Tiết kiệm 01 triệu đô la nhờ tối ưu hệ thống bôi trơn    

Tiết kiệm 01 triệu đô la nhờ tối ưu hệ thống bôi trơn

backup 200207 CedarBayou Plant

Tiết kiệm 01 triệu đô la nhờ tối ưu hệ thống bôi trơn là sự việc có thật tại nhà máy Belieant Energy, một công ty giao hàng và dịch vụ năng lượng quốc tế với doanh thu hàng năm khoảng 48 tỷ đô la và tổng tài sản vượt quá 31 tỷ đô la, có trụ sở tại Houston, TX. Công ty có công suất phát điện gần 25.000 MW 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 hơi siêu quan trọng chạy bằng khí đốt và dầu đốt tạo ra tổng công suất 2.340 megawatt. Các công nghệ bảo dưỡng dự đoán (PdM) được sử dụng tại Cedar Bayou là phân tích dầu, rung động, đo nhiệt và kiểm tra siêu âm. Chương trình phân tích dầu được bắt đầu vào năm 1997 sử dụng các hoạt động và nhân viên phòng thí nghiệm của nhà máy để lấy mẫu trên thiết bị quan trọng được nhắm mục tiêu.

Các mẫu được lấy ngẫu nhiên khi khối lượng công việc của nhà máy cho phép và sau đó được gửi đến phòng thí nghiệm bên ngoài để thử nghiệm và phân tích. Năm 1998, một người làm thủ công duy nhất đã được chọn để giám sát chương trình và đảm bảo các mẫu được lấy kịp thời do việc lấy mẫu không nhất quán trong quá khứ.

Belieant đã chứng tỏ niềm tin của mình vào giá trị của chương trình phân tích dầu 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 số lượng 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 kiểm tra các miếng lọc tại chỗ. Các thiết bị cơ bản được lắp đặt tại mỗi nhà máy bao gồm:

  • Phòng thí nghiệm Entek Mini 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,
  • Cân bằng kỹ thuật số,
  • Kính hiển vi với thấu kính 5X, 10X và 100X và thiết bị để chuẩn bị các bản vá 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 cho chuyên gia được giao cho chương trình phân tích dầu. Chi phí cho thiết bị cơ bản và đào tạo nhân sự Chi phí khởi động ban đầu cho việc thử nghiệm tại chỗ tại mỗi nhà máy ước tính vào khoảng 25.000 đến 30.000 đô la. Các thử nghiệm khác cần thiết 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 đã được lên kế hoạch để đảm bảo hoàn thành kịp thời.

Đã phát hiện ra vấn đề

Vào ngày 9 tháng 1 năm 2001, các mẫu thường lệ đã được lấy như một phần của lộ trình khởi động bình thường cho tuabin chính tổ máy số 2. Khi quá trình hoàn thành, các mẫu được đưa đến phòng thí nghiệm phân tích tại chỗ 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 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 kiểm tra xác nhận kết quả trước đó. Một thử nghiệm ngoại lệ 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 đen. Kết quả này đã thúc đẩy kiểm tra bản vá bộ lọc tại chỗ.

Nó được kiểm tra thủ công bằng kính hiển vi trong phòng thí nghiệm ở độ phóng đại 10X và 100X. Cuộc kiểm tra cho thấy một nồng độ rất lớn các hạt kim loại cung cấp thêm bằng chứng rằng có một vấn đề lớn xảy ra với thiết bị đó. Nồng độ lớn 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 phải loại trừ ngay lập tức một vấn đề về vòng bi.

Sự vắng mặt của độ rung và nhiệt độ ổ trục tăng lên không phù hợp với sự cố hỏng của ổ trục, tuy nhiên số lượng hạt mài mòn và kích thước tương đối lớn của chúng cho thấy một số bộ phận của tuabin bị hỏng rất nhanh.

Bởi vì rôto tuabin quay với tốc độ 3.600 vòng / phút, điều quan trọng là vấn đề phải được tìm ra nhanh chóng và khắc phục trước khi xảy ra sự cố nghiêm trọng. Máy theo dõi độ rung và nhiệt độ của tuabin không cho thấy sự cố. Ban quản lý nhà máy đã được thông báo về sự cố và khuyến nghị bắt đầu lọc ngay bể chứa để hạn chế thiệt hại thêm cho các ổ trục tuabin do sắt lưu thông trong hệ thống dầu.

Hành động

Quá trình lọc hồ chứa được bắt đầu 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 Kính hiển vi điện tử quét và Tia X phân tán năng lượng (SEM / EDX) nhằm cố gắng xác định nguồn gốc của các hạt kim loại.

