Dầu truyền nhiệt hoạt động như thế nào? - Tổng quan phân tích

Dầu truyền nhiệt (dầu gia nhiệt) hay còn gọi là dầu bảo ôn, mang lại lợi ích trong thời gian dài và không cần phải bảo trì hay giám sát thường xuyên khi so sánh với hệ thống truyền năng lượng sử dụng hơi nước. 

Tuy nhiên, chính vì suy nghĩ này mà thực tế cho thấy một số ít hoạt động bảo trì cũng như phòng ngừa cơ bản để đảm bảo thiết bị vận hành an toàn đôi khi bị lãng quên hoặc ít được chú trọng. Điều này đã gây nên những hệ lụy tổn thất không đáng có. 

Các phần của bài viết này như sau: 

• Nguyên nhân gây suy thoái dầu truyền nhiệt
• Tần suất
• Chiết mẫu
• Kiểm tra các thông số

SỰ SUY THOÁI CỦA DẦU TRUYỀN NHIỆT RA SAO?

Không nên quên rằng dầu gia nhiệt là một phần tất yếu của toàn bộ hệ thống truyền nhiệt, vì nó có tác động lớn đến các vấn đề quan trọng như an toàn thiết bị và chi phí năng lượng.

Trong thực tế, sự suy giảm tải trọng đồng nghĩa với việc suy giảm của dầu truyền nhiệt vì chúng không thể hấp thụ hết năng lượng được cung cấp bởi nhiên liệu thông qua đầu đốt, nhiệt độ của ống khói hoặc lò sưởi cao hơn, vì thế mà hiệu suất chuyển đổi năng lượng không đạt được tối đa khiến cho chi phí nhiên liệu tăng. Ngoài ra, năng lực sản xuất của thiết bị tiêu thụ như bộ trao đổi nhiệt hoặc lò phản ứng sẽ bị giảm vì lý do tương tự.

Điều này gây tác động đáng kể về tài chính, vì thiết bị sẽ ngừng hoạt động do lỗi hoặc bảo trì để khắc phục thường xuyên hơn, nhằm điều chỉnh dầu truyền nhiệt kém, khiến cho sản xuất bị gián đoạn thường xuyên hơn. Trong số đó, là việc làm sạch bộ lọc, thay dầu và gián đoạn do lỗi lưu thông dầu và nhiệt độ khí quá cao.

Nếu chưa hiểu rõ về dầu truyền nhiệt và kinh nghiệm lựa chọn, bạn có thể tìm hiểu trước tại bài viết này: http://daunhonapd.com/blog/dau-truyen-nhiet-la-gi-kinh-nghiem-chon-dau-truyen-nhiet-pid-98.html

Bên cạnh vấn đề tài chính của doanh nghiệp, an toàn của thiết bị do dầu tải nhiệt kém cũng rất quan trọng. Trong thực tế, khả năng truyền nhiệt giảm cũng có nghĩa là dầu không làm mát ống cuộn đúng cách và các điểm quá nhiệt sẽ dẫn đến lỗ hỏng trong các cuộn dây này. Nguy cơ cháy thiết bị cũng tăng lên, đặc biệt do một tính chất làm suy thoái dầu nhanh chóng, đó là điểm chớp cháy.

Thật thú vị rằng, tầm quan trọng của dầu truyền nhiệt trong hệ thống sản xuất thường dẫn đến việc đổ lỗi cho chất lượng kém của nó đối với mọi sự cố trong quá trình truyền nhiệt, cho dù là trong nhận thức hay thực tế. Ví dụ, việc giảm hiệu suất trao đổi nhiệt thường sẽ do giảm lưu lượng của bộ lọc bẩn, van điều khiển bị hỏng hoặc giãn nở trong thiết bị dẫn đến việc phân phối lại tốc độ dòng chảy không đạt yêu cầu.

