dot
dot
dot
การใช้งาน
dot
dot
สาระน่ารู้
dot
dot
รวมลิงค์วิดีโอคลิป
dot
dot
รวมลิงค์เว็บเพื่อนบ้าน
dot




น้ำมันถ่ายเทความร้อน

การบำรุงรักษาน้ำมันถ่ายเทความร้อน (Heat transfer fluid, Hot oil)

รูปแสดงน้ำมันก่อนกรองและหลังกรอง

รูปที่ 1. เปรียบเทียบน้ำมันก่อนผ่านการกรองและหลังกรองด้วยลำแสงเลเซอร์  

การบำรุงรักษาน้ำมันถ่ายเทความร้อนที่ถูกต้องจะทำให้น้ำมันเสื่อมสภาพช้าลง ปัจจัยที่มีผลต่อการเสื่อมสภาพของน้ำมันได้แก่ การที่น้ำมันถ่ายเทความร้อนสัมผัสกับอากาศ, ความเร็วในการไหลของน้ำมันผ่านหม้อต้ม (Heater ) ช้าลง  การเลือกใช้ตัวให้ความร้อนที่ไม่ถูกต้อง หรือการเดินระบบที่อุณหภูมิสูงกว่าอุณหภูมิสูงสุดที่ผู้ผลิตน้ำมันได้กำหนดไว้ ซึ่งจะทำให้เกิดโคลน (Sludge) หรือผงแข็ง (Coke)  สิ่งปนเปื้อนอื่น ๆ ที่มีอยู่ในระบบได้แก่ ผงโลหะ   สแล็กจากการเชี่อม ฝุ่น ที่ติดมาตั้งแต่ตอนติดตั้งระบบ หรือระหว่างที่ทำการซ่อมบำรุง ถ้าระดับการปนเปื้อนสูงขึ้น จะส่งผลต่อคุณสมบัติของน้ำมัน และความสามารถในการถ่ายเทความร้อนของระบบ

สิ่งปนเปื้อนจะก่อให้เกิดปัญหาต่าง ๆ เช่น

  •  การสึกหรอของชิ้นส่วนที่มีการเคลื่อนไหว เช่น ใบพัด หรือเฟืองของปั๊ม เพลา แมคคานิคอลซีล และวาล์ว
  •  ความสามารถในการถ่ายเทความร้อนลดลง เพราะพื้นผิวที่แลกเปลี่ยนความร้อนถูกเคลือบด้วยผงแข็ง และโคลน
  •  ความหนืดของน้ำมันสูงขึ้น ทำให้มีโอกาสเกิดการสะสมของของแข็ง
  •  สิ้นเปลืองพลังงานมากขึ้นเนื่องจากต้องใช้เวลาในการอุ่นระบบนานขึ้น เมื่อเริ่มต้นใช้งาน

แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่ผู้ผลิตน้ำมันถ่ายเทความร้อนจะสามารถแนะนำการบำรุงรักษา หรือระยะเวลาในการเปลี่ยนถ่ายน้ำมันแต่ละครั้งได้อย่างถูกต้อง  เพราะแต่ละงานมักมีลักษณะเฉพาะที่ทำให้เกิดปัญหากับน้ำมันต่างกัน นอกจากนี้สภาพแวดล้อมของโรงงานก็เป็นอีกปัจจัยหนึ่งที่ทำให้ไม่สามารถระบุระยะเวลาการเปลี่ยนถ่ายน้ำมันถ่ายเทความร้อนได้

ตัวอย่างเช่น น้ำมันถ่ายเทความร้อนของเครื่องรีด PVC (PVC extruder) อาจมีอายุใช้งานสั้นเพียงไม่กี่เดือน  ในขณะที่น้ำมันเกรดเดียวกันนี้เมี่อใช้ในระบบปิด อาจมีอายุการใช้งานได้ 10-15 ปี   ก่อนอื่นเราต้องเข้าใจเรื่องสาเหตุของการที่น้ำมันเสื่อมสภาพก่อนโดยมีสาเหตุหลัก ๆ  2 อย่างคือ

