Pembangkit listrik mengubah cara menentukan kelembapan dalam minyak pelumas

Di pembangkit listrik modern dan konvensional, kondisi keseluruhan cairan yang melumasi mesin besar dan bernilai tinggi sangat penting untuk keberhasilan dan pengoperasian pembangkit listrik secara ekonomis. Secara khusus, jumlah uap air yang ada dalam oli dapat mempengaruhi kinerja cairan pelumas karena air dapat membersihkan senyawa antioksidan penting, dan berkontribusi pada oksidasi pelumas dan hilangnya kinerja pelumas selanjutnya. Selama bertahun-tahun, titrasi Karl Fischer (KF) telah digunakan untuk mengukur kadar air dalam minyak, tetapi metode analisis ini memiliki sejumlah keterbatasan. Tiga tahun lalu, kami mengganti metode KF dan sekarang menggunakan analisis Fourier transform infrared (FTIR) untuk mengukur dan mengontrol tingkat kontaminasi air dalam cairan pelumas. Kami telah menemukan bahwa penganalisis FTIR memberikan data yang akurat dalam waktu yang lebih singkat dan dengan komplikasi yang lebih sedikit daripada titrasi Karl Fischer “standar emas”.

Pemantauan pelumasan di Jembatan Feri
Pembangkit Listrik Ferrybridge C adalah pembangkit listrik tenaga batu bara dan biomassa 2.000 megawatt yang terletak di West Yorkshire di Inggris. Empat turbin uap besar dan pompa umpan utama pembangkit menghasilkan daya yang cukup untuk 2 juta rumah, atau 4 persen dari kebutuhan listrik harian Inggris. Tenaga dari satu turbin uap akan cukup untuk menggerakkan enam kapal pesiar Queen Mary 2 dengan kecepatan penuh di depan. Setiap poros turbin memiliki panjang lebih dari 170 kaki dan sangat berat; dengan 12 bantalan pendukung semua dilumasi dengan minyak mineral. Oli pelumas ini berfungsi lebih dari satu tujuan karena juga merupakan oli kontrol untuk mengoperasikan katup pengatur turbin dan katup pemasukan uap. Oleh karena itu, sangat penting bahwa kondisi minyak dipantau dan disimpan dalam spesifikasi yang diperlukan. Karena tingkat kelembapan dalam oli pelumas berubah dari waktu ke waktu sebagai fungsi dari kondisi lingkungan dan pengoperasian, sangat penting untuk memperoleh informasi analitik yang akurat dengan cepat.

Pengukuran air dalam cairan pelumas melalui analisis FTIR
Di Ferrybridge, kami menggunakan iPAL FTIR analyzer dari A2 Technologies yang dilengkapi dengan sistem sel transmisi TumblIR (Gambar 1).

Gambar 1. Penganalisis FTIR iPAL A2 Technologies sedang digunakan di pabrik Ferrybridge untuk analisis minyak.

Untuk menganalisis sampel, operator menempatkan setetes oli bekas yang rapi di jendela TumblIR bawah, yang dipasang di permukaan penganalisis, dan kemudian memutar jendela kedua yang dipasang gimbal ke tempatnya, sehingga menciptakan 100- celah mikron yang menahan minyak. Sistem ini dilengkapi dengan metode otomatis yang telah dikalibrasi sebelumnya untuk menganalisis air dalam oli, dan perintah sederhana memulai metode transmisi IR. Penganalisis FTIR kemudian mengumpulkan, menganalisis, dan melaporkan data. Sistem iPAL mampu menganalisis air secara akurat serendah 200 bagian per juta (ppm) tanpa persiapan sampel, sehingga batas deteksi tidak dipermasalahkan. A2 Technologies telah mengembangkan metode menggunakan surfaktan yang memungkinkan deteksi kuantitatif air dalam minyak pelumas hingga 65 ppm.

Kami menguji metode penganalisis iPAL vs. metode titrasi Karl Fischer kami, dan ini menunjukkan korelasi yang baik antara metode tersebut. Tren jumlah air yang ada dipantau, dan dengan demikian nilai absolut tidak diperlukan. Bahkan dengan pengukuran KF, nilai absolut tidak dapat diukur karena hasilnya mungkin bias oleh jumlah sampel yang digunakan dan ketidakbercampuran minyak dan air. Oleh karena itu, pengukuran berulang dilakukan dengan analisis FTIR dan KF (berkali-kali dengan KF). Karena pengukuran FTIR sangat cepat, pengukuran berulang jauh lebih cepat dan lebih mudah dilakukan. Perbedaan kecil antara kedua metode tersebut tidak berbeda secara signifikan dibandingkan dengan yang diperoleh dengan melakukan dua uji KF pada sampel yang sama.

Setelah mendapatkan kepercayaan dalam akurasi dan keandalan metode FTIR, kami sebagian besar telah mengganti pengukuran KF kami. Sebuah contoh menunjukkan bahwa sistem iPAL melacak tingkat kelembapan pada oli turbin dan oli pompa umpan utama.

Ketika kelembaban dalam cairan pelumas lebih besar dari spesifikasi yang diizinkan, tindakan korektif diambil untuk menghilangkan air dalam oli. Ada dua metode untuk mengatur kadar air minyak turbin:

1. Tekanan uap kelenjar turbin disesuaikan secara manual jika unit akan beroperasi pada beban yang lebih rendah dari beban normal.
2. Alat mekanis yang memisahkan air dari minyak digunakan untuk menghilangkan uap air dari tangki minyak utama turbin.

Selain memantau tingkat air dalam minyak dan mengingatkan kami untuk mengambil tindakan korektif bila diperlukan, penganalisis FTIR iPAL digunakan untuk melacak efektivitas metode kami untuk menghilangkan air dan mengembalikan minyak ke batas kelembaban yang dapat diterima.

Nilai penggunaan analisis FTIR untuk pemantauan pelumasan
Ada banyak alasan mengapa kami mengadopsi penganalisis FTIR iPAL di Ferrybridge dan telah menghilangkan sebagian besar analisis titrasi Karl Fischer kami.