Do đó, việc bảo trì thường xuyên phải được thiết lập để theo dõi tình trạng của dầu bảo ôn, nhằm ngăn chặn nó xuống cấp đồng thời tìm được nhận thức đúng đắn về hoạt động của thiết bị.

Phương pháp tốt nhất là phân tích hóa học của mẫu dầu được lấy từ hệ thống theo các khoảng thời gian định trước để kiểm tra giá trị của một số tính chất cơ bản, những yếu tố này sẽ đánh giá được đúng tình trạng tải nhiệt của chất lỏng đang sử dụng.

TẦN SUẤT

Khoảng thời gian cần thiết dựa trên kinh nghiệm trước đó với hệ thống và các điều kiện hoạt động như nhiệt độ vận hành, giờ sản xuất thực tế hằng năm và các khuyến nghị của bên lắp đặt và nhà sản xuất cho lò hơi.

Khoảng 95% trường hợp xuống cấp của dầu truyền nhiệt không phải là do thời gian hoạt động và tiêu hao hết vòng đời tải nhiệt, mà do lỗi sử dụng, thiết kế không đúng cách hoặc do giãn nở hoặc do lúc ban đầu và những sửa đổi khác. Chúng được gọi là những tác nhân bên ngoài.

Trong các điều kiện này, hầu hết các vấn đề trên đều có thể được xác định và khắc phục kịp thời nếu dầu được phân tích trong vòng 3-6 tháng đầu tiên kể từ khi khởi động hoặc bất kỳ sửa đổi nào được thực hiện. Việc lấy mẫu và tần suất phân tích sau đó thường được điều chỉnh từ kết quả phân tích ban đầu này.

Những phân tích bảo trì thường xuyên được quy định tại Tây Ban Nha ít nhất mỗi năm một lần. Mục 19.2 của tiêu chuẩn UNE 9310 quy định rằng điều kiện thích hợp của dầu gia nhiệt phải được kiểm tra hằng năm. Tiêu chuẩn này là quy định bắt buộc theo Quy định về Thiết bị áp suất hiện hành.

Tần suất tối thiểu tương tự này cũng được khuyến nghị trong tiêu chuẩn DIN 4754 của Đức, đây là một chuẩn mực quốc tế đáng tin cậy cho việc lắp đặt dầu truyền nhiệt.

Ngoài những phân tích thông thường này, người sử dụng thiết bị cần lưu ý bất kỳ biến động nào trong lúc vận hành thường ngày. Việc tăng thời gian cần thiết để đạt được nhiệt độ vận hành thì việc tiêu thụ nhiên liệu hay lặp đi lặp lại hoạt động của một vài thành phần thiết bị an toàn cũng cần được xem xét, vì điều này có thể cho thấy tình trạng dầu truyền nhiệt bị thiếu hụt.

Xác định sớm giúp ngăn chặn những bất ngờ có thể xảy ra có thể giảm được những chi phí đáng kể từ những gián đoạn trong hệ thống sản xuất.

VIỆC TRÍCH MẪU

Một điểm hoạt động trong thiết bị phải được trích xuất mẫu để phân tích đại diện, khuyến nghị là nên lấy điểm gần lò hơi với phương pháp chiết mà không ảnh hưởng đến các tính chất được đánh giá sau này.

Các mẫu tuyệt đối không nên được lấy từ bể giãn nở.

Để trích xuất một mẫu dầu một cách an toàn, thiết bị phải có khả năng duy trì các điều kiện về nhiệt độ và áp suất. Điều này rất quan trọng để không ảnh hưởng đến dữ liệu phân tích; cụ thể là điểm chớp cháy chẳng hạn.

Để chiết mẫu an toàn và có thể tin cậy, nên sử dụng thiết bị làm mát như hình dưới đây:

Đây là một phương pháp đơn giản, an toàn và hiệu quả để lấy các mẫu đại diện mà không làm gián đoạn quá trình. Hệ thống này giảm thiểu các rủi ro đáng kể những tiềm ẩn từ việc thao tác không đầy đủ.

