Phần 1: 4 yếu tố cần đo khi khảo sát mòn vật liệu trong nhà máy công nghiệp

Bốn nhóm yếu tố nền cần ghi nhận tại một vị trí gồm mài mòn, nhiệt, va đập và ăn mòn. Tuy nhiên, xác định đúng yếu tố cần đo mới là bước đầu. Giá trị của số liệu còn phụ thuộc vào vị trí lấy mẫu, thời điểm đo và cách ghi nhận điều kiện đi kèm.

Một mẫu liệu lấy từ sai vị trí, một giá trị nhiệt chỉ đo khi dây chuyền chạy ổn định đều có thể làm kết quả khảo sát lệch khỏi điều kiện tại nơi đang hư hỏng.

Vì vậy, mỗi phép đo cần trả lời được ba nội dung: đo đại lượng nào, số đó đại diện cho vị trí nào và được ghi nhận trong trạng thái vận hành nào.

1. Mỗi yếu tố cần được chuyển thành số liệu có thể sử dụng

Tên nguyên liệu chưa phải là một phép đo.

Thông tin như “quặng sắt” cho biết loại liệu nhưng chưa thể hiện cỡ hạt, độ cứng hạt, nồng độ rắn, tốc độ dòng hay góc tác động lên bề mặt. Đây mới là những dữ liệu dùng để mô tả điều kiện làm việc tại vị trí khảo sát.

Thay vì chỉ ghi: “Quặng sắt, liệu lớn, mòn nhiều”, biên bản cần làm rõ dải cỡ hạt, độ cứng của hạt, nồng độ rắn, tốc độ dòng và hướng dòng tác động lên thiết bị.

Dòng liệu cũng thường không đồng nhất. Nhiều cỡ hạt và nhiều loại hạt có độ cứng khác nhau có thể cùng xuất hiện. Vì vậy, cỡ hạt và độ cứng nên được ghi theo dải giá trị thực tế, thay vì thu gọn thành một con số duy nhất.

Cỡ tảng lớn nhất cần được ghi riêng với dải cỡ hạt. Cỡ tảng lớn liên quan tới tải va đập, trong khi dải cỡ hạt là một trong những dữ liệu dùng để đánh giá điều kiện mài mòn.

2. Đo 4 nhóm yếu tố tại hiện trường

2.1. Mài mòn: ghi 5 chỉ số của dòng liệu

Với mài mòn, năm chỉ số cần xem xét gồm cỡ hạt, độ cứng hạt, nồng độ rắn, tốc độ dòng và góc tới.

Cỡ hạt phải lấy từ dòng đang gây mòn

Dữ liệu cần phản ánh chính dòng liệu đang tiếp xúc với bề mặt cần khảo sát, không phải một mẫu thuận tiện lấy ở nơi khác.

Nội dung cần kiểm soát	Yêu cầu ghi nhận
Dụng cụ	Sàng nếu có. Trường hợp không có sàng, sử dụng thước và ảnh có thước tham chiếu trong cùng khung hình
Vị trí lấy mẫu	Dòng liệu đang gây mòn tại vị trí khảo sát
Dữ liệu cần ghi	Dải cỡ hạt và cỡ tảng lớn nhất, ghi riêng từng chỉ số
Điều kiện phù hợp	Mẫu được lấy tại vị trí gần vùng mòn cần đánh giá
Trường hợp cần tránh	Lấy từ đống chứa hoặc lấy sau khi liệu đã qua một công đoạn làm thay đổi cỡ hạt

Nếu không có sàng tại hiện trường, có thể đặt thước tham chiếu cạnh mẫu và chụp trong cùng một khung hình để ước lượng dải kích thước.

Số lấy từ ảnh vẫn là giá trị ước lượng. Cách ghi trong biên bản cần thể hiện đúng bản chất này, không trình bày giá trị ước như một số đo trực tiếp.

Độ cứng hạt cần tìm cả thành phần cứng nhất

Độ cứng hạt có thể kiểm tra tại hiện trường bằng bộ bút thử thang Mohs.

Cách thực hiện là thử cào nhiều mẫu hạt bằng các mức khác nhau trong bộ bút để xác định dải độ cứng xuất hiện trong dòng liệu.

Điểm cần chú ý là loại hạt cứng nhất có thể không phải loại xuất hiện nhiều nhất.