อ๊อกซิเดชั่น (Oxidation) พบได้ทั่วไปในระบบถ่ายเทความร้อนแบบเปิด
การเสื่อมสภาพจากอ๊อกซิเดชั่นคือ การที่อ๊อกซิเจนจากอากาศทำปฏิกิริยากับอนุมูลอิสระ (Free radical)  ในน้ำมัน  เกิดเป็นโมเลกุลที่มีขนาดใหญ่ขึ้น  ซึ่งจะกลายเป็นโพลีเมอร์ และของแข็ง  ผลที่เกิดขึ้นนี้ทำให้น้ำมันมีความหนืดสูงขึ้น น้ำมันที่มีความหนืดสูงจะทำให้ ปั๊มต้องทำงานหนักขึ้น, ประสิทธิภาพในการถ่ายเทความร้อนต่ำลง และเพิ่มโอกาสที่จะเกิดผงแข็ง (Coke) ขึ้น  ผลที่ตามมาของการเกิดปฏิกิริยาอ็อกซิเดชั่นคือ การเพิ่มขึ้นของค่าความเป็นกรด (TAN)ของน้ำมัน
เช่นเดียวกันปฏิกิริยาทางเคมีอื่น ๆ การเกิดอ๊อกซิเดชั่นจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น ที่อุณหภูมิห้อง อัตราการเกิดปฏิกิริยาจะช้ามาก แต่เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น การเกิดปฏิกิริยาจะเป็นทวีคูณและมีผลต่ออายุการใช้งานของน้ำมันในระบบที่ไม่มีการป้องกันการเกิดอ๊อกซิเดชั่น  เช่น การที่ไม่ใช้ถังขยายตัวที่บรรจุก๊าซไนโตรเจน

กล่าวโดยทั่วไปออกซิเดชั่นเกิดขึ้นเมื่อน้ำมันร้อนสัมผัสกับอากาศ สัญญานของการเกิดอ๊อกซิเดชั่นคือการเกิดตะกอนสะสมในระบบในบริเวณที่มีการหมุนเวียนของน้ำมันน้อย เช่น ถังเก็บน้ำมัน หรือ ถังรองรับการขยายตัว
เราสามารถลดการเกิดปฏิกิริยาอ๊อกซิเดชั่นได้ดังนี้

  • ให้อุณหภูมิของถังรองรับการขยายตัว (Expansion Tank) ต่ำกว่า 60 องศาเซลเซียส
  • ให้ Suction head ของปั๊มมีค่าเป็นบวก  (น้ำมันไหลเข้าปั๊มเอง)

ความร้อน
การเสื่อมสภาพโดยความร้อน หรือ Thermal Cracking เป็นการแตกตัวระหว่างคาร์บอนกับคาร์บอน ในโมเลกุลของน้ำมันโดยผลจากความร้อน  ทำให้เกิดอนุมูลอิสระ (Free radical) ขึ้น  การแตกตัวอาจจะหยุดอยู่แค่นั้น กรณีนี้จะทำให้น้ำมันมีโมเลกุลที่มีขนาดเล็กลงจำนวนมากขึ้น ในทางเทคนิคเรียกว่า Low Boilers,  หรืออนุมูลอิสระนี้จะเกาะตัวกับอนุมูลอิสระตัวอื่น ๆ เกิดโครงสร้างเป็นโพลีเมอร์ ที่มีโมเลกุลใหญ่กว่าโมเลกุลเดิม  ในทางเทคนิคเรียกว่า High boilers

โดยปกติตัวทำความร้อนจะสามารถสร้างความร้อนได้สูงกว่าอุณหภูมิสูงสุดของฟิล์มน้ำมัน  หากน้ำมันไหลผ่านตัวทำความร้อนที่มีอุณหภูมิสูงเกินไป จะทำให้เกิดการเสื่อมสภาพโดยความร้อนอย่างรวดเร็ว 
หากการเสียหายโดยความร้อนเกิดขึ้นในขณะที่อุณหภูมิสูงมาก ผลที่เกิดขึ้น ไม่เพียงแต่ทำให้พันธะระหว่างคาร์บอน กับคาร์บอนแตกตัวออกมา  แต่จะทำให้อะตอมของไฮโดรเจนแตกตัวออกมาจากอะตอมของคาร์บอน และเกิดเป็นผงแข็ง (Coke) ขึ้นมา  ในกรณีนี้จะทำให้ผิวของระบบถ่ายเทความร้อน สกปรก ถ่ายเทความร้อนได้ไม่ดี และจะทำให้ระบบเสียหายในที่สุด

ผลของ Low boilers คือ การลดลงของจุดวาบไฟ และความหนืดของน้ำมัน  รวมทั้งการเพิ่มขึ้นของความดันไอ  ผลของ High boilers คือ การเพิ่มขึ้นของความหนืดถ้าหากว่าผลที่เกิดขึ้นยังมีสภาพเป็นสารละลาย แต่หากว่าเลยจุดนี้ไปแล้วผลที่เกิดขึ้นเป็นเป็นของแข็ง และทำให้ผิวระบบถ่ายเทความร้อนเสียหายได้

