Pabrik Batubara di Barat AS Mengurangi Aus Gearbox, Memperpanjang Umur, dan Hemat Biaya dengan Gear Oil Sintetis ISO 460 dan Filtrasi Canggih

Pabrik Batubara di Barat AS Mengurangi Aus Gearbox, Memperpanjang Umur, dan Hemat Biaya dengan Gear Oil Sintetis ISO 460 dan Filtrasi Canggih

Penulis: Ken Nicholas (Schroeder Industries), Richard Winslow (PacifiCorp Naughton Plant), Ted Naman (ConocoPhillips)

Ringkasan Eksekutif

Sebuah pabrik pembangkit listrik tenaga batubara di bagian barat AS menghadapi kegagalan gearbox prematur pada unit penggerusan batubara. Gear oil AGMA 6EP (ISO 320) yang ditentukan OEM tidak mencukupi karena beban partikel berlebihan dan depleksi aditif. Solusi komprehensif yang menggabungkan sistem filtrasi kidney-loop efisiensi tinggi dan gear oil sintetis ISO 460 (AGMA 7) menghilangkan rantai reaksi aus, memperpanjang umur gearbox, dan menurunkan biaya perawatan.

Latar Belakang: Desain dan Biaya Gearbox Penggerus Batubara

Gearbox penggerus, yang dibangun pada awal tahun 1960, menggunakan gear cacing baja yang dijalankan oleh motor listrik 800 rpm untuk memutar gear kerbau perunggu pada meja penggerus. Sump 255-gal dikeringkan dengan air, dan OEM merekomendasikan gear oil ISO 320 EP tanpa filter untuk kontak perunggu-pada-baja.

Biaya perawatan tidak berkelanjutan:

• Penggantian minyak tahunan membiayai $5.000 dalam bahan dan tenaga kerja, ditambah $20.000–$50.000 dalam produksi yang hilang. Pabrik mengoperasikan 13 unit.
• Setiap 10 tahun, gear kerbau bull dirotasi, memerlukan shutdown empat minggu dan $300.000 per unit.
• Setiap 20 tahun, rebuild gearbox penuh membiayai $450.000 dalam bagian dan tenaga kerja, ditambah $250.000 dalam waktu henti.

Mengidentifikasi Rantai Reaksi Aus

Analisis minyak mengungkap konsentrasi debu batubara, kotoran, dan partikel aus logam yang tinggi, beserta paket aditif EP yang terdepleksi. Termografi inframerah mengonfirmasi geseran berlebihan perunggu pada baja, yang memperparah aus. Insinyur pabrik menghubungkan masalah kepada tiga faktor utama:

• Masuknya partikel dari debu batubara dan kotoran.
• Degradasi kimia aditif EP pada perunggu.
• Reaksi katalitik antara aditif dan partikel yang dihasilkan.

Intervensi Strategis

Tim menyelidiki pendekatan tiga cabang:

• Peningkatan perekat untuk mencegah masuknya partikel.
• Filtrasi kapasitas tinggi untuk menangkap partikel aus dan udara.
• Pemilihan pelumas canggih untuk menyediakan interval yang diperpanjang tanpa penalti energi.

Mengontrol Masuknya Partikel

Breather desiccant filters dipasang pada ventilasi gearbox, dan seal meja penggerus dikencangkan. Filtrasi agresif mencapai Kode Kebersihan ISO 23/21/18 (ISO 4406-1999) setelah percobaan awal.

Sistem Filtrasi Kidney-Loop

Pabrik memilih paket filtrasi kidney-loop yang memenuhi kriteria berikut:

• Aliran yang cukup untuk gear oil viskositas tinggi.
• Kapasitas penahan kotoran yang tinggi.
• Penggantian filter tidak lebih dari sekali per bulan di bawah operasi normal.
• Pembersihan cepat dalam satu minggu setelah perawatan.
• Target kebersihan 18/15/11 ISO 4406-1999.
• Titik sampling pra- dan pasca-filtrasi.
• Instalasi skid-mounted, non-intrusif.
Desain hisap/keluaran yang aman untuk menghilangkan bahaya kebakaran.

