Olía byggð á olíu er frábær smurrunarefni, svo kerfi sem nota hana sem miðlara á rafmagnsflæði geta búist við langri og áreiðanlegri notkunartíð. Þó hefur olía byggð á olíu ein mikilvægur galli í mörgum kerfum og notkunum: undir þrýstingi getur olían sprungið út um leka og myndað mistur (olíusprengja). Þessi mistur hefur orðið til ársakar margra iðnaðarbruna.

Þegar við notum venjulega olíu byggð á olíu er hættan fyrir eldsgöngu ekki mjög há — vegna þess að jarðolía brennur ekki auðveldlega við stofutemperatúru og hefur eldslökkvandi eiginleika svipaða og trébæn. En þegar háþrýstilínur mynda litla leka, sprautar olían út sem fín mistur. Mistur er mjög brennanleg blanda sem er auðvelt að brenna — slíkur leki má hugsa sem bensínspýtur.

Í iðnaðarumhverfi með eldavöru er fyrsta umhyggjusviðið öryggi starfsfólksins og geta framleiðslu að halda áfram án óvæntra eldsvoða. Ef umhverfið getur framleitt óvænta eldquellu eru þörf á eldmáttugum hitavökum. Notkun slíkra vökva aukar rekstrar kostnað (elmáttugir vökvar kosta meira en jarðolía) og minnkar þjónustutíma hluta.

Markmið þessa kafla er að auðkenna eldmáttuga hitavökva sem algengt er að nota í hitavökukerfum, ræða sumar vandamál tengd notkun þeirra og gefa leiðbeiningar um viðhald.

Ákvarða eldmáttugi

Eldmáttugir vökvar eru ekki eldþéttir – eins og nafnið bendir til eru þeir einfaldlega erfitt að brenna. Ef eldmáttugur vökvi er hitaður upp í nægilega háa hitastig mun hann að lokum brenna.

Eldvörnun ákveðins vætis er ákvarðuð með þremur tæknimælingum: brennupunktur, eldpunktur og sjálfbrennupunktur. Tilvísunarávöxturinn í eftirfarandi þremur prófunarlýsingum er olíubasiðra hydraulíkólía.

Blikupunktur

Brennupunktur vætis er hitastigð sem það verður að hita upp í áður en það losnar nógu margt púður frá yfirborði sínu til að brenna ef opn eldur er beindur að því. Fyrir olíubasiðra hydraulíkólíu, ef henni er hitað upp í 350–450°F (176,6–232,2°C), losnar nógu margt púður til að brenna þegar opn eldur er beindur að henni. Þegar eldurinn er fjarlægður endar brennunin þó svo.

Eldpunktur

Eldpunktur er hitastigð sem olían verður að hita upp í til þess að hún halda áfram að brenna eftir að prófunareldurinn er fjarlægður. Yfir þessu hitastigi losnar nógu margt púður frá yfirborði olíunnar til þess að hún brenni sjálfstætt eftir að hún hefur verið kveikt, jafnvel þegar eldquellin er fjarlægð.

Sjálfbrennupunktur

Sjálfzündunartemperatur (AIT) er hitastigð þar sem olíun zundar sjálfkrafa án ytri loga eða sparka. Fyrir olíur byggðar á olíu, ef hitaðar eru upp í 500–700°F (260–371°C), zundar þær sjálfkrafa.

Vökvar sem flokkast sem eldvarnir hafa hærra brennispunkt, eldpunkt og sjálfzundunartemperatur en olíur byggðar á olíu.

Tegundir eldvarna hydraulískra vökva

Eldvarnar vökvar má skipta í tvær helstu flokka: vatnsbyggða og samsetta.

Vatnsbyggðir hydraulískir vökvar

Fyrsti hydraulíski virkistofninn var vatn. Vatn hefur nokkrar galla (sérstaklega í smyrjun), en það er óbrennanlegt, svo upphaflega lausnin þegar eldvarnir voru nauðsynlegar var einfaldlega að skipta aftur yfir á vatn. En því miður er smyrjun nauðsynleg, svo olía og vatn voru emulgeruð saman.

