Oljesystem

Oljesystem for turbokompressor

En liten gjennomgang

Strøm og komponenter

En flertrinns turbokompressor med både smøreolje og sperreolje krever en del utstyr og vedlikehold. Noe av utstyret gjennomgås her, samt litt enkelt rutinemessig vedlikehold. 

Oljesystemet starter på et reservoar. Reservoaret kan være i forskjellige størrelser og utførelser og kan holde forskjellige temperaturer. Noen har oljevarmere i seg. Deretter blir oljen sygd inn og presset ut av en tannhjulspumpe. Det er 2 pumper (2200 l/min) hvor 1 drives av en dampturbin på 55KW og en på elektromotor på 70Kw. Oljestrømmen pumpes gjennom 2 oljekjølere. Dette for å holde en konstant temperatur, pga varmeøkning i pumpe og kompressor. Væskestrømmen går så i 2 filtere med finhet 2 μm. Deretter splitter strømmen seg i smøreolje og sperreolje. Smøreoljen holder 4 bar og brukes for å smøre lagrene i kompressoren. Lagrene er både aksial og radial glidelagre, som det ofte er på store maskiner (annet enn maskiner med stor belastning, f.eks knusere). Sperreoljen holder 4,5 bar og brukes i tetningene for å være en barrikade mot gasslekasje. Den brukte sperreoljen føres til en avgassingsdrum for å hindre gass i oljen. 

Reguleringssystem

Det er konstant trykklegulering på både smøreolje og sperreolje. Overflødig olje føres tilbake til tank. I tillegg til dette er det akkumulatorer på alle oljesystemer som skal opprettholde trykket ved et plutselig trykkfall. Det er også en gravitasjonstank som skal holde et lite oljetrykk/strøm dersom kompressoren tripper. Dette gir lagre smøring de siste omdreiningene før den stopper (og når tørnegiret slår inn). 

Normalt forebyggende vedlikehold

Vanlig forebyggende vedlikehold er filterbytte med interval og/eller ved differansetrykk. Dette gjøres ved å bytte over filter i drift. Man drenerer gammelt filter, bytter filter, fyller og lufter kammeret. 

En annen vedlikeholdsoppgave er overspeed av turbin til oljepumpe. Dette gjøres ved å koble fra motor og pumpe. Deretter kjører turbinen sakte opp i turtall mens man måler med et eksternt tachymeter. Man ser ved hvilket omdreiningstall turbinen tripper (mekanisk sentrifugalbryter). Dette er en viktig sikkerhetsbarriære fra å ødelegge utstyr. 

Oljeprøver tas med intervaller og det går runder for å se etter oljelekkasje. Tester tas for å sjekke etter fremmedlegemer og partikler av ulik opprinnelse i oljen. Man ser også etter flammepunkt og andre egenskaper oljen må ha for å fungere som den skal. 

Montering av elektromotor/Laseroppretting av roterende utstyr

Montering av elektromotor/Laseroppretting av roterende utstyr

For å minske vibrasjoner og skjevhet og dermed slitasje på roterende utstyr retter man opp forbindelen mellom motor og maskin. Utstyret rettes både vertikalt og horisontalt.

Arbeidet

Å montere og rette opp ny elektromotor etter overhaling. 

Planlegging

Før arbeidet kunne starte ble det søkt om en arbeidstillatelse for varme arbeider. Det ble funnet frem verktøy og utstyr. Lastebil med kran ble ordnet. Gassmåler ble hentet fra laboratoriet. Motoren ble låst ut og rør ble stengt av i henhold til bedriftens prosedyrer. 

Verktøy/utstyr

Fastnøkler

Bilde 1 Bildekilde

Laseropprettingsverktøy (Bilde 1) 

Shims 

Spett

Filler
Teip

HMS

Det er viktig når man jobber med roterende utstyr å låse ut/koble fra motoren. Nødvendige prosessmessige tiltak må gjøres (f.eks hindre gjennomstrømning som skaper rotasjon). På arbeidsplassen skrives det en personlig SJA. Man må ikke se direkte inn i laseren. 

