sludge and varnish removal & cleaning...

Sludge and Varnish Removal & Cleaning

Technology

2011. 09

루솔(Lubrication Solutions Providing Company)Tel) 053.600.8850-1, Fax) 053.600.8852, www.lusol.net

How many of you have not experienced the following due to varnish?

바니쉬로 인한 아래의 문제들을 얼마나 경험했습니까?

1) Darkened color of lube oil2) Increased temperatures due to cooler coatings

Plugged oil filters3) Sluggish operations / sticking control valves

Accelerated rises in acid levels4) Expensive system flushes and clean-out

- 윤활유의 어두워진 색상

- 쿨러 코팅으로 인한 온도 증가 (*냉각 효율 증가)- 오일 필터 막힘

- 불량한 운전 / 제어 밸브 들러붙음

- 산가의 빠른 증가

- 값 비싼 시스템 프러싱과 청소

Introduction 서론Introduction 서론

What is varnish ? 바니쉬란 무엇인가?

What causes varnish ? How is it formed ? Impacts?

Varnish Detection 바니쉬 탐지

Solution for varnish elimination 바니쉬 제거에 대한 해결책

Case Studies 사례연구

Benefit of ISOPur BCA 이점/장점

ISOPur Products 제품 소개

바니쉬의 원인은 무엇인가? 어떻게 생성되며, 영향은?

Presentation Outline 강연 개요Presentation Outline 강연 개요

is a thin orange,brown or black insoluble film deposit occurring on the interior of lubricant systems.윤활유 시스템 내부에 발생하는 가늘고 주황색, 갈색 또는 검은색을 띄는 불용분 막 침전물.

is a soft contaminant composed of lubricant degradation by-products that are less than 1 micron in size and is not measured by traditional particle count. 1 미크론 미만의 윤활유 열화 부산물로 이루어진 부드러운 오염물질로, 전통적인 입자 계수로는

측정되지 않음.

is a high molecular weight substance that is unstable in oil. 오일 속에서 불안정한 고 분자 무게 물질.

is difficult to remove by mechanical filtration.메카니컬 정제로 제거하기 어려움.

Sometimes called “resin” and often confused with “sludge”

“레진”으로 불리기도 하며 “슬러지”와 종종 혼동됨

What is Varnish ? 바니쉬란?What is Varnish ? 바니쉬란?

Hard Particles : wear metals debrisdust ,fibers ,etc

Soft Particles : degradation by-products (oxidation , thermal and

depleted additives )

Soft Contaminants are typically less than 1 micron in size – too small to be removed with traditional filter

Contaminant Size ( micron )

% o

f C

onta

min

ant

Sof

t C

onta

min

ants

Size range report by Particle Count

Size range typically removed by mechanical filters

The Ratio of Soft Contaminants and Hard Contaminants부드러운 오염물질과 단단한 오염물질 비율

Total Contamination in Turbine Oils터빈오일에서의 전체 오염물질

Total Contamination in Turbine Oils터빈오일에서의 전체 오염물질

부드러운 오염물질은 일반적인 1 미크론 미만이며 –전통적인 필터로 제거하기에 너무 작음

Varnish formation on a turbine bearing

Varnish formation on a Inlet Guide Vane Valve

Varnish deposits can cause valves to stick and fail

Example of Varnish 1Example of Varnish 1

터빈 베어링 바니쉬 형성

인렛 가이드 베인 벨브 바니쉬 형성

바니쉬 침전물은 밸브가들러붙거나 고장을 유발할 수 있음

Shuttle Valve

Compressor Gears Gas Turbine Bearing

Plugged Filters


Filter plugged carbonaceous deposits Sludge and Varnish

plug Filter

New and Used -Turbine Oil Filter


탄소질 침전물로 막힌 필터

슬러지와 바니쉬로 인해막힌 필터

새것과 사용된 터빈 오일 필터

Servo Pencil Filters


Gas Turbine Reservoirs

Varnish

buildup on

reservoir walls.