Vatn í olíu-emulsión (W/O-emulsión)

Þetta er eldvarnarsvæði byggt á vatni, sem samanstendur af vatni og olíu. Það er ekki lausn – olía og vatn leysast ekki í hverju öðru. Í þessu svæði er olían dreifð í mjög fínar dropur með efnafræðilegum emulsifier og jafnt dreifð í gegnum vatnsbærinn, sem bætir smurrunareiginleikum þess. Þegar þetta svæði kemur í snertingu við eld breytist vatnið í gufu og drepur eldinn.

Þetta tveggja-fasa vatn/olía-svæði er kallað emulsión. Á tímabilinu þegar þessi tegund svæðis var algengast notuð var típíska hlutfallið 60% vatn við 40% olía, þar sem vatnið var aðalstofnan og olían var dreifð í dropum.

Hávötnuð svæði (HFA)

Þetta er eldvarnarlíkja þar sem vatn er aðalhlutinn. Núverandi notkun þessara líkja í hydraulíkkerfum er sjaldgæf, nema í kerfum þar sem mikil magn af vinnumefni tapast vegna leka. Kerfi sem nota þessa tegund af líkju skila styttri notkunartíma hluta fyrir ávöxtun í hagkerfinu, því að hún er tiltölulega ódýr (vatn útþýðir að minnsta kosti 90% efnaheildarinnar).

Emulsión sem er gerð með 1–10% olíuinnihaldi kallast vígbasið efni með hátt vatnshlutfall (olía í vatni). Ef einhver segir að kerfið nota „5% olíulausn“, þá þýðir það 95% vatn og 5% olía, eða efnaþéttleika í hlutfalli 95:5.

Olía í vatni-emulsión (HFB)

Nútíma vatn/olía-emulsiónir sem notaðar eru í hydraulíkkerfum eru mjólkhvítar líkjur sem samanstanda af 60% olíu og 40% vatni — hlutfallið er öfugt við fyrra HFA-gerðina (60% vatn og 40% olía). Þar sem aðalhlutinn í þessari líkju er olía, með vatni sem dreifðu fasi, hefur HFB-emulsiónin betri smurræði en HFA, en eldvarnareiginleikarnir eru auðvitað aðeins minnkar.

viskóseta vatn/olíu-emulsíu

Líkt og við jarðolíu er viskóseta mikilvæg eiginleiki vatn/olíu-emulsíu. Þar sem HFA-vökvi inniheldur að minnsta kosti 90% vatns er viskósetan í raunin þá sama og vatnsins — sem gerir hann til bils slæman smurrandi efni.

Hins vegar, þótt HFB-emulsían samanstendur umtalsvert af 60% olíu þýðir það ekki að viskósetan hennar sé jöfn viskósetu grunnolíunnar. Vegna skerhráða á milli tveggja fasa sýnir HFB-emulsían lægri viskósetu en vænt um. Til að tryggja nægilega smurningu kerfisþátta ætti notaða HFB-emulsíuna að hafa hærri viskósetu en jarðolíuan sem venjulega notuð er í kerfinu. Til dæmis, ef kerfi notar 150 SUS (32 cSt) @ 100°F (37,7°C) jarðolíu, ætti HFB-emulsían að hafa viskósetu 375 SUS (80,9 cSt) @ 100°F (37,7°C).

Þegar vinnuvætisefnið fer í gegnum hydraulískan pípu og kerfið valdar sker áhrifin milli tveggja fasa að HFB-emulsiónin sýni lækkun á viskósum. Til að tryggja að hlutirnir séu vel smurrðir ætti viskósi HFB-emulsiónarinnar að vera hærri en viskósi venjulegs olíuolís fyrir það kerfi.