Hoạt động của nó rất đơn giản, ban đầu van A và van C được đóng lại. Khi trích xuất mẫu dầu gia nhiệt, van A được kết nối với thiết bị sẽ mở cho đến khi lọ giãn nở trong hệ thống này được đổ đầy một phần.

Dầu được làm mát trong lọ sau đó van B được mở để đẩy khí thoát ra do giãn nở. Sau đó để đảm bảo van A được đóng lại và dầu truyền nhiệt được làm mát, van C sẽ được mở và thùng chứa mẫu dầu được đổ đầy.

Hệ thống van này và bình chứa nhỏ đủ để trích xuất các mẫu cần thiết để đánh giá tình trạng dầu của thiết bị một cách an toàn và có độ sạch nhất định.

Bình chứa phải sạch và khô với dung tích xấp xỉ từ 0,5L – 1L và tốt nhất là làm bằng thủy tinh thay vì bằng kim loại khác, do đó có thể được đánh giá trực quan ngay lập tức.

Mẫu phải được đặt trực tiếp trong chai. Không được sử dụng vật chứa khác để lấy mẫu nếu dầu quá nóng. Đợi hệ thống nguội trước khi lấy mẫu.

Thao tác này luôn luôn được thực hiện khi đã đeo găng tay bảo hộ an toàn.

Chỉ trong các thiết bị sử dụng dầu tổng hợp biphenyl / diphenyl, mẫu phải được chiết ở những nhiệt độ mà sao cho áp suất hơi chất lỏng không làm nó bay hơi ngay lập tức.

Cách mạch tuần hoàn thứ cấp hoạt động ở khoảng 280ºC sao cho loại dầu này là một lựa chọn tốt. Ngoài ra, lắp đặt một bộ trao đổi nhiệt trước khi lấy mẫu thu thập là một giải pháp tối ưu.

Bạn có thể tìm hiểu thêm về mạch tuần hoàn của hệ thống truyền nhiệt để hiểu rõ hơn về chúng.

Mẫu được chiết phải được gửi đến phòng thí nghiệm đủ điều kiện để phân tích, chỉ ra loại dầu truyền nhiệt và hãng sản xuất, nhiệt độ hoạt động bình thường, số giờ/ năm hoạt động của thiết bị và thời gian trong những năm gần đây của dầu đã sử dụng.

Bất kỳ loại sự cố nào trong hoạt động của thiết bị cũng cần được đưa vào, ví dụ: thiếu nhiệt độ hoặc nạp lại thường xuyên, điều đó có thể giúp cho việc phân tích thường xuyên sẽ dễ dàng theo dõi được tình trạng tải nhiệt của dầu.

KIỂM TRA THÔNG SỐ    

Kiểm tra trực quan

Các vấn đề về dầu truyền nhiệt có thể được phát hiện bằng cách ngửi và xem xét

Ví dụ, trầm tích đen mìn xuất hiện ở đáy thùng chứa mẫu chỉ ra sự tích tụ của chất rắn. Các chất ô nhiễm có thể xuất hiện dưới dạng một lớp riêng biệt ở dưới cùng của mẫu dầu.

Nước có độ hòa tan thấp trong hầu hết chất lỏng gia nhiệt và có thể quan sát được bằng mắt thường. Nước lẫn trong thiết bị có thể gây ra các vấn đề về lưu thông như xâm thực trong máy bơm, áp lực quá mức và ô xy hóa sớm của dầu truyền nhiệt.

Các chất ô nhiễm hòa tan được trong dầu truyền nhiệt tổng hợp có hợp chất thơm thì sẽ ảnh hưởng đến mùi của dầu.