Faglige detaljer

Man retter opp overføringen mellom motor og maskin for å minske slitasje på lager, tetninger og kupling. Økte skjevheter skaper spenninger og vibrasjoner og på grunn av økonomi og kvalitet i eget arbeid unngås dette i så stor grad som mulig. Arbeidslivets krav til kvalitet sier oss at når vi kan gjøre noe på en riktig måte som er lønnsom for bedriften, gjør vi det.

Vi har flere måter å rette en pumpe på. Ofte grovrettes koblingen med en hårlinjal først. Deretter kan man velge om man benytter laseroprettingsutstyr (forutsett at man har dette tilgjengelig) eller måleur. Begge har sine fordeler og ulemper og personlig preferanse spiller inn, men digital avlesning med laser er ofte veldig enkelt, spesielt på store (lange) koblinger.

Lasersentoren merker det koblingen "spriker" mest. Den har et innebygd gyroskop som merker hvor på akseomdreiningen de forskjellige målingene blir tatt.

Enkelte miljøer kan skape forstyrrelser og feilkilder for laseren. Sterke lys kan påvirke sensoren og damp/sterk tåke kan forstyrre laserstrålen. Kaldt miljø kan også påvirke datamaskinen. 

Gjennomføre

Etter planleggerne har satt prioritet og tidspunkt på jobben søkes det arbeidstillatelse for jobben. Verktøy finnes frem og arbeidsstedet klargjøres. Arbeidet starter ved å montere koblingen mellom motoraksel og pumpeaksel. Dette er ofte en klokobling (kupling) med lameller. Tilstanden på disse sjekkes før montering. Etter denne er festet ser man etter opprettelsesfeil med en hårlinjal. Dette for å se at måleresultatet man får er reelt (kan være ureelt måleresultat om forholdene eller utgangspunktet er for dårlig). Man teiper koblingne sammen for å forhindre feilkilden slarken i kuplingen utgjør. Man monterer laseren og mottakeren på hver ende av koblingen/den synlige delen av akselen, Man skriver inn mål på maskinene i datamaskinen samt omdreiningstall og sentrerer laser og mottaker. Deretter tar man en måling, dvs starter en måling hvor man roterer akselen og sensoren tar opp eventuelle uparallelliteter mellom laser og sensor. Man retter så opp etter sensorens målinger både paralellitetsfeil horisontalt og vertikalt samt vinkelfeil horisontalt og vertikalt. Man begynner med millimeterfeil, deretter tidelsfeil, og så hundredelsfeil. Man benytter skims til å rette vertikal feil og stilleskruer til å rette horisontal feil.

Læringsmål

Tilvirkning og montering:

• planlegge og utføre arbeidsoppdrag i tråd med gjeldende regelverk for helse, miljø og sikkerhet og prosedyrer
• demontere, reparere, montere og funksjonsteste mekaniske komponenter i bedriftens produksjon
• sette sammen, modifisere og teste mekaniske komponenter i tråd med spesifikasjoner

Vedlikehold og reperasjon:

• utføre vedlikehold og reparasjoner i tråd med gjeldende regelverk og produsentens tekniske dokumentasjon
• planlegge arbeidsoppdrag og utføre vedlikehold, feilsøke, reparere og funksjonsteste mekaniske komponenter og redegjøre for alternative løsninger
• velge og bruke digitale og analoge måleverktøy i tråd med gjeldende krav til nøyaktighet

Dokumentasjon og kvalitet:

• kontrollere og dokumentere utført arbeid i tråd med gjeldende regelverk for helse, miljø og sikkerhet, prosedyrer og kvalitetssystem
• utarbeide rapporter og fylle ut skjemaer i tråd med arbeidsoppgavene

Vibrasjonsanalyse og diagnosering av roterende utstyr

Vibrasjonsanalyse og diagnosering av roterende utstyr

Vibrasjoner er mekaniske svingninger i utstyret. Svingningene samsvarer oftest med komponenter og omdreiningstall og vi benytter dette til å kunne diagnostisere og analysere maskinelt utstyr. Man kan benytte analysseverktøy for å måle svingninger med ulik benevning. Man kan med slike verktøy redusere drift og vedlikeholdskostnader ved å:

