液压油污泥的形成分析负载自动倾卸车811 V可机为生物能源应用程序运行在更高的温度下

文摘

液压油降解过程中方便地操作在升高的温度下,由于石油降解,故障的液压元件开始妨碍机器的液压功能。液压系统的效率低下的组成部分将有用的能量转化为热量。过热时开始热能的速度逃离系统克服了散热的速度。粘度、总酸值(TAN)、流变学、和红外光谱分析进行了长期采集石油样本,和退化的原因和污泥的形成进行了评估;结果表明,热油的抗开裂能力低是由于添加剂在基础油的比例失衡。污泥受损系统效率和偏心地创建影响功耗。污泥可再生生物燃料,避免不平衡的生态系统。试验结果绘制在图3 d视图使用MATLAB R 2019软件更好的解释。液压油的行为变化对时间、温度、剪切应力、剪切速率进行了研究,结果验证了相关和回归分析。

1。介绍

铲运机811 mk V是一个DGMS-approved electrohydraulically运作机器用于地下矿山从煤炭装载煤炭的面孔,牵引,卸煤排放点。推板桶的体积是1.5米³,它可以运1.5吨煤。方面可以移动到100米的范围。是一种灵活的、附加五芯,25毫米²,100米拖曳电缆。

液压液的主要患者是由于过热。在这篇文章中,关键分析化学变化发生在更高的温度下在一个特定的一批液压流体,这影响了铲运机液压元件的物理性能。液压油不仅是用来传输电力液压控制系统的流量和压力,而且润滑接触表面,加热冲洗,清洗系统。石油样品按照时间顺序从机,在不同时间段的运行特定批液体被利用机器。连续运行在更高的温度下会导致石油降解由于热裂解和氧化。聚合导致漏油的问题成小截面管道和液压系统的液压元件。内部缩放和窒息已经组件的性能。液压液的摩擦学是大大受到热降解的影响,和机器的整体性能影响很大。过热是液压传动中遇到最令人不安的问题。温度是石油的粘度成反比1]。如果石油的粘度超出推荐的范围(即的极限。拖),液压元件的性能极大地影响。如果操作油的粘度超出范围或高或低,功率损耗发生由于流体摩擦或机械摩擦与内部泄漏,分别。恶性循环的开始迅速导入热负荷,同时减轻使用全功率和反响表明温度上升。热发电循环会一直持续,直到机器操作。粘度限制石油润滑性能;因此,油膜不能开发配件不可避免地和系统之间的本能(出现异常波动2]。缺乏润滑加速损坏率,因此,系统的灾难性故障发生(3]。

液压油的温度上升表明,低效的组件是在液压系统产生的热量。石油在地下煤矿的最大推荐温度为82°C。液压油是热的载体。油的状态容易显示机器的健康状况。液压油的聚合是由热降解由于连续运行在更高的温度下4]。有利varnish-like物质发展石油转化为污泥,如图1(5]。这是一种不溶性和粘性材料,形成一层液压元件的内部表面。这个多余的不溶性化合物和聚合物是损害偏见的结果液压元件的性能。污泥在本质上是有毒的和提高腐蚀率由于酸性化合物6),从而导致阀门故障,密闭空间封锁,和孔堵塞,如图2。破坏泵的流(热交换器的冷却能力是由比例缩减由于内部表面的清漆沉淀)摩擦阻力和磨损率增加,但设备整体效率降低。污泥不能移除的内部部分液压装置或系统。非典型粘度变化破坏性能的添加剂在基础油中添加对改善其功能性质(7),最后已经完整的液压系统。老化和热降解液压油可以确定迅速通过测量不协调的粘度和颜色变化从琥珀与腐败的棕色和黑色或酸的气味。

实质性的措施来避免有毒污泥的形成或将这种有害废物转化为燃料的普遍适合流程之前沉迷于生态系统(8]。生物燃料可以从污染物生成污泥厌氧消化与解构,燃烧、热解和气化9,10]。它减轻了自然的不平衡由于有毒污染物的可行性[11- - - - - -13]。

防火液压hfdu - 68,粘度等级vg - 68, 240升,用于地下铲运机工作煤矿火灾风险在哪里。是合成有机酯组成的流体粘度指数175年和运动粘度在61.2和74.8之间中科@ 400,符合规范每- 10532,第5部分有机酯类型和是:7895 - 1975(重申2002年)中提到的表1。四个原油样品都是从机器顺序从新的石油250小时,500小时,750小时的石油用于分析。OEM建议更换新油的液压油每1000小时的运行。

