đồ án quy trình sản xuất dầu máy nén cho máy nén khí piston

LỜI CẢM ƠN

Đồ án tốt nghiệp chuyên ngành này được thực hiện tại phịng thí nghiệm, trung
tâm nghiên cứu phát triển - Viện Hóa Học Cơng Nghiệp Việt Nam.
Em xin cảm ơn sâu sắc tới thầy TS. Đinh Văn Kha - người trực tiếp hướng dẫn
và hết mình chỉ bảo em trong quá trình thực tập, đồng cảm ơn thầy ThS. Hồ Văn
Sơn - người bổ xung, sửa chữa giúp em hoàn thiện đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cơ trong bộ mơn Lọc - Hóa dầu, trường Đại
học Mỏ - Địa chất đã cung cấp cho em những ý kiến đóng góp và đồng cảm ơn các
anh chị tại trung tâm nghiên cứu phát triển đã giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho
em trong thời gian thực tập tại phịng thí nghiệm và thực hiện nội dung đồ án.
Cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới những người thân trong gia đình và bạn bè
đã thường xuyên động viên giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và thực tập.
Sinh viên

Nguyễn Duy Khánh

download by :


DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

ASTM

American Society for Testing and Materials

VI

Chỉ số độ nhớt

TAN

Chỉ số axit

download by :


DANH MỤC CÁC BẢẢ̉NG VÀ HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1.1

Sơ

Hình 1.2

M

Hình 1.3

M

Hình 1.4

C

Hình 1.5

Sơ

Hình 1.6

Sự

Hình 2.1

N

Hình 2.2

Bả

Hình 2.3

Th

Hình 2.4

Th

Hình 2.5

Th

Hình 3.1

Sơ

Bảng 1.1

Ti

Bảng 1.2

Đ

Bảng 1.3

Ph

Bảng 1.4

N

Bảng 1.5

N

Bảng 2.1

C

Bảng 2.2

Đ

download by :


Bảng 2.3

C

Bảng 2.4

G

Bảng 3.1

Tí

Bảng 3.2

C

Bảng 3.3

C

Bảng 3.4

C

Bảng 3.5

C

Bảng 3.6

C

Bảng 3.7

K

Bảng 3.8

K

Bảng 3.9

Th

Bảng 3.10

Tổ

download by :


MỤC LỤC

i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT………………………… ii
LỜI CẢM ƠN……………………………………………………………………..

iii
MỤC LỤC………………………………………………………………………… v
LỜỜ̀I NÓI ĐẦU…………………………………………………………………….. 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN………………………………………………. 2
1.1. VAI TRÒ VÀ CHỨC NĂNG CỦA MÁY NÉN KHÍ..…………
2

1.1.1. Vai trị của hệ thống khí nén.......……………………………... 2
1.1.2. Giới thiệu máy nén khí và hệ thống khí nén.......…………….. 2
1.1.3. Các thống số cơ bản của máy nén........................…………….. 8
1.1.4. Ưu nhược điểm của hệ thống khí nén...................................................... 8
1.2. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DẦU MÁY NÉN…………………..... 9
1.2.1. Định nghĩa dầu máy nén...……………………………………. 9
1.2.2. Mơ hình hoạt động của máy nén khí…………………………. 13
1.2.3. Vịng tuần hồn của dầu máy nén...………………………...... 13
1.2.4. Phân loại....................................……………………………….. 14
1.2.5. Tiêu chí lựa chọn dầu máy nén....…….………………………. 18
1.2.6. Yếu tố ảnh hưởng dầu máy nén.......………………………….. 20
1.2.7. Tình hình sử dụng dầu máy nén ở Việt Nam....................................... 21
1.3. PHỤ GIA CHO DẦU MÁY NÉN.................…………………... 23
1.3.1. Phụ gia ức chế oxy hóa..………………………………………. 24
1.3.2. Phụ gia chóng tạo bọt......……………………………….…….. 25
1.4.3. Phụ gia chống gỉ..........................……………………….……... 26
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM…………………………………………… 28
2.1. THỰC NGHIỆM...............………………………………………… 28
2.1.1. Nội dung..................................................................................................................... 28
2.1.2. Thử nghiệm............................................................................................................... 28
2.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ...................................... 29
2.2.1. Các phương pháp phân tích chỉ tiêu hóa lý.............................................. 29
2.2.2. Các phương pháp đánh giá tính năng tác dụng..................................... 40
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢẢ̉ VÀ THẢẢ̉O LUẬN……………………………… 42
3.1. KẾT QUẢẢ̉ ĐÁNH GIÁ DẦU GỐC LÀM NGUYÊN LIỆU PHA
CHẾ
................................................................................................................
DANH MỤC CÁC BẢẢ̉NG VÀ HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ…………………………….

download by :

42
3.1.1. Kết quả lựa chọn dầu gốc.................................................................................. 42
3.1.2. Kết quả đánh giá chỉ tiêu hóa lý của hỗn hợp...................................... 44
3.2. KẾT QUẢẢ̉ ĐÁNH GIÁ PHỤ GIA PHA CHẾ.......................................... 46
3.2.1. Chỉ tiêu kỹ thuật của dầu máy nén............................................................ 46
3.2.2. Đánh gí độ ổn định oxy hóa........................................................................... 46
3.2.3. Đánh giá khả năng chống mài mịn........................................................... 47
3.3. KẾT QUẢẢ̉
47
3.4. QUY TRÌNH PHA CHẾ
48
3.5. DỀ XUẤT CÔNG NGHỆ
49
KẾT LUẬN………………………………………………………………………..
TÀI LIỆU THAM KHẢẢ̉O………………………………………………………..