Ví dụ, một dòng liệu có thể đồng thời chứa quặng sắt và cát silic:

Loại hạt trong dòng	Mức độ cứng trên thang Mohs
Quặng sắt: hematit, manhetit	Khoảng 5,5–6,5
Cát silic, thạch anh	7

Nếu toàn bộ dòng được ghi thành “khoảng 6”, mức của thành phần cứng hơn đã bị hạ xuống trong quá trình ghi nhận.

Khi kiểm tra, nên thử nhiều mẫu ở nhiều thời điểm trong ca, ghi lại dải độ cứng gặp được và xác định giá trị cao nhất. Khi có thể, cần ghi thêm thành phần cứng nhất là thành phần chính hay chỉ xuất hiện với tỷ lệ nhỏ.

Mức Mohs đo được không nên tự quy đổi sang Vickers hoặc Brinell để so trực tiếp với thép. Bảng đối chiếu Mohs và Vickers chỉ áp dụng cho các khoáng chuẩn tương ứng. Với vật liệu kỹ thuật, cần sử dụng dữ liệu của chính mác vật liệu.

Nồng độ rắn phụ thuộc vào mẫu sau khi đã sấy khô hoàn toàn

Nồng độ rắn là tỷ lệ phần rắn trong dòng tính theo khối lượng. Phép xác định được thực hiện bằng cách lấy mẫu, cân ở trạng thái ướt, sấy khô hoàn toàn rồi cân lại.

Trình tự thực hiện	Nội dung
1	Lấy một mẫu có thể tích biết trước từ dòng liệu
2	Cân mẫu ướt
3	Sấy mẫu đến trạng thái khô hoàn toàn
4	Cân lại mẫu sau khi sấy
5	Tính tỷ lệ phần rắn theo khối lượng

Điểm cần kiểm soát nằm ở bước sấy. Nếu mẫu vẫn còn nước khi cân lại, kết quả nồng độ rắn sẽ bị sai.

Tốc độ dòng cần đi cùng vị trí dòng đổi hướng

Tại nhiều vị trí trong nhà máy, tốc độ dòng khó đo trực tiếp. Có thể xác định gián tiếp theo hai cách được nêu trong nguồn:

tính từ lưu lượng và tiết diện
đo thời gian một vật đánh dấu đi qua đoạn đã biết chiều dài

Hai cách trên cho giá trị trung bình. Tốc độ cục bộ tại vùng dòng liệu đổi hướng có thể khác đáng kể.

Vì vậy, cùng với giá trị tốc độ, biên bản cần ghi rõ vị trí dòng đổi hướng. Đây là thông tin quan trọng khi đánh giá vùng chịu tác động mạnh hơn phần còn lại của đường liệu.

Nguồn kỹ thuật được sử dụng cho bài có nhắc tới dải vận tốc dòng tối đa 20–35 m/s theo từng nhóm vật liệu lót. Đây là dữ liệu phục vụ bước lựa chọn vật liệu, không phải ngưỡng để kết luận ngay trong bước khảo sát.

Góc tới phải đo tại đúng bề mặt chịu tác động

Góc tới là góc giữa hướng dòng và mặt phẳng bề mặt.

Có thể đo bằng thước đo góc tại vị trí khảo sát. Dấu vết trên bề mặt cũng cung cấp thông tin để tiếp tục đánh giá: góc nhỏ thường đi cùng vết dài và nông, trong khi góc lớn, gần vuông, thường đi cùng dạng vết lõm và tròn.

Nội dung nhận diện cơ chế mòn qua hình dạng dấu vết được trình bày riêng trong bài 4 loại mòn và cách nhận diện qua vết để lại.

2.2. Nhiệt: ghi cả nhiệt vận hành và nhiệt đỉnh

Một số đo nhiệt tại thời điểm dây chuyền đang chạy ổn định chưa mô tả toàn bộ điều kiện nhiệt mà vật liệu phải chịu.

Hai giá trị cần được phân biệt là nhiệt vận hành và nhiệt đỉnh.

Nhiệt vận hành phản ánh trạng thái làm việc thông thường. Nhiệt đỉnh có thể xuất hiện ở một trạng thái khác của dây chuyền và dễ bị bỏ qua nếu chỉ đo tại một thời điểm.

