Tiết kiệm 1 triệu đô la thông qua tối ưu hóa hệ thống bôi trơn là điều có thật tại nhà máy Belieant Energy, một công ty cung cấp và dịch vụ năng lượng quốc tế với doanh thu và tổng tài sản hàng năm khoảng 48 tỷ đô la. hơn 31 tỷ đô la, có trụ sở chính tại Houston, TX. Công ty có gần 25.000 MW công suất phát điện đang hoạt động tại Mỹ và là một trong ba công ty duy nhất được xếp hạng trong cả năm nhà tiếp thị điện lớn nhất và năm nhà tiếp thị khí tự nhiên lớn nhất ở Bắc Mỹ.
Trạm phát điện Cedar Bayou, nằm gần Baytown, TX, bao gồm ba máy phát điện chạy bằng khí và dầu nhớt siêu tới hạn tạo ra tổng công suất 2.340 megawatt. Các công nghệ bảo trì dự đoán (PdM) được sử dụng tại Cedar Bayou là phân tích dầu nhớt, rung động, đo nhiệt và kiểm tra siêu âm. Chương trình phân tích dầu nhớt được bắt đầu vào năm 1997 sử dụng các hoạt động của nhà máy và nhân viên phòng thí nghiệm để lấy mẫu trên các thiết bị quan trọng được nhắm mục tiêu.
Các mẫu được lấy ngẫu nhiên dưới dạng giấy phép khối lượng công việc của nhà máy và sau đó được gửi đến phòng thí nghiệm bên ngoài để thử nghiệm và phân tích. Năm 1998, một thợ thủ công duy nhất đã được chọn để giám sát chương trình và đảm bảo các mẫu được lấy kịp thời do quá trình lấy mẫu không nhất quán trong quá khứ.
Belieant đã thể hiện niềm tin vào giá trị của chương trình phân tích dầu nhớt của mình vào năm 1999 với việc thành lập một nhóm phân tích trung tâm và lắp đặt các cơ sở thử nghiệm tại chỗ. Cơ sở tại chỗ chủ yếu tập trung vào phân tích cơ bản như đếm hạt, độ ẩm bằng phương pháp chuẩn độ Karl Fischer và độ nhớt, với khả năng sàng lọc thiết bị được bổ sung bằng cách tạo và thử nghiệm các miếng lọc tại chỗ. Các thiết bị cơ bản được lắp đặt tại mỗi nhà máy bao gồm:
- Entek Mini Lab với đầu dò Cảnh báo Ô nhiễm Kỹ thuật số và Đầu dò Cảnh báo Visc Kỹ thuật số,
- Máy phân tích độ ẩm Coulometric,
- bộ cân bằng kỹ thuật số,
- Kính hiển vi có thấu kính 5X, 10X và 100X và thiết bị để chuẩn bị các miếng dán bộ lọc,
- Máy lắc mẫu và máy làm sạch siêu âm để làm sạch sàng lọc hạt và
- Máy tính để bàn và máy in màu để báo cáo và quản lý cơ sở dữ liệu.
Cần phải đào tạo chuyên gia được giao cho chương trình phân tích dầu nhớt. Chi phí thiết bị cơ bản và đào tạo nhân sự Chi phí khởi động ban đầu để thử nghiệm tại chỗ tại mỗi nhà máy ước tính khoảng 25.000 đến 30.000 đô la. Các thử nghiệm cần thiết khác được tiến hành tại phòng thí nghiệm trung tâm của công ty. Việc lấy mẫu được thực hiện trên cơ sở khoảng thời gian tùy theo mức độ quan trọng của thiết bị trong hệ thống sản xuất tổng thể. Thiết bị sau đó được nhóm lại thành các tuyến theo kế hoạch để đảm bảo hoàn thành kịp thời.
Đã phát hiện ra vấn đề
Vào ngày 9 tháng 1 năm 2001, các mẫu định kỳ được lấy như một phần của lộ trình khởi động bình thường cho tổ máy 2 tuabin chính. Khi quá trình hoàn tất, các mẫu được đưa đến phòng thí nghiệm phân tích tại phòng để phân tích cơ bản, bao gồm số lượng hạt tắc nghẽn lỗ chân lông, độ nhớt và độ ẩm tuyệt đối. Kiểm tra số lượng hạt trên mẫu đường hồi dầu nhớt của tuabin chính số 2 cho thấy số lượng hạt tăng lên đáng kể, đã tăng từ mức độ sạch thông thường là 14/11 lên 22/19 và vượt quá giới hạn báo động tới hạn. .
Mẫu thứ hai ngay lập tức được lấy để xác minh kết quả trước đó. Một thử nghiệm ngoại lai đối với sắt, được kích hoạt bởi số lượng hạt cao, được thực hiện bằng cách sử dụng một đầu dò cảnh báo ô nhiễm sắt. Thử nghiệm sắt cho thấy trong số các hạt được đếm trong phạm vi 10 micron, 99,9% trong số đó là các hạt màu đen. Kết quả này đã thúc đẩy thử nghiệm bản vá bộ lọc tại chỗ.
