Các thông số chính của dầu bôi trơn

  14/01/2016

CÁC THÔNG SỐ CHÍNH CỦA DẦU BÔI TRƠN

 

I.                  Độ Nhớt (Viscosity)

  • Là đại lượng đặc trưng cho khả năng lưu chuyển của dầu nhớt. Dầu nhớt có độ nhớt càng cao thì càng khó lưu chuyển, và ngược lại.
  • Độ nhớt là một đại lượng thay đổi theo nhiệt độ. Nhiệt độ tăng thì độ nhớt giảm, và ngược lại.
  • Đơn vị độ nhớt thường dùng là cSt (mm2/s).

II.               Chỉ số độ nhớt (Viscosity Index – VI)

  • Là sự thay đổi độ nhớt của dầu nhờn trong khoảng nhiệt độ cho trước:
    • Dầu nhờn có VI thấp thì độ nhớt biến đổi lớn theo nhiệt độ.
    • Dầu nhờn có VI cao thì độ nhớt biển đổi nhỏ theo nhiệt độ.
  • Trong đồ thị ASTM: độ dốc của đường thẳng biểu thị độ nhớt so với nhiệt độ, chỉ ra tính chất của VI:
    • VI thấp: dốc nhiều (cao).
    • VI cao: dốc ít (thấp).
  • Vậy làm thế nào để chúng ta có dầu nhờn có VI cao?
    • Phải chọn dầu gốc có VI cao.
    • Phải thêm phụ gia cải thiện tăng cường độ nhớt.

(VII – Viscosity Index Improver).

III.           Nhiệt độ chớp cháy/Điểm chớp cháy (Flash Point)

  • Nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ thấp nhất mà tại áp suất khí quyển (101,3 Kpa) mẫu dầu nhớt  được nung nóng đến bốc hơi và bắt lửa. Mẫu sẽ chớp cháy khi có ngọn lửa và lan truyền tức thì ra khắp bề mặt của mẫu dầu. Như vậy, nhiệt độ chớp cháy là nhiệt độ mà tại đó lượng hơi thoát ra từ bề mặt của mẫu dầu nhờn sẽ bốc cháy khi có ngọn lửa đưa vào.
  • Nhiệt độ thấp nhất mà tại đó hơi thoát ra từ mẫu dầu vẫn tiếp tục cháy trong 05 giây gọi là điểm bắt lửa.
  • Điểm chớp cháy và điểm bắt lửa phụ thuộc vào độ nhớt của dầu:
    • Dầu nhờn có độ nhớt thấp thì điểm chớp cháy, bắt lửa thấp.
    • Dầu nhờn có độ nhớt cao thì điểm chớp cháy, bắt lửa cao.
  • Điểm chớp cháy và điểm bắt lửa cũng phụ thuộc vào loại dầu gốc:
    • Dầu gốc loại Napthenic có điểm chớp cháy và điểm bắt lửa nhỏ hơn dầu gốc Paraffin khi có cùng độ nhớt.
    • Các hợp chất tương tự nhau thì điểm chớp cháy và điểm bắt lửa tăng khi trọng lượng phân tử tăng.
  • Tại sao cần thử nghiệm và xác định điểm chớp cháy? Câu trả lời là:
    • Phòng cháy nổ khi dầu nhờn làm việc ở nhiệt độ cao.
    • Tránh tổn thất hoặc hao hụt (bay hơi).
  • Thông thường, nhiệt độ chớp cháy của dầu đã sử dụng không thay đổi nhiều so với dầu mới. Nếu thấp hơn nhiều là do trộn lẫn vô số chất có điểm chớp cháy thấp (nhiên liệu). Nếu cao hơn là do dầu bị nhiễm bẩn hoặc do lẫn với dầu nhờn có độ nhớt cao hơn.
  • Có 02 phương pháp xác định nhiệt độ chớp cháy:
    • Phương pháp cốc hở (Cleveland Open Cup – COC).
    • Phương pháp cốc kín (Pensky Martens Closed Cup – PMCC).
  • Tại sao phải chống nhũ hóa (khử nhũ)
    • Trong nhiều trường hợp dầu bôi trơn thường bị lẫn nước. Lí do là nước có trong không khí ngưng tụ do quá trình nén, dầu tiếp xúc với hơi nước hoặc do nước văng vào.
    • Nếu lượng nước không hoàn toàn tách ra thì nhũ sẽ được tạo thành và nước được giữ trong dầu sẽ ở dạng nhũ tương.
    • Nhũ tương gây ra sự han gỉ kim loại, tăng khả năng oxy hóa của dầu nhờn và giảm khả năng bôi trơn của dầu...

IV.           Điểm đông đặc (Pour Point)

  • Là nhiệt độ thấp nhất mà dầu nhớt còn có thể rót chảy được.
  • Đây là đặc trưng cho tính chảy của dầu nhớt ở nhiệt độ thấp, rất quan trọng với các nước ôn đới vào mùa đông khi xe hoặc thiết bị làm việc ngoài trời phải khởi động trong thời tiết lạnh giá.