Vandamál með olíu-í-vatni emulsjónum

Geymsla vatnsbyggðra eldvarnarsvæða vökva í geymslubakka getur valdið vandamálum. Fyrir HFB-emulsiónina eru tvö aðalvandamálin fasafrumun og bakteríuvextir.

Fasafrumun

HFB-emulsjónir eru ekki hannaðar fyrir starfsemi við lága hitastig. Við 32°F (0°C) byrjar ís að myndast; við um það bil -10°F (-23,3°C) frystur emulsjónin fullkomlega. Þegar emulsjónin frýs og þýst er hún, skilja tveir fásir hvor annan: við frystihit vatns (32°F / 0°C) stífna sumar vatnsdroparnir í emulsjóninni í ískristalla. Þegar kerfið hlýnir og íssinn þýst, myndar emulsjónin ekki endurkvæmlega — á þessum tímapunkti veldur vængjuðu vötnun aukinni rýrustönd á hlutum og efnið er ekki lengur góður smyrjusameind.

Endurteknar frysti- og þýstiforrit skila varanlegri skilningu á vatns- og olíufásinum. Þegar skilningur hefur átt sér stað er mjög erfitt, ef ekki ómögulegt, að fá tvo fásina aftur í emulsjónarstaða og eldvarnir verða alvarleg vandamál.

Athuga á skilning á fásir

Sjónhverfuskoðun er notuð til að athuga hvort emulsiónin hafi skipt í tvo fasa. Það er erfitt að ákvarða í geymsluburðinum hvort tveir fásar hafi skiptist — taktu sýni af olíunni, helltu því í víðmunnlega flösku og láttu það standa í stund. Þú munt sjá frjáls vatn leggjast niður á botn flöskunnar.

Ef þú grunar að skiptingin í fasa sé alvarleg, hafðu samband við framleiðandann á vökva — hann getur ráðlagt að skipta út vökvanum.

Bakteríuvextir

Undir viðeigandi hitaskilyrðum geta bakteríur vaxið í HFB-emulsióninni. Mikil fjölda baktería getur verið að blokkera opnun í rásstýriklappum og síurþáttunarelementum — allar þessar áhrif gera kerfið ótreyst og valda villa í því.

Margar HFB-emulsiónir innihalda baktaríustöðvandi viðbætur til að koma í veg fyrir þetta.

Athugun á bakteríuvexti

Bakteríuvexti í HFB-emulsióninni má greina með sjón og lykt. Ef bakteríur hafa vaxið í vökvanum lítur inntaks-síurinn út sem væri þekktur með klísugum slím og vökvanum lýkur illa.

Ef bakteríuvextir eru til staðar í emulsióninni mun líklegt að skipta um væskuna.

Vatn–glykól (HFC)

Vatn–glykól er annar gerðar vatnsbyggð elduröskulegur væski. Hann er gerður úr vatni og glykóli (etylenglykól) og efnafræðistriður hans er mjög svipandi við bílaskúr.

Vatn–glykól er venjulega rauður eða rósarlitur. Hann inniheldur venjulega 60% glykól og 40% vatn, með efnafræðilegum þykkjunarviðbótum sem bætir við viskósitetina. Þar sem glykólinn leysist í raun í vatninu er þessi væski einstigur – ólíkt emulsjónum inniheldur hann ekki aðskilin vatns- og glykóldropa þegar skoðaður í mikroskóp. Vatn–glykól virkar vel við lága hitastig.

Samanburður á HFB-emulsjón og vatn–glykól

Þegar við berum saman HFB-emulsjónina og vatn–glykólinn finnum við:

1. Stöðugleiki HFB-emulsjónarinnar er slæmri en vatn–glykóllausninnar.
2. Stöðug HFB-emulsjón hefur betri smurola.
3. HFB-emulsjónin er ódýrari.
4. Vatn–glykólinn hefur betri elduröskuleika.
5. Vatn-glykól virkar betur við lága hitastig.