download by :

51
52


LỜỜ̀I NĨI ĐẦU

Máy nén khí là loại máy móc, thiết bị có chức năng làm tăng áp suất của chất
khí. Máy nén khí được sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp nhằm tồn trữ hoặc vận
chuyển các loại khí dưới dạng khí nén hoặc khí hóa lỏng. Tùy thuộc vào kiểu máy
nén, loại khí nén và điều kiện áp suất nhiệt độ vận hành mà yêu cầu về mặt bôi trơn

cho các máy nén cũng rất khác nhau. Dầu máy nén bao gồm dầu máy nén khí và
dầu máy nén lạnh (dầu máy lạnh). Trong cơng nghiệp dầu khí, máy nén có những
ứng dụng như nén khí đồng hành, nén khí thiên nhiên để hóa lỏng, để tồn chứa hoặc
vận chuyển khí dưới dạng nén hóa lỏng, để phân tích các thành phần hóa học…
Trong cơng nghiệp hóa chất, máy nén dùng để nén và hóa lỏng khơng khí, phân tích
khi nitơ và ơxy trong các nhà máy sản xuất phân đạm… Máy nén cịn có ứng dụng
trong kỹ nghệ lạnh và các máy hút chân không. Yêu cầu bôi trơn cho các máy nén
rất khác nhau và tùy thuộc vào kiểu máy nén, kiểu khí được nén… Ngồi ra việc
bôi trơn chịu ảnh hưởng của áp suất và nhiệt độ vận hành. Dầu máy nén phải thích
hợp với tính chất hóa học của khí được nén, bền ở nhiệt độ cao, chịu được nhiệt độ
thấp, độ tạo cặn và bay hơi thấp, đồng thời tương hợp với các tác nhân khác trong
máy nén. Hiện nay các loại dầu máy nén thương phẩm chủ yếu là nhập khẩu với giá
thành khá cao, do vậy cần nghiên cứu pha chế loại dầu máy nén đáp ứng yêu cầu kỹ
thuật nhằm giảm giá thành và nâng cao hiệu quả trong sản xuất.
Chính vì vậy chúng tơi lựa chọn để tài nghiên cứu:
“Quy trình sản xuất dầu máy nén cho máy nén khí piston.”
Trên cơ sở đó, chúng tơi đề ra mục tiêu và nhiệm vụ của đồ án này:
1. Thiết lập đơn pha chế dầu máy nén khí piston.
2. Khảo sát các chỉ tiêu hóa lý và tính năng tác dụng của dầu máy nén.

Chúng tôi hy vọng những kết quả nghiên cứu sẽ góp phần xây dựng và phát
triển các cơ sở khoa học cho việc thiết lập quy trình sản xuất dầu máy nén, đáp ứng
những yêu cầu cấp thiết trong khoa học cơ bản cũng như ứng dụng các vật liệu
trong lĩnh vực công nghiệp, bôi trơn, bảo vệ môi trường…

download by :


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
1.1.

VAI TRÒ VÀ CHỨC NĂNG CỦA MÁY NÉN KHÍ

Truyền động và điều khiển bằng khí nén đang ngày càng trở lên phổ biến và
được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp. Chúng thường được sử dụng trong các hệ
thống tự động hóa, hệ thống kẹp, giữ nâng hạ và di chuyển
Khơng khí nén là một dạng năng lượng quan trọng được sử dụng rộng rãi
trong tất cả các ngành của nền kinh tế quốc dân: luyện kim, hố chất, cơ khí xây
dựng, giao thơng vận tải, nơng nghiệp...
1.1.1. Vai trị của hệ thống khí nén
Trong cơng nghiệp khí nén có ý nghĩa đặc biệt quan trọng u cầu có hệ thống
khí nén gần như là bắt buộc với mọi ngành từ ngành may, dệt, hóa chất, cơ khí,
nhựa... Do q trình cơng nghệ phức tạp địi hỏi phải tự động điểu khiển quá trình
yêu cầu vận hành cao. Chính vì vậy phần lớn q trình đều được điều khiển tự
động. Trong điều khiển hoạt động nhà máy, việc điều khiển các van chiếm một vị trí
quan trọng van được điều khiển bằng khí nén có một số ưu điểm, thậm chí một số
van ngừng khẩn cấp bắt buộc phải dùng khí nén vì lý do an tồn. Chất lượng của
khí nén và độ tin cậy của hệ thống này đóng một vai trị quan trọng trong việc đảm
bảo hoạt động bình thường và an tồn vận hành nhà máy. Ngồi chức năng cung
cấp khí nén cho q trình điều khiển tự động khí nén cịn được phục vụ cho một số
q trình cơng nghệ, dụng cụ sửa chữa và máy móc
1.1.2. Giới thiệu máy nén khí và hệ thống khí nén
Máy nén khí là các máy móc (hệ thống cơ học) có chức năng làm tăng áp suất
của chất khí. Các máy nén khí dùng để cung cấp khí có áp suất cao cho các hệ thống
máy công nghiệp để vận hành chúng, để khởi động động cơ có cơng xuất lớn, để
chạy động cơ khí nén hoặc các máy móc, thiết bị của nhiều chuyên ngành khác...
Hệ thống khí nén sử dụng khí áp suất để tạo ra sự chuyển động. Do hiệu suất
làm việc của hệ thống không cao và nhiều nguy hiểm khi chứa khí nén áp suất cao
nên giới hạn áp suất làm việc của hệ thống khi nén trong công nghiệp chỉ tới 7 bar,
một số hệ thống đặc biệt có thể làm việc với áp suất cao hơn khoảng 10 bar.

download by :


1.1.2.1.