หากจะอธิบายง่าย ๆ  การเสียหายจากความร้อนคือการให้ความร้อนกับน้ำมันจนสูงกว่าจุดเดือดของน้ำมันนั่นเอง  เราสามารถลดผลจากความเสียหายโดยความร้อน ได้ดังต่อไปนี้

  •   รักษาความเร็วของน้ำมันที่ไหลผ่านตัวทำความร้อนให้สม่ำเสมอ
  •  การเริ่มเดือนเครื่องให้ค่อย ๆ เพิ่มอุณหภูมิอย่างช้า ๆ
  •  หลีกเลี่ยงการหยุดเดินเครื่องอย่างเร่งด่วน
  •  บำรุงรักษาอุปกรณ์ต่าง ๆ ในระบบถ่ายเทความร้อนอยู่เสมอ
  •  ตรวจสอบหม้อต้ม เพื่อดูการกระจายตัวของเปลวไฟ หรือตรวจสอบหัวเผา (Burner) ว่าอยู่ในตำแหน่ง  ที่ถูกต้องหรือไม่

ตอนนี้เราได้รู้แล้วว่าน้ำมันถ่ายเทความร้อนเสื่อมสภาพได้อย่างไร  ต่อไปนี้เราจะมาดูกันว่าระบบถ่ายเทความร้อน แบ่งคร่าว ๆ ได้สองแบบ คือแบบระบบเปิด และระบบปิด

 ระบบเปิด
ในระบบเปิดจะมีน้ำมันสัมผัสกับอากาศได้ในส่วนใดส่วนหนึ่งของระบบ อาจสัมผัสในขณะที่อุณหภูมิสูงเท่ากับอุณหภูมิทำงานหรือ ในขณะที่อุณหภูมิต่ำกว่า อย่างไรก็ตามหากอุณหภูมิของน้ำมันที่สัมผัสกับอากาศสูงกว่า  93 องศาเซลเซียส แล้วโอกาสเกิดอ๊อกซิเดชั่นจะสูงมาก  ระบบเช่นนี้มักเป็นระบบขนาดเล็กและใช้ในกระบวนการผลิตพลาสติค ไดคาสต์ และอุตสาหกรรมอื่น ๆ ที่ใช้ตัวทำความร้อนไฟฟ้าแบบเคลื่อนที่

ระบบปิด
ระบบปิดจะมีแก๊สเฉื่อยบรรจุในถังรองรับการขยายตัว (ปกติมักใช้ไนโตรเจน)  และเป็นตัวปิดกั้นไม่ให้น้ำมันสัมผัสกับอากาศ ระบบนี้มักจะใหญ่กว่า และใช้แก๊สหรือน้ำมันเป็นตัวให้ความร้อน   การใช้แก๊สเฉื่อยนี้จะทำให้ปัญหาเรื่องอ๊อกซิเดชั่นลดลงอย่างมาก

การบำรุงรักษาน้ำมันถ่ายเทความร้อน

  1. การเริ่มเดินเครื่องและการหยุดเครื่องอย่างถูกต้องจะสามารถลดการเสียหายที่เกิดโดยความร้อนได้  เช่น เราควรเริ่มเดินปั๊มก่อนที่จะเปิดตัวทำความร้อน  เมื่อน้ำมันผ่านตัวทำความร้อนแล้วควรเพิ่มอุณหภูมิน้ำมันอย่างช้า ๆ  ครั้งละ  11-14 องศาเซลเซียส  จนกว่าน้ำมันจะมีความหนืดเท่ากับ 10 Cp ถึงจุดนี้แล้วค่อยตั้งอุณหภูมิของตัวทำความร้อนให้เท่ากับอุณหภูมิใช้งาน
  2. การหยุดเดินเครื่อง ควรหยุดเดินตัวทำความร้อนก่อน แต่ยังเดินปั๊มเพื่อให้ยังมีน้ำมันไหลผ่านตัวทำความร้อน  จนกว่าอุณหภูมิของน้ำมันลดลงเหลือ 121 องศาเซลเซียส  เมื่อถึงอุณหภูมินี้แสดงว่าความร้อนที่ตกค้างจากตัวทำความร้อนได้ถูกระบายออกไปแล้ว หลังจากนี้ระบบทั้งหมดจะค่อย ๆ เย็นตัวลง
  3. ติดตั้งตัวกรองน้ำมันถ่ายเทความร้อน  การกรองน้ำมันจะช่วยให้น้ำมันมีอายุการใช้งานที่นานขึ้น และลดงานซ่อมบำรุง  ยิ่งน้ำมันมีอุณหภูมิสูง ก็จะยิ่งเห็นประโยชน์จากการกรองได้ชัดขึ้น  โดยทั่วไปควรใช้ไส้กรองขนาด 10 ไมครอน  และควรมีวาล์วติดตั้งเพื่อให้สามารถเปลี่ยนไส้กรองได้โดยไม่ต้องหยุดเดินระบบน้ำมันถ่ายเทความร้อน   การติดตั้งไส้กรองแบบ  Bypass หรือ Side stream  ใช้ได้ทั้งระบบที่ใช้ปั๊มหอยโข่ง (Centrifugal pump) และ ปั๊มแบบเฟือง (Gear Pump)  แต่หากจะติดตั้งไส้กรอง แบบ Inline ต้องใช้กับระบบที่เป็นเกียร์ปั๊มเท่านั้น   ในกรณีที่มีความจำเป็น  อาจติดตั้งไส้กรองอีกตัวขนานกันไว้ก็ได้  เพื่อให้สามารถกรองน้ำมันได้ทันทีเมื่อกรองตัวแรกตัน  หรือกรองน้ำมันได้ในขณะที่ทำการเปลี่ยนกรองตัวแรก