Nó được kiểm tra thủ công bằng kính hiển vi phòng thí nghiệm ở độ phóng đại 10X và 100X. Thử nghiệm cho thấy nồng độ các hạt kim loại rất cao, cung cấp thêm bằng chứng cho thấy thiết bị có vấn đề lớn. Nồng độ cao của các hạt sắt và sự vắng mặt của các kim loại màu như thiếc và chì trong thử nghiệm trên (các kim loại chính trong vòng bi Babbitt) đã khiến chúng tôi ngay lập tức loại trừ một vấn đề về vòng bi. .
Sự vắng mặt của rung động và nhiệt độ ổ trục tăng lên không phù hợp với sự cố ổ trục, tuy nhiên số lượng hạt mài mòn và kích thước tương đối lớn của chúng cho thấy một số bộ phận tuabin bị hư hỏng nghiêm trọng. Nhanh.
Vì rôto tuabin quay với tốc độ 3.600 vòng / phút, điều quan trọng là sự cố phải được tìm ra nhanh chóng và khắc phục trước khi sự cố nghiêm trọng xảy ra. Máy theo dõi độ rung và nhiệt độ của tuabin không có vấn đề gì. Ban quản lý nhà máy đã được thông báo về sự cố và khuyến nghị bắt đầu ngay việc lọc bể chứa để hạn chế thiệt hại thêm cho các ổ trục tuabin do sắt lưu thông trong hệ thống dầu nhớt.
hành động
Quá trình lọc hồ chứa được bắt đầu bằng cách sử dụng bộ lọc khử nước chân không 45 gpm với bộ lọc đánh bóng sáu micron. Hoạt động của nhà máy đã bắt đầu kiểm tra bên ngoài tổ máy tua bin hơi nước và máy phát điện. Một mẫu thứ ba đã được kéo và đưa đến nhóm phân tích vật liệu của công ty để phân tích bằng cách sử dụng Kính hiển vi điện tử quét và Tia X phân tán năng lượng (SEM / EDX) trong một nỗ lực nhằm xác định nguồn gốc của các hạt. kim khí.
Kiểm tra hoạt động của nhà máy đã phát hiện thấy âm thanh gõ phát ra từ khu vực bánh tua-bin, một dấu hiệu cho thấy bánh răng có thể chưa được khóa hoàn toàn vào vị trí đã tháo rời. Bánh răng quay sử dụng một động cơ điện để quay từ từ rôto tuabin trong khi ngoại tuyến để ngăn các cánh tuabin bị võng so với vỏ và vòng đệm tuabin. Các hoạt động của nhà máy cho thấy đây có thể là nguồn gốc của các hạt mài mòn, nhưng họ không thể đưa ra lời giải thích dứt khoát.
Bánh răng quay được vận hành bằng tay và được khóa hoàn toàn vào vị trí không hoạt động, giúp dừng âm thanh va chạm. Tại phòng thí nghiệm phân tích vật liệu, một miếng vá đã được tạo ra bằng cách sử dụng dầu nhớt từ mẫu thứ ba, và được đặt trong kính hiển vi điện tử để phân tích. Kết quả của thử nghiệm SEM / EDX cho thấy các hạt kim loại có 98,8% sắt, 0,69% crom và 0,49% mangan (Hình 1).
Kiểm tra bằng kính hiển vi đối với các hạt mài ở 350X cho thấy rằng cơ chế mài mòn là mài mòn tiếp xúc trượt nghiêm trọng, được chỉ ra bởi kích thước của các hạt và các đường gờ trên hạt mài (Hình 2). .
Một bức ảnh chụp bề mặt của miếng dán cho thấy nồng độ rất cao của các hạt có kích thước> 20 micron, đây cũng là dấu hiệu của sự mài mòn tiếp xúc trượt nghiêm trọng (Hình 3).
Nhóm phân tích vật liệu đã chuyển kết quả thử nghiệm tới Dwayne Jenkins, chuyên gia dầu nhớt khí trung tâm PdM, người đã tham khảo ý kiến của các kỹ sư bảo dưỡng tuabin hơi trung tâm và chuyên gia dầu nhớt thực vật. Nhóm xem thông tin sau:
- Kết quả thử nghiệm từ phòng thí nghiệm phân tích nguyên liệu và phòng thí nghiệm phân tích dầu nhớt thực vật.
- Kích thước của các hạt và số lượng các hạt được tạo ra (phân tích quang phổ cho thấy sắt tăng từ 1,0 ppm lên 58,8 ppm).
- Vật liệu trang điểm của các hạt mài mòn.
- Kết quả kiểm tra hoạt động của nhà máy.