-Forebygge havarier
-Øke pålitelighet
-Foreta vedlikehold på gunstige tidspunkt
-Unngå unødvendig vedlikehold
-Redusere delekostnader ved at riktige deler byttes
-Ved innkjøp av nye maskiner, forsikre seg om at maskineri leverer i henhold til spesifikasjoner og at problemer blir rettet i garantitiden
-Redusere energikostnader ved å redusere vibrasjoner (kan utgjøre 10-15% av energiforbruket til en maskin)

Målemetode

Illustrasjon 1 (bildekilde)

Vi kan måle vibrasjoner med håndholdte akselerometere og med fast monterte akselerometere. De finnes alle i forskjellige utførelser, men hovedforskjellen er hvorvidt de er fast og integrert i maskineriet eller portable. Måleenhetene er vanligvis mm/sek 

Målinger

Illustrasjon 2 (Bildekilde)

Man måler vibrasjoner i millimeter per sekund (mm/sek) eller etter akselerasjonen ved svingningene. Sistnevnte måles i mm/sek^2 eller i g (en fast koeffisient 9.81mm/s^2). I tillegg til dette benyttes middlingsmetoder til å finne en ren sinuskurve som gir et bedre signal/støyforhold. 

Målinger med håndholt akselerometer (som denne teksten skal ta for seg) har sine naturlige begrensninger med tanke på målbart frekvensområde. Akselerometer montert på studbolt kan forventes en respons opp til ca. 16 000 Hz, på magnet opp til ca. 7 000 Hz og holdholdt opp til ca 700 Hz (Illustrasjon 1). Hertz (Hz) er antall svingninger per sekund og finnes ved å ta omdreiningstallet (per minutt) og dele på 60 (sekunder per minutt). F.eks går en aksling med 1200 o/min tilsvarende 20 Hz. 

For å kunne gi en fornuftig måling er akselerometeret nødt til å få litt informasjon om utstyret på forhånd. Informasjoner plottes inn i et datasystem. Eksempelvis oppgis lagertyper, omdreiningstall, toleranser, (eventuell) historikk, ønskede målinger og utstyrstype. 

Etterarbeid

Ut i fra grafene man danner seg av utstyret kan man tolke og analysere resultatet. Når man utfører en analyse ser man på: 

-Sammenligne data med tidligere målinger.

-Sammenligne spektrum med tidligere målinger.

-Notere maskiner og utstyr som bør sees nærmere på.

Illustrasjon 3 (Bildekilde)

-Analysere avvik ved målepunk i henhold til kunden/interne krav.
-Komme frem til feiltype og anbefale hva man bør foreta seg.

Vi har generelle retningslinjer (illustrasjon 3) men ved mer nøyaktige analyser kan man finne resultat med større nøyaktighet.
Man kan ut ifra målinger om man finner energitopper som samsvarer med omdreingstall. eksempelvis gir uballanse utslag som 1x turtall (en skjev aksel vil gi 2x turtall i aksial retning). Om man ser en økning i kast bør man undersøke groing/tæring/oksidering på rotor.
Opprettingsfeil ser man som 2x turtallet (sammen med 1x) men kan være svært vanskelig å finne fordi tegnene også kan komme fra andre kilder.
Man kan videre også finne tegn som kan angi mekanisk løshet (strukturell løshet og løshet på rotor), rub (mekanisk kontakt mellom rotor og stator, lagerfeil (ytterring, innerring, rulleelement og kuleholder), strømingsrelaterte vibrasjoner (turbulens og kavitasjon), elektriske feil (feil på stator, variabel avtand mellom rotor og stator og feil på rotor og fasefeil. På gir kan man lese av tannslitasje, sprekt eller brukket tann og intern opprettingsfeil. 