รูปแสดงการติดตั้งกรองน้ำมันถ่ายเทความร้อนแบบ Bypass

     4. ควรทำความสะอาดระบบด้วยน้ำมันสำหรับล้าง (Flushing Fluid)  ควรฟลัชล้างระบบถ่ายเท    ความ   ร้อนด้วยน้ำมันสำหรับล้างระบบ ก่อนเริ่มใช้งาน

  • ระบบที่ไม่เคยใช้งาน หรือ หลังการซ่อมบำรุงมักมีเศษโลหะปะปนอยู่ เศษจากการเชื่อม สแล็ก  ฟลั๊กซ์  สารเคลือบท่อ ฝุ่่นผง และน้ำ  สิ่งปนเปื้อนเหล่านี้จะทำให้เกิดความเสียหายต่อซีลของปั๊ม ตลับลูกปืน วาล์ว  เศษโลหะ และสะเก็ดที่เกิดจากการเชื่อมจะเร่งให้เกิดปฏิกิริยาอ๊อกซิเดชั่น และการเสียหายโดยความร้อน  การฟลัชล้างระบบจะช่วยให้น้ำมันเสียหายช้าลง และลดงานซ่อมบำรุงได้
  • ในระบบที่ผ่านการใช้งานมาแล้ว การฟลัชล้างจะชะล้างผง ตะกอน และผงโค๊ก (Coke) ออกจากระบบก่อนที่จะเติมระบบด้วยน้ำมันถ่ายเทความร้อนใหม่

 

                                                                               Liquid process system - Hot oil filter

  Share

 




สาระน่ารู้

ระบบไฮดรอลิค
ส่วนประกอบของน้ำมันหล่อลื่น
น้ำมันต้องสะอาดแค่ไหน ? article
ผลต่อเครื่องจักร article
การกรองแบบ In-line และ By-pass article
ทำไมต้องกรองละเอียด
น้ำมันสะอาดช่วยประหยัดเงิน
NAS 1638 และ ISO 4406
ตารางเปรียบเทียบ ISO และ NAS
การบำรุงรักษาน้ำมันไฮดรอลิค
6 ข้อผิดพลาดในการใช้งานระบบไฮดรอลิค
การควบคุมการปนเปื้อนใน Gearbox
การกรองน้ำมันเกียร์
เกียร์บ็อกร้อนเกินไป
การคำนวณเวลาในการกรอง
Filtroil กับอายุของน้ำมัน
การจัดการน้ำมันหล่อลื่น
การแยกน้ำออกจากน้ำมัน
Water Glycol
งานดึงลวด
การอบชุบโลหะด้วยความร้อน
น้ำมันชุบแข็ง
Coolant Oil Skimmer
การบำรุงรักษาน้ำมันหล่อเย็น
การแยกตะกอนออกจากน้ำมันหล่อเย็น
เรื่องน่ารู้น้ำมันหล่อเย็น
งานฉีดพลาสติก
อันตรายจากหมอกละอองน้ำมัน (Oil mist)
การจัดการเศษโลหะจากงานขึ้นรูปโลหะ (chip management)
ระบบหล่อลื่นเทอร์ไบน์
โคลนหรือตะกอนในน้ำมันคูลแลนท์
หลักการทำงานของเครื่องแยกละอองน้ำมันด้วยไฟฟ้าสถิต
ผลของคุณภาพน้ำมันเชื้อเพลิงต่อเครื่องยนต์
Dust and Mist Collector
น้ำมันเทอร์ไบน์ และการบำรุงรักษา
ประเภทของงานบำรุงรักษา
กรองแบบบายพาสสำหรับเครื่องยนต์
Beta Ratio
Mesh to Micron