발전소가 윤활유의 수분을 측정하는 방식을 변경합니다.

현대의 기존 발전소에서 대형 고부가가치 기계를 윤활하는 유체의 전반적인 상태는 플랜트의 성공적이고 경제적인 운영에 매우 중요합니다. 특히, 오일에 존재하는 수분의 양은 물이 중요한 항산화 화합물을 씻어낼 수 있기 때문에 윤활유의 성능에 영향을 미칠 수 있고, 윤활유 산화 및 이에 따른 윤활유 성능의 손실에 기여할 수 있습니다. 수년 동안 Karl Fischer(KF) 적정은 오일의 수분 정도를 측정하는 데 사용되었지만 이 분석 방법에는 여러 가지 제한이 있습니다. 3년 전에 우리는 KF 방법을 대체했으며 현재는 푸리에 변환 적외선(FTIR) 분석을 사용하여 윤활유의 물 오염 수준을 측정하고 제어합니다. 우리는 FTIR 분석기가 "표준" Karl Fischer 적정보다 더 짧은 시간에 더 적은 복잡성으로 정확한 데이터를 제공한다는 것을 발견했습니다.

Ferrybridge의 윤활 모니터링
Ferrybridge C 발전소는 영국 웨스트 요크셔에 위치한 2,000메가와트의 석탄 및 바이오매스 동시 연소 발전소입니다. 발전소에 있는 4개의 거대한 증기 터빈과 주 공급 펌프는 200만 가구에 충분한 전력을 생산하며, 이는 영국 일일 전력 요구량의 4%입니다. 하나의 증기 터빈에서 나오는 동력은 전속력으로 6대의 Queen Mary 2 크루즈 라이너에 동력을 공급하기에 충분할 것입니다. 각 터빈 샤프트는 길이가 170피트 이상이고 매우 무겁습니다. 12개의 지지 베어링이 모두 광유로 윤활됩니다. 이 윤활유는 터빈 조속기 밸브와 증기 ​​유입 밸브를 작동시키기 위한 제어 오일이기도 하기 때문에 한 가지 이상의 용도로 사용됩니다. 따라서 오일의 상태를 모니터링하고 필요한 사양 내에서 유지하는 것이 필수적입니다. 윤활유의 수분 수준은 환경 및 작동 조건의 함수로 시간이 지남에 따라 변하기 때문에 정확한 분석 정보를 신속하게 얻는 것이 필수적입니다.

FTIR 분석을 통한 윤활유의 수분 측정
Ferrybridge에서는 TumblIR 전송 셀 시스템이 장착된 A2 Technologies의 iPAL FTIR 분석기를 사용하고 있습니다(그림 1).

그림 1. Ferrybridge 공장에서 오일 분석을 위해 A2 Technologies의 iPAL FTIR 분석기를 사용하고 있습니다.

샘플을 분석하기 위해 작업자는 분석기 표면에 장착된 하단 TumblIR 창에 깨끗한 폐유 한 방울을 떨어뜨린 다음 짐벌에 장착된 두 번째 창을 제자리로 회전시켜 재현 가능한 100도를 생성합니다. 오일을 유지하는 미크론 간격. 이 시스템에는 오일의 수분을 분석하기 위한 사전 보정된 자동화 방법이 장착되어 있으며 간단한 명령으로 전송 IR 방법을 시작합니다. 그런 다음 FTIR 분석기는 데이터를 수집, 분석 및 보고합니다. iPAL 시스템은 샘플 준비 없이 200ppm의 낮은 물을 정확하게 분석할 수 있으므로 검출 한계가 문제가 되지 않습니다. A2 Technologies는 윤활유의 수분을 65ppm까지 정량적으로 검출할 수 있는 계면활성제를 사용하는 방법을 개발했습니다.