Relevante kompetansemål:

• sette sammen, modifisere og teste mekaniske komponenter i tråd med spesifikasjoner
• planlegge arbeidsoppdrag og utføre vedlikehold, feilsøke, reparere og funksjonsteste mekaniske komponenter og redegjøre for alternative løsninger
• velge og bruke digitale og analoge måleverktøy i tråd med gjeldende krav til nøyaktighet
• kontrollere og dokumentere utført arbeid i tråd med gjeldende regelverk for helse, miljø og sikkerhet, prosedyrer og kvalitetssystem
• registrere avvik, utarbeide avviksrapporter og gjennomføre korrigerende tiltak
• utarbeide rapporter og fylle ut skjemaer i tråd med arbeidsoppgavene

Lastearmer/hydraulikk

Hydraulisk styrte lastearmer

Virkemåte/oppbygning

Illustrasjon 1
Bildekilde: Northern Platforms Ltd.
(http://northernplatformsltd.ca/product/fmc-chicksan-marine-loading-arms/)

Armene fungerer ved at et hydraulikkaggregat trykksetter systemet. Oljen fra oljetanken pumpes gjennom et filter og deretter inn til et skap med elektrohydrauliske 4-3 ventiler (se illustrasjoner nederst på siden). Ventilene kan strupes i skapet for å gjøre enkelte armbevegelser tregere enn andre, der dette er hensiktsmessig. Disse ventilene kjører armbevegelsene og styres av et panel stasjonert på kaia. Panelet har også en mulighet for å styres av en fjernkontroll. 

Ventilene mottar et signal. Som åpner ventilen i en av posisjonene og går tilbake til normal posisjon etterpå. Dette vil si at ventilene er unistabile.
Kraften fra sylinderen roterer vaierhjul rom overfører kraften til armbevegelsen.
Armene har en tilnærmet lik oppbygning som armene på Illustrasjon 1.

Sylindrene oppbygning og virkemåte

Oljen strømmer inn i enten A eller B på sylinderen. Stempelet har setempelstang i begge ender, noe som gjør at man ikke har en bestemt + eller - retning, og man har ikke ulik kraft i retningene.

Stempelet har en diameter på 125, mens stempelstangen har en diameter på 70. Dette gir oss at stempelareal på 106028.8 mm^2 minus arealet stempelstanger tar 35185.8mm^2 som gir oss (uten å tenke på gradene mellom stempelstangen og stempelet) en arbeidsflate på 70843 mm^2. Dersom vi skal finne ut hvor mye kraft sylinderen produserer finner vi trykket i oljesystemet som er 225 bar. 225 bar tilsvarer 2.29 Kgf per mm^2 (tilsvarer 22.5 Newton per mm^2). For hele flaten (utenom gradene) gir dette oss 2.29 * 70843 = 162230.5 Kgf (eller 1593967.5 Newton).

Vedlikehold

Det utføres både forebyggende og korrigerende vedlikehold. Det forebyggende vedlikeholdet omfatter halvårskontroll som innebærer smøring av alle sviveledd og vaiere og kontroll av alle funksjoner og endebrytere. I tillegg er lastearmene en del av en ukentlig kontrollrunde. Her ser man over oljenivå, kontrollerer armer med kabler, slanger, fittings og rørledninger samt fundamentforankring med mutter og bolter. Kontrollen innebærer også visuell sjekk av alle lastearmer fra bakkenivå. En annen del av det forebyggende vedlikeholdet er bytte av alle pakninger i koblingsdelen (flenseanordningen) mot båten. Disse byttes for hver 50. båt, med unntak av den som er i direkte kontakt med båtens flens; denne byttes hver gang. Filterbytte og oljeprøver er også tidsbasert.

Det hender korrektivt vedlikehold må utføres. Det hender enkelte av funksjonene ikke fungerer. Det har derfor blitt gjort tiltak som omfatter bland annet bytte av magnetventiler (som har en begrenset levetid). Når funksjoner ikke fungerer feilsøker man oljesystemet og utbedrer.

Oljebytte gjøres på grunn av bruk og slitasje på oljen påvirker egenskapene dens. Noen av de viktigste egenskapene til hydraulikkolje er/kan være: At det er biologisk nedbrytbart som hindrer følgene ved lekasje/søl, at det har høy viskositetsindeks og lavt flytepunkt som gjør at den kan anvendes ved store temperaturområder, evnen til å demulgere vannn, korrosjonsvern og multimetall-forenlighet som hindrer intern korrosjon i systemet, antislitasje og trykkegenskaper, hurtig luftutløsning samt kompatibilitet med pakninger og ledd.