리저버 벽면 바니쉬 형성

Varnish –lube oil cooler

Varnish –lube oil cooler

Varnish formation on Heat Exchanger


Varnish interferes with the operation of the slide spool, or plugs one of the orifices,바니쉬는 슬라이드 스풀의 운전을 방해, 또는 오리피스중 하나를 막음,

Spool acts sluggishly, or Pressure / flow discrepancy that forces the spool to an undesired position스풀이 나태하게 움직이도록 하거나 스풀에 바람직하지않은 위치로 힘을 가하는 압력/흐름 차이

If the component stays “out of position” for a predetermined time, turbine trip results.만일 구성 요소가 “외부 위치로” 정해진 시간 동안유지된다면 터빈 트립 발생

Varnish effect on slide spool슬라이드 스풀에서 바니쉬 효과Varnish effect on slide spool슬라이드 스풀에서 바니쉬 효과


1. Oil Degradation by Oxidation:산화에 의한 오일 열화

A chemical deterioration of the fluid that occurs in the presence of oxygen.산소 존재 시 발생하는 윤활유의 화학적 저하

2. Thermal Oil Degradation :열에 의한 오일 열화

A similar process that occurs without oxygen present.유사한 프로세스가 산소 없이 발생

Two most common causes of varnish are :바니쉬의 가장 일반적인 두 가지 원인

Both degradation process are accelerated by several factors두 가지 열화 프로세스는 다수의 요인에 의해 촉진됨

HEAT

What Cause Varnish? 바니쉬의 원인은 무엇인가?What Cause Varnish? 바니쉬의 원인은 무엇인가?

Both oil degradation process are accelerated by :Both oil degradation process are accelerated by :

Air Entrainment

What Cause the acceleration of Varnish?바니쉬를 촉진 시키는 원인은 무엇인가?What Cause the acceleration of Varnish?바니쉬를 촉진 시키는 원인은 무엇인가?

1. Heat & Hot Spots (coking) 열 & 핫 스팟

Implosion of air bubbles (bad air entrainment)공기 거품 파열 (나쁜 공기 인입)

2. Effect of Group II Base Oils 그룹 II 베이스 오일의 효과

Additive 첨가제

- Additive Depletion from Static Discharge (Phenol type)- Additive Incompatibility (Mixing Oil Types)- Low Quality Additives- 정전기로부터 첨가제 고갈 (페놀 타입)- 첨가제 비 호환성 (이종 오일 혼합)- 저 품질의 첨가제

3. From Mechanical Electrostatic discharge Filter)기계 정전기 발전 필터로부터

Metal Catalysts (copper and iron)금속 촉매 (구리와 철)

Last Chance Filter Confirmation of Electrostatic Discharge by Filter Analysis

Electro-static Discharge in Mechanical FilterElectro-static Discharge in Mechanical Filter

Elctro-Static Spark in Turbine Oil ReservoirElctro-Static Spark in Turbine Oil Reservoir

Soft contaminants are formed.

Soft contaminants are polar, sub-micron size particles .

Soft contaminants precipitate onto the metal surfaces, as shown in picture- 부드러운 오염물질 형성

- 부드러운 오염물질은 극성이며 서브 미크론 사이즈

- 부드러운 오염 물질은 금속 표면에 아래 그림처럼 침전

Metal Surface

Soft contaminants

Soft contaminants precipitate onto the metal surface

How is Varnish Formed? 바니쉬는 어떻게 형성되는가?How is Varnish Formed? 바니쉬는 어떻게 형성되는가?

Metal Surface

Soft Contaminants are formed and build up more and more particles .- 부드러운 오염 물질이 형성되고 보다 만은 입자들을 생성.

Soft Contaminants precipitate onto the metal surface.- 부드러운 오염 물질이 금속 표면에 침전.

< 1micron

Soft Contaminants are polar,sub-micron size

particles.

How Varnish Occurs On A Metal Surface? 바니쉬는 어떻게 금속 표면에 발생하는가?How Varnish Occurs On A Metal Surface? 바니쉬는 어떻게 금속 표면에 발생하는가?