• Analisis FTIR air dalam minyak berlangsung cepat.
  • Penganalisis FTIR membutuhkan waktu tiga hingga lima menit untuk mengukur air dalam minyak, dari pengenalan sampel hingga hasil akhir.
  • Dengan sistem FTIR, tingkat kelembapan pada sampel tidak mempengaruhi waktu analisis. Dengan KF, sampel dengan kelembapan rendah (kurang dari 0,05 persen) dapat diukur dalam waktu yang hampir bersamaan dengan FTIR; namun pada sampel dengan kelembapan sedang hingga tinggi (lebih besar dari 0,05 hingga 0,5 persen), pengukuran dapat memakan waktu lima hingga 30 menit.
• Tidak diperlukan reagen untuk analisis FTIR air dalam minyak.
  • Setetes oli bekas yang rapi dianalisis – tidak diperlukan reagen.
  • Metode KF adalah titrasi yang membutuhkan bahan kimia dan reagen uji, yang mahal dan harus dipesan ulang.
  • Metode KF menggunakan reagen yang mengandung yodium dan sulfur dioksida dengan adanya metanol dan basa organik seperti piridin atau imidazol. Ini adalah reagen yang berpotensi toksik dan harus berhati-hati saat terpapar.
• Analisis FTIR air dalam minyak mudah dilakukan.
  • Metode FTIR cukup sederhana dan prosedurnya diprogram ke dalam sistem sehingga personel yang kurang terampil dapat melakukan pengukuran yang akurat terlepas dari tingkat air yang ada.
  • Metode KF membutuhkan teknisi yang terampil untuk melakukan analisis, dan minyak yang sangat basah dapat menjadi tantangan.
  • Setelah beberapa sampel basah diukur, titrator KF harus dimatikan, dibersihkan, dan reagen diisi ulang. Ini mengharuskan kami menggunakan beberapa titrator KF untuk memenuhi permintaan sampel.
• Melatih personel untuk menggunakan sistem iPAL FTIR sangatlah mudah.
  • Dengan metode standar yang sudah diprogram ke dalam penganalisis iPAL, dibutuhkan tidak lebih dari beberapa menit untuk melatih seorang teknisi.
  • KF memakan waktu setidaknya setengah hari karena operator perlu dilatih tentang cara menggunakan reagen beracun dengan aman, untuk menentukan kapan reagen perlu diganti, cara membersihkan dan mengeringkan titrator, cara mengisi reagen, dan di mana harus memesan reagen yang relatif mahal yang diperlukan untuk pengukuran KF.
• Analisis FTIR sama akuratnya secara analitik seperti pengukuran KF dan, dalam beberapa kasus, lebih akurat.
  • Kapan pun suatu metode mudah digunakan dan tidak memerlukan banyak langkah dan reagen, metode ini berpotensi lebih akurat secara analitik daripada pengujian yang lebih rumit. Pengalaman kami dalam menggunakan metode KF dan FTIR menunjukkan bahwa FTIR lebih akurat ketika tingkat kelembapan dalam minyak sangat tinggi.
  • Tanpa perlakuan awal terhadap sampel, sistem iPAL dapat secara akurat mendeteksi kadar air dalam minyak hingga 200 ppm.
• Selain penentuan kadar air dalam oli, iPAL FTIR dapat mengukur spesifikasi oli penting lainnya, semuanya pada sampel yang sama menggunakan metode terpasang yang telah dikalibrasi sebelumnya. Ini termasuk:
  • aditif penipisan minyak
  • kondisi/oksidasi oli secara keseluruhan
  • minyak dalam air untuk tujuan pembuangan
• Sistem FTIR memberikan analisis waktu nyata, di lokasi. Hal ini memungkinkan kita untuk segera dan akurat mengetahui kondisi cairan pelumas.
  • Jika oli ditemukan di luar spesifikasi, pengujian di tempat memungkinkan tindakan korektif diambil dan efektivitas tindakan kami dapat ditentukan secara virtual dalam waktu nyata. Semua ini dapat dicapai dengan baik sebelum hasil awal dari laboratorium pengujian di luar lokasi dilaporkan. Pada saat sampel kembali dari laboratorium pengujian di luar lokasi, hasilnya biasanya tidak relevan, karena operator yang kompeten tidak dapat menunggu beberapa minggu sebelum mereka mengambil tindakan korektif.
• Sistem FTIR meningkatkan tingkat kepercayaan kami terhadap hasil yang kami peroleh dari laboratorium pengujian di luar lokasi.
  • Kami telah menemukan bahwa jika pelumas tidak diambil sampelnya, dikemas dan disegel dengan benar untuk pengiriman, akan ada perbedaan yang signifikan dalam hasil uji kelembapan.
  • Sering kali di masa lalu, kami memperoleh hasil dari laboratorium pengujian luar yang kami tahu (paling baik) dicurigai atau (paling buruk) sama sekali tidak akurat. Dengan melakukan pengujian di tempat dengan penganalisis FTIR, yang mampu mengukur beberapa analit penting, kami jauh lebih yakin dengan hasilnya, dan ini memberikan pemeriksaan hasil lab pengujian di luar lokasi.

Kesimpulan
Pembangkit Listrik Ferrybridge memiliki program pemantauan pelumasan di tempat yang proaktif. Kami telah menemukan bahwa iPAL FTIR analyzer adalah bagian penting dari program tersebut karena memungkinkan kami mengukur tingkat kelembapan dalam cairan pelumas secara virtual secara real time. Hal ini memungkinkan kami untuk mengambil tindakan korektif untuk menyesuaikan tingkat kelembaban ketika melebihi batas yang ditentukan. Alat analisis FTIR sama akuratnya dengan metode Karl Fischer "standar emas" dan sedikit lebih mudah digunakan karena tidak memerlukan reagen beracun yang mahal atau pelatihan operator yang ekstensif. Penganalisis FTIR iPAL telah menjadi bagian penting dari protokol pengujian di tempat kami di Ferrybridge dan kami sedang dalam proses memperluas penggunaannya di aplikasi lain.

Gambar 2. Pembangkit Listrik Ferrybridge C