- Việc thiếu các dấu hiệu khác, chẳng hạn như rung lắc và nhiệt độ, xác nhận sự tồn tại của một vấn đề.
- Các bộ phận bên trong luyện kim và cấu tạo của tổ máy tua bin và máy phát điện.
Đánh giá và Giải pháp
Họ kết luận rằng các hạt rất có thể đến từ bánh răng quay của tuabin va vào bánh răng trục vì đây là khu vực duy nhất trên tuabin có lượng và loại hạt mài sinh ra. Các hoạt động của nhà máy đã đồng ý với phát hiện, tin rằng bánh tua-bin không hoàn toàn bị khóa ở vị trí tách rời khi tổ máy được nâng lên.
Điều này ngăn không cho bánh răng va chạm với bánh xích. Các hoạt động đã khắc phục sự cố và hai nhóm đã đồng ý rằng thiết bị quay nên được kiểm tra vào lần tiếp theo khi nó được đưa ra khỏi hoạt động.
Quá trình lọc được tiếp tục trên bình chứa dầu nhớt tuabin cho đến khi số lượng hạt trở lại các thông số vận hành bình thường ở cấp độ sạch ISO 14/11. Bộ lọc trang trình bày sau đó đã bị tắt và thiết bị được phép chạy trong 24 giờ mà không cần lọc bổ sung. Sau đó, bể chứa được lấy mẫu và kiểm tra số lượng hạt và độ ẩm để đảm bảo rằng sự cố đã được khắc phục và không tạo ra các hạt mài mòn nữa.
Các mẫu khác được lấy và gửi đến phòng thí nghiệm trung tâm của công ty để được kiểm tra RPVOT (Thử nghiệm oxy hóa bình áp suất quay) và các đặc tính chất lỏng khác để đảm bảo không xảy ra hiện tượng xuống cấp dầu nhớt nhờn do lượng lớn các hạt mài mòn trong hệ thống.
Bánh răng này đã được đưa ra khỏi hoạt động vài tuần sau đó và việc kiểm tra bánh tua-bin cho thấy bánh răng đã bị hư hỏng không thể sửa chữa được nhưng vẫn có thể sử dụng được cho đến khi thực hiện thay thế. Chức vụ. Nếu không áp dụng chương trình lấy mẫu dầu nhớt định kỳ để xác định vấn đề, bánh răng quay sẽ tiếp tục xuống cấp cho đến khi nó bị phá hủy. Việc không có bánh răng khi tổ máy hoạt động sẽ làm cho rôto tuabin nóng bị chùng, có thể gây ra các sự cố khác.
Các hạt sắt trong dầu nhớt sẽ tiếp tục lưu thông qua các ổ trục tuabin tạo ra sự mài mòn và tạo ra nhiều hạt hơn. Điều này sẽ tiến triển cho đến khi có đủ hư hỏng đối với các ổ trục tuabin để làm cho các chỉ số rung động bắt đầu tăng lên, lúc đó thiệt hại sẽ nghiêm trọng hơn nhiều.
Có thể dễ dàng nhận thấy rằng việc không nắm bắt được một vấn đề kiểu này có thể dẫn đến thiệt hại và thời gian chết hàng triệu đô la. Các ước tính chung cho thấy tiết kiệm được từ 500.000 đô la đến 1.000.000 đô la cho các vấn đề về thời gian ngừng hoạt động, vật liệu và nhân công cho đến khi các vấn đề rung động được nhà máy chú ý.
Phân tích dầu nhớt tại chỗ cung cấp khả năng xác định nhanh chóng vấn đề đang tồn tại, cho phép thực hiện các hành động ứng phó nhanh chóng để hạn chế thiệt hại thêm cho thiết bị. Phân tích mảnh vỡ cùng với kiến thức của nhân viên về luyện kim và thiết kế thiết bị, cùng với kiến thức vận hành hệ thống thiết bị của nhà máy, cho phép xác định nhanh thành phần hỏng hóc.
Điều này cho phép khắc phục sự cố, tránh làm hỏng thêm hệ thống tuabin. Nắm bắt một vấn đề như thế này là một ví dụ điển hình về cách phân tích dầu nhớt được sử dụng như một công cụ để theo dõi tình trạng máy móc, nhưng giống như bất kỳ công cụ nào khác, việc sử dụng đúng cách là rất quan trọng để đạt được hiệu quả mong muốn.
Trường hợp được trình bày ở trên yêu cầu sử dụng tất cả các bước và cách thông tin là một phần của chương trình phân tích dầu nhớt hoạt động tốt. Nếu không có chúng, bánh răng quay bị lỗi sẽ bị trượt và có thể xảy ra hư hỏng thêm. Đối với họ, một bánh răng quay bị lỗi đã được xác định và sửa chữa đúng cách, và việc quản lý nhà máy là một ví dụ điển hình về giá trị của một chương trình phân tích dầu nhớt hiệu quả.