Phân loại máy nén khí

Phân loại theo áp suất
Máy nén khí áp suất thấp:
Máy nén khí áp suất cao:
Máy nén khí áp suất rất cao:
Phân loại theo nguyên lý hoạt động
Máy nén khí chuyển động trịn
Máy nén khí chuyển động tịnh tiến
Phân loại theo số cấp nén
Máy nén một cấp
Máy nén nhiều cấp
Phân loại theo cách làm mát
Làm lạnh theo q trình nén
Khơng làm lạnh
1.1.2.2.

Một số dạng máy nén khí thường được sử dụng

Máy nén khí Piston
Máy nén khí Piston hay cịn gọi là máy nén khí chuyển động tịnh tiến sử dụng
piston điều khiển bằng tay quay. Có thể đặt cố định hoặc di chuyển được, có thể sử
dụng riêng biệt hoặc tổ hợp. Chúng có thể được điều khiển bằng động cơ điện hoặc
động cơ Diesel. Máy nén khí Piston được chia làm hai loại: Máy nén khí piston có

dầu (Oil flood piston air compressor) và máy nén khí piston khơng dầu (Oil free
piston air compressor). Ngồi ra máy nén khí piston cịn được phân loại theo áp suất
làm việc: Máy nén khí piston thấp áp và máy nén khí piston cao áp.
Máy nén khí piston thấp áp 8 - 15 bar
Máy nén khí piston cao áp khơng dầu 15 – 35 bar
Máy nén khí piston cao áp có dầu 15 – 35 bar
-

Máy nén khí piston một chiều một cấp

download by :


Hình 1.1: Sơ đồ nguyên lý và hoạt động của máy nén khí piston một chiều, một cấp
a) khơng có con trượt, b) có con trượt
1: xilanh, 2: piston, 3: con đẩy, 4: con trượt, 5: thanh truyền, 6: tay quay, 7: van nạp,
8: van xả.

Nguyên lý hoạt động: Máy nén khí piston một cấp: Ở kì nạp, chân khơng được
tạo lập phía trên piston, do đó khơng khí được đẩy vào buồng nén thông qua van
nạp. Van này mở tự động do sự chênh lệch áp suất gây ra bởi chân không ở trên bề
mặt piston. Khi piston đi xuống tới “điểm chết dưới” và bắt đầu đi lên, khơng khí đi
vào buồng nén do sự mất cân bằng áp suất phía trên và dưới nên van nạp đóng lại
và q trình nén khí bắt đầu xảy ra. Khi áp suất trong buồng nén tăng tới một mức
nào đó sẽ làm cho van thốt mở ra, khí nén sẽ thốt qua van thốt để đi vào hệ
thống khí nén.
Cả hai van nạp và thốt thường có lị xo và các van đóng mở tự động do sự
chênh lệch áp suất ở phía của mỗi van.
Sau khi piston lên đến “điểm chết trên” và bắt đầu đi xuống trở lại, van thốt
đóng và một chu trình nén khí mơi bắt đầu.

Máy nén khí kiểu piston một cấp có thể hút được lượng đến 10 m 3/phút và áp
suất nén được 6 bar, có thể trong một số trường hợp áp suất nén đến 10 bar.

download by :


-

Máy nén khí piston hai chiều một cấp

Hình 1.2: Máy nén khí nhiều cấp
Nguyên lý hoạt động: Máy nén khí piston hai chiều một cấp, trong đó cả hai
đầu xilanh đều được làm kín và có lắp van nạp, van xả. Chuyển động của piston
đồng thời thực hiện hai quá trình nạp khí ở phần xilanh này và xả khí ở phần xi lanh
kia. Khi piston đi xuống, thể tích phần khơng gian phía trên piston lớn dần, áp suất
giảm xuống van nạp mở ra khơng khí được nạp vào phía trên piston. Đồng thời khi
piston đi xuống, thể tích dưới piston giảm, áp suất tăng van xả mở ra, khí theo
đường ống qua bình chứa. Khi piston đi lên khơng gian phía dưới piston lớn dần, áp
suất giảm van nạp mở ra, khơng khí được nạp vào xi lanh, đồng thời V phía trên
piston nhỏ dần.áp suất tăng, van xả mở ra, khí nén phía trên piston được nén đẩy
vào bình chứa.
Máy nén khí kiểu piston 2 cấp có thể nén đến áp suất 15 bar. Loại máy nén khí
kiểu piston 3, 4 cấp có thể nén áp suất đến 250 bar.
Nén trong cơng nghiệp. Máy nén khí piston được phân loại theo số cấp nén,
loại truyền động và phương thức làm nguội khí nén.

download by :