Hai dụng cụ được sử dụng cho hai mục đích khác nhau:

súng hồng ngoại để quét và xác định vùng nhiệt cần chú ý
nhiệt kế tiếp xúc để lấy số tại vị trí

Cách đo nhiệt và các lỗi thường gặp được trình bày sâu hơn trong bài Nhiệt độ – yếu tố biến đổi luật chơi của vật liệu. Ở bước khảo sát này, hai yêu cầu cần giữ là ghi đủ hai trạng thái nhiệt và sử dụng dụng cụ phù hợp với mục đích đo.

2.3. Va đập: xác định cao độ rơi, cỡ tảng lớn nhất và tần suất

Ba dữ liệu chính gồm cao độ rơi, cỡ tảng lớn nhất và tần suất tác động.

Chỉ số cần ghi nhận	Phương pháp lấy dữ liệu	Điểm cần kiểm soát
Cao độ rơi	Đo bằng thước dây từ điểm liệu rời khỏi thiết bị phía trước	Sử dụng cao độ thực tế, không lấy trực tiếp từ bản vẽ
Cỡ tảng lớn nhất	Quan sát dòng liệu trong ca vận hành	Không thay bằng thông số thiết kế của máy nghiền
Tần suất	Đếm số lần trút hoặc số chuyến trong một ca	Ghi theo điều kiện vận hành thực tế

Trong ba chỉ số, cỡ tảng lớn nhất cần được quan sát trong khoảng thời gian đủ dài. Tảng lớn có thể xuất hiện không thường xuyên và không nhất thiết xuất hiện đúng lúc đội khảo sát đứng tại vị trí.

Vì vậy, dữ liệu này cần kết hợp giữa quan sát hiện trường và thông tin từ người vận hành trực tiếp.

2.4. Ăn mòn: ghi độ ẩm, pH và thành phần hóa học

Các thông tin chính cần xem xét gồm độ ẩm, pH và thành phần hóa học.

Chỉ số cần ghi nhận	Phương pháp lấy dữ liệu	Trường hợp dễ làm sai kết quả
Độ ẩm	Máy đo ẩm	Đo mẫu đã để lâu, khi độ ẩm bề mặt không còn đại diện cho trạng thái ban đầu
pH	Giấy pH	Lấy nước cấp thay cho nước đang tồn tại tại vị trí khảo sát
Thành phần hóa học	Hồ sơ nguyên liệu của nhà máy	Suy đoán từ tên nguyên liệu thay vì kiểm hồ sơ và trao đổi với vận hành

Với pH, vị trí lấy mẫu có ảnh hưởng trực tiếp tới ý nghĩa của số đo. Nước đọng tại vị trí có thể đã tiếp xúc với vật liệu và có điều kiện khác với nước cấp ban đầu.

Thành phần hóa học cũng không nên suy ra chỉ từ tên nguyên liệu. Thông tin cần được đối chiếu với hồ sơ nguyên liệu của nhà máy.

3. Thứ tự đo ưu tiên dữ liệu thay đổi theo thời điểm

Khả năng tiếp cận một thiết bị trong nhà máy thường chỉ có trong một khoảng thời gian nhất định.

Thứ tự làm việc nên ưu tiên các dữ liệu có thể thay đổi hoặc không thể tái tạo đúng trạng thái sau khi thiết bị đã dừng. Những thông tin ít phụ thuộc thời điểm có thể được thực hiện sau.

Mức ưu tiên	Nội dung cần thực hiện	Lý do thực hiện trước
1	Đo nhiệt	Thay đổi theo thời điểm và trạng thái vận hành
2	Đo độ ẩm của liệu	Có thể thay đổi nhanh và thay đổi theo mùa
3	Đánh dấu điểm đo và chụp ảnh	Quyết định khả năng quay lại đúng vị trí ở lần đo sau
4	Đo độ dày còn lại tại các điểm đã đánh dấu	Tạo số liệu tại đúng vị trí cần theo dõi
5	Đo cao độ rơi, góc tới và tiết diện	Có thể thực hiện khi thiết bị đã dừng
6	Lấy mẫu liệu mang về	Có thể tiếp tục phân tích cỡ hạt và nồng độ rắn tại nơi có đủ dụng cụ

Nguyên tắc chung là ưu tiên các dữ liệu thay đổi theo thời điểm, sau đó mới thực hiện các phép đo ít phụ thuộc vào trạng thái vận hành.