Spesifikasi Filtrasi

• Dua housing filter secara seri dengan elemen Beta 25=200 (tahap pertama) dan Beta 10=200 (tahap kedua).
• Pompa vane 10 gpm yang mendorong gear oil 460 cSt (2.500 SUS).
• Suhu operasi: 65 °F idle hingga 130 °F saat berjalan.
• Manometer tekanan diferensial target 25–28 psig untuk pemuatan elemen.

Peningkatan Pelumas

Analisis minyak menunjukkan bahwa minyak EP OEM tidak sesuai karena depleksi aditif dan kekuatan film yang tidak cukup untuk kontak perunggu. Setelah konsultasi, gear oil sintetis AGMA 7 (ISO 460) dipilih. Properti kunci (Tabel 1) meliputi:

Properti	Nilai
Densitas	7,34 lb/gal
Titik Nyala	240 °C (465 °F)
Titik Tumpah	–29 °C (–20 °F)
Viskositas @ 40 °C	460 cSt
Viskositas @ 100 °C	37,2 cSt
SUS @ 100 °F	2431
SUS @ 210 °F	181
Viskositas Index	123
Acid Number	0,20 mg KOH/g
Foam Test	Lulus
Four-Ball EP	315 kgf
Four-Ball Wear	0,40 mm
Precipitation Number	0,001 ml
Rust Test	Lulus

Manfaat meliputi pompabilitas yang ditingkatkan pada suhu rendah, resistensi oksidasi yang superior, kekuatan film yang lebih tinggi di seluruh suhu, dan umur layanan yang diperpanjang ketika dipadukan dengan filtrasi yang efektif.

Implementasi dan Hasil

Gearbox direvisi, semua bagian berputar diganti kecuali gear cacing baja, dan penyelarasan presisi dilakukan. Reservoir dicuci dengan minyak mineral ISO 460 dan diisi dengan gear oil sintetis. Kebersihan baseline adalah 23/21/18.

Setelah tiga jam operasi, jumlah partikel turun menjadi 21/19/11. Set kedua filter Beta 5=200 mengurangi sistem ke target 18/15/11 dalam dua minggu. Umur layanan filter rata-rata satu tahun, jauh melebihi ekspektasi.

Analisis minyak selama periode percobaan menunjukkan aus logam yang berkurang secara signifikan dan kebersihan yang terpertahankan. Metrik kinerja kunci:

• Pelumasan gear dan bearing secara signifikan ditingkatkan.
• Aus logam secara efektif dieliminasi.
• Tidak ada peningkatan energi motor; penurunan ampere sebesar 1% teramati.
• Perawatan prediktif kini didasarkan pada jumlah partikel dan ferrography.
• Umur gear oil diperpanjang, mengurangi pembuangan dan dampak lingkungan.
• Umur gearbox dan interval perawatan diperpanjang.
• Waktu henti karena kontaminasi dieliminasi.
• ROI positif memjustifikasi pergeseran ke minyak sintetis dan filtrasi.
• Pabrik telah membeli unit kedua dan memasang sistem yang sama.

Ucapan Terima Kasih

• John Kinion dan personil perawatan, PacifiCorp Naughton Plant, Kemmerer, WY.
• Chris Tully, Project Engineer, Schroeder Industries.
• Ken Knochel, Technical Services, Schroeder Industries.

Referensi

1. ISO 4406:1999 – Metode untuk kode kontaminasi oleh partikel padat.
2. ISO 16889:1999 – Metode multipass untuk evaluasi kinerja filter.
3. I. Sheffield, “Changes in Filtration and Contamination – Switching Directions for the Filtration Industry,” Machinery Lubrication, Jan 2005.

Appendix 1 – Data Jumlah Partikel