Máy nén khí ly tâm

Hình 1.3: Máy nén khí ly tâm
Máy nén khí ly tâm sử dụng đĩa xoay hình cánh quạt hoặc bánh đẩy để ép khí
vào phầm rìa của bánh đẩy làm tăng tốc độ của khí. Bộ phận khuếch tán của máy sẽ
chuyển đổi năng lượng của tốc độ thành áp suất. Máy nén khí ly tâm thường sử
dụng trong ngành công nghiệp nặng và trong môi trường làm việc liên tục. Chúng
thường được lắp cố định. Cơng suất của chúng có thể từ hàng trăm đến hàng ngàn
mã lực. Với hệ thống làm việc gồm nhiều máy nén khí ly tâm, chúng có thể tăng áp
lực đầu ra hơn 10000 lbf/in2 (69 MPa). Nhiều hệ thống làm tuyết nhân tạo sử dụng
loại máy nén này. Chúng có thể sử dụng động cơ đốt trong, bộ nạp hoặc động cơ
tua-bin. Máy nén khí ly tâm được sử dụng trong một động cơ tua-bin bằng gas nhỏ
hoặc giống như là tầng nén khí cuối cùng của động cơ tua-bin gas cỡ trung bình.
Máy nén khi trục vít
Máy nén khí trục vít có khoảng năm 1950 và đã chiếm lĩnh một thị trường lớn
trong lãnh vực khí nén. Loại máy nén khí này có một vỏ đặt biệt bao boc quanh hai
trục vít quay, 1 lồi một lõm. Các răng của hai trục vít ăn khớp với nhau và số răng
trục vít lồi ít hơn trục vít lõm 1 đến 2 răng. Hai trục vít phải quay đồng bộ với nhau,
giữa các trục vít và vỏ bọc có khe hở rất nhỏ.
Khi các trục vít quay nhanh, khơng khí được hút vào bên trong máy thong
qua của nạp và đi vào buồng khí ở giữa các trục vít và ở đó khơng khí được nén
giữa các răng khi buồng khí nhỏ lại sau đó khí nén tới cửa thốt. Cả cửa nạp và cửa
thốt sẽ được đóng mở tự động khi các trục vít quay hoặc khống chế các cửa, ở cửa

download by :


thốt của máy nén khí có lắp một van một chiều để ngăn khơng cho khí ngược trở
lại khi các trục vít ngừng hoạt động.
Máy nén khí trục vít có nhiều tính chất giống máy nén khí cánh quạt, chẳng
hạn như sự ổn định và khơng dao động trong khí thốt, ít dung động và tiếng ồn

nhỏ, đạt hiếu suất cao nhất khi hoạt động gần đầy tải. Lưu lượng từ 1.4 m 3/phút và
có thể lên tới 60 m3/phút

Cấu

Hình 1.4:
ĐƯỜNG KHÍ VÁO

BƠM

DÂU

ĐỘNG Cơ CHÍNH

ĐƯỜNG KHÍ VÀO Ểv

CẮP NÉN THỮ NHẮT


Nguyên lý hoạt động: Máy nén khí trục vít hoạt động dựa trên ngun lýthay
đổi thể tích. Khơng khí được dẫn vào buồng chứa, ở đó thể tích của buồng chứa sẽ
nhỏ lại. Như vậy theo định luật Boyle-Matiotte Áp suất trong buồng chứa sẽ tăng
lên. Máy nén khí hoạt động theo ngun lý này cịn có kiểu máy nén khí piston,
bánh răng, cánh gạt
Ứng dụng: Chúng được sử dụng trong các ngành sản xuất cơng nghiệp, có thể
là loại cố định hoặc di động. Công suất của máy nén khí loại này dao động từ 5 HP
đến 500 HP, từ áp suất thấp cho đến áp suất cao (8.5 Mpa).
Máy nén khí trục vít được sử dụng để cấp khí nén cho nhiều loại máy cơng cụ.
Chúng cũng có thể sử dụng cho những động cơ có bơm tăng áp suất khí nạp như: ơ
tơ hoặc máy bay...

Máy nén khí trục vít được chia thành hai loại:
Máy nén khí trục vít loại có dầu (Oil flood): máy nén khí làm việc và nén đến
áp suất nhất định được cài đặt sẵn, qua các thiết bị xử lý khí nén như tách dầu sau
đó cung cấp cho các thiết bị và các vị trí sử dụng khí nén khơng u cầu khí sạch
(trong khí nén vẫn cịn hàm lượng dầu dù là rất nhỏ). Vì vậy máy nén khí trục vít
loại có dầu thường được sử dụng cung cấp khí nén cho máy công cụ hoặc một số

download by :


ngành sản xuất khơng u cầu khí sạch.
Máy nén khí trục vít loại khơng dầu (Oil free): ngược lại với loại máy nén khí
trục vít có dầu, khí nén của máy nén khí trục vít khơng dầu được cung cấp bởi máy
nén khí là loại khí sạch (khí nén cung cấp hồn tồn khơng có dầu). Loại máy nén
khí này thường được sử dụng trong một số ngành như: y tế, chế biến thực phẩm,
dược phẩm, chế tạo linh kiện điện tử và một số ngành khác.
Ngoài ra máy nén khí trục vít cịn được phân loại theo cấu trúc thiết kế: máy
nén khí trục vít đơn và máy nén khí trục vít đơi (phần này sẽ được cúng tơi trình
bày trong nội dung bài viết khác về máy nén khí).
1.1.3. Các thơng số cơ bản của máy nén
Một máy nén khí thường có 3 thơng số cơ bản sau:
+ Tỉ số nén (s) là tỉ số giữa áp suất khí ra và áp suất khí vào của máy nén
P
ε= ra
Pvào
3

+ Năng suất của máy nén (Q): là khối lượng (kg/s) hay thể tích (m /h) khí mà máy

nén cung cấp trong một đơn vị thời gian.