Vandamál með vatnsbyggðum hydraulískum vötnum

Notkun vatnsbyggðra eldvarnarvötna í hydraulískum ræsivélum veldur einhverjum vandamálum. Tveir helstu vandamálastaðir fyrir HFB-emulsíuna eru minni þjónustutími hluta og úrþurrkun á vatni.

Smurning vatnsbyggðra vötna

Þar sem vatnsbyggð eldvarnarvötn innihalda mikla hlutfall af vatni til að ná eldvarnaraðstöðu er smurnarstofnun þeirra miklu lægri en það er hjá olíu — þetta er innbyggt skortur.

Þótt smurnarviðbætur og viðbætur fyrir olíugildi séu bættar við, minnka þær samt þjónustutíma hluta í notkun. Vegna þessa ógóða áhrifs eru vatnsbyggð eldvarnarvötn almennt ekki notað í kerfum sem starfa yfir 1.800 psi (124 bar).

Af HFA-vökva, HFB-emulsíunni og vatn-glykólinu hefur stöðug HFB-emulsíunan besta smurnarstofnunina; svo kemur vatn-glykólið, síðan HFA.

Töfla 4-1: Umburðarminnkunaraðferðir fyrir elduröskulegar vökvavörur byggðar á vatni miðað við olíu. Hærra gildi þýðir meiri slitagehluta.

Þunguppr kvefnis

Margir framleiðendur vökvavara mæla með því að hámarksrekistofna hitastig fyrir vökvavörur byggðar á vatni sé 60°C (140°F) og að það sé í besta lagi viðhaldað undir 49°C (120°F). Yfir 60°C (140°F) getur ofmikið vatnsútgufun átt sér stað.

Þegar vatn útgufust af vökvavörum byggðum á vatni gerast nokkur ósæmileg hluti. Vatnsþynd sem fer út úr vökvavörunni rís upp og kondensar á óverndaðum yfirborðum járnshluta og veldur rost. Eftir ákveðinn tíma fellur rostin af og verður tilslitakelda í öllum kerfinu.

Vökvavörur byggðar á vatni innihalda almennt rostvarnarefni, en einhver óverndað yfirborð af málm sem er ekki dýpt í vökvavöruna verður áhrifin af gufu útgufunnar.

Eldvörn vatnshaldandi væta fer eftir vatnsmagni þeirra, svo vatnsúrþrotun minnkar eldvörn. Úrþrotun áhrifar líka viskósetar — í vatns-glikól blöndu veldur tap á vatni aukningu á viskósetu; í HFB-emulsjónum veldur vatnstap lækkun á viskósetu og getur gert emulsjónina óstöðugri. Til að halda áfram bestu eldvörn og viðeigandi viskósetu verður vatnsmagn vatnshaldandi eldvörnu væta reglulega athugað og halda innan nauðsynlega smalra styrkssviða.

Mynd 4-11: Vatnsúrþrotun úr vatnshaldandi vætum. Úrþrotun minnkar eldvörn, breytir viskósetu og gerir kleift að gufu samþétta sig á járnmetall yfirborðum og valda rýðmyndun.

Hlutgerð eldvörn hydraulísk væta (HFDR)

Hlutgerð eldvörn hydraulísk væta er mannvirk æð sem er þekkt fyrir háa eldvörn, en smurræði hennar er nálægt því sem olíur af jarðolíu býða. Algengasta hlutgerða eldvörna hydraulíska vætan er fosfatester.

Athugið: Sýntetískt eldvarnirvægi væki má ekki blanda saman við silíkónhárðfæri, silíkat-ester, tvöbyndar syrur-ester, polyól-ester-sambönd, polyethers eða aðrar sýntetískar væki. Þessi sýntetísku sambönd geta átt ákveðnar eiginleika sem eru nauðsynlegir fyrir ákveðin notkunargildi, en þau eru almennt ekki talin eldvarnir.