Trong trình tự trên, việc đánh dấu điểm đo và chụp ảnh đặc biệt quan trọng. Thao tác này mất ít thời gian nhưng quyết định lần kiểm tra sau có quay lại đúng vị trí hay không.

4. Bộ thiết bị phục vụ khảo sát hiện trường

Bộ dụng cụ khảo sát trong phạm vi này gồm:

thước đo độ dày, thước dây, thước đo góc
súng đo nhiệt hồng ngoại, nhiệt kế tiếp xúc
máy đo ẩm, giấy pH
bộ bút thử thang Mohs
thước tham chiếu để đặt trong khung ảnh
máy ghi âm

Trước khi đi khảo sát, hãy dùng mẫu chuẩn để hiệu chỉnh lại thiết bị đo.

Lưu ý với máy đo độ cứng cầm tay

Máy đo độ cứng cầm tay có sai số so với phép đo trong phòng thí nghiệm. Mức sai số cần được biết trước khi kết quả được sử dụng cho một kết luận kỹ thuật.

Kết quả từ thiết bị cầm tay có thể phục vụ bước định hướng tại hiện trường. Việc sử dụng số đo cho mục đích nghiệm thu cần được xác định riêng theo yêu cầu.

Các lỗi đo độ cứng và ảnh hưởng của từng loại sai số sẽ được trình bày riêng trong nhóm bài về Tiêu chuẩn, chứng nhận và kiểm định.

5. Nguồn dữ liệu phải được xác định cùng với số đo

Không phải mọi dữ liệu trong một buổi khảo sát đều do kỹ sư trực tiếp đo tại thời điểm có mặt ở hiện trường. Một số thông tin cần được cung cấp hoặc xác nhận bởi người vận hành và hồ sơ của nhà máy.

Nội dung cần thu thập	Người hoặc nguồn cung cấp thông tin
Các số đo của 4 nhóm yếu tố tại hiện trường	Kỹ sư khảo sát
Mẫu liệu từ dòng đang vận hành	Bộ phận vận hành
Thành phần hóa học của nguyên liệu	Hồ sơ nguyên liệu của nhà máy
Cỡ tảng lớn nhất xuất hiện trong vận hành	Người vận hành trực tiếp, kết hợp quan sát thực tế
Yêu cầu đối với phương pháp đo khi số liệu dùng cho nghiệm thu	Bộ phận chất lượng

Cỡ tảng lớn nhất là một trường hợp cần chú ý. Đây không phải lúc nào cũng là dữ liệu có thể xác định trong vài phút khảo sát bởi các tảng lớn có thể xuất hiện không thường xuyên.

Người vận hành theo dõi thiết bị hằng ngày cung cấp phần lịch sử này. Thông số thiết kế của thiết bị không nên được sử dụng thay cho điều kiện đang diễn ra trong thực tế vận hành.

6. Giới hạn khi sử dụng số liệu khảo sát

Bốn nhóm mài mòn, nhiệt, va đập và ăn mòn là nền tối thiểu để bắt đầu đánh giá một vị trí. Tùy điều kiện làm việc, một số vị trí còn cần xem thêm các thông số như hàm lượng lưu huỳnh, tốc độ khuấy hoặc chu kỳ sốc nhiệt.

Ba giới hạn cần giữ rõ.

Một, giá trị lấy từ ảnh có thước tham chiếu vẫn là giá trị ước lượng. Cách này hỗ trợ ghi nhận khi không có sàng tại hiện trường nhưng không biến số ước thành số đo trực tiếp.

Hai, thiết bị đo cầm tay có sai số. Kết quả có thể đủ để định hướng tại hiện trường nhưng không mặc nhiên đủ để sử dụng làm tiêu chí nghiệm thu.

Ba, phương pháp lấy mẫu, cân và sấy được sử dụng để xác định phần rắn trong mẫu. Thứ tự đo, cách chọn vị trí lấy mẫu và các lưu ý khi triển khai tại hiện trường là phương pháp GAC sử dụng trong quá trình khảo sát thực tế, không phải một tiêu chuẩn chung cho toàn bộ hoạt động khảo sát.

Tóm lại, một phép đo chỉ có giá trị khi số liệu đại diện đúng cho vị trí và trạng thái đang cần đánh giá. Vì vậy, khảo sát không dừng ở việc có một con số, mà phải giữ được vị trí lấy số, điều kiện vận hành và cách số liệu đó được hình thành.