+ Công suất của máy nén (N): là công suất tiêu hao để máy nén truyền khí.

Ngồi ra máy nén cịn có các thơng số về hiệu suất của máy nén, về khí nén
(nhiệt độ, áp suất khí vào ra, lí tính, hóa tính, các thông số đặc trưng...)
1.1.4. Ưu nhược điểm của hệ thống truyền động bằng khí nén
Ưu điểm
-

Khơng khí nén có tính đàn hồi, trong suốt, khơng độc hại, khó bén lửa,

khơng bị lắng đọng, và khơng khí có vơ tận trong thiên nhiên.
-

Khả năng quá tải lớn của động cơ khí.

-

Độ tin cậy khá cao, ít trục trặc kỹ thuật.

-

Tuổi thọ lớn.

-

Tính đồng nhất năng lượng giữa các cơ cấu chấp hành và các phần tử chức

năng báo hiệu, kiểm tra, điều khiển nên làm việc trong môi trường dễ nổ, và đảm
bảo môi trường sạch vệ sinh.

download by :


-

Do trọng lượng của các phần tử trong hệ thống điều khiển bằng khí nén nhỏ,

hơn nữa khả năng giãn nở của áp suất khí lớn, nên truyền động có thể đạt được vận
tốc rất cao.
-

Do khả năng chịu nén (đàn hồi) lớn của khơng khí cho nên có thể trích chứa

khí nén một cách thuận lợi. Như vậy có khả năng ứng dụng để thành lập một trạm
trích chứa khí nén.
-

Có khả năng truyền tải năng lượng đi xa, bởi vì độ nhớt động học của khí

nén nhỏ và tổn thất áp suất trên đường ống ít.
-

Chi phí thấp để thiêt lập một hệ thống truyền động bằng khí nén, bởi vì phần

lớn trong các xí nghiệp các hệ thống đường dẫn khí nén đã có sẵn.
-

Hệ thống phịng ngừa quá áp suất giới hạn được đảm bảo.

Nhược điểm

-

Thời gian đáp ứng chậm so với điện tử.

-

Khả năng lập trình kém vì cồng kềnh so với điện tử, chỉ điều khiển theo

chương trình có sẵn. Khả năng điều khiển phức tạp kém.
-

Hệ thống truyền động bằng khí nén có lực truyền tải trọng thấp.

-

Khi tải trọng trong hệ thống thay đổi, thì vận tốc truyền cũng thay đổi bởi vì

khả năng đàn hồi của khí nén lớn cho nên khơng thực hiện nhưng chuyển động
thẳng hoặc quay đều.
-

Dịng khí nén thoát ra ở đường dẫn ra gây nên tiếng ồn, làm ảnh hưởng dến

sức khỏe con người.
-

Hiện nay trong lĩnh vực điều khiển người ta thường kết hợp hệ thống điều

khiển bằng khí nén với cơ hoặc điện, điện tử.
1.2.

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ DẦU MÁY NÉN
Máy nén khí được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp nhằm tồn trữ hoặc vận

chuyển các loại khí dưới dạng khí nén hoặc khí hóa lỏng. Tùy thuộc vào kiểu máy
nén, loại khí nén và điều kiện áp suất nhiệt độ vận hành mà yêu cầu về mặt bôi trơn
cho các máy nén cũng rất khác nhau. Dầu máy nén phải thích hợp với tính chất hóa
học của khí được nén, bền ở nhiệt độ cao, chịu được nhiệt độ thấp, độ tạo cặn và
bay hơi thấp, đồng thời tương hợp với các tác nhân khác trong máy nén. Hiện nay

download by :


các loại dầu máy nén thương phẩm chủ yếu là nhập khẩu với giá thành khá cao, do
vậy cần nghiên cứu pha chế loại dầu máy nén đáp ứng yêu cầu kỹ thuật nhằm giảm
giá thành và nâng cao hiệu quả trong sản xuất. Dầu máy nén khí đóng một vai trị
quan trọng trong nền cơng nghiệp khí nén. Nghiên cứu quy trình pha chế dầu máy
nén khí nhằm tạo ra các loại dầu bôi trơn đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của từng loại
máy nén với các tính năng chịu được sự thay đổi nhiệt độ, áp suất lớn, chống ma
sát, chống gỉ và ăn mòn cao.
1.2.1. Định nghĩa về dầu máy nén

Hình 1.5: Sơ đồ hoạt động máy nén khí
Dầu máy nén khí là một loại dầu chuyên dụng cho máy nén khí. Để hiểu được
chức năng cơ bản của nó chúng ta cùng tìm hiểu qua về ngun lý hoạt động của
máy nén khí. Nhìn vào mơ hình chúng ta nhận thấy răng dầu máy nén khí có chức
năng bơi trơn giảm ma sát cho vịng bi như những dầu bôi trơn khác.
Trong các máy nén, sự bơi trơn cho các phần làm việc khơng có vấn đề gì đặc
biệt, tuy nhiên sự bơi trơn ở khơng gian bị nén thì rất khó khăn vì nó liên quan đến
độ an tồn, đặc biệt khi có mặt của các khí dễ oxy hóa, có tính hoạt động hóa học.