Drift

Lastearmene kjøres og driftes av kaioperatørene. Armene fører forskjellige medier ved lossing og lasting og har derfor forskjellige prosedyrer og driftsforhold, blant annet å kjøle ned "løypa". Ved drift av armene er kommunikasjon med båten veldig viktig.

Armene er svært viktige for drifta av fabrikken og spesielt båttrafikken. Ved feil kan det skje store forsinkelser for båtene. 

HMS

HMS for denne delen av fabrikken er spesielt viktig. Lastearmene innebærer et personlig risikomoment på grunn av plasseringen på kaia (i nærheten av vann) i tillegg til å være kritisk utstyr for prosesssikkerheten og regularitet. 

Når det gjelder den personlige sikkerheten ved vedlikehold og arbeid på lastearmene er det påbudt med redningsvest og at man ikke jobber alene (med mindre det ligger båt til kai, se ISPS reglement). Et annet aspekt ved arbeidet er kontakt med hydraulikkolje som kan virke svært irriterende på huden og forsake oljeallergi. Og, som nevnt, kan det ved kjøling/oppvarming av armene bli isdannelse i høyden.

Utstyrets HMS egenskaper omfatter bland annet endebrytere i alle bevegelsesretninger og en nødfrakoblingsfunksjon. Denne såkalte ERC (Emergency Release Couplers, se illustrasjon 2) funksjonen bryter koblingen med båten, stenger en to kuleventiler (en på båtside og en på fabrikkside) og etter frakoblingen, setter armen i "Free Wheel". Denne modusen beveger armen opp og vekk fra båten. Armen blir bevegelig og dras kun av tyngdekraften. Det er samme modus armen står i for å følge båten i dens bevegelser når den ligger til kai. 

Illustrasjon 2
Bildekilde: http://www.caturputra.com/data/photo/general/ERC2%20compressed.jpg

Unistabil 4-3 ventil. I normal posisjon er det
ingen oljestrøm.

Unistabil 4-2 ventil. I normal posisjon er det 
strøm fra punpe til A og fra B til tank. 

Unistabil 4-3 ventil. I normal posisjon er det 
oljestrøm fra A og B til tank.

Eksempel på datablad for hydraulikkolje: http://www.biltema.no/BiltemaDocuments/SecuritySheets/nb/

Relevante kompetansemål:

Tilvirkning og montering:

• planlegge og utføre arbeidsoppdrag i tråd med gjeldende regelverk for helse, miljø og sikkerhet og prosedyrer
• demontere, reparere, montere og funksjonsteste mekaniske komponenter i bedriftens produksjon
• utføre stropping, anhuking, signalgiving og rigging i tråd med gjeldende regelverk
• utføre korrosjonsbeskyttelse og overflatebehandling av ulike materialer i tråd med arbeidsoppdrag
• sette sammen, modifisere og teste mekaniske komponenter i tråd med spesifikasjoner

Vedlikehold og reparasjon:

• utføre vedlikehold og reparasjoner i tråd med gjeldende regelverk og produsentens tekniske dokumentasjon
• planlegge arbeidsoppdrag og utføre vedlikehold, feilsøke, reparere og funksjonsteste mekaniske komponenter og redegjøre for alternative løsninger
• koble fra og til det elektriske systemet ved reparasjons- og vedlikeholdsarbeid i tråd med gjeldende regelverk
• lage pakninger og bruke tetningsmaterialer i tråd med spesifikasjoner
• velge oljer og smøre- og festemateriell i tråd med spesifikasjoner og produktdatablader

Dokumentasjon og kvalitet:

• kontrollere og dokumentere utført arbeid i tråd med gjeldende regelverk for helse, miljø og sikkerhet, prosedyrer og kvalitetssystem
• utarbeide rapporter og fylle ut skjemaer i tråd med arbeidsoppgavene
• utføre kildesortering og avfallshåndtering i tråd med rutiner og gjeldende regelverk