Hnilicova et al。14)进行了研究tribotechnical监测诊断方法中使用的液压油的条件处理线Baljer和Zembrod机器。五个样本在一年的期间。粘度、总酸值(TAN)和红外光谱分析进行了石油。他们的诊断,由制造商推荐的液压油在给定的环境中适合机器操作。Heredia-Cancino et al。15]研究了高温的影响,对摩擦学的性能退化机油。本文用不同的方法来研究齿轮油恶化通过结合枯竭的石油与新油为了知道单位时间消耗。恶化齿轮油脂被作者研究了红外光谱分析。流变仪是用来评估的动态粘度在不同的温度范围内,和摩擦学的效率是衡量使用摩擦计在不同温度的模拟齿轮油。结果表明,复制石油降解实际发生,并在高温摩擦系数却降低了。Kalligers [16]研究了电梯的液压发动机的疲劳通过液压油的分析。7个样品的液压油三个电梯被corrosion-and-wear分析。氧化的速率和磷、锌、氯、和钙进行评估知道流失比例的提升。7个样品的石油从每个收集。并得出结论,液压油的标准是不合适的规范可能制造商和危险的机器。Wolak [17]研究了润滑性能的变化与棕褐色依照ASTMD664合成油的分析。5引擎油不同的制造商使用相同的SAE。Statistica-10软件被用于分析收集的数据在三个测量。25车进行测试检查的变化TAN公里旅行和了解退化的趋势随着时间的推移和公里旅行。Zzeyania et al。18)执行电子顺磁共振(EPR)和傅里叶变换红外(FTIR)分析合成润滑油的柴油汽车发动机和评估了降解率。降解石油的原因是自由基的集群的润滑剂。碳氢化合物的红外光谱能力展示了压裂基础油润滑和防锈材料。红外光谱也是一个有用的方法来识别的分子基础润滑油和添加剂造成的退化。Taborda et al。19)开发了一个模型为研究纳米粒子的影响在沉重的和额外的重质原油的流变行为。他们使用两种类型的数学模型,即Herschel-Bulky和修改Pal和罗兹假塑性和悬浮液的流变学物质,分别。粘度的纳米粒子体积分数和剪切率计算。流动行为和一致性指数参数影响粘度也决定。辛格et al。20.)研究如何防止液压系统故障通过监测其污染率。一个有效的和及时的污染管理系统,通过监测温度、粘度、和污染水平,可以保存系统。研究进行了机动车液压控制装置用于舞台后的商品的表达与排出气缸被夷为平地。著名,由于小心控制和监测污染的程度,有一个实质性的改善可靠性、运行经济,修复寿命长。Stanciu [21)的流变行为描述五种油菜籽油数学模型。动态粘度对剪切速率3到1312年代⁻¹和温度从40°C到90°C用Haake VT 550粘度计进行了研究。减少的趋势对数动态粘度对剪切速率提出了石油非牛顿假塑性流体的特征和相关系数的数学模型也接近团结。徐et al。22]研究了润滑油添加剂对颗粒物的柴油的氧化与热重量分析,发现高十六烷的燃料数量反应更快。姚明et al。(23评估,高温是航空润滑油退化的主要原因。油在高温下发生聚合,形成和污泥由于低分子化合物的热裂解。霁et al。24]分析了植物油沥青的流变特性与一种改进的方法,这是一个指示器在更大范围,与传统的方法相比。流变方法比传统的方法更可靠。

防火液压油的热降解分析hfdu - 68是做第一次样品收集了四种类型的机器本身的长期考验。实验数据进行使用的相关性和回归分析进行验证测试。研究方法的框图如图3。

2。分析分析

相关分析显示了变量及其相互之间的关系结合在分析(25]。

2.1。卡尔·皮尔森相关系数

回归分析显示一个变量对其他变量的依赖关系以及如何影响因变量独立变量的变化。这也是一个工具来预测因变量的行为。

2.2。最小二乘法的回归分析方法

在哪里的平均值X和Y, 在哪里Y因变量和吗X是独立的变量。

3所示。实验研究

3.1。粘度测试

一个托粘度计SVM30图所示4是用来测量运动粘度、动态粘度和流体密度对温度变化。托粘度计安装由甲苯打扫干净了,在那之后,从样本10毫升的石油被注射器和港口。粘度计的温度被设定为所需的点可以被阅读。机器运行几分钟的测试和测量值可以在监视器上看到。本程序适用于所有四个石油样品:人物5新油,图6250小时,图7500小时,图8750小时,机器本身的收集。每个测试后,必须清洗和冷却设置下一个样品。

