2, Mg + 2, Mn + 2, vv sẽ phản ứng với phụ gia chống mài mòn, thường là một axit cacboxylic hữu cơ, tạo thành một muối phức hợp polyelectrolyte (Công thức 1) xuất hiện một chất rắn màu trắng, xà phòng. Quá trình này phải được ngăn chặn vì hai lý do. Đầu tiên là nó sẽ dẫn đến sự suy giảm liên tục của phụ gia chống mài mòn quan trọng. Thứ hai, sự hiện diện của các kết tủa như vậy, giống như bất kỳ vật liệu rắn nào, sẽ làm tăng hao mòn.
Hàm lượng nước của chất lỏng thủy lực cũng có thể được xác định bằng phép đo độ nhớt. Một phương pháp đo độ nhớt phổ biến là tuân thủ quy trình ASTM D445 về độ nhớt động học.
Hình 6. Độ nhớt và hàm lượng nước
Bằng cách sử dụng biểu đồ trong Hình 6, độ nhớt và hàm lượng nước, lượng nước có thể dễ dàng duy trì trong phạm vi cần thiết cho chất lỏng. Ngoài ra, một bàn trang điểm nước dựa trên độ nhớt, như thể hiện trong Bảng 2, có thể thu được từ nhà cung cấp chất lỏng thủy lực W / G cho chất lỏng cụ thể đang được sử dụng.
Khả năng chịu tải của màng chất lỏng phụ thuộc vào độ nhớt của chất lỏng. Quá trình oxy hóa và suy thoái nhiệt sẽ làm giảm độ nhớt của chất lỏng. Do đó đo độ nhớt định kỳ là một trong những phương pháp tốt nhất để theo dõi độ ổn định của chất lỏng. Tuy nhiên, các phép đo so sánh này phải được thực hiện với cùng hàm lượng nước tổng cộng.
Phương pháp xác định nước thứ ba và rõ ràng nhất là bởi Karl Fischer Titration (ASTM D1744). Ưu điểm của phân tích Karl Fischer là nó là thước đo trực tiếp hàm lượng nước, trong khi độ nhớt và chiết suất là cả hai phép đo gián tiếp bị ảnh hưởng đáng kể bởi ô nhiễm (chỉ số khúc xạ) hoặc suy giảm chất lỏng (độ nhớt).
Dự trữ kiềm (ức chế ăn mòn)
Nồng độ amin trong dung dịch thủy lực W / G được xác định là độ kiềm dự trữ và thường được báo cáo là thể tích tính bằng mililít axit clohydric 0,1N (HCl) cần để chuẩn độ 100 ml chất lỏng W / G đến pH 5,5. Một ô chuẩn độ điển hình được thể hiện trong Hình 7.
Hình 7. Xác định độ kiềm dự trữ bằng cách chuẩn độ axit
Hai đường vỡ trong đường chuẩn độ được quan sát bởi vì hai thành phần hóa học thực sự được phân tích: amine carboxylate (Công thức 2), cách axit cacboxylic được sử dụng làm phụ gia chống mài mòn trong dung dịch nước, và amin dư thừa (Công thức 3) . Do đó, chuẩn độ axit cũng cung cấp một phương pháp để định lượng nồng độ chất phụ gia chống mài mòn.
Những thay đổi về nồng độ chất ức chế ăn mòn cũng có thể được theo dõi bằng pH. Chúng tôi đề nghị độ pH của hệ thống W / G lớn hơn 8.0.
Suy thoái chất lỏng
W / G chất lỏng có thể bị ôxy hóa khi phải chịu nhiệt độ hoạt động cao, chẳng hạn như những người gặp phải trong quá trình trao đổi nhiệt thất bại. Nếu nhiệt độ và thời gian là đủ, thì các axit trọng lượng phân tử thấp, chẳng hạn như axit formic có thể được tạo ra. Sự hiện diện của axit formic đặc biệt có hại vì nồng độ cao hơn 0,15% có thể dẫn đến hao mòn quá mức như trong Hình 8.
 |
Hình 8. Mốc đường viền hai chiều - Ảnh hưởng của axit formic và độ kiềm dự trữ trên ASTM D2882 Tỷ lệ hao mòn của chất lỏng thủy lực W / G thông thường. Tỷ lệ hao mòn bị ảnh hưởng bởi cả hàm lượng axit formic và độ kiềm. |
Sự hiện diện của các axit trọng lượng phân tử thấp, đặc biệt là axit formic, có thể dẫn đến tăng mòn. Ion chromotography là phương pháp ưu tiên để phát hiện axit trong chất lỏng.
Ferrography
Từ đó cho thấy chất lượng và hiệu suất chất lỏng thủy lực phụ thuộc vào độ sạch của chất lỏng và sự biến đổi hóa học. Thỉnh thoảng, nó là cần thiết để khắc phục sự cố hiệu suất chất lỏng trong các hệ thống trục trặc. Ngoài các phân tích hóa học và vật lý được mô tả, nó thường có giá trị để phân tích bất kỳ mảnh vụn hao mòn nào. Ferrography là một trong những phương pháp phân tích các mảnh vụn mòn chính. Nó có thể được sử dụng để xác định nồng độ và phân phối các hạt mòn chứa trong chất lỏng thủy lực.
Với sự kết hợp của ferrography đọc trực tiếp và ferrographs (ảnh micrographs), danh tính của các chất gây ô nhiễm khác nhau và các hạt rắn có thể được phát hiện. Điều này bao gồm vật liệu cacbonat, gỉ, đồng, kim loại mềm (như nhôm, kẽm, vv), cũng như mặc nặng và bình thường.
Nó đã được chứng minh rằng W / G hiệu suất chất lỏng thủy lực, giống như tất cả các chất lỏng thủy lực khác, phụ thuộc vào cả hai chất lỏng sạch và hóa chất xây dựng chất lỏng.
Nước, nồng độ chất ức chế phụ gia chống ăn mòn và chống ăn mòn phải được theo dõi để đảm bảo hiệu suất chống mài mòn chất lỏng tối ưu. Các phương pháp phân tích được đề xuất bao gồm:
- Quan sát trực quan
- Hàm lượng nước
- Dự trữ độ kiềm
- Sắc ký ion (hàm lượng axit formic)
- Ferrography
Trong khi phân tích bằng sắc kí ion và ferrography là các thủ tục đặc biệt và có thể được tiến hành theo yêu cầu, phân tích hàm lượng nước, độ kiềm dự trữ, độ nhớt cũng như quan sát trực quan là rất quan trọng và phải được tiến hành thường xuyên (thường là do nhà cung cấp chất lỏng).
Nếu hệ thống thủy lực được duy trì đúng cách và hiệu suất chất lỏng được theo dõi đầy đủ, hiệu suất thủy lực và bôi trơn dài tuyệt vời với chất lỏng glycol nước là có thể đạt được.
Tài liệu tham khảo
- Forgeron, E. và McCormick, N. Kỹ thuật sản xuất (Cleveland). Tháng 4 năm 1981. p. 82-85.
- Skoog, P. Thủy lực & Pneumatics . Tháng 11 năm 1991. p. 41-44.
- Skoog, P. Foundry Quản lý & Công nghệ . Tháng 11 năm 1990. p. 40-41.
- Dòng giấy kỹ thuật Totten, G. SAE, Số giấy 921738. 1992.
- Totten, G., Giám mục Jr., R., McDaniels, R., Braniff, D. và Irvine, D. SAE Giấy kỹ thuật Series, Số giấy 941751. 1994.
- Zingaro, A. Thủy lực & khí nén . Tháng 4 năm 1994. p. 37-40.
- Zingaro, A. Thủy lực & khí nén . Tháng 12 năm 1994. p. 25-26.
- Fitch, E. và Hong, I. Tạp chí FRH, 6. 1986. p. 41-51.
- Fitch, E. và Hong, I. Tạp chí FRH, 6. 1986. p. 53-61.
- Xuân, J. Tạp chí FRH, 6. 1986. p. 63-68.
- Ou, R. Tạp chí FRH, 6. 1986. p. 69-75.
- Holiday, L. Ionic Polymers , Chương 6. New York: John Wiley & Sons, 1975.
- Rossiter, W., Brown, P. và Godette, M. Vật liệu năng lượng mặt trời, 9. 1983. p. 267-279.
- Tessmann, R. Proc. Natl. Conf. Fluid Power, 34, 32. 1978. p.179-183.
- Ciekurs, P. Ropar, S. và Kelley, V. "Dự đoán thất bại của bơm thủy lực thông qua việc phân tích các mảnh vỡ." Báo cáo Trung tâm Kỹ thuật Hàng không Hải quân, NAEC-92-171. Ngày 19 tháng 7 năm 1983.
- "Mang Bản đồ Hạt -Được đề xuất." Dòng bảo trì dự đoán SOHIO. Standard Oil Inc.