Varnish layer

Silt

Varnish Problems :

Varnish plated on heat exchangers

What are the Impacts? 어떤 영향을 받는가?What are the Impacts? 어떤 영향을 받는가?

Plug small oil flow orificesGum up flow controlsLoss of heat occurs in heat exchangers due to insulation effectSticking occurs in moving mechanical parts.Catalytic deterioration of turbine oils.Attract dirt and larger contaminants, increasing component wears.Encourage premature bearing failure- 작은 오일 플로우 오리피스 막음- 플로우 컨트롤 끈적임- 단열 효과로 인한 열 교환기 열 손실 발생- 구동 메카니컬 파트에 들러붙음 발생- 터빈 오일 촉매 열화- 구성품 마모를 증가시키는 먼지 및 큰 오염 물질 끌어당김- 조기 베어링 고장 촉진

(varnish layer)

Oil Flow direction

Sand Paper Effect

Sandpaper Effects On A Spool Valve 스풀 밸브에 사포 현상Sandpaper Effects On A Spool Valve 스풀 밸브에 사포 현상

Standard Test of Varnish 바니쉬 표준 실험Standard Test of Varnish 바니쉬 표준 실험

Currently, there are No standard test method to measure and monitor the concentration of varnish contaminants of turbine oil systems.현재, 터빈 오일 시스템의 바니쉬 오염 물질의 농도를 측정하고 모니터 할 수 있는표준화된 테스트 방법이 없음.

ASTM is currently developing a standard test method to determine varnish potential of turbine oils.ASTM은 현재 터빈 오일의 바니쉬 잠재 지수를 판단할 수 있는 표준화된 테스트 방법을개발하고 있음.

Ultracentrifuge Test :

Varnish Potential can be monitored by :바니쉬 잠재 지수 측정 테스트

Gravimetric Patch Test

FTIR Spectroscopy(Fourier transform infrared spectroscopy)

Colorimetric Test :

VPR

VPsI ™ ( Varnish and Sludge Potential Index ™ )

or QSA of Analyst ,Inc-U.S.A.( Varnish Potential Rating )

of Focus Laboratories Ltd

20,000 RPM for 30 minutes and visual sediment rating scale

It is difficult to differentiate hard contaminants and soft contaminants

Most sensitive test to determine and predict varnish and varnish build-up rate

RULER or Voltammetry

Test for Measuring Varnish바니쉬를 측정하기 위한 테스트Test for Measuring Varnish바니쉬를 측정하기 위한 테스트

Old Traditional Solution: 전통적인 솔루션

Oil Change with rigorous system flushingHigh Efficiency Mechanical Filtration

New and Modern Solution:최신의 현대적 솔루션

Electric charge filtration technology

BCA™ Purification Technology

EP (Electrostatic Precipitation Technology)

Solution for Varnish Elimination바니쉬 제거 솔루션Solution for Varnish Elimination바니쉬 제거 솔루션

- 엄격한 시스템 프러싱과 오일 교체- 고 효율성 메카니컬 정제

정전기 방식 정제 기술

How the BCA™ technology works: 작동 원리

BCATM Purification Technology균등 전하 응집 정제 기술BCATM Purification Technology균등 전하 응집 정제 기술

오염된 유체가 ISOPur 시스템에들어오게 되면 유체는 두 개의방향으로 나뉘고 유체 속의 오염입자들은 전극봉에 의해 균일하게양극과 음극으로 전하됩니다. 전하된입자들은 혼합되고 서로 끌어당겨응집되어 크기가 커지고 크기가 커진입자들은 전통적인 여과 방법에 의해쉽게 제거됩니다.