Việc kiểm tra hoạt động của nhà máy đã phát hiện ra âm thanh va đập phát ra từ khu vực bánh răng quay tuabin, một dấu hiệu cho thấy bánh răng quay có thể chưa được khóa hoàn toàn vào vị trí tháo rời. Bánh răng quay sử dụng một động cơ điện để quay từ từ rôto tuabin khi ngoại tuyến để ngăn các cánh quạt tuabin bị võng so với vỏ và các vòng đệm của tuabin. Các hoạt động của nhà máy cho rằng 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 thảnh thơi, giúp dừng âm thanh va chạm. Tại phòng thí nghiệm phân tích vật liệu, một bản vá đã được thực hiện bằng cách sử dụng dầu 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).

Kết quả EDX

Kiểm tra bằng kính hiển vi đối với các hạt mài mòn ở 350X cho thấy cơ chế mài mòn là mài mòn tiếp xúc trượt nghiêm trọng, được biểu thị bằng kích thước của các hạt và các vân trên các hạt mài mòn (Hình 2).

Một bức ảnh chụp bề mặt 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).

Liên hệ trượt nghiêm trọng

Nhóm phân tích vật liệu đã chuyển kết quả thử nghiệm tới Dwayne Jenkins, chuyên gia dầu khí PdM trung tâm, người đã tham khảo ý kiến ​​của các kỹ sư bảo dưỡng trung tâm tuabin hơi và chuyên gia dầu 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 thực vật.
  • Kích thước của các hạt và số lượng các hạt được tạo ra (phân tích quang phổ cho thấy sắt đã 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 như độ rung và nhiệt độ của ổ trục, xác nhận sự tồn tại của một vấn đề.
  • Các thành phần bên trong luyện kim và trang điểm 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 tuabin va chạm vào bánh răng trục vì đây là khu vực duy nhất trên tuabin có thể tạo ra số lượng và loại hạt mài mòn được tạo ra. Các hoạt động của nhà máy đã đồng ý với những phát hiện, tin rằng bánh quay tuabin đã không được khóa hoàn toàn ở vị trí tháo rời khi thiết bị được đưa lên.

Điều này giúp cho bánh răng không bị va đập với bánh răng bò. Các hoạt động đã khắc phục sự cố và hai nhóm đồng ý rằng cần kiểm tra thiết bị quay vào lần tới khi thiết bị được đưa ra khỏi hoạt động.

Quá trình lọc được tiếp tục trên bể chứa dầu tuabin cho đến khi số lượng hạt trở lại trong các thông số vận hành bình thường ở mức độ sạch của ISO 14/11. Bộ lọc trượt sau đó đã 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 vấn đề đã được khắc phục và không còn hạt mài mòn nào được tạo ra.

Các mẫu khác đã 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 rằng sự suy giảm của dầu bôi trơn, do lượng lớn hạt mài mòn trong hệ thống, không xảy ra.

Thiết bị này đã được đưa ra khỏi hoạt động một vài tuần sau đó và việc kiểm tra bánh răng quay tuabin cho thấy bánh răng trụ đã bị hư hỏng không thể sửa chữa nhưng vẫn có thể sử dụng được cho đến khi có thiết bị thay thế. Nếu không có chương trình lấy mẫu dầu định kỳ nào được áp dụng để xác định vấn đề, thì bánh răng quay sẽ tiếp tục xuống cấp cho đến khi nó bị phá hủy. Việc không có bánh răng quay khi tổ máy hoạt động sẽ làm cho rôto tuabin nóng bị chùng xuống, có thể gây ra các sự cố tiếp theo.

Các hạt sắt trong dầu sẽ tiếp tục lưu thông qua các ổ trục tuabin tạo ra mài mòn và tạo ra nhiều hạt hơn. Tình trạng 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 bắt được một vấn đề kiểu này có thể dẫn đến thiệt hại và thời gian ngừng hoạt động trị giá hàng triệu đô la. Các ước tính chung cho thấy các con số tiết kiệm được từ 500.000 đến 1.000.000 đô la trong thời gian ngừng hoạt động, vật liệu và nhân công đã xảy ra vấn đề cho đến khi vấn đề rung động được nhà máy chú ý.

Phân tích dầu tại chỗ cung cấp khả năng nhận biết nhanh chóng vấn đề hiện có, cho phép thực hiện các hành động phản ứng nhanh 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 của thiết bị, cùng với kiến ​​thức vận hành của nhà máy về hệ thống thiết bị, giúp nhận ra nhanh chóng thành phần sự cố.

Điều này cho phép sự cố được khắc phục, 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 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 thức thông tin là một phần của chương trình phân tích dầu hoạt động tốt. Nếu không có chúng, bánh răng quay bị lỗi sẽ bị trượt và có thể xảy ra hư hỏng thêm. Với họ, 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 hiệu quả.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *