Электростанция изменяет способ определения влажности смазочных масел

На современных традиционных электростанциях общее состояние жидкостей, которыми смазываются большие дорогостоящие машины, имеет решающее значение для успешной и экономичной работы станции. В частности, количество влаги, присутствующей в масле, может влиять на характеристики смазочной жидкости, поскольку вода может вымывать важные антиоксидантные соединения и способствовать окислению смазочного материала и последующей потере смазочных свойств. В течение многих лет титрование по Карлу Фишеру (KF) использовалось для измерения степени содержания воды в масле, но этот аналитический метод имеет ряд ограничений. Три года назад мы заменили наш метод KF и теперь используем инфракрасный анализ с преобразованием Фурье (FTIR) для измерения и контроля уровня загрязнения смазочными жидкостями водой. Мы обнаружили, что анализатор FTIR предоставляет точные данные за меньшее время и с меньшими сложностями, чем титрование по «золотому стандарту» Карла Фишера.

Мониторинг смазки на Ferrybridge
Ferrybridge C Power Station - это электростанция на совместном сжигании угля и биомассы мощностью 2000 мегаватт, расположенная в Западном Йоркшире в Англии. Четыре огромных паровых турбины и главные питающие насосы электростанции производят достаточно энергии для 2 миллионов домов, или 4% ежедневных потребностей Соединенного Королевства в электроэнергии. Мощности одной паровой турбины было бы достаточно, чтобы привести в движение шесть круизных лайнеров Queen Mary 2 на полной скорости. Каждый вал турбины имеет длину более 170 футов и чрезвычайно тяжелый; с 12 опорными подшипниками, смазанными минеральным маслом. Это смазочное масло служит более чем одной цели, поскольку оно также является регулирующим маслом для работы регулирующих клапанов турбины и впускных клапанов пара. Следовательно, крайне важно, чтобы состояние масла контролировалось и поддерживалось в пределах требуемых спецификаций. Поскольку уровень влажности смазочного масла со временем меняется в зависимости от условий окружающей среды и условий эксплуатации, крайне важно быстро получить точную аналитическую информацию.

Измерение содержания воды в смазочных жидкостях с помощью FTIR-анализа
В Ferrybridge мы используем анализатор iPAL FTIR компании A2 Technologies, оборудованный системой ячеек передачи TumblIR (рис. 1).

Рис. 1. FTIR-анализатор iPAL компании A2 Technologies используется на заводе Ferrybridge для анализа масла.

Для анализа пробы оператор помещает каплю чистого отработанного масла в нижнее окно TumblIR, которое установлено на поверхности анализатора, а затем поворачивает второе окно на карданном подвесе на место, создавая таким образом воспроизводимое 100-кратное изображение. микронный зазор, в котором находится масло. Система оснащена предварительно откалиброванным автоматическим методом анализа воды в масле, а простая команда запускает метод передачи ИК-излучения. Затем анализатор FTIR собирает, анализирует и сообщает данные. Система iPAL способна точно анализировать воду до 200 частей на миллион (ppm) без пробоподготовки, поэтому пределы обнаружения не являются проблемой. Компания A2 Technologies разработала метод с использованием поверхностно-активного вещества, который позволяет количественно определять воду в смазочном масле до 65 частей на миллион.

Мы протестировали метод анализатора iPAL по сравнению с нашим методом титрования Карла Фишера, и он показал хорошую корреляцию между методами. Отслеживается тенденция количества присутствующей воды, поэтому абсолютные значения не требуются. Даже при измерениях KF абсолютные значения не измеряются, поскольку результат может быть искажен из-за количества использованного образца и присущей несмешиваемости масла и воды. Поэтому повторные измерения выполняются как с FTIR, так и с KF (многократно с KF) анализами. Поскольку измерения FTIR выполняются очень быстро, повторные измерения выполнять намного быстрее и проще. Небольшие расхождения между двумя методами не сильно отличаются от расхождений, полученных при проведении двух тестов KF на одном и том же образце.

Убедившись в точности и надежности метода FTIR, мы в значительной степени заменили наши измерения KF. Пример показал, что система iPAL отслеживает уровень влажности как турбинного масла, так и масла главного питающего насоса.

Когда влажность в смазочной жидкости превышает допустимую спецификацию, предпринимаются корректирующие действия для удаления воды из масла. Есть два метода регулировки влажности турбинного масла:

1. Давление пара сальника турбины регулируется вручную, если агрегат должен работать при более низкой, чем обычно, нагрузке.
2. Механическое устройство, отделяющее воду от масла, используется для удаления влаги из основного масляного бака турбины.

В дополнение к мониторингу уровня воды в масле и предупреждению нас о необходимости принять корректирующие меры при необходимости, анализатор iPAL FTIR используется для отслеживания эффективности наших методов удаления воды и возврата масла до приемлемых пределов влажности.

Ценность использования FTIR-анализа для мониторинга смазки
Есть множество причин, по которым мы приняли анализатор iPAL FTIR в Ferrybridge и устранили большую часть наших анализов титрования по Карлу Фишеру.