Fosfórestersvæki virkar vel við hátt ýtrisþrýsting og hefur frábæra eldvarn, en það er dýrt. Í hágæða ýtriskerfum með kröfu um eldvarn er oft notað blanda af fosfórestersvæki og olíu vegna kostnaðarins við að nota hreint fosfórestersvæki. Þessi blanda veitir kerfinu nauðsynlega smurrun, en eldvarnin er ekki jafn góð og hjá hreinu fosfórestersvæki.

Samanburður á vatnsbyggðum og sýntetískum eldvarnirvækum

Þegar berist saman vatnsbyggð eldvarnirvæki og sýntetísk eldvarnirvæki:

6. Sýntetísk væki hafa betri smurrun og geta verið notað við hærra ýtrisþrýsting.
7. Sýntetísk væki eru dýrri.
8. Sýntetísk væki hafa betri eldvarn.
9. Fosfatester-væski hefur brennupunkt um 455°F (235°C), brennupunkt um 665°F (352°C) og sjálfþýðingstemp er um 1.150°F (621°C).

Vatnsbyggðar væskjur sýna ekki eldvarnueiginleika með brennupunkti og brennupunkti — vegna þess að þessar væskjur innihalda vatn. Sjálfþýðingstemp vats-og glikóls er um 1.100°F (593°C); fyrir HFB-emulsíuna er sjálfþýðingstempin um 825°F (440,6°C).

Mynd 4-14: Fjórir gerðir eldvarnandi væskja og geymsludrummur þeirra. Frá vinstri: samhæfð (fosfatestr), blönduð fosfatestr-olía, HFB-emulsíuna og vatns-og glikólvæski.

Vandamál með eldvarnandi væskjum

Notkun eldvarnandi væskja í hydraulíkkerfum veldur ákveðnum vandamálum, svo sem: samhæfni við þéttunarfæri og verndarlög, skúmmyndun og loftþol og afsetning.

Samhæfni eldvarnandi væskja

Algengasta efnið fyrir dýnamískar þéttanir í olíuskerfum er nitríl-gúmmí (Buna-N). Þetta efni er einnig samhæft við HFB-emulsíu og vatn-glikól. Þegar kerfi skiptir frá olíu til HFB-emulsíu eða vatn-glikóls, þá þarf ekki að skipta út núverandi þéttunum ef þær eru af nitríl-gúmmí. Ef hins vegar skipt er yfir á samhæfða vægið efni eins og fosfatester, þá er nauðsynlegt að skipta út þéttunum.

Þegar skipt er frá olíu yfir á vatnsbyggt hydraulík-vægi geta upp komið vandamál með verndarlögunum. Ef innri hluti olíusafnsins er verndaður með lögu eða mála sem er samhæfð við olíu, getur vatnsbygða væginn leyst þessar lögar upp.

Vatn-glykól og sumar efnaþéttingar eru ósamhæfis við ákveðin málmtýpum. Þær geta orsakað rósu á sinki, kadmíum, magnesium og sumum jálni-alúmíníum, sem myndar klístrandi slagg sem lokar opnum í vélstýringum og síur og getur valdið festingu á vélstýringarstöngvum. Því er mælt með því að ekki nota hluti sem innihalda þessi málmtýpur eða eru yfirborðsbeðin með þeim saman við vatn-glykól. Slíkir hlutir geta verið t.d. elektroplátuð rör, síur af sinki eða kadmíum, rörhlutir og aukahlutir fyrir geymslur.

Algengt nitrílrubber sem notuð er sem þéttunarefni fyrir hreyfilegar þéttanir í olíuskerfum er ekki samhæft við fosfatester eða blöndur af fosfatestrum — þessi væskjur krefjast flúoróelastómers (Viton), epxýbyggðs rubber eða annarra samhæfis þéttunarefna.