V.               Trị số kiềm tổng (TBN)

  • Trị số TBN là độ kiềm trong dầu bôi trơn, cho biết lượng Axít Percloric (HCLO4) được quy đổi tương đương lượng KOH (tính bằng mg) cần thiết để trung hòa hết các hợp chất mang tính kiềm có trong 1 gram mẫu dầu nhờn.
  • Tại sao trong dầu động cơ Diesel phải có TBN?
    • Hầu hết các nhiên liệu đều có chứa lưu huỳnh (S).
    • Lưu huỳnh tồn tại trong nhiên liệu dưới dạng hợp chất lưu huỳnh và các phân tử Hydro cacbon.
    • Trong quá trình cháy nổ:
      • S + O2 = SO2 (dạng khí, nhiệt độ cao).
      • SO2 không cháy nhưng ở nhiệt độ cao lại phản ứng với O2 cho ra SO3 và tỏa nhiệt.
      • 2 SO2 + O2 = 2 SO3 + 62,200 Caors
      • SO3 + H2 = H2SO4 (khí nạp vào buồng đốt, sinh ra đốt cháy Hydro trong nhiên liệu).
      • Axít H2SO4 gây ra sự ăn mòn hóa học và mài mòn các bộ phận trong động cơ nhanh chóng.
  • Muốn tránh vấn đề trên thì có 02 cách:
    • Giảm lượng lưu huỳnh có trong nhiên liệu (nhưng cách này chi phí sản xuất cao).
    • Đưa một lượng kiềm cần thiết vào trong dầu nhờn để trung hòa lượng Axít sinh ra trong quá trình cháy nổ của động cơ Diesel.

VI.           Trị số axít tổng (TAN)

  • Trị số axít tổng là lượng kiềm KOH (tính bằng mg) cần thiết để trung hòa hết tất cả các hợp chất mang tính axít có trong 1 gram mẫu dầu nhờn (thường thấy trong dầu cách điện, dầu máy nén khí lạnh...)
  • Tại sao phải giới hạn TAN trong dầu nhờn?
    • Đối với hầu hết các loại dầu thì đều có chỉ số TAN ban đầu tương đối nhỏ và tăng dần trong quá trình sử dụng.
    • Khi TAN tăng lên sẽ đánh mất tính năng chống oxy hóa của dầu. Vì vậy sẽ làm giảm tuổi thọ của dầu.

VII.        Trị số trung hòa (Acid Number)

  • Thực chất là trị số axít trong dầu nhờn. Tuy nhiên tùy theo loại và tính chất yêu cầu của dầu nhờn mà người ta xét đến TBN hoặc TAN.
  • Nếu là dầu động cơ thì trị số TBN quan trọng hơn.
  • Nếu là dầu máy biến áp, dầu tua bin, dầu máy nén khí lạnh thì trị số TAN là quan trọng hơn. Nó ảnh hưởng mạnh mẽ đến tính chất và khả năng sử dụng của dầu.
  • Do đó, để xác định hàm lượng TAN (đối với dầu cũ và dầu mới) có nằm trong phạm vi cho phép hay không, người ta dùng kiềm KH để trung hòa lượng axít có trong mẫu dầu. Lượng KOH tiêu hao để dầu đạt trạng thái trung hòa chính là lượng axít có trong dầu.

VIII.    Hàm lượng nước (Water Content)

  • Hàm lượng nước trong dầu là một đặc trưng quan trọng với các loại dầu thủy lực, dầu máy nén khí, dầu bánh răng công nghiệp, dầu động cơ Diesel, dầu tua bin. Đặc biệt chỉ số này cực kỳ quan trọng đối với dầu máy biến áp.
  • Nước lẫn trong dầu bôi trơn không những đẩy nhanh sự ăn mòn và oxy hóa mà còn gây ra hiện tượng nhũ tương. Trong một vài trường hợp khác nó còn gây ra thủy phân các phụ gia, tạo ra cặn bùn.

IX.           Ăn mòn lưu huỳnh (Sulphure Corrosive)

  • Lưu huỳnh có sẵn trong dầu gốc hoặc phụ gia. Nó có thể ở dạng hoạt động hoặc trơ khi kết hợp với các chất khác.
  • Lưu huỳnh hoạt động tác động với kim loại đồng ở nhiệt độ cao sẽ gây ra hậu quả không mong móng là ăn mòn đồng. Vì vậy trong một số loại dầu (ví dụ như dầu cách điện máy biến thế), người ta phải yêu cầu không có tính năng ăn mòn bởi Sulphure.

X.               Tính ổn định (tính bền) oxy hóa (Oxidation Stability)

  • Đây là thông số chính yếu được xem xét ở 02 loại dầu:
    • Dầu máy biến áp
    • Dầu tua bin
  • Tại sao lại quan tâm đến chỉ số này? Và đặc biệt là 02 loại dầu trên?
    • Quá trình oxy hóa là một dạng làm hỏng tính chất hóa học của dầu nhờn.
    • Sự oxy hóa của dầu phụ thuộc vào 03 yếu tố chính:
      • Nhiệt độ
      • Sự hiện diện của oxy
      • Hiệu ứng xúc tác của kim loại như: sắt (Fe), đồng (Cu)...
  • Quá trình oxy hóa sẽ gây ra những hợp chất không tan trong dầu, gọi là cặn bùn (slugde) và một số chất phân cực hoạt động là axít làm tăng quá trình gỉ sét và ăn mòn.
  • Các loại máy biến áp,  tua bin đòi hỏi tuổi thọ lâu dài nên chỉ số độ bền oxy hóa của dầu đặc biệt được chú trọng.