6.2 윤활 고장 분석

Lubrication Failure Analysis

 

윤활유나 그리스 그리고 윤활 시스템의 상세 조사는 이를테면 롤러 베어링의 손상 분석만큼 중요하다. 단지 사진의 한 부분만을 보고는 이해할 수 없다. 운전 조건이나 적용과 관련한 결함에 따른 손상은 오일내의 물이나 오물, 오염 필터, 산화유, 불충분한 유량, 부적절한 윤활제 등급의 사용 등 앞에서 언급한 양호한 윤활 습관을 무시한데서 발생한다.

윤활제나 순환 시스템이 문제점(예를 들면 기존의 베어링 손상)이 없을지라도 오일내 마멸입자의 형태로부터의 증거와 오일 물성은 손상의 근본 원인을 찾아내는데 때로 도움을 주지만, 마멸입자 분석으로부터 “잔류 베어링 수명”을 규정하기는 어렵다.

기대수명에 관해 실험을 해보면 윤활제 수명은 3가지 주요 인자 즉 산화, 열분해, 오염으로 제한된다. 그림 3-175와 같이 윤활유가 더이상 사용될 수 없는 시점인 tD가 나타내듯이 3인자는 윤활제 수명특성에 동등한 영향을 미친다. 다시 말하면, 윤활유의 선형적인 악화는 잔류수명이 지수적으로 감소된다. 유사한 점이 그림 3-176에 만들어졌는데 이는 고온이나 고 산소집중에 노출된 광유의 급격한 악화를 나타낸 것이다.

그림 3-175 윤활유의 수명 곡선

 

그림 3-176 광유의 온도범위

 

증기-터빈 손상의 10% 정도가 윤활유의 등급저하에 의한 것임을 조사된 연구에서 언급하고 있다. 또한 터빈 윤활유 수명에 영향을 미치는 여러 인자외에도 터빈의 운전조건과 크기도 고려해야 한다. 이들 인자는 :

① 증기터빈의 출력

② 증기 온도

③ 오일탱크내 오일의 잔류 시간(분당 V/Q)

④ 오일로의 열전달(Q.R.C.t/v)

 

여기서 :

V=방출된 터빈 오일량, ℓ

Q=주 오일 펌프 유량, ℓ/Min

r=터빈-오일 비중, Kg/ℓ

C=터빈-오일 비열, Kcal/Kg, Kcal/Kg-°C

t=Tank와 Cooler Outlet의 온도차, °C

이러한 연구결과를 그래프로 나타냈으며, 원래 윤활유 잔류수명에 대한 유니트 크기의 영향(그림 3-177)과 전이열의 영향(그림 3-178)을 보여주고 있다.

그림 3-177 윤활유 잔류수명에 대한 터빈 크기의 영향 (── 측정치; … 추정치)

 

그림 3-178 윤활유 잔류수명에 대한 전이열의 영향 (── 측정치; … 추정치)

 

공장의 기계 운전에 대한 많은 실제적인 적용 예들이 서류화된 것이 있는데 이의 요점은 터빈 윤활유의 재생, 오일 컨디셔닝 또는 운전중 정화가 석유화학 공장의 자가 윤활유 계통에 대해서는 경제적이라는 것이다. 1979년 공장 가동 이후 세계적인 에틸렌 생산 시설(Steam Cracker)에서 주기적으로 윤활유를 분석하는 프로그램을 이용하고 36개의 윤활유 탱크의 운전중 정화로 인해 윤활 손상으로 인한 기계 문제를 피할 수 있었다. 윤활유 분석 프로그램을 미리 수행하여 그 공장은 터빈 고장시간을 최소화했다.

기계의 신뢰도를 지키는 것 외에, 이러한 운전중 정화와 분석 프로그램으로 오염된 윤활유를 처리 해야할 문제에 대한 답을 주었다. 예전에는 폐유를 매립하거나 보일러와 용해로에서 연소시키거나 공장과 떨어진 곳에서 재생시켜야 했다. 지금은 주요기계의 정비를 위한 정지기간에도 처분할 폐유가 없게 되었다. 이러한 사실은 1982년의 계획 정비기간중에 증명되었다. 5기의 주 터빈에서 수거한 약 64,345ℓ의 밀봉유와 윤활유를 제거하는 대신 이동용 윤활유 정화기(진공 탈수기) 2대를 커다란 오일 공급 시스템 근처에 위치시키고, 용기의 내용물은 이 유니트를 통해 그림 3-179와 유사한 탱크로 이송시켰다. 폐유 처분 문제 해결과는 별도로 이러한 재생 과정으로 인해 새로운 터빈 윤활유 구입비 약 $47,000이 불필요하게 되었다.

 

그림 3-179 윤활유 정화기(우측 아래)는 드럼타입의 용기(왼쪽 위)에서 배출된 터빈

윤활유 정화에 사용된다. 이 윤활유는 그림 중앙의 44,000 갤론(15,140ℓ)의 임시 저장고로 이동된다.

 

TRAC Mark INCOSYS