Inlet Outlet

Fluid Flow of ISOPur BCATM

BCA 기술의 유체 흐름Fluid Flow of ISOPur BCATM

BCA 기술의 유체 흐름

Conducted at Tampa Electric Bayside Generating Facility탐파 베이사이드 전기 발전 시설에서 실시

Extensive test on 7 identical GE Frame 7FA Gas Turbines7 동일한 GE 프레임 7FA 가스 터빈에 대한 광범위한 테스트

6,000 gallon main lube oil reservoirs6,000 갤런 주 윤활유 리저버

Each gas turbine fitted with ISOPur MR-Purification각 가스 터빈에 ISOPur MR-정제기 설치

10 gpm (14,000 gal per day)About 2.5 reservoir “turns” per day

Case Study : Tampa Electric Bayside Generating Facility

사례 연구Case Study : Tampa Electric Bayside Generating Facility

사례 연구

- 10 gpm (하루에 14,000 갤)- 하루에 약 2.5 리저버 “턴”

Run for 75 days or 1,800 hours.Result of 2 turbines are shown.The other Turbines exhibited similar results.

ISOPur cleaned up vanish in turbine oil.

1. First phase, downward trend,

2. Second phase , upward trend, Varnish had been plated out and reabsorbed into turbine oil.

3. Third phase ,downward trend, ISOPur had cleaned up varnish level drop down System surfaces and turbine oil become clean.

Test Result of ISOPur with GE frame 7FAGE 프레임 7FA와 ISOPur 적용 결과Test Result of ISOPur with GE frame 7FAGE 프레임 7FA와 ISOPur 적용 결과

- 75일 또는 1,800 시간 운전- 좌측 그래프 : 2 터빈 결과- 다른 터빈들도 유사한 결과를 보임

1. 첫 단계, 하향 추세, ISOPur가터빈 오일 내 바니쉬를 청소.

2. 두 번째 단계, 상향 단계, 바니쉬가 석출되고 터빈 오일에 재흡수됨.

3. 세 번째 단계, 하향 추세, ISOPur가 청소 하고 바니쉬수준이 감소하였으며 시스템표면과 터빈 오일이 깨끗해짐.

After 10 weeks of ISOPur treatment, all seven turbines , varnish Potential rating were down substantially and Particle Count above 0.2 microns were reduced by as much as 90%ISOPur 치료 10 주 후, 7대의 모든 터빈에서 바니쉬 잠재율이 상당히 감소하였으며 0.2 미크론이상의 입자 계수도 90%나 감소되었음.

The turbine oils clean터빈 오일이 청결해짐.

The oil system’s surface clean오일 시스템 표면이 청결해짐.

ISOPur is a cost effective and prompt solution for a very real threat to reliable turbine operationISOPur가 신뢰성 높은 터빈 운전 실 시간 위협에 대한 비용 효율성과 즉각적인 솔루션임.

Conclusion결론Conclusion결론

System oil tank after 6 month of ISOPur operation, before crew cleanup

ISOPur 운전 6 개월 후 시스템 오일 탱크, 크류 청소 전

Reservoirs after ISOPur System TreatmentISOPur 시스템 치료 후 리저버Reservoirs after ISOPur System TreatmentISOPur 시스템 치료 후 리저버

Before After

Compressor Bearing Before and After Treatment컴프레셔 베어링 적용 전 & 후Compressor Bearing Before and After Treatment컴프레셔 베어링 적용 전 & 후

Conducted at One SPP, ChonburiTest on a GE Gas Turbine Frame 6Approx 11,000 liters main lube oil reservoirGas turbine fitted with ISOPur MR-Purification

38 liters/minute(2,280 liters/hours) About 5.0 reservoir “turns” per dayRunning filtration for one month (14 February through 12March)

GE Gas Turbine Frame 6

Case Study in Thailand - 1태국 사례 연구 - 1Case Study in Thailand - 1태국 사례 연구 - 1

Before ISOPur treatment After ISOPur treatment

Spool Servo Valve



Filter Servo Valve




Piton Fuel Gas Solenoid Valve




Conducted at One Power Plant ,RayongTest on a GE Gas Turbine Frame 6Approx 8,000 liters main lube oil reservoirGas turbine fitted with ISOPur Purification



Oil Temperature at 67-68 ° c

Before ISOPur Treatment

After ISOPur Treatment

Oil Temperature at 63 ° c

Oil Temperature reducing due to increased cooler efficiency


증가된 냉각기 효율로 인해 오일 온도 감소

Conducted at one SPP ,SamutprakarnTest on a Alstom Steam TurbineTurbine oil : Total Preslia 46Approx 8,000 liters main lube oil reservoirSteam turbine fitted with ISOPur Purification

Steam Turbine


It looks like new steam turbine oil .

