Memperpanjang Usia Gearbox Penggiling Batu Bara dengan Filtrasi Lanjutan dan Pelumas Sintetis

Sebuah pembangkit listrik tenaga batu bara di bagian barat AS menghadapi usia gearbox yang tak terduga pendek pada unit penggilingnya. Setelah inspeksi tahunan rutin, analisis minyak menunjukkan bahwa gear oil AGMA 6EP (ISO 320) yang ditentukan oleh OEM gagal memberikan pelumasan yang memadai. Laporan menunjukkan logam aus berlebihan dan penurunan viskositas yang tajam setelah satu tahun operasi.

Penyelidikan lebih lanjut terhadap gear oil yang terpakai mengungkapkan tumpukan kotoran, debu batu bara, dan partikel logam yang dihasilkan oleh aus bearing dan gigi gear. Kontaminan, bersama dengan habisnya paket aditif EP, menciptakan siklus vicioso dari aus yang dipercepat.

Desain dan Beban Pemeliharaan Gearbox Penggiling

Gearbox penggiling pabrik berasal dari awal tahun 1960-an. Ia terdiri dari worm gear baja yang diputar oleh motor listrik 800 rpm, yang pada gilirannya memutar bull gear bronze yang langsung terpasang pada grinding table. Sump menampung 255 gal gear oil dan menggunakan heat exchanger pendingin air integral untuk mempertahankan suhu. Unfiltered ISO 320 EP gear oil adalah rekomendasi produsen untuk melumasi gear dan bearing bronze-on-steel.

Meskipun desainnya kuat, kebutuhan pemeliharaan gearbox merusak keuntungan pabrik:

• Penggantian minyak setiap 12 bulan biaya $5.000 untuk bahan dan tenaga kerja, ditambah $20.000–$50.000 lost production.
• Setelah 10 tahun, bull gear bronze diputar untuk mengekspos gigi yang tidak aus—overhaul empat minggu biaya $300.000 per unit.
• Setelah 20 tahun, rebuild penuh melebihi $450.000 dalam bagian dan tenaga kerja, ditambah $250.000 lost generation.

Dengan 13 penggiling beroperasi, downtime kumulatif dan biaya pemeliharaan dengan cepat menjadi tidak dapat ditanggung.

Memutus Siklus Aus

Inspeksi awal menyoroti sliding contact yang parah dan spalling pada permukaan gear bronze. Staf pabrik mengaitkan aus pada particulate loading yang tinggi (debu batu bara dan kotoran) dan reaksi kimia antara aditif gear oil dan partikel ini. Paket aditif EP juga tampaknya menyerang bronze, mengarah pada kadar tembaga yang tinggi dalam minyak.

Menyelesaikan masalah ini membutuhkan dua strategi kunci: integritas seal yang lebih ketat untuk mencegah masuknya debu batu bara, dan sistem filtrasi yang kuat yang mampu menghapus beban particulate yang tinggi.

Penyelesaian Masalah

Setelah pengujian ekstensif, tim berhasil menekan masuknya particulate dengan memasang breather desiccant filter pada vent gearbox dan menyempurnakan seal grinding table. Kode kebersihan ISO 4406 turun dari 23/21/18 menjadi 18/15/11 dalam satu minggu setelah pemasangan sistem filtrasi kidney-loop.

Persyaratan utama untuk sistem kidney-loop adalah:

• Kapasitas penahan kotoran tinggi
• Pemeliharaan rendah—penggantian filter tidak lebih dari sekali sebulan dalam kondisi normal
• Peningkatan minyak yang terlihat dalam satu minggu setelah pemeliharaan
• Target kode kebersihan 18/15/11 (ISO 4406-1999)
• Titik sampling pra dan pasca-filtrasi
• Skid mounting dan desain suction/discharge yang aman
• Turnover sump penuh setiap 30 menit
• Footprint padat yang tidak menghalangi pemeliharaan rutin

Peningkatan Teknologi Filtrasi

Solusi yang dipilih adalah sistem kidney-loop offline dengan media filter sintetis efisiensi tinggi. Dua housing filter beruntun berbagi elemen umum, masing-masing dirating Beta 25=200 (tahap pertama) dan Beta 10=200 (tahap kedua). Sebuah pompa vane 10 GPM mengelola gear oil 460 cSt (2.500 SUS), dengan suhu berkisar 65 °F (18 °C) hingga 130 °F (54 °C). Garis suction dihubungkan langsung dari dasar sump, sementara garis discharge kembali ke dasar sump.