有几个方程可用,说明温度和粘度的关系自1886年以来,从1974年雷诺方程,曼宁公式(26]。VTF方程(塔曼,沃格尔和Fulcher)之间的关系是最适合比较不同温度下粘度范围和措施的行为偏差的阅读有关标准(27]。 在哪里μ=动态粘度(Pa-s),T_一个=绝对温度(K),一个= 0.5,b= 496,c= 213。一个,b,c是VTF的常量。

粘度随温度变化的分析,在托粘度计测试已经完成。的温度范围内分析了30°C到90°C的间隔10°C。动态粘度的变化、运动粘度和密度对温度变化记录和绘制,如图9- - - - - -11,分别。可以看出,在30°C,所有四个样品有最高的粘度和粘度指数随温度降低。这是本能的粘度受温度和工作时间。温度对粘度成反比,虽然工作时间直接影响粘度。机器运行在高温降低原油粘度,但众人瞩目的焦点是与初始粘度阅读提升持续时间。高温充当一个重要的催化剂,增强降解反应。氧化的速率是高温操作的反响的缩影。

粘度的变化,清漆液压装置的内部表面沉积,最后形成的污泥发生,迅速阻断液压操作。很明显,清漆沉积和污泥的形成是液压油的相关指标恶化。

表2显示了石油样品的实验数据。此外,相关和回归分析做的测试结果背后的石油投机实体退化和确定温度和运行提供了小时的相互作用显然和表3(28]。

3.2。谭测试

这个测试测量在石油酸的浓度。需要数量的氢氧化钾中和石油样品内的酸和测量重量,在毫克每克石油(KOH29日,30.]。它在高温下氧化稳定性的措施(图12)。

这个测试是由Anacon实验室pvt Ltd .)那格浦尔,根据标准是1448 106。空氧化试管装满了一个已知体积的石油样品刻度线和滑动的入口氧气输送管。然后,在氧气输送管和冷凝器放置试管。试管是沉浸在加热浴。加热浴液面调整管浸在液体中。废水的温度不应超过32°C测试期间的任何时候。氧气输送管连接到通过流量计氧气供应。和在整个测试中,油水混合物的温度(样品温度)是维持在800°C±1在一个测试单元格与氧气流动。一个已知体积的样品分发到样品瓶进行酸值分析。测试油样品应该彻底动摇了前一个示例滴定瓶的。

损耗的抗氧化剂的氧化过程发生在石油。总酸值增加,由于运行时间和运行在高温(图13)。石油的粘度增加更多比例的石油酸分子和功能稳定性的影响。高谭表示容易腐蚀,清漆分层,污泥的形成。它也揭示了阀门和过滤器的堵塞,散热表面扩展,由于清漆沉积导致温度,因此氧化率增加(表4)。图表上的相关性和回归分析实验值如表所示5。 在哪里滴定剂的体积添加在终点(毫升),滴定剂的体积添加空白滴定的终点(毫升),KOH浓度的滴定剂丙胺(N),然后呢样品的质量分析(g)。

3.3。流变学测试

剪切流和拉伸流的行为类型中遇到流体流动机制。旋转流变仪主要集中在剪切流粘度对剪切速率(0.01 - 1000 1 / sec)在不同的温度下(31日]。剪切应力剪切率的比值称为动态粘度,占之间的流体摩擦层和能量损失。石油分子发生的剪切应变由流变仪测量(模型没有。基于“增大化现实”技术按ASTM D4440 2000)和测试。保持轴承和表面之间的最小距离,空气压缩机的压力保持三条流变仪。cup-and-bob类型几何测量装置用于测量液体样品牛顿和非牛顿行为。50毫升每个样本的数量。这种油样品保存在几何/测量系统,测试温度设置的温度控制器,放置在底部的几何学,并进行了测试。实验设置如图14。实验的温度范围内进行40°C到80°C,因为附近的操作温度主要是60°C。动态粘度和剪切应力暗算剪切速率在0.01和1000 1 /秒之间变化在不同的温度下:人物15显示了40摄氏度,图1660摄氏度,图17分别为80摄氏度。结合图的粘度、温度和剪切速率图所示18和剪切速率与剪切应力在图19。总共有五十个读数在150秒为每个样本在每个指定的温度。剪切应力等于转矩乘以软件测量系统因素。转矩设置机器根据样本的类型;高转矩用于粘性样本,反之亦然。