Một thử nghiệm nhanh để xem các hạt carbon có lẫn trong dầu hay không là lật ngược lọ mẫu dầu lại sau 24 giờ và tìm kiếm bồ hóng ở dưới đáy lọ

Các hạt carbon mịn có hình dạng tương tự như bụi bẩn, hình thành từ quá trình phân hủy ô xy hóa. Chúng được tạo ra bên trong lò hơi và dưới nhiệt độ vận hành bình thường.

Những hạt này lơ lửng trong dầu gia nhiệt trong khi nó lưu thông, nhưng có thể đủ số lượng để kết lại thành khối. Nó chỉ lắng xuống khi dầu không còn lưu thông nữa.

Bể giãn nở có nguy cơ hình thành trầm tích cao hơn, khi thì nó thường được gọi là bùn.

Phân tích hóa học

Tất cả các tính chất được kiểm tra nhằm chỉ ra trạng thái tải nhiệt của dầu để xác định xem nó có cần thay thể để đảm bảo cho việc vận hành hay không.

Các thông số được thử nghiệm để xem tình trạng tải nhiệt của dầu bảo ôn khác với các thông số để kiểm tra dầu động cơ hoặc dầu thủy lực. Ngoài ra, dầu truyền nhiệt hoạt động trong vòng kín mà không tiếp xúc với không khí liên tục, không giống như dầu động cơ hay dầu thủy lực hoạt động trong các hệ thống mở phải tiếp xúc với không khí một cách liên tục.

Có 3 thông số chính cần kiểm tra là: Trị số axit (TAN), độ nhớt và điểm chớp cháy.

Trị số axit hoặc trị số trung hòa

Nếu chưa biết về 2 loại trị số này bạn có thể đọc bài Giải thích các thông số kỹ thuật của dầu mỡ nhờn ai cũng cần biết.

Ở đây sẽ tóm tắt ngắn gọn như sau, phương pháp này đo lượng axit có trong dầu từ khối lượng (tính bằng miligram) Kali hydroxit (KOH) cần thiết để trung hòa 1 gram của mẫu; điều này cho thấy một phần oxy hóa đã xảy ra. Lượng axit càng cao, quá trình oxy hóa sẽ xảy ra ngày càng nhiều.

Khi dầu truyền nhiệt phản ứng với oxy (oxy hóa), axit hữu cơ được tạo ra. Điều này chính là kết quả của việc thiết bị không được làm kín tuyệt đối, cho phép sự xâm nhập của không khí (là chủ yếu) và nước.

Cặn bùn và độ nhớt cao chính là triệu chứng của quá trình oxy hóa và là lý do phổ biến nhất cho sự xuống cấp của dầu. Tuy nhiên, nếu không có sự tồn tại của nước, thì những axit này sẽ không gây ra ăn mòn theo nghĩa truyền thống.

Hầu hết các sản phẩm của oxy hóa đều hòa tan trong dầu truyền nhiệt và các phản ứng hóa học diễn ra giữa chúng, tạo thành bùn, đặc biệt tại các điểm mà quá trình lắng đọng diễn ra thuận lợi, ví dụ là trong bể giãn nở, như đã nêu ở trên. Tuy nhiên, có một số thành phần của oxy hóa không hòa tan và có thể dẫn đến lắng đọng, gây tắc nghẽn đường ống và tăng tốc độ hư hỏng cơ học của con dấu, van và máy bơm.

Độ nhớt

Điều này đo lường tính linh động của dầu. Giá trị thu được sẽ so sánh với giá trị của dầu ban đầu trước khi sử dụng và kết quả là phần trăm chênh lệch của sự thay đổi. Việc so sánh với dầu gốc ban đầu là hoàn toàn cần thiết vì độ nhớt tỉ lệ thuận với trọng lượng phân tử trung bình, và do đó khi các giá trị khác nhau đồng nghĩa việc cấu tạo phân tử của dầu cũng đã biến đổi. Tuy nhiên, xét nghiệm này không đủ để xác định tình trạng của dầu truyền nhiệt một cách chắc chắn.