우리는 iPAL 분석기 방법과 Karl Fischer 적정 방법을 테스트했으며 방법 간에 좋은 상관 관계를 보여주었습니다. 존재하는 물의 양의 추세를 모니터링하므로 절대 값이 필요하지 않습니다. KF 측정의 경우에도 사용된 샘플의 양과 오일과 물의 고유한 비혼화성으로 인해 결과가 편향될 수 있으므로 절대값을 측정하지 않습니다. 따라서 FTIR 및 KF(KF를 사용하여 여러 번) 분석을 통해 반복 측정이 이루어집니다. FTIR 측정은 매우 빠르기 때문에 반복 측정을 훨씬 빠르고 쉽게 수행할 수 있습니다. 두 방법 사이의 작은 불일치는 동일한 샘플에 대해 두 개의 KF 테스트를 수행하여 얻은 것과 크게 다르지 않습니다.

FTIR 방법의 정확성과 신뢰성에 대한 확신을 얻은 후, 우리는 KF 측정을 대부분 대체했습니다. iPAL 시스템이 터빈 오일과 주 공급 펌프 오일 모두의 수분 수준을 추적한 예가 있습니다.

윤활유의 수분이 허용 사양 이상인 경우에는 오일의 수분을 제거하기 위한 시정 조치를 취합니다. 터빈 오일의 수분 함량을 조정하는 두 가지 방법이 있습니다.

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터빈 글랜드 증기 압력은 장치가 정상 부하보다 낮은 상태에서 작동하는 경우 수동으로 조정됩니다.

물과 오일을 분리하는 기계 장치는 터빈 메인 오일 탱크에서 수분을 제거하는 데 사용됩니다.

iPAL FTIR 분석기는 오일의 수분 수준을 모니터링하고 필요할 때 시정 조치를 취하도록 경고하는 것 외에도 수분을 제거하고 오일을 허용 가능한 수분 한계로 되돌리는 방법의 효과를 추적하는 데 사용됩니다.

윤활 모니터링을 위한 FTIR 분석 활용의 가치
Ferrybridge에서 iPAL FTIR 분석기를 채택하고 Karl Fischer 적정 분석의 대부분을 제거한 데에는 여러 가지 이유가 있습니다.

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유중수분의 FTIR 분석은 신속합니다. <울>

FTIR 분석기는 샘플 도입에서 최종 결과까지 오일의 수분을 측정하는 데 3~5분 정도 걸립니다.

FTIR 시스템을 사용하면 시료의 수분 수준이 분석 시간에 영향을 미치지 않습니다. KF를 사용하면 FTIR과 거의 같은 시간에 낮은 수분(0.05% 미만) 샘플을 측정할 수 있습니다. 그러나 중간에서 높은 수분 샘플(0.05~0.5% 초과)의 경우 측정에 5~30분이 소요될 수 있습니다.

유중수(water in oil)의 FTIR 분석에는 시약이 필요하지 않습니다. <울>

깨끗한 폐유 한 방울을 분석합니다. 시약이 필요하지 않습니다.

KF 방법은 테스트 화학물질과 시약이 필요한 적정이며 비용이 많이 들고 재주문해야 합니다.

KF법은 pyridine이나 imidazole과 같은 유기염기와 메탄올의 존재하에 요오드와 이산화황을 포함하는 시약을 사용한다. 이들은 잠재적으로 독성이 있는 시약이므로 노출에 주의해야 합니다.

유중수(water in oil)의 FTIR 분석은 쉽게 수행할 수 있습니다. <울>

FTIR 방법은 매우 간단하며 절차가 시스템에 프로그래밍되어 있어 숙련도가 낮은 사람도 현재 물의 수위에 관계없이 정확한 측정을 수행할 수 있습니다.

KF 방법은 분석을 수행하기 위해 숙련된 기술자가 필요하며 매우 습한 오일은 어려울 수 있습니다.

여러 젖은 샘플을 측정한 후 KF 적정기를 사용하지 않고 세척하고 시약을 보충해야 합니다. 이를 위해서는 샘플 수요를 따라잡기 위해 여러 KF 적정기를 사용해야 합니다.

iPAL FTIR 시스템을 사용하도록 직원을 교육하는 것은 쉽습니다. <울>

iPAL 분석기에 이미 프로그래밍된 표준 방법을 사용하면 기술자를 교육하는 데 몇 분 밖에 걸리지 않습니다.