幂律或Ostwald-de Waele流变行为分析模型描述如下(32]: 双方的日志 拦截= ,斜率=_,n< 1意味着剪切稀化或假塑性流体,n= 1意味着牛顿流体,n> 1意味着剪切增稠或胀性的液体。k和n分别是液稠度系数和幂律指数。

之间的相关性和回归分析实验值与剪切应力在纵坐标和横坐标的剪切率如表所示6纵坐标的粘度和剪切速率在横坐标显示在表中7。

在流变学测试图,动态粘度和剪切速率。首先,所有石油样品在不同温度下的图了,然后结合结果进行了比较。在粘度与剪切速率图,它是发现,在40°C,粘度随剪切速率约60°C,随剪切速率80°C。这意味着,如果温度高于60°C,粘度随剪切速率由于液压油的氧化(表7)。

3.4。傅里叶变换红外(FTIR)光谱

傅里叶变换红外光谱学是一种强大的方法用于检测石油污染,石油降解的副产品,添加剂应用于石油提高油的性质(33,34]。进行了这个实验来确定化合物的官能团(图20.)。样品受到辐射的红外光波的频率从4000年中期到400厘米⁻¹)。只有特定频率的分子吸收光波,导致拉伸(4000 - 1600厘米⁻¹)和弯曲(1600 - 400厘米⁻¹)振动。剩余传播光波通过样品检测探测器,使相应的光谱(35]。的形状和强度的峰值是用来识别官能团的分子。偶极矩和极性定义峰的强度。

在红外光谱,原子之间的债券被认为是一个弹簧和拉伸或弯曲运动控制根据胡克定律。

3.4.1。拉伸频率(W)

波数成反比的分子质量和键的强度成正比。

在4000至3500厘米⁻¹酒精(-哦)组显示透光率下降;因此,有一个石油-哦组的数量增加。在3200至2800厘米⁻¹羧酸(羧基)和烷烃(c)组织增加。这些表明制动的债券和氧化添加剂。在2600至2200厘米⁻¹,发现醛基,正在增加。在1800至1400厘米⁻¹、羧酸酰胺。在1400至1000厘米⁻¹、磺酸盐、硫化物、磺酸、硫酸酯,酯降低透光率(图所示21)。

比尔-朗伯定律指出,吸收溶质浓度成正比(表8)。 在哪里一个=吸光度,ε=摩尔吸光系数(Lmol⁻¹厘米⁻¹),P=包含示例的试管的路径长度(厘米),和C=复合溶液中浓度(摩尔L⁻¹)。

地区:单键分子,如地,碳氢键,h,隔波数2500和4000厘米⁻¹它是一个地区的羟基和单键分子。可以看出,透光率增加时的小时数的石油使用量的增加,约为3500厘米⁻¹。抗氧化剂主要是发现在这一地区,其基本目的是防止油氧化,这些添加剂和恶化。这表明石油发生老化,所以油条件必须被监控在某个区间进行维护。

区域B:三键区域位于波数2000和2500厘米之间⁻¹;主要包含胺和羟基,三键的化合物在乐队3100厘米的范围⁻¹和2700厘米⁻¹。从图,它可以表示,增加吸收意味着形成的条件或增加在化合物的合成油。

地区C:双键,C = O、C = C, C = N, N = O,位于1500年和2000年波数厘米之间⁻¹。在这个地区,双键化合物,如烯烃、酮类、醛类和酰胺,可以发现在1800厘米⁻¹。这些是由于形成透光率降低透光率最低为750小时使用石油。这些结果意味着石油和氧化形成的厚油;因此,油的粘度增加后较长时间使用。

区域D:在低波数650 - 1500厘米⁻¹可以观察到,复杂的振动模式。在这个地区,主要是找到所有的添加剂,也称指纹乐队。如卤素化合物、酯类、羧酸和硫在频带范围的1500厘米⁻¹,1200厘米⁻¹,700厘米⁻¹。作为添加剂的硫元素和卤素元素,它们被添加到油抗磨、减摩和防腐。提到的活动增加了经过长时间的使用和氧化产品的结果。