Các yêu cầu bôi trơn và tiêu chuẩn để lựa chọn dầu phụ thuộc vào thiết kế của máy
nén, khí được nén, tỉ lệ nén (hệ số nén) và nhiệt độ nén cuối cùng. Các máy nén khứ
hồi có hệ số nén lớn nhất là các thiết bị tiêu chuẩn nhất xét về quan điểm tôi trơn;
đối với tuabin nén khí thì việc bơi trơn ít khó khăn, nhưng lại cho hệ số nén

download by :


vừa phải. Các máy nén kiểu rôto dạng xoắn và được nút kín với áp suất cuối cùng
nhỏ hơn 10 bar và nhiệt độ cuối cùng tương đối thấp chiếm ở vị trí trung gian so với
hai loại máy nén trên. Mục đích của dầu bơi trơn trong vùng bị nén khơng chỉ giảm
ma sát và mài mịn mà cịn làm kín khơng gian nén và để làm mát. Trong các máy
nén kiểu khứ hồi (máy nén pittơng) thì dầu cịn phải làm mát pittơng trong vùng áp
suất thấp.
Các polyankylen glycol hoặc các chất lỏng mà có thể trộn lẫn với
liydrocacbon (ví dụ, các nhũ tương nước) được dùng để bơi trơn cho các máy nén
khí hydrocacbon (như khí lọc dầu, khí tự nhiên); việc dùng các chất trên để tránh sự
giảm độ nhớt trong không gian nén và tránh sự rửa sạch chất bôi trơn dễ dẫn đến hệ
ằoạt động khơ. Trong các máy nén khí halogen thì khơng gian nén được bơi trơn
bằng các hydrocacbon được halogen hóa.
Các máy nén hoạt động khô đặc biệt được dùng cho việc nén O 2, các pittông
của loại này được làm kín bằng chất dẻo. Trong một vài trường hợp chúng được bôi
trơn bằng dầu cloflohydrocacbon, nước hay nhũ tương. Việc dùng dầu khống hay
các dầu tổng hợp có thể dẫn đến nổ và cháy đặc biệt ở áp suất cao. Không gian nén
của các máy nén CO2 trong công nghiệp sản xuất đồ uống phải được bôi trơn một
cách vệ sinh, đảm bảo sức khỏe bằng các dầu trắng dùng trong y dược có độ nhớt
phù hợp.
Phần lớn các máy nén dùng để nén khơng khí nên trong một số trường hợp,
hiểm họa cháy nổ có thể được điều khiển nhờ sự lựa chọn các dầu bơi trơn khống
phù hợp. Nhiệt độ khơng khí ở đầu ra của khơng gian nén càng cao thì các yêu cầu

đặt ra với dầu càng cao về độ bền oxy hóa, chống tạo cặn. Các yêu cầu này được
nêu trong DIN 51506 (bảng 1.1).
Khi mức độ nguy hiểm của dầu tăng thì các yêu cầu chất lượng cũng tăng vì
độ bền oxy hóa và xu hướng tạo cốc của dầu có ảnh hưởng lớn đến sự cháy nổ của
hệ khí nén, đặc biệt trong các đường ống phân phối khí. Các sắt oxit phân tán trong
dầu làm thúc đẩy q trình lão hóa và làm giảm nhiệt độ bắt cháy của dầu ở áp suất
cao (hình 1.6) vì thế có thể làm tiến gần đến nhiệt độ tự cháy của hệ, đặc biệt khí
nén khơng khí được làm mát vì lý do giá thành hay để tiết kiệm năng lượng.

Bảng 1.1: Tiêu chuẩn để lựa chọn dầu máy nén khơng khí
Loại

Dùng cho các máy nén khí lưu động và các

Dùng cho các máy nén

download by :


dầu bơi
trơn
phương tiện

Nhiệt độ nén cuối cù
Tới 220oC

VD-L
VC

Tới 220oC

VC-L
VB

Tới 140oC

VB-L

Hình 1.6: Sự phụ thuộc nhiệt tự cháy vào áp suất.
1: este của axit phosphoric, 2: este của axit phosphoric và gỉ kim loại, 3: dầu

khoáng, 4, 5: dầu khoáng và gỉ kim loại
Dầu VD-L dùng cho các yêu cầu cao nhất, được sản xuất từ dầu khống tinh
chế sâu, có xu hướng tạo cốc thấp nhờ các chất ức chế ăn mịn và ức chế oxy hóa.
Các loại dầu khác thì được điều chế từ dầu khống tinh chế có pha chế thêm các phụ
gia. Các dầu HD có độ nhớt tương ứng cũng được dùng để bôi trơn cho máy nén
trên các phương tiện hay trong các xưởng.
Các dầu tổng hợp cũng được dùng thử với các yêu cầu chất lượng cao; chúng


download by :