KF는 작업자가 독성 시약을 안전하게 사용하는 방법, 시약 교체가 필요한 시기, 적정기를 세척 및 건조하는 방법, 시약 보충 방법 및 위치를 결정하는 방법에 대한 교육을 받아야 하기 때문에 최소 반나절이 걸립니다. KF 측정에 필요한 비교적 고가의 시약을 주문하십시오.

FTIR 분석은 KF 측정만큼 분석적으로 정확하며 경우에 따라 더 정확합니다. <울>

방법이 사용하기 쉽고 여러 단계와 시약이 필요하지 않을 때마다 복잡한 테스트보다 분석적으로 더 정확할 가능성이 있습니다. KF 및 FTIR 방법을 사용한 경험에 따르면 FTIR은 오일의 수분 수준이 매우 높을 때 더 정확합니다.

시료 전처리 없이 iPAL 시스템은 오일의 수분을 200ppm까지 정확하게 감지할 수 있습니다.

iPAL FTIR은 오일의 수분 측정 외에도 사전 보정된 온보드 방법을 사용하여 동일한 샘플에서 다른 중요한 오일 사양을 측정할 수 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.

• 오일의 첨가제 소모
• 오일의 전반적인 상태/산화
• 수중 기름 배출용

FTIR 시스템은 현장에서 실시간 분석을 제공합니다. 이를 통해 윤활유의 상태를 즉각적이고 정확하게 알 수 있습니다. <울>

오일이 사양을 벗어난 것으로 판명되면 현장 테스트를 통해 시정 조치를 취하고 조치의 효과를 가상으로 실시간으로 판단할 수 있습니다. 이 모든 것은 오프사이트 테스트 랩의 초기 결과가 보고되기 훨씬 전에 완료할 수 있습니다. 샘플이 오프사이트 테스트 랩에서 돌아올 때까지는 유능한 운영자가 시정 조치를 취하기 전에 몇 주를 기다릴 수 없기 때문에 결과는 일반적으로 관련이 없습니다.

FTIR 시스템은 오프사이트 테스트 랩에서 얻은 결과에 대한 신뢰도를 높여줍니다. <울>

윤활유의 샘플링, 포장 및 배송을 위해 올바르게 밀봉되지 않은 경우 수분 테스트 결과에 상당한 차이가 있을 수 있음을 발견했습니다.

과거에는 종종 외부 테스트 연구소에서 (기껏해야) 의심스럽거나 (최악으로) 완전히 부정확한 결과를 얻었습니다. 여러 중요 분석물을 측정할 수 있는 FTIR 분석기로 현장 테스트를 수행함으로써 결과에 대해 훨씬 더 확신을 갖게 되었으며, 이를 통해 오프사이트 테스트 실험실 결과를 확인할 수 있습니다.

결론
Ferrybridge 발전소에는 사전 예방적인 현장 윤활 모니터링 프로그램이 있습니다. 우리는 iPAL FTIR 분석기가 실제로 실시간으로 윤활유의 수분 수준을 측정할 수 있게 해주기 때문에 해당 프로그램의 중요한 부분이라는 것을 알게 되었습니다. 이를 통해 규정된 한계를 초과할 때 수분 수준을 조정하기 위한 시정 조치를 취할 수 있습니다. FTIR 분석기는 "표준" 칼 피셔 방법만큼 분석적으로 정확하고 값비싼 독성 시약이나 광범위한 작업자 교육이 필요하지 않기 때문에 사용하기가 훨씬 더 쉽습니다. iPAL FTIR 분석기는 Ferrybridge에서 현장 테스트 프로토콜의 중요한 부분이 되었으며 다른 응용 프로그램에서 사용을 확장하는 과정에 있습니다.

그림 2. Ferrybridge C 발전소