4所示。结果与讨论

特定的一批液压油HFDU 68年提供虚假的质量。方便地连续运行在高温引起的退化。污泥的形成和令人窒息的液压元件应计,已经一个液压系统的功能。石油采集标本按时间顺序从机器运行在更高的温度下运行,即。0,250,500,和750小时。四种类型的测试对样品进行确认其质量。粘度的实验研究,我们发现温度显著影响原油粘度。动态粘度的新石油milli-Pascal-sec 89.508 30°C,在90°C,它成为10.310 milli-Pascal-sec。每个样本显示的初始粘度增加的趋势。连续样本的粘度在每一个温度较高的比之前的样品,因为氧化和污染的石油副产品,即。、动态粘度的新石油是89.508,250小时使用石油为114.81,500小时使用石油为118.55,127.73和750小时使用石油。运动粘度所有工作时间也遵循了同样的趋势。 Correlation and regression analyses on experimental data also showed deviating trends with working hours at elevated temperatures. Total acid number test showed that the acid nature of the oil increased with the use of oil at elevated temperatures expediently, which was also validated with the correlation and regression analyses. OEM maximum allowable number of TAN is 1.1, which reached in 500-hrs-used oil by 48 hrs of test program. Rheology experimental value showed shear thinning (n< 1)行为(非牛顿假塑性流体)液压油到60°C,但在60°C到80°C,它显示剪切增稠(n> 1)行为(胀性的液体)。粘度增加超过这个温度。粘度的增加创造了一个问题在液压系统流量,液压系统有许多小直径管道。因此,液压齿轮泵,优先阀,和许多其他组件的各种损失。铲运机液压系统的操作温度范围内的40°C到60°C是合适的。红外光谱表明,一些化合物显示透光率的增加,而其他人则显示自然减少。从这一点,可以得出结论,降解石油正在发生,和石油必须监控间隔适当的检查和更换和充值的适量。红外光谱分析表明,氧化发生在温度升高,氧化的副产品是粘性和粘性的化合物。石油主要由碳氢化合物,在氧化过程中与氧反应。酸是形成和转化为一种高分子化合物,从而导致一个泥泞的橡皮糖化合物和清漆。 Corrosion and wear increase in viscosity, and sludge and varnish are the consequences of oxidation. Acid formation may deteriorate the internal surface of the machine. Increase in temperature and time increases oxidation process by formation of oxidation products such as polymeric compounds and sludge. Sludge and varnish are imposing detrimental effects on the performance of the hydraulic components. Once it is deposited on the metal surface, it cannot dissolve easily, and varnish scaling can impede the performance of heat exchanger and eventually overheat is inevitable.

污泥的形成的基本原因68年液压油HFDU铲运机的早期诊断,以避免对机器的效率和性能的影响。机器停机时间和液压备件消耗增加了特定的usuage液压批。热不稳定性的主要原因是石油降解的途径。有机酸形成快速操作机器时,温度升高,因此,污泥分层(半固体物质)对液压部分的内表面。变形的基本结构油成不必要的氧化化合物在升高的温度下由于不平衡的化学成分,而制造业是污泥形成的原因。

5。结论和建议

众人瞩目的实验研究论述了液压油的降解速度应计迅速当机器在高温下持续运行的范围内,即70°C到80°C,形成清漆或污泥。高温降解液压油是一种常见的现象,但与污泥对峙实施是一个复杂的和令人不安的问题。因此,污泥已倒闭的机械性能和增加能耗,还有令人震惊的对环境的影响。污泥有可能对环境中的分解和仍然投机永远。污泥对石油企业管理是一个非常麻烦的方法和环境管理者。污泥转化成生物燃料的处理是最好的方法。它可以从实验得出结论,液压油的降解是伴随着时间和温度。是适合缓解热降解,所以效率低下的液压组件需要更换务必以减少系统的热负荷。它是必不可少的操作机器,按照推荐的操作温度范围,并提高液压元件的使用寿命和工作效率。我们咨询了厂家的液压油hfdu - 68,即, M/s Sun Oil, Kolkata, to improve the performance of oil to avoid damages of hydraulic components. They increased the percentage of BODPA, an antioxidant additive in the ester-based and fire-resistance mineral oil. High viscosity index fluids can be used to avoid high-temperature degradation repercussion. The novelty of this experiment is that the hydraulic oil HFDU 68 follow Specification IS-10532, Part-5, Organic Ester Type and IS: 7895-1975 (reaffirmed 2002) for fire resistance properties and have very high flash and fire point temperature range. Thermal degradation is a very contradictory affect, as per the specification. Therefore, the oil has been analyzed and shown to be unsuitable. Future work is to analyze the simulation of hydraulic system change in performance concerning the behavioural changes in the viscosity of hydraulic oil using Creo simulate 6.0 version software.

数据可用性

使用的数据来支持本研究的发现可以从相应的作者。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

作者感谢M / s太阳油,加尔各答,他们全部的支持与合作,提供测试报告,提高液压油的性能通过添加抗氧化剂,以避免热裂解的百分比。

引用

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