có nhiều ưu điểm và cho kết quả tốt. Các yêu cầu đối với dầu máy nén tổng hợp
chưa được chấp nhận hay chưa được tiêu chuẩn hóa; các phép kiểm tra thực tế cần
phải được tiến hành cẩn thận. Kinh nghiệm cho thấy các quy trình, điều kiện kiểm
tra dầu máy nén gốc khống cũng có thể áp dụng cho dầu tổng hợp. Đôi khi cần liết
phải điều chỉnh một số yêu cầu và quy trình kiểm tra cho thích hợp.
Các kết quả thực tế trong máy nén khứ hồi có nhiệt độ nén cuối cùng tới 220°C
và áp suất từ 8 - 10 bar đã cho thấy: các ankylbenzen tinh chế được dùng bơi trơn thì

khơng tạo cặn cacbon. Một kết quả tương tự cũng đạt được với dầu olyolefin chống lão
hóa, có nhiệt độ giới hạn tói 270°C. Các polyalkylen glycol rất thích hợp với nhiệt độ
giói hạn tới 200°C, nó khơng tạo sơn, cặn, cốc, lượng tiêu thụ sản phẩm chỉ bằng một
nửa lượng dầu khoáng thương phẩm, tuổi thọ lại dài hơn.

Dầu dieste vói độ bền oxy hóa tốt cũng phù hợp cho dầu máy nén vì chúng ít
bay hơi; tuy nhiên khơng có chỉ dẫn nào để nghị lựa chọn dieste vì một số loại
dieste rất nhạy oxy hóa vói oxit sắt. Các este triarylphosphat có các tác nhân chống
ăn mịn phù hợp cũng được dùng làm dầu máy nén không cháy trong ngành mỏ vì
chúng có thể đáp ứng được các u cầu đặc biệt. Việc kéo dài thời gian thay dầu náy
nén thường gặp khó khăn, sự lọc dầu lưu thơng phải được cải thiện để tránh sự nài
mòn các thành phần trượt tăng do sự tích tụ của các hạt do mài mòn cơ học; vấn đề
này đặc biệt nghiêm trọng trong các thiết bị lưu động nhỏ.
1.2.2. Mơ hình hoạt động của máy nén khí
Phần trục vít chuyển động được ăn khớp lại với nhau hình quả dứa như vậy nó
cần đến dầu bơi trơn giảm mài mịn tạo nên sự chuyển động êm ái. Vịng bi trục nén
hồn tồn nằm trong đầu nén nên cũng được bôi trơn bằng dầu máy nén khí. Một
chức năng riêng biệt nữa đó là lấp các khoảng chống khe hở trục vít hỗ trợ cho việc
nén khí của trục vít. Khơng những thế dầu cịn là dung mơi làm mát cho trục vít,
nhiệt này phát sinh do hoạt động nén của cặp trục vít. Bản thân khơng khí thay đổi
áp suất từ áp suất khơng khí nên áp suất làm việc của máy (thường từ 7 kg/cm trở
lên) cũng tạo ra nhiệt độ.
1.2.3. Vịng tuần hồn của dầu máy nén
Đầu tiên dầu được chứa trong bình dầu được đẩy đi nhờ áp suất chênh lệch
giữa thùng dầu và đầu nén (áp suất sau nén cao hơn áp suất đầu vào), qua két tản
nhiệt một đường không qua két tản nhiệt. Cả hai đường dầu đều qua một van nhiệt,
lọc dầu, đầu nén làm mát cho đầu nén, bôi trơn chuyển động, dầu mang theo khí và

download by :

hơi nước ở áp suất cao quay về thùng dầu khí được tách ra khí cùng hơi nước qua
lọc tách ra ngoài, phần dầu nặng hơn nằm ở phần đáy thùng được dẫn ra két tản
nhiệt hoặc đi thẳng vào lọc dầu tùy thuộc vào nhiệt độ của nó. Van nhiệt có chức
năng điều phối dịng dầu từ thùng chứa dầu qua két tản nhiệt, lọc đầu hoặc đi thẳng
từ thùng dầu đến lọc dầu. Van nhiệt này nhằm mục đích cho dầu nóng từ máy nén
khí dc làm mát nhưng khi nhiệt độ của dầu quá thấp dưới 4 oC hoặc khác tùy máy thì
dầu sẽ khơng làm mát nữa vì nếu dầu máy nén khí có nhiệt độ thấp sẽ không đảm
bảo việc bay hơi nước trong dầu do q trình ngưng tụ khi nén khơng khí. Dầu đi
qua lọc sẽ lọc những cặn bẩn. Áp suất chênh lệch thường là 0.3 đến 0.5 kg nếu áp
suất chênh lệch cao chứng tỏ lọc dầu đang bị bẩn hoặc nghẹt.
Bên cạnh đường dầu chính trên cịn một dường dầu phụ chạy theo một vịng
tuần hồn riêng và chiếm tỷ trọng rất ít so với vịng tuần hồn trên. Phần dầu này đi
từ đáy tách dầu nước hình thành do một phần dầu còn lại đi qua tách. Phần dầu này
được dẫn thẳng đến đầu nén hòa cùng dòng dầu chính và trở về thùng dầu (đường
ống nhỏ màu xanh trên hình).
1.2.4 Phân loại
1.2.4.1.
Phân loại theo nguồn gốc
Mặc dù có rất nhiều thương hiệu về dầu công nghiệp (dầu nhớt) cũng như dầu
máy nén khí. Mỗi hãng có một cơng loại dầu và đặc tính khác nhau hoặc gần giống
nhau. Có nhiều cách để phân loại theo chỉ số nhớt hay các tiêu chuẩn, phụ gia... Về
căn bản dầu công nghiệp được phân làm hai loại tùy vào gốc chiết suất ra nó.
Dầu gốc là dầu thu được sau quá trình chế biến, xử lý tổng hợp bằng các quá
trình xử lý vật lý và hóa học. Dầu gốc thơng thường gồm có ba loại là: dầu thực vật,
dầu khống và dầu tổng hợp.
Dầu thực vật
Dầu thực vật chỉ dùng trong một số trường hợp đặc biệt. Nó chủ yếu là phối
trộn với dầu khoáng hoặc dầu tổng hợp để đạt được một số chức năng nhất định.
Ngày nay người ta thường sử dụng dầu khoáng hay dầu tổng hợp là chủ yếu. Với