Gervi eldvarnivæskja getur leyst lit og lakka sem eru samhæf við olíu, en hún rotnar ekki algengustu málmtýpunum í hydraulískum kerfum.

Skúmur og loftþol eldvarnivæskja

Í sam сравнun við olíubaseda olíur eru vatnssamsettar og samsettar eldvarnar vægivökvar meira viðhafandi að halda í lofti og mynda skúm. Þegar vinnuvægivökvi hefur komist aftur í geymsluna þarf eldvarnivægivökvi lengri tíma í geymslunni til að losna við öll samþrungin loftbólgur.

Því miður ættu kerfi sem nota eldvarnar vægivökvar að hafa stærri geymslu en kerfi sem nota olíubaseda olíur.

afsetning í eldvarnar vægivökva

Þegar eldvarnar vægivökvi hefur komist aftur í geymsluna heldur hún auðveldara á fljótandi óhreinindi en olíubaseda olía. Vægivökvinum ætti að leyfa að allar viðeigandi stórar óhreinindi sökkvi á botn geymslunnar, en í eldvarnar vægivökva sökkva óhreinindin ekki jafn auðveldlega.

Því miður er fyrsta það sem á að hugsa um þegar kerfi notar eldvarnar hydraulískar vægivökvar að taka upp góða vægivökvafríðunaraðferðir, og á ekki að gleyma sjálfgefinn fríðunaraðferðum.

Vefjarstöðumótun

Geymsla

Geymsla eldvarnandi hydraulíkolvu er í raunin sú sama og fyrir olíu byggða á olíu — túnur ættu að vera geymdar á hliðum svo vatn safnist ekki á efri hluta þeirra og renni inn.

Fyrir HFB-emulsjuna er til viðbótargeymsluskilyrði: vegna þess að endurteknar frystu-þýðingar áhrifast stöðugleika hennar ætti að varðveita hana vandlega gegn frystingu á meðan hún er geymd.

Flutningur olu úr tunni í ökutækin

Flutningur olu úr geymslutúnunum í ökutækin er annað mikilvægt skref. Áður en lokunin er tekin af tunnunni skal hreinsa loðinn á tunnunni og undirbúa allt búnaðinn og verkfærin sem þarf fyrir flutningsferlið: sveigjanlega slöngu, oluflytjupumpu, gróf, síu til að fylla ökutækin og hendur notandans. Athuga skal að merki og viskósi olunnar í tunnunni séu rétt.

Ef oluflytjupumpa er notuð til að flytja eldvarnandi olu skal ganga úr skugga um að engin afgangsólusafn af öðru tagi sé í pumpunni og að efni pumpunnar og tengihluta séu samhæfn við oluna.

Eftir að eldvarnarlíkja er sett í geymslubakka skal halda henni og fylgjast með henni í tilgreindum tímabilum. Olíuhald inniheldur: aukningu upp í lágmarksstöðu, viðgerð á lekum og skipti á síurþáttum.

Vatnsbyggðar hydraulískar olíur ættu að vera reglulega athugaðar fyrir vatnsinnihald — styrkurinn verður að vera viðhaldaður innan mjög nauðugt markaðs; annars verða viskósið og eldvarnirnar áhrifar.

Almennt er ekki mælt með því að bæta vatni við HFB-emulsíu, því það krefst endur-emulsíunaraðferðar. Að bæta vatni við vatns-glikól-lausn er algengt, en það ætti ekki að gera einfaldlega með því að láta garðahásúgu renna í geymslubakka. Vatnið sem bætist við ætti ekki að innihalda minnismálmdeposíta sem gætu saumað kerfið. Destsillert eða afíonsað vatn er hentugt fyrir vatns-glikól-lausnir; magnið sem bætast við ákvarðast af vísindalegri greiningu á olíuprófnum.

* HFA er sjaldan notað í háþrýstikerfum vegna mjög slæmr smurola; þrýstigamörk eru frekar á praktískum en tæknilegum grundvelli.