• Анализ воды в масле с помощью FTIR выполняется быстро.
  • Анализатору FTIR требуется от трех до пяти минут для измерения содержания воды в масле, от ввода пробы до получения окончательных результатов.
  • В системе FTIR уровень влажности в образце не влияет на время анализа. С помощью KF образец с низкой влажностью (менее 0,05 процента) может быть измерен примерно за то же время, что и FTIR; однако для образцов со средней и высокой влажностью (более 0,05–0,5%) измерения могут занять от пяти до 30 минут.
• Для FTIR-анализа воды в масле реактивы не требуются.
  • Анализируется одна капля чистого отработанного масла - никаких реагентов не требуется.
  • Метод KF - это титрование, для которого требуются тестовые химикаты и реагенты, которые дороги и требуют повторного заказа.
  • В методе KF используются реагенты, содержащие йод и диоксид серы в присутствии метанола и органического основания, такого как пиридин или имидазол. Это потенциально токсичные реагенты, поэтому необходимо соблюдать осторожность в отношении их воздействия.
• FTIR-анализ воды в масле прост в выполнении.
  • Метод FTIR довольно прост, и процедура запрограммирована в систему, чтобы менее квалифицированный персонал мог проводить точные измерения независимо от уровня присутствующей воды.
  • Метод KF требует наличия квалифицированного специалиста для проведения анализа, а очень влажные масла могут оказаться сложной задачей.
  • После измерения нескольких влажных образцов титратор KF необходимо вывести из эксплуатации, очистить и добавить реактивы. Для этого необходимо использовать несколько титраторов KF, чтобы удовлетворить потребность в пробе.
• Обучить персонал работе с системой iPAL FTIR легко.
  • При использовании стандартного метода, который уже запрограммирован в анализаторе iPAL, обучение технического специалиста занимает не более нескольких минут.
  • Для KF требуется как минимум полдня, так как операторы должны быть обучены безопасному использованию токсичных реагентов, чтобы определять, когда реагенты требуют замены, как чистить и сушить титраторы, как пополнять реагенты и где заказать относительно дорогие реагенты, необходимые для измерения KF.
• Анализ FTIR аналитически так же точен, как и измерение KF, а в некоторых случаях даже более точен.
  • Если метод прост в использовании и не требует нескольких этапов и реагентов, он может быть аналитически более точным, чем более сложный тест. Наш опыт использования методов KF и FTIR показывает, что FTIR более точен, когда уровень влажности в масле очень высок.
  • Без предварительной обработки образца система iPAL может точно определять влажность масла до 200 частей на миллион.
• Помимо определения влажности масла, iPAL FTIR может измерять другие важные характеристики масла на одном и том же образце с использованием предварительно откалиброванных встроенных методов. К ним относятся:
  • истощение масла из-за присадок.
  • общее состояние / окисление масла
  • масло в воде для сброса
• Система FTIR обеспечивает анализ в реальном времени на месте. Это позволяет нам немедленно и точно узнать состояние смазочной жидкости.
  • Если обнаруживается, что масло не соответствует спецификации, испытания на месте позволяют предпринять корректирующие действия, а эффективность наших действий может быть определена виртуально в режиме реального времени. Все это может быть выполнено задолго до того, как будут опубликованы первые результаты внешней испытательной лаборатории. К тому времени, когда образец возвращается из внешней лаборатории тестирования, результаты обычно не имеют отношения к делу, поскольку компетентные операторы не могут ждать пару недель, прежде чем предпримут корректирующие действия.
• Система FTIR повышает нашу уверенность в результатах, которые мы получаем в зарубежных испытательных лабораториях.
  • Мы обнаружили, что, если смазочные материалы не отбираются, не упаковываются и не герметизируются надлежащим образом для транспортировки, результаты испытаний на влажность могут значительно отличаться.
  • В прошлом мы часто получали результаты сторонних исследовательских лабораторий, которые, как мы знали, были (в лучшем случае) подозрительными или (в худшем случае) полностью неточными. Выполняя тестирование на месте с помощью анализатора FTIR, который может измерять несколько важных аналитов, мы гораздо более уверены в результатах, и это обеспечивает проверку результатов тестирования в лаборатории за пределами площадки.

Заключение
На электростанции Ferrybridge действует программа упреждающего мониторинга смазки на месте. Мы обнаружили, что анализатор iPAL FTIR является важной частью этой программы, поскольку он позволяет нам измерять уровень влажности в смазочной жидкости практически в реальном времени. Это позволяет нам принимать меры по корректировке уровня влажности, когда он превышает предписанные пределы. Анализатор FTIR аналитически точен, как «золотой стандарт» метода Карла Фишера, и немного проще в использовании, поскольку не требует дорогих, токсичных реагентов или обширного обучения операторов. Анализатор iPAL FTIR стал важной частью нашего протокола тестирования на месте в Ferrybridge, и мы находимся в процессе расширения его использования в других приложениях.

Рис. 2. Электростанция Ferrybridge C