Khi nào nên sử dụng chất lỏng thủy lực chống cháy

Dầu mỡ cho các thiết bị công nghiệp được giao nhiệm vụ với nhiều chức năng khác nhau, bao gồm bảo vệ chống ăn mòn và mài mòn, chuyển chất gây ô nhiễm đến các bộ lọc hoặc tiêu tán nhiệt từ các khu vực nóng. Hầu hết các chất bôi trơn có điều kiện cụ thể, nơi chúng có thể trở nên dễ cháy, chẳng hạn như khi ngọn lửa, tia lửa hoặc các điều kiện bề mặt nóng xảy ra. Điều này chủ yếu xuất phát từ các đặc tính dầu gốc của dầu nhờn. Vì lý do này, các đặc tính chất bôi trơn và điều kiện môi trường cụ thể này phải được hiểu và kiểm soát. Quan trọng hơn, chất bôi trơn nên được lựa chọn phù hợp với các tính chất cần thiết để giảm thiểu rủi ro tiềm ẩn. Đây là nơi mà chất bôi trơn được gọi là chất lỏng chống cháy được đưa vào phục vụ.

Môi trường đòi hỏi chất lỏng chống cháy

Cháy luôn luôn là một xem xét khi thiết bị hoạt động với một thành phần bôi trơn. Tuy nhiên, nguy cơ hỏa hoạn có thể cao nhất khi chất bôi trơn được sử dụng có điểm chớp cháy kém và nguồn đánh lửa hoặc bề mặt nóng ở gần. Khi các chất bôi trơn được điều áp, chẳng hạn như trong các đường thủy lực, có nguy cơ rò rỉ nhỏ và phun chất bôi trơn tốt được phun vào không khí. Những rò rỉ này có thể là kết quả của sự thất bại thành phần tại các điểm như khớp, ống bị mòn và niêm phong, đặc biệt nếu các hệ thống gần đây đã trải qua dịch vụ hoặc đã hoạt động trong một thời gian dài.

Khi một rò rỉ xảy ra và phun chất lỏng, hệ thống trở nên dễ bị nguy cơ cháy. Nếu những hệ thống điều áp này hoạt động trong khu vực có ngọn lửa hoặc thiết bị gần chạy ở nhiệt độ cao, chẳng hạn như trong các nhà máy thép, máy sấy trống hoặc lò nướng, thì có một điều kiện bão hoàn hảo có thể dẫn đến hỏa hoạn thảm khốc.

Khả năng cháy ban đầu có thể bắt nguồn từ chất lỏng hoặc hơi do chất lỏng tạo ra. Trong các môi trường có nguy cơ cao này, chất lỏng bôi trơn được thiết kế và quy định để đáp ứng các tiêu chuẩn chống cháy. Ví dụ về các ngành công nghiệp và thiết bị mà các chất lỏng chống cháy được khuyến cáo bao gồm đúc khuôn (máy ép, lò nung thiết bị di động và máy đúc); đúc (lò điều khiển, đúc và máy lấy mẫu); gia công kim loại (điều khiển lò, máy cán, máy hàn và thiết bị thủy lực); các hoạt động rèn / ép (máy ép và thiết bị di động); khai thác (băng tải, thiết bị xe hơi và thiết bị khai thác liên tục); và các nhà máy điện (hệ thống điều khiển điện thủy lực và tua bin hơi / khí).

Các loại chất lỏng thủy lực

Các loại chất lỏng thủy lực được phân loại và xác định trong tiêu chuẩn ISO 6743-4: 2015. Những người có đặc tính chống cháy, thường được gọi là chất lỏng thủy lực chống cháy (FRHF), được lồng trong tiêu chuẩn này và chia thành sáu loại: HFAE, HFAS, HFB, HFC, HFDR và ​​HFDU. Các chất lỏng thủy lực chống cháy này, cùng với các loại HFDS và HFDT, được thể hiện trong bảng bên phải.

Nhũ tương dầu-trong-nước

Những nhũ tương này được bào chế để duy trì các giọt dầu nhỏ phân tán trong nước với các thành phần của 95% nước và 5% dầu. Với phần lớn công thức chứa nước, có sự cân bằng đặc biệt so với dầu thủy lực điển hình. Mức hàm lượng nước này có thể cung cấp khả năng chống cháy tuyệt vời và khả năng truyền nhiệt, nhưng điều này dẫn đến tính chất bôi trơn kém và mất khả năng bảo vệ chống ăn mòn tự nhiên. Nhũ tương dầu-trong-nước có xu hướng dựa vào các chất phụ gia để cung cấp mức độ bảo vệ chống ăn mòn thích hợp hơn. Do độ nhớt thấp và khả năng chống mài mòn hạn chế, chúng có xu hướng chỉ được sử dụng trong các ứng dụng đặc biệt có yêu cầu về độ bôi trơn thấp.

Nhũ tương nước trong dầu

Chúng được gọi là nhũ tương nghịch đảo, nơi dầu chiếm đa số. Các giọt nước nhỏ được phân tán trong dầu với các thành phần của 40 phần trăm nước và 60 phần trăm dầu. Công thức này cung cấp một gói cân bằng hơn với khả năng chống cháy tốt và khả năng truyền nhiệt tuyệt vời. Mặc dù các nhũ tương này có tính bôi trơn và chống ăn mòn tốt hơn so với các nhũ tương dầu trong nước, các chất phụ gia vẫn cần thiết để đáp ứng các yêu cầu bôi trơn tối thiểu cho hầu hết các ứng dụng. Các nhũ tương nước trong dầu có dạng sữa và thường được sản xuất với độ nhớt giữa 100-120 centistokes và trọng lượng riêng là 0,92. Giống như các chất lỏng thủy lực chống cháy, nước khác, khả năng chống cháy chủ yếu được thực hiện bởi nước trong công thức. Khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, nước biến thành hơi nước, làm giảm tính dễ cháy của dầu. Những nhũ tương này cũng duy trì các giọt nước ở kích thước đủ nhỏ để lọc vẫn là một lựa chọn.

Giải pháp Water-glycol

Thường được gọi là các giải pháp polymer nước, chúng được pha chế với 60% glycol và 35% nước. Các chất bôi trơn gốc glycol trong các giải pháp này cung cấp một số lợi ích, chẳng hạn như điểm đóng băng thấp hơn, trong khi khả năng chống cháy và khả năng truyền nhiệt được cung cấp bởi nước. Họ cũng yêu cầu các chất phụ gia để cung cấp đủ dầu bôi trơn và bảo vệ chống ăn mòn. Glycol có thể truyền đạt chỉ số tẩy rửa và độ nhớt tự nhiên cao hơn so với hầu hết các loại dầu gốc khác. Tuy nhiên, có nguy cơ không tương thích với các chất lỏng, sơn và chất phủ khác, cũng như xu hướng cắt mỏng khi sử dụng các chỉ số độ nhớt chỉ số.

Este phốt phát

Các loại dầu gốc phosphate-este tổng hợp là một số công thức có khả năng chống cháy nhất. Chúng có khả năng chống cháy vốn có từ các tính chất của cấu trúc phân tử của chúng. Các este phosphat không ăn mòn, có tính ổn định oxy hóa tuyệt vời và đặc tính chống mài mòn, và có khả năng hoạt động lên đến 150 độ C. Chúng cũng có độ bôi trơn tốt, đặc biệt trong điều kiện biên và thường được tạo ra với độ nhớt từ 22 đến 100 ISO VG. Trọng lượng riêng của chúng cao hơn nước. Tuy nhiên, các este phosphat có chỉ số độ nhớt rất thấp (dưới 60) và dễ bị thủy phân. Chúng thường được sử dụng cho các máy đúc nhôm, lò nóng chảy và các ứng dụng nhà máy thép.

Chất lỏng thủy lực chống cháy tổng hợp khác

Các chất tổng hợp khác, như polyolester và polyether glycols, có các khả năng khác nhau như chất lỏng thủy lực chống cháy. Với mục đích chống cháy, chúng có thể không phổ biến như các dòng chất lỏng chính khác, mặc dù chúng có thể mang lại những ưu điểm độc đáo, chẳng hạn như chỉ số độ nhớt cao hơn và độ bôi trơn tuyệt vời. Một số lựa chọn thay thế được xây dựng với các este tự nhiên để tăng khả năng phân hủy sinh học, tính chất độc tính thấp và điểm chớp cháy cao hơn các chất lỏng chống cháy khác. Các chất lỏng đặc biệt như thế này thường được cung cấp với mức độ sạch cao, điều quan trọng khi cố gắng đáp ứng các mục tiêu vệ sinh tiêu chuẩn cho các hệ thống thủy lực điều khiển bằng servo.

Tính dễ cháy

Nhà máy Mutual (FM) cung cấp phê chuẩn và chứng nhận cho các thiết bị chống cháy khác nhau. Chất lỏng công nghiệp được kiểm tra bằng cách sử dụng tiêu chuẩn FM 6930 để phân loại các đặc tính dễ cháy của chúng. Những đánh giá này có thể làm rõ các hạn chế của một số chất lỏng thủy lực được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi các đặc tính chống cháy. Tiêu chuẩn FM 6930 phê chuẩn các chất bôi trơn đáp ứng một trong ba mức yêu cầu đánh giá, được xác định là nhóm 0, 1 hoặc 2 (được trình bày ở trên). Hãy ghi nhớ tiêu chuẩn này được giới hạn trong tính dễ cháy và không bao gồm bất kỳ cân nhắc nào khác về chất lỏng hoặc chất bôi trơn. Các đặc tính dễ cháy này được kiểm tra bằng cách sử dụng các tiêu chí hiệu suất sau đây: xác định tốc độ giải phóng nhiệt hóa học của một chất phun cao của chất lỏng, đo lưu lượng nhiệt quan trọng để đánh lửa chất lỏng, và tính toán thông số dễ cháy của chất lỏng (SFP). Chất nhũ tương dựa trên cũng phải đáp ứng các yêu cầu của việc đánh giá khả năng phân tách.

Duy trì chất lỏng thủy lực chống cháy gốc nước

Bất kỳ công thức nào có lượng nước cao hơn sẽ dễ bị vi khuẩn và sự phát triển của vi sinh vật khác. Phương pháp điều trị diệt khuẩn nên được cân bằng cẩn thận trong các hệ thống này, đặc biệt là đối với nước nhũ tương trong nước với 95% nước. Trong nhũ tương, tỷ lệ giữa nước và dầu gốc cần được theo dõi để duy trì khả năng chống cháy hiệu quả. Duy trì mức nước phù hợp sẽ yêu cầu kiểm tra định kỳ. Khi khôi phục lượng nước mong muốn, hãy luôn tham khảo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất dầu nhờn và bất kỳ tiêu chuẩn công ty nào điều chỉnh các giao thức chống cháy. Chất lỏng thủy lực chống cháy dựa trên nước cũng nên được kiểm tra định kỳ về mức độ pH, độ ăn mòn, bảo vệ chống mài mòn, điều kiện bảo quản được kiểm soát và thời hạn sử dụng.

Kiểm soát ô nhiễm

Như với hầu hết các chất bôi trơn trong các ứng dụng công nghiệp, chất lỏng thủy lực chống cháy phải được giữ sạch, mát và khô. Sự ổn định oxy hóa và nhiệt sẽ khác nhau rất nhiều giữa các loại chất lỏng khác nhau. Nên cẩn thận để giữ dầu trong phạm vi nhiệt độ có thể chấp nhận được. Phân tích dầu thường là cần thiết để kiểm tra mức độ ô nhiễm bất thường, nồng độ nước không mong muốn, biến động số lượng axit, hao mòn, hoặc các thay đổi khác về tính chất vật lý hoặc hóa học của dầu gốc và phụ gia.

Các yếu tố môi trường cũng cần được xem xét khi quản lý hồ chứa và các điểm xâm nhập khác. Chất gây ô nhiễm có thể dễ dàng xâm nhập vào hệ thống khi chất lỏng được rút ra từ hồ chứa trong khi vận hành. Những chất ô nhiễm này không chỉ có thể làm giảm chức năng của thiết bị mà còn có thể làm thay đổi một số tính chất chống cháy. Hơi thở với chất hút ẩm và các bộ lọc hạt nên có kích thước phù hợp để bảo vệ dầu khỏi các chất gây ô nhiễm không khí này. Đừng quên đóng dấu các điểm vào không gian. Nếu không, không khí sẽ đơn giản chảy dọc theo đường đi của điện trở ít nhất, có thể không qua yếu tố xả hơi.

Lọc là rất quan trọng để duy trì tuổi thọ của hầu hết các hệ thống thủy lực, đặc biệt là van, con dấu thiết bị truyền động và máy bơm. Chất lỏng thủy lực chống cháy có thể được quản lý theo cùng một cách, ngay cả những loại nước dựa trên. Đầu tiên, đáp ứng các yêu cầu lọc tối thiểu và hạn chế được xác định bởi nhà sản xuất của cả thiết bị và chất lỏng thủy lực. Sau đó, thực hiện bất kỳ điều chỉnh thích hợp nào cho các đề xuất này để đáp ứng các mục tiêu sạch sẽ được thiết lập bởi chương trình độ tin cậy của bạn.

Cân nhắc trong khi thay đổi

Việc thay đổi chất bôi trơn trong bất kỳ ứng dụng nào không được hoàn thành mà không xem xét cẩn thận mức độ tương thích chéo và lượng chất lỏng còn lại trong hệ thống. Việc nâng cấp lên một hệ thống có chất lỏng chống cháy hoặc thay đổi thành loại dầu gốc khác sẽ cần được chú ý thêm. Luôn luôn xả chất lỏng trong khi hệ thống vẫn còn ấm và cố gắng hết sức để làm sạch tất cả chất lỏng từ bất kỳ túi nhỏ, nooks và crannies. Thay thế tất cả các bộ lọc và bất kỳ thành phần nào khác có lượng chất lỏng còn lại bão hòa. Khi chuyển sang chất lỏng khác, luôn xem xét khả năng tương thích của vật liệu bịt kín, sơn và các chất phủ khác, đặc biệt là chất lỏng tổng hợp. Nó thường được khuyến khích để lưu thông một xả chất lỏng thích hợp theo tối thiểu để không tải để kéo dầu còn lại nhiều từ điền trước đó. Sau đó,

Tiêu chuẩn ISO 7745 cung cấp các quy trình xả và thay đổi chung cũng như các cân nhắc thay đổi cụ thể về độ nhớt, độ bôi trơn, mật độ và mối quan tâm tương thích cho mọi dầu kết hợp của chất lỏng thủy lực chống cháy. Ngoài ra, luôn luôn kiểm tra với các nhà sản xuất chất lỏng để biết thông tin về tính tương thích.

Lợi ích và Nhược điểm

Chất lỏng thủy lực đòi hỏi một khả năng bôi trơn độc đáo có thể làm việc dưới áp lực và giảm thiểu một loạt các rủi ro, bao gồm cả hỏa hoạn. Những rủi ro này và chế độ mà chất lỏng hoạt động ở áp suất cao hơn có thể giúp dễ dàng biện minh cho việc sử dụng chất lỏng chống cháy. Dầu gốc sẽ rất quan trọng, cho dù đó là một chất tổng hợp như một este phosphate, tự nhiên chống lại sự cháy, hoặc chất lỏng gốc nước, dựa vào sự bốc hơi nước để tạo ra hơi nước và ngăn chặn bất kỳ tiềm năng cháy sắp xảy ra nào.

Tuy nhiên, nó vẫn là trách nhiệm của cá nhân lựa chọn chất lỏng cho ứng dụng để xem xét cẩn thận tất cả các yếu tố cần thiết. Những chắc chắn nhất sẽ bao gồm độ nhớt, chỉ số độ nhớt, ổn định oxy hóa, ổn định nhiệt, và chống mài mòn và chống ăn mòn bảo vệ. Các hệ thống thủy lực hoạt động với chất lỏng chống cháy thường sẽ cần một vài sửa đổi, chẳng hạn như rút ngắn hoặc mở rộng các đầu vào để tránh bị hốc hoặc sử dụng một số loại bộ lọc nhất định cho chất lỏng gốc nước. Trong mọi trường hợp, việc lựa chọn chất lỏng thủy lực chống cháy đã được chứng minh là một quyết định quan trọng trong việc giảm thiểu rủi ro cháy và tránh thất bại thiết bị thảm khốc. ML

Tài liệu tham khảo

Townsend, F. và Baker, P. “Các yếu tố liên quan đến việc lựa chọn và sử dụng chất lỏng chống cháy trong các hệ thống thủy lực.” Sức mạnh khí nén thủy lực , tháng 4 năm 1974.

Tiêu chuẩn ISO 7745. Chất lỏng thủy lực - Chất lỏng chống cháy - Yêu cầu và hướng dẫn sử dụng.

Jagger, S., et. al. “Đánh giá khả năng chống cháy thủy lực.” Máy móc bôi trơn , tháng 9 năm 2007.

FM Global Technologies LLC, Nhà máy lẫn nhau, Tiêu chuẩn phê duyệt Phân loại dễ cháy các chất lỏng công nghiệp. Số lớp 6930, tháng 1 năm 2002.