Tính chất của nó tỷ lệ thuận với trọng lượng phân tử người ta hay gọi là chỉ số độ nhớt. Tuy nhiên, phải nhớ rằng chỉ những thay đổi cực đoan mới đáng chú ý. Những thay đổi quá lớn này có thể được gây ra bởi quá trình oxy hóa (được xác nhận bằng giá trị số axit) hoặc cracking hóa học, quá nhiệt hoặc nhiễm bẩn.

Điểm chớp cháy

Điều này cho thấy có sự hiện diện của các hợp chất dễ bay hơi chứa trong dầu. Như với việc xác định độ nhớt, giá trị của nó phải được đối chiếu với giá trị của thông số dầu ban đầu để đảm bảo có sự thay đổi đáng kể của điểm chớp cháy, tùy thuộc vào loại dầu truyền nhiệt của hãng nào.

Hãy xem thông số dầu truyền nhiệt của các hãng Caltex Castrol Shell Total tại đây: http://daunhonapd.com/blog/dau-truyen-nhiet-caltex-castrol-shell-total-pid-99.html

Không có tiêu chuẩn hoặc quy định nào về sự thay đổi cho phép của điểm chớp cháy trong dầu truyền nhiệt. Tuy nhiên, tham số này là dấu hiệu cho thấy số lượng phân số dễ bay hơi hơn (lò hơi thấp) được tìm thấy.

Một chất lỏng có điểm chớp cháy nhỏ hơn đáng kể so với giá trị ban đầu của nó sẽ có nồng độ cao hơn các phân tử có điểm sôi thấp hơn. Điểm chớp cháy giảm đáng kể trong kết quả thử nghiệm có thể chỉ ra rằng sự thoái hóa dầu đã xảy ra.

Các thông số khác

Mặc dù rất khó để xác định chúng trong các phân tích thông thường, nhiệt độ sôi và dư lượng carbon cũng là thông số thường được đánh giá.

Khoảng nhiệt độ sôi

Bởi vì dầu truyền nhiệt được tạo thành từ các thành phần và chất phụ gia khác nhau, mỗi chất có điểm sôi riêng, chất lỏng sẽ bay hơi trong một phạm vi nhiệt độ gọi là phạm vi sôi.

Phạm vi đó càng cao, sự xuống cấp càng lớn.

Dư lượng carbon

Điều này cho thấy xu hướng của dầu hình thành cặn carbon khi chịu nhiệt độ cao.

Các giá trị phân tích được tìm thấy là từ dư lượng của sản phẩm trong các điều kiện thử nghiệm đã được tiêu chuẩn hóa, đánh giá số lượng và hình dạng của chúng để xem xét mức độ tinh chế và bản chất của dầu.

Rõ ràng, giá trị càng cao, sự xuống cấp càng lớn.

Các kết quả

Dữ liệu phòng thí nghiệm chỉ cung cấp một cái nhìn nhanh về tình trạng dầu.

Dữ liệu phải được đặt trong một viễn cảnh thời gian cùng với lịch sử vận ​​hành thiết bị và kiến ​​thức về nó để giải thích chính xác các kết quả, có được một phân tích đầy đủ về hệ thống và xác định xem độ tải nhiệt được phân tích có thể tiếp tục phục vụ hay đã xuống cấp đến mức thay đổi là cần thiết.

Bảng phân tích tiêu chuẩn chung nhất cho các giá trị được kiểm tra

Nếu doanh nghiệp bạn cũng đang sử dụng dầu thủy lực thì có thể tham khảo thêm bài viết Hướng dẫn chọn độ nhớt chính xác cho dầu thủy lực: http://daunhonapd.com/blog/huong-dan-chon-do-nhot-chinh-xac-cua-dau-thuy-luc-dau-nhot-caltex-pid-95.html

Nguồn: Pirobloc.com