tính chất ưu việt như giá thành rẻ, sản phẩm đa dạng và phong phú, dầu khoáng đã
chiếm một vị trí quan trọng trong lĩnh vực sản xuất dầu nhờn, nhưng dầu tổng hợp
cũng được quan tâm nhiều bởi tính chất ưu việt của nó.
Dầu gốc khống

download by :


Dầu gốc khống trước đây, thơng thường người ta dùng phân đoạn cặn mazut
là nguyên liệu chính để sản xuất dầu nhờn gốc. Nhưng về sau này khi ngành công
nghiệp nặng và chế tạo máy móc phát triển, địi hỏi lượng dầu nhờn ngày càng cao
và chủng loại ngày càng phong phú cũng như tiêu chuẩn về chất lượng ngày càng
cao, nên người ta đã nghiên cứu tận dụng phần cặn của q trình chưng cất chân
khơng có tên gọi là cặn gudron làm nguyên liệu để sản xuất dầu nhờn gốc có độ
nhớt cao. Tóm lại ngun liệu chính để sản xuất dầu nhờn gốc là cặn mazut và
gudron.
Dầu nhờn tổng hợp
Dầu nhờn tổng hợp sản xuất từ dầu mỏ vẫn chiếm ưu thế do nó có những ưu
điểm như: công nghệ sản xuất dầu đơn giản, giá thành rẻ. Nhưng ngày nay, để đáp
ứng yêu cầu cao của dầu nhờn bôi trơn, người ta bắt đầu quan tâm đến dầu tổng hợp
nhiều hơn. Dầu tổng hợp là dầu được tạo ra bằng các phản ứng hóa học từ những
hợp chất ban đầu, do đó nó có những tính chất được định ra trước. Nó có thể có
những tính chất tốt nhất của dầu khống, bên cạnh nó cịn có các tính chất khác đặc
trưng như là: khơng cháy, khơng hịa tan lẫn trong nước. Ưu điểm của dầu tổng hợp
là có khoảng nhiệt độ hoạt động rộng, có độ bền nhiệt lớn, có nhiệt độ đơng đặc
thấp, chỉ số độ nhớt cao… Chính những ưu điểm này mà dầu tổng hợp ngày càng
được sử dụng nhiều, nhất là trong các động cơ phản lực. Trong lĩnh vực máy nén
khí dầu tổng hợp mang lại nhiều giá trị như cặn dầu được tách riêng thông qua lọc.
Làm mát tốt hơn dầu bị già hóa được loại bỏ và chỉ việc bù dầu mới chứ khơng thay
tồn bộ như dầu gốc khống. Và rất nhiều những tính năng vượt trội khác như chỉ

số nhũ tương, bay hơi, oxy hóa...
1.2.4.2.

Phân loại theo chức năng làm việc

Dầu máy nén được chia làm 03 nhóm chủ yếu nêu sau:
Dầu máy nén khí (có độ nhớt nằm trong dãy từ VG22 đến VG460; VG:
Viscosity Grade).
Dầu máy nén lạnh (có độ nhớt nằm trong dãy từ VG15 đến VG100).
Dầu bơm chân không: thường sử dụng các dầu chuyên dụng có áp suất hơi
-

thấp ở nhiệt độ làm việc cho các bơm chân không để tạo chân không cao và siêu
cao. Dầu nhờn loại này được sản xuất từ các dầu khoáng gốc naphten hoặc parafin
bằng chưng cất phân tử với độ ổn định ơxy hóa cao và độ ổn định nhiệt tốt. Một
nhóm dầu khác dùng cho bơm chân không là các Este tổng hợp. Được sử dụng rộng
rãi nhất thuộc loại này là di-nbutyl- và di-n-octylphtalat.

download by :


Bảng 1.2: Độ nhớt động học ở 40oC ứng với các cấp độ nhớt
STT

Bảng 1.3: Phân loại dầu máy nén theo nhóm

download by :
Lĩnh vực

Máy móc

sử dụng

kết cấu

Máy nén
khí

Máy nén
khí có
thiết bị
bơi trơn
áp lực
của
buồng
nén

Bơm
chân
khơng

Máy nén
động lực
bơm chân
khơng
khơng có
hệ thơng
bơi trơn
buồng

nén

Bảng 1.4: Nhóm dầu máy nén khí piston