Performa filter dipantau oleh differential-pressure gauge yang diatur ke 25–28 psig; elemen diganti sebelum bypass valve aktif. Valve sampling upstream dan downstream memungkinkan sampling minyak tanpa pemadaman.

Peningkatan Pelumasan

Selama overhaul, insinyur pabrik mengganti semua komponen berputar utama kecuali worm steel dan bull gear bronze. Gearbox dibersihkan, diisi pelumas dengan gear oil sintetis AGMA 7 R&O (ISO 460), dan disetel dengan presisi.

Mengalih dari AGMA 6EP ke AGMA 7 R&O? Yang terakhir menawarkan viskositas lebih tinggi dan lubricity yang superior, menciptakan film yang lebih kuat di permukaan gear bronze. Kimia aditif R&O menahan oksidasi, mendukung operasi suhu lebih tinggi, dan memberikan usia minyak yang lebih lama—kritikal dalam lingkungan yang sangat terkontaminasi.

Manfaat utama dari gear oil sintetis ISO 460 R&O meliputi:

• Pompa yang lebih baik pada suhu rendah
• Resistensi oksidasi dan stabilitas termal yang ditingkatkan
• Kekuatan film yang lebih tinggi di seluruh rentang suhu
• Usia layanan yang lebih lama dalam lingkungan yang terfilter dan bersih

Hasil Operasional

Setelah overhaul, gearbox masuk ke layanan dengan sistem filtrasi baru. Tiga jam operasi mengurangi jumlah partikel dari 23/21/18 menjadi 21/19/11. Setelah 48 jam, elemen filter Beta 5=200 lebih lanjut menurunkan kontaminasi ke target 18/15/11 dalam dua minggu.

Media filter melebihi ekspektasi: kapasitas kotoran tinggi memperpanjang usia layanan di atas perkiraan, dan pemantauan berkelanjutan menunjukkan logam aus yang sangat menurun dan kebersihan minyak yang stabil.

Kesimpulan

Penerapan gear oil sintetis ISO 460 R&O dan filtrasi lanjutan telah menghasilkan:

• Pelumasan gear dan bearing yang superior
• Logam aus yang kanonik menurut analisis minyak
• Dampak energi motor minimal—tercatat penurunan 1 persen amperase motor
• Pemeliharaan prediktif yang diaktifkan oleh jumlah partikel dan ferrography
• Usia minyak yang lebih lama, menurunkan biaya pembuangan dan dampak lingkungan
• Usia gearbox yang lebih lama dan downtime terkait kontaminasi yang berkurang
• Interval pemeliharaan yang diperpanjang

Dorong oleh hasil ini, pabrik memasang unit kedua pada musim gugur 2005.

Acknowledgements

• John Kinion & Maintenance personnel, Pacificorp Naughton Plant, Kemmerer, WY
• Chris Tully, Project Engineer, Pacificorp Naughton Plant, Kemmerer, WY
• Ken Knochel, Technical Services, Schroeder Industries LLC, Leetsdale, PA

References

• ISO 4406:1999 – Method for coding contamination by solid particles
• ISO 16889:1999 – Multi‑pass method for evaluating filtration performance
• Sheffield, Schroeder Industries – "Changes in Filtration and Contamination – Switching Directions for the Filtration Industry" (Machinery Lubrication Magazine, Jan 2005)

Tentang Penulis

Ken Nicholas – Director of Lubrication Market Services, Schroeder Industries
Richard Winslow – Senior Lead Engineer, PacifiCorp Naughton Power Plant, Kemmerer, WY
Ted Naman – Technical Coordinator, Industrial Lubricants and Greases, ConocoPhillips