Ferrybridge Kraftwerk nutzt FTIR für schnelle, präzise Schmierstoff-Feuchtemessung

In hochwertigen Kraftwerken ist die Integrität von Schmierölen entscheidend für effizienten und kosteneffektiven Betrieb. Übermäßiges Wasser im Öl kann essenzielle Antioxidantien entziehen, Oxidation beschleunigen und die Leistung degradieren. Historisch waren Karl-Fischer (KF) Titrationen der Benchmark für die Messung des Wassergehalts, doch diese Methode ist zeitaufwändig, reagentienintensiv und unter bestimmten Bedingungen weniger zuverlässig. Vor drei Jahren ersetzte Ferrybridge KF durch Fourier-Transform-Infrarot (FTIR) Spektroskopie und erreichte schnellere, sauberere und ebenso präzise Feuchtemessungen.

Schmierstoffüberwachung bei Ferrybridge

Ferrybridge C Power Station ist ein 2.000-MW Kohle- und Biomasse-Kraftwerk in West Yorkshire, England. Seine vier massiven Dampfturbinen und Primärförderpumpen erzeugen Strom für 2 Millionen Haushalte – etwa 4 % der täglichen UK-Stromversorgung. Jede Turbinenwelle, über 170 ft lang und tausende Tonnen schwer, wird von 12 Lagern gestützt, die auf Mineralöl angewiesen sind. Dieses Öl fungiert auch als Steuerflüssigkeit für Turbinengovernoren und Dampfeinlassventile, was seinen Zustand kritisch macht. Da Feuchtigkeitswerte mit Umgebung und Last schwanken, benötigen Bediener sofortige, zuverlässige Daten.

Wassermessung in Schmierflüssigkeiten via FTIR-Analyse

Bei Ferrybridge nutzen wir den iPAL FTIR-Analysator von A2 Technologies gekoppelt mit einer TumblIR-Transmissionszelle (Abbildung 1). Ein Bediener gibt einen einzelnen Tropfen unverdünnten, gebrauchten Öls auf das untere TumblIR-Fenster; ein gimbal-gelagertes Fenster erzeugt dann einen präzisen 100-µm-Spalt für die Analyse. Die vorkalibrierte Methode sammelt, verarbeitet und berichtet Daten automatisch. Das iPAL-System kann Wasser bis 200 ppm ohne Probenvorbereitung detektieren, und A2s Surfactant-Protokoll erweitert dies auf 65 ppm.

Abbildung 1. A2 Technologies’ iPAL FTIR-Analysator im Einsatz bei Ferrybridge.

Vergleichstests zwischen iPAL und KF bestätigten starke Korrelation, wobei FTIR schnellere Wiederholungsmessungen lieferte – kritisch für Trendüberwachung. Da KF-Ergebnisse durch Probenvolumen und Öl-Wasser-Unmischbarkeit verzerrt werden können, werden beide Methoden wiederholt, aber FTIRs Geschwindigkeit macht routinemäßiges Sampling praktikabel. Im Laufe der Zeit wurde KF weitgehend zugunsten von FTIR abgelöst.

Wenn Feuchtigkeit Spezifikationen überschreitet, werden Korrekturmaßnahmen ergriffen: (1) Anpassung des Turbinendichtungsdampfdrucks bei Teillast, und (2) Einsatz mechanischer Separatoren zur Wasserentfernung aus dem Hauptöltank. Das iPAL-System verfolgt auch die Wirksamkeit dieser Interventionen.

Vorteile von FTIR für die Schmierstoffüberwachung

• Geschwindigkeit
  • Messzeit: 3–5 Minuten von der Probe zum Ergebnis.
  • Feuchtigkeitsgrad beeinflusst Analysezeit nicht – im Gegensatz zu KF, wo hochfeuchte Proben 5–30 Minuten dauern können.
• Keine Reagenzien
  • Nur ein Tropfen Öl erforderlich.
  • Entfällt kostspielige, toxische Reagenzien (Jod, Schwefeldioxid, Methanol, Pyridin oder Imidazol) wie bei KF.
• Einfache Bedienung
  • Vollautomatisiertes Protokoll ermöglicht weniger qualifiziertem Personal präzise Ergebnisse.
  • KF erfordert geschulte Techniker und umfangreiche Wartung.
• Schnelles Training
  • Standard-iPAL-Methode schult Techniker in Minuten.
  • KF erfordert Halbtagestraining für sicheren Reagenzienumgang und Gerätewartung.
• Analytische Genauigkeit
  • FTIR matcht oder übertrifft KF, besonders bei hohen Feuchtigkeitswerten.
  • Detektion bis 200 ppm (oder 65 ppm mit Surfactant). Keine Vorbehandlung nötig.
• Multi-Analyt-Fähigkeit
  • Zusätzlich zu Wasser bewertet iPAL Additivverbrauch, Oxidationszustand und Öl-in-Wasser für Abwasser.
• Echtzeit-Vor-Ort-Ergebnisse
  • Sofortige Daten ermöglichen sofortige Korrekturmaßnahmen, umgehen Verzögerungen externer Labore.
• Laborkorrektur-Validierung
  • Vor-Ort-FTIR-Daten bestätigen oder hinterfragen externe Laborergebnisse, gewährleisten Vertrauen in die Überwachung.

Fazit

Ferrybridges proaktives, vor-Ort-Schmierstoffprogramm basiert nun auf dem iPAL FTIR-Analysator. Seine schnelle, reagentienfreie und hochpräzise Wassermessung – gekoppelt mit Multi-Analyt-Fähigkeiten – befähigt Bediener, Ölqualität in Echtzeit zu erhalten, was Zuverlässigkeit erhöht und Anlagenlebensdauer verlängert. Der Erfolg bei Ferrybridge treibt die breitere Einführung von FTIR im Portfolio voran.

Abbildung 2. Ferrybridge C Power Station