100 200 300 400 500 600 700

100 200 300 400 500 600 700

ISOPur Operating in Hours

0

0

Oil before ISOPur

Oil after ISOPur


마치 새로운 스팀 터빈 오일로 보임


Q&A Q&A

그렇기도 하고 아니기도 합니다. 정전 이온 침강은 다음의 틈새기술에 매력적인 훌륭한 정제

기술 입니다. 이러한 기계들은 한쪽 극성 방식으로 입자를 전하합니다. (즉 모든 입자가 단지 한

방향으로만 전하됩니다.) 입자들은 그때 반대 극성의 접지 판에 부착됩니다. 그래서 시스템은

집진판과 전하되는 전극봉 사이에서 샌드위치와 같게 되어., 그들 사이로 유체가 흐르게 되는데

이것은 잦은 청소를 필요로 합니다.

Q&A Q&A

수분 민감도 입니다. EP 장치는 수분에 매우 민감합니다. 한 제조사는 EP가 수분 함량이 건조한0.5%를 초과할 때 사용 할 수 없음을 경고합니다. 수분은 시스템에서 전하시는 전극봉과집진판 사이에 쇼트(통전)을 야기할 수 있습니다. 이러한 문제에 순응하기 위해, EP는 수분함량이 증가될 때 장치를 효과적으로 정지하도록 바이패스를 합니다. (역자주: 대부분의 EP 기술을 채택한 설비는 수분가 0.05~0.08%를 운전 최대 한도로 제안함)

정제 효과 : EP는 극성 집진판에 입자를 모읍니다. 판에 입자들을 수집함에 따라 집진판 효율은시간이 경과하면서 저하됩니다. 반면에 ISOPur 장치는 한 극성 집진판이 없으므로 오염에 의해영향을 받지 않습니다. 시간에 따라 입자의 전하 및 혼합을 방해/억제 하는 것이 ISOPur에는없습니다. 그래서 ISOPur는 어떠한 성능 감소 업이도 정제를 지속적으로 유지합니다.

Q&A Q&A

Q&A Q&A

Unmatched fluid purification & system cleaning capacity Proven Sludge & Varnish Elimination PLC control & data trackingRecommended by General Electric in the GE TIL 1528-3*

MR2300

HR4500

ISOPur Benefits이점/이익ISOPur Benefits이점/이익

- 최고의 윤활유 정제 & 시스템 클리닝 용량- 입증된 슬러지 & 바니쉬 제거- PLC 컨트롤 & 데이터 트래킹- GE에 의해 권고. GE TIL 1528-3*

Equipment : PC-xxxx Turbine Comp, 11,425 rpm

- 적용 사유 : Varnish등의 문제로 현재 Turbine Drive Bearing의운전온도가 115℃로 상승 운전

- Alarm temp : 130℃, Auto Trip : 140℃, 최적온도 90~95℃- Reservoir Capacity : 4000Liter, Lubricant : Shell Turbo T32- 적용 일시 : 2008년 2월 28일 11:59분 부터 가동 개시

Purge 방폭형 N2 공급

Application Case 적용 사례 – H사Application Case 적용 사례 – H사

감사합니다윤활 문제에 대한 종합 솔루션은 루솔(LUSOL)과 함께..

LSC and ISOPur Authorized Korea Agency루솔 박 영근 팀장 9010-4626-2009)(Tel:053.600.8850~1//Fax:053-600.8852)

www.lusol.net / www.lsc